Kutatásom két témarészét összekötő közös elem az élő környezetben elhelyezett fémek hatásának elemzése. A kutatás első felében a gerincimplantátum stabilitás vizsgálatairól számoltam be. A számos összeköttetést tartalmazó gerincimplantátumok stabilitásvizsgálata a tervezéstől az anyagválasztásig több tényezőtől függ, valamint vannak fontos biotribológiai vizsgálati paraméterek is (pl. kinematika és terhelés), amelyek jelentősen befolyásolhatják egy adott stabilitási vizsgálat eredményét. Az implantátumvizsgálati szabványok és útmutató leírások sok nyitott kérdést hagynak maguk után, melyek miatt lényeges az in vitro vizsgálati módszer összehasonlítása az in vivo módszerrel, hiszen a vizsgálati eredmények helyes értékelése a montázsok meglazulásának elkerüléséhez vezethet. Célunk volt egy olyan ipari kenőanyag megtalálása, melynek használata egységesíthetné, és a valóságoshoz közelíthetné az in vitro mechanikai tesztek módszereit. Eredményeink tükrében javaslatként fogalmaztuk meg egy kereskedelmi forgalomban lévő motorolaj használatát a mechanikai vizsgálatokhoz. A kutatás második részében az általunk tervezett és 3D nyomtatással előállított rácsos szerkezetű implantátumok biológiai, csontos környezetben való viselkedésének analízisét mutattam be. Hat különböző rácsszerkezetet vizsgáltunk (giroid, kocka, henger, tetraéder, kettős piramis, Voronoi) állatkísérlet keretében juhokon. Az implantátumokat Ti6Al4V ötvözetből, DMLS 3D nyomtatási technológiával állítottuk elő. Mechanikai, szövettani és képfeldolgozási elemzéseket végeztünk a mintákon. A mintákat újszerű vízsugaras módszerrel vágtuk, és az általunk fejlesztett képfeldolgozó algoritmusunk eredményeit statisztikailag értékelve, valamint a klasszikus szövettani feldolgozás eredményeivel is alátámasztva arra jutottunk, hogy a digitálisan szegmentált területek alapján a csontbenövés mértéke pontosan számszerűsíthető. A hatféle rácsalak csontbenövési eredményességét a fentebbiek értelmében rangsoroltuk: a giroid, kettős piramis és kocka alakú rácsokat tartalmazó implantátumokba nőtt be a legnagyobb mértékben egységnyi idő alatt a csontszövet. Ezen három rácstípus sorrendisége az eltelt idő tekintetében is azonos volt, azaz mind az exterminálás utáni 8., mind a 12. héten is igaznak bizonyult. Az irodalomban több helyen jó csontbenövési értékekkel jellemzett kocka rácsalak mellett a giroid és kettős piramis rácstípusok is hasonlóan jó eredményekkel szerepeltek.

The common element linking the two parts of my research is the analysis of the impact of metals in the living environment. In the first half of the research, I presented my investigations on the stability of spinal implants. Stability testing of spinal implants with numerous connections depends on a wide range of factors from design to material selection, and there are also important biotribological testing parameters (e.g. kinematics and loading) that can significantly influence the outcome of a given stability test. The implant testing standards and guideline specifications have many open questions, which make it essential to compare the in vitro testing method with the in vivo method, as the correct evaluation of the test results can lead to avoiding loosening of the montages. We aimed to find an industrial lubricant whose use could be standardised, and it could bring in vitro mechanical testing methods closer to the reality. In consideration of our results, we proposed the use of a commercially available engine oil for mechanical testing. In the second part of the research, I presented an analysis of the behaviour of our designed and 3D printed lattice implants in a biological, bony environment. Six different lattice structures (gyroid, cube, cylinder, tetrahedron, double pyramid, Voronoi) were tested in sheep in animal experiments. The implants were made of Ti6Al4V alloy using DMLS 3D printing technology. Mechanical, histological and image processing analyses were performed on the samples. The samples were cut using a novel waterjet method. By statistically evaluating the results of our image processing algorithm, and by supporting it with the results of classical histological processing, we have concluded, that the digitally segmented areas can be used to accurately quantify the extent of bone ingrowth. The bone ingrowth performance of the six types of grids was ranked as described above: implants with gyroid, double pyramid and cubic grids had the highest bone ingrowth. The order of these three types of grids was also the same in terms of elapsed time, i.e. they were true at both the 8th and 12th week after extermination. In addition to the cubic lattices, which have been reported in the literature to have good bone ingrowth values, the gyroid and double pyramid lattice types also showed similarly good results.