Einleitung und Wachstum von Mikrorissen im Knochen: Crazing als elementarer mikromechanischer Prozess
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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Halle (Saale)
Frauenhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
2016
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Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis vii
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 4
2 1 Knochen 4
211 Funktionelle Anatomie des Knochens 4
212 Morphologie des Knochens 8
213 Osteoporose 11
2 2 Knochendichte und Mineralkonzentration 13
221 Knochendichtemessung 13
222 Mineralkonzentration als materialwissenschaftlicher Parameter 14
223 Modellsysteme für morphologische Untersuchungen 15
2 3 Mechanische Eigenschaften und mikromechanische Prozesse des Knochens 18
231 Die mechanischen Eigenschaften des Knochens 18
232 Mikromechanische Prozesse im Knochen 23
2321 Die Rolle der Mikrorisse im Knochen 23
2322 Rissmechanismen im Knochen 25
2 4 Mikromechanische Prozesse in Kunststoffen 28
241 Mikromechanische Prozesse in Kunststoffen 28
242 Crazing 30
3 Präparation und Untersuchungsmethoden 34
3 1 Präparation 34
311 Übersicht der untersuchten Knochenmaterialien 34
312 Proben 36
3121 Knochenproben 36
3122 Synthetische Proben (Standard-Körper) 37
313 Histologische Aufarbeitung der Knochenpräparate 38
314 Ultramikrotomie 40
3 2 Untersuchungsmethoden 42
321 Mechanische und mikromechanische Prüfverfahren 43
322 Bildgebende Verfahren 44
3 3 Einsatz elektronenmikroskopischer Techniken 49
Inhal tsverzeichnis
4 Ergebnisse und Diskussion 51
4 1 Mikro- und Nanostruktur des Knochens 51
411 Untersuchung Strukturebene 5 und 6 im//CT und Lichtmikroskop 51
412 Untersuchung Strukturebene 3 und 4 im Rasterkraftmikroskop,
Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikro-
skop 53
413 Untersuchung Strukturebene 2 im Rasterkraft-, Rasterelektronen-
und Transmissionselektronenmikroskop 59
4 2 Entwicklung von Standard-Körpern 68
421 Elektronenmikroskopische Untersuchung 68
422 Radiologische Untersuchung 73
423 Verbindung Elektronenmikroskopie mit herkömmlicher medizi-
nischer Diagnostik 74
4 3 Mechanische Prüfung 75
431 Mikrohärtemessung 75
432 3-Punkt-Biegeversuch 78
4 4 Mikromechanik 85
441 Identifikation von Mikrorissen mittels pCT 85
442 Lichtmikroskopie zur Kennzeichnung von mikroskopischen Rissen 86
443 Crazing und Rissausbreitung im Knochen 96
4431 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen 96
4432 Transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen 108
4 5 Mikromechanische Deformationsprozesse: ex/in situ Experimente 113
451 Deformationsversuche an Semidünnschnitten 113
452 Deformationsversuche an mechanisch geprüften Knochenzylindern 115
4 6 Übertragung auf Polymerwerkstoffe 122
5 Schlussfolgerung und Ausblick 126
Literaturverzeichnis
131
Anhang
151
A bkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeich
HA Hydroxylapatit
OK Osteoklasten
OB Osteoblasten
BMU basale multizelluläre Knochene
Ca:P Calcium-Phosphor-Verhältnis
BMD Knochenmineraldichte (bone mi
DXA Duale- Röntgen- Absorptiometrie
/tCT Mikrocomputertomographie
qCT quantitative Computertomografi
qUS quantitative Ultraschall
WHO Weltgesundheitsorganisation (W
qBEI quantitative Rückstreuelektron backscattered electron imaging)
LIMI Lichtmikroskopie
BMDD Knochenmineraldichteverteilung
CT Computertomographie
MRT Magnetresonanztomographie
MDCT Multi-Detektor Computertomo
HR-pQCT hochauflösende periphere quanti resolution peripheral quantitati
Vol % Volumenprozent
REM Rasterelektronenmikroskop
CLSM konfokale Laser-Raster-Mikrosko microscopy)
FT IR Fourier-Tr ansform-Infrarotspekt
PMMA t Polymethylmethacrylat Polystyrol
/EPDM Polypropylen mit Ethylen-Propy
IPS schlagzähmodifiziertes Polystyro
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