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Orthopädische Gegenstände aus Polyolefinen
Es ist schon vorgeschlagen worden, orthopädische Gegenstände, wie Ganz- oder Halbprothesen für Arm und Bein sowie Stützen, Einlegesohlen usw. aus Kunststoffen herzustellen, wobei besonders das geringe spezifische Gewicht der Kunststoffe günstige Ergebnisse erwarten liess. Umfangreiche, in dieser Richtung durchgeführte Versuche haben bis jetzt noch nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. So konnte festgestellt werden, dass der Einsatz von Kunststoffen auf der Basis von Superpolyamiden, Polystyrol und Duroplasten Produkte ergab, die in vielen Fällen spröde waren. Anderseits wurden mit elastischen, homogenen Stoffen auf der Basis der Polyester-Isocyanat-Additionsverbindungen, wie sie unter der Warenbezeichnung Vulkollan im Handel sind, zu weiche Gegenstände erhalten.
Ausserdem traten bei den Prothesenträgern Entzündungen, Ekzeme und Eiterungen auf.
Versuche, das nach dem Hochdruckverfahren bei Drucken oberhalb 500 atm hergestellte Polyäthylen, das mit Molekulargewichten bis etwa 70000 im Handel ist, für diesen Zweck einzusetzen, schlugen fehl, da die Alterungsbeständigkeit dieses Produktes unzureichend war.
Zwar hat das Hochdruckpolyäthylen, ähnlich wie das Niederdruckpolyäthylen gleichfalls ein relativ niedriges spezifisches Gewicht, so dass es als Prothesenmaterial zunächst nicht ungeeignet erscheint. Zwar ist diese Eigenschaft vorteilhaft, doch reicht sie für sich allein nicht aus. Ausser der mangelnden Alterungsbeständigkeit fehlt es dem Hochdruckpolyäthylen auch an der für eine einwandfreie Prothese erforderlichen Elastizität und Festigkeit, wobei darüber hinaus nicht die Möglichkeit besteht, Funktionen und mechanische Eigenschaften der verschiedenen, jedoch aus dem gleichen Material bestehenden Prothesenteile zweckmässig aufeinander abzustimmen.
Es wurde nun gefunden, dass orthopädische Gegenstände, wie Prothesen für Arme und Beine oder Stützapparate, insbesondere für die Wirbelsäule, aus Polyolefinen diese Nachteile nicht aufweisen, wenn deren mitunter verschiedene mechanische Eigenschaften, wie Härte und Elastizität, zeigenden, gegebenenfalls durch Gelenke verbundene Teile aus solchen Polyolefinen, insbesondere Polyäthylen, bestehen, deren viskosimetrisch bestimmte Molekulargewichte über 100000, vorzugsweise bei etwa 1000000 liegen und welche durch Polymerisation von Olefinen bei Drucken unterhalb etwa 100 kg/cm* und bei Temperaturen bis etwa 1000 unter Verwendung solcher Katalysatoren hergestellt wurden, die aus Gemischen von metallorganischen Verbindungen, insbesondere Aluminiumalkylverbindungen, mit Verbindungen von Metallen der 4. bis 6.
Nebengruppe des periodischen Systems, vorzugsweise Titanhalogeniden, bestehen.
Die Herstellung der orthopädischen Gegenstände erfolgt derart, dass Schüttungen von pulverförmigem Polyäthylen unter Anwendung von mechanischem Druck, vorzugsweise in Gegenwart von reduzierenden oder inerten Gasen auf Temperaturen erhitzt werden, die zwischen 1200 und derjenigen Temperatur liegen, bei der unter Berücksichtigung des verwendeten Arbeitsdruckes noch keine Zersetzung und/oder Gelierung des Polyäthylens eintritt, worauf die vorgeformten Stücke anschliessend einer spanabhebenden Bearbeitung unterworfen werden.
Bei dieser Arbeitsweise erhält man ein hartes Material, das besonders für Stahlschienen, Bein, Gelenke usw. von Halbbein- oder Beinprothesen in Frage kommt.
Stossfestes und schlagfestes hartes Material wird auch erhalten, wenn man feinteiliges Polyäthylen durch Pressen in mehreren Druckstufen zu masshaltigen Formkörpern verarbeitet, wobei in der zweiten und gegebenenfalls in folgenden Druckstufen unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme bis zur Plasti-
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fizierung gepresst wird, worauf das plastifizierte Material gegebenenfalls in einer abschliessenden Druckstufe bei Raumtemperatur weiterverdichtet wird, um schliesslich der spanabhebenden Bearbeitung unterworfen zu werden.
Für Einzelteile der Prothesen, wie beispielsweise Ledermanschetten und Halteriemen, benötigt man weiches, lederartiges Material. Dies wird hergestellt, indem Schüttungen von pulverförmigem Polyäthylen unter Anwendung von mechanischem Druck, vorzugsweise in Gegenwart von reduzierenden oder inerten Gasen auf Temperaturen bis etwa 2000 erhitzt werden, wobei nur niedere Drucke bis höchstens 40 kg/cm angewandt werden. Für das Gelingen dieses Verfahrens ist es Voraussetzung, dass Polyäthylene mit viskosimetrisch bestimmten Molekulargewichten oberhalb 500000 eingesetzt werden. Nach diesem Verfahren lassen sich auch schaumstoffartige Protheseteile erhalten, wenn bei Temperaturen bis höchstens 1800 und Drucken bis höchstens 30 kg/cm2 gearbeitet wird.
Entsprechend der Art des gewünschten Protheseteils setzt man hartes oder weiches Material ein.
Einzelne Teile kombiniert man aus hartem und weichem Material, wie z. B. den Proth- sefuss.
Die neuen Prothesen zeichnen sich durch ein sehr niedriges Gewicht aus. Während eine alte Hohlbeinprothese über 3 kg wiegt, hat die Prothese nach der Erfindung ein Gewicht von etwa 1 kg. Der grosse Unterschied im spezifischen Gewicht von Stahl (über 7) und ven Polyäthylen (0,94) ergibt eine wesentlicheGewichtsersparnis. So hat ein im Rahmen durchgeführter Versuche mit der erfindungsgemässen Prothese ausgerüsteter Prothesenträger angegeben, dass er bei der Normalprothese nach einem 2-3-stündigen Spaziergang vollkommen ermüdet sei, während er mit der neuen Prothese nach 5 Stunden noch keine Ermüdungserscheinungen wahrgenommen habe.
Für die erwähnten Einzelteile ergeben sich eine Reihe wesentlicher zusätzlicher Vorteile. Während Stahlschienen bisher einwandfrei vernickelt werden mussten, um infolge der Schweissabsonderung auftretende Korrosionen zu verhindern, entfällt eine Vernickelung bei einer Schiene aus Polyäthylen. Ebenso ist es nicht erforderlich, die zweiteilige Schiene zu ölen, ganz im Gegensatz zur zweiteiligen Schiene aus Stahl. Diese muss ein Kugellager haben, das geölt werden muss, um Geräusche zu vermeiden. Bei einem Überschuss an Öl tritt dieses aus und verschmutzt die Kleidung des Prothesenträgers. Die zweitelige Eisenschiene ergibt ausserdem bei der Bewegung, nämlich beim Schlag Eisen auf Eisen, die beim Gang vonAmputierten fast immer zu bemerkenden typischen Geräusche.
Die Schiene aus dem erfindungsgemässen Polyäthylen bewegt sich weich, elastisch und geräuschlos wie ein normales Gelenk. Zum Schutz der Ober- und Unterkleidung müssen die scharfen Kanten der Stahlschienen mit Leder überzogen werden, während dies bei Schienen aus Polyäthylen nicht nötig ist.
Die Fussgelenke lassen sich ebenfalls sehr erfolgreich aus Polyäthylen herstellen. Neben dem wesentlich höheren Gewicht besitzt das Stahlgelenk den Nachteil einer Ölschmierung. Zu diesem Zweck muss man die Prothese auseinandernehmen, das Gelenk ausbauen, vom alten Öl reinigen und hierauf neu ölen.
Gelenke aus der Polyäthylenmasse nach der Erfindung machen diese Arbeitsgänge sämtlich überflüssig.
Sehr günstige Ergebnisse bieten sich durch die Herstellung des Prothesenbeins und des Prothesenfusses aus den erfindungsgemässen Kunststoffen. Bisher wurden Bein und Fuss aus Holz gefertigt. Die Teile müssen wegen der natürlichen Faserung mit grösserenwandstärken hergestellt werden als das aus einem Block gefertigte, einheitliche Blockmaterial. Eine Splittergefahr gibt es für die Gegenstände nach der Erfindung nicht. Das Prothesenbein aus Holz wird nachträglich mit einer Lackfarbe, meistens rosa, angestrichen.
Diese Farbe springt bei Stoss oder Alterung ab und es entstehen unschöne Flecken. Ganz im Gegensatz wird das verwendete Polyäthylen bei der Herstellung rosa oder hautfarben gefärbt, so dass ein Anstrich überflüssig wird und eine Flockenbildung niemals auftreten kann.
Der Kunststoff nach der Erfindung ist sehr angenehm im Griff und lässt sich besser und leichter modellieren als Holz. Daher wird eine elegante Formgebung erleichtert, was besonders für Frauen, die Prothesenträgerinnen sind, ein grosser Vorteil ist. Von grosser Bedeutung ist im übrigen die Tatsache, dass das verwendete Polyäthylen aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen besteht und demeitsprechend geruchlos, geschmackfrei und hautfreundlich ist, so dass auch bei direkter Berührung mit der Haut keine schädlichen Erscheinungen an der Epidermis auftreten.
Auch die Manschette und den Halteriemen der Prothese kann man aus dem Kunststoff nach der Erfindung herstellen. Im allgemeinen wird für die Manschette ein spezial gegerbtes Chromleder verwendet, das innen mit einer weichen Einlage versehen ist, um die Steifheit und die Hautunfreundlichkeit auszugleichen. Diese Einlage muss oft erneuert werden. Die Manschette nach der Erfindung besteht aus gesintertem Block-Polyäthylen von hoher Porosität und grosser Weichheit. Eine Einlage erübrigt sich. Während bei der Verarbeitung der Chromleder-Manschette häufig ein Nadelbruch auftritt, da diese sich sehr schlecht steppen lässt, treten diese Schwierigkeiten beim neuen Material nicht auf, das sich sehr viel
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leichter und besser auf der Steppmaschine verarbeiten lässt.
Schliesslich sitzt die Manschette fester auf dem Gliedstumpf des Prothesenträgers, da eine Einlage fehlt.
Die verschiedenartige Beschaffenheit des Polyäthylens, wie sie nach den oben beschriebenen Herstellungsvorschlägen erhalten wird, ergibt über die bereits angegebene Verwendung hinaus neue und überraschende Verwendungsmöglichkeiten für die Herstellung orthopädischer Hilfsmittel.
So ist es heute möglich, Stützapparate aller Art für orthopädische Zwecke herzustellen, z. B. zur Stützung der Wirbelsäule, entzündlicher Gelenke und vorhandener stützbedürftiger Extremitäten. Derartige Stützapparate aus Polyäthylen stellen gegenüber den bisher bekannten einen ausserordentlichen Fortschritt dar. Zur Stützung der Wirbelsäule z. B. wurden bis jetzt allgemein Stahlkorsetts verwendet, die wegen ihrer Härte, Steifheit und ihres grossen Gewichts von aen Trägern immer als starke Belastung empfunden wurden.
Bei gleicher Festigkeit und grösserer Elastizität besitzen solche Stützapparate aus Polyäthylen je nach Art der Konstruktion kaum die Hälfte, manchmal sogar nur 1/3 des Gewichts gleicher aus Stahl hergestellter Apparate. Die Gewichtsersparnis bedeutet für den Träger in jedem Falle eine ausserordentliche Erleichterung, da sie praktisch eine Entlastung des Kreislaufes und der Herztätigkeit darstellt. Bei Stützapparaten mit Gelenkteilen, die aus Polyäthylen hergestellt wurden, erfolgt der Bewegungsablauf glatt und geräuschlos. Zudem sind alle Bauteile aus Polyäthylen leicht zu korrigieren, sowie leicht zu reinigen und daher in hygienischer Beziehung wesentlich vorteilhafter als z. B. mit Leder überzogene Stahlschienen.
Ein weiteres besonders günstiges Bild hat sich auch bei der Verwendung von Polyäthylen für die Herstellung von Fussstützen ergeben. Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Kunststoffen ist es möglich, Material aus Polyäthylen mit dem viskosimetrisch bestimmten Molekulargewicht von zirka 1000000 mit Hilfe der Treibtechnik zu verformen.-Aus zirka 4 mm starken Platten, die bei einem spezifischen Druck von etwa 100 kg/cm gepresst worden waren, schneidet man Modellstücke in Fussgrösse und verformt sie mit Treibhammer und Bleiklotz entsprechend den Fussabdrücken. Durch Abschleifen des Fersenteiles gelingt es, den rückwärtigen Teil der Fussstütze flexibel zu gestalten, wodurch eine besonders flüssige Gehbewegung erzielt wird.
Als besonderer Vorzug derartiger Fussstützenherstellung wird von Fachleuten hervorgehoben : die Kaltverformung, die starre Federung des Längs-und Quergewölbes bei flexibler Ausbildung des Fersenteileb, gute Anpassung beim Bewegungsablauf, ausserordentlich geringes Gewicht sowie absolute Bruchfestigkeit auch bei stärkster Beanspruchung.
Die Möglichkeit, aus Polyäthylen Stoffe von lederariger Beschaffenheit zu gewinnen, hat auch dazu geführt, Bruchbänder (Pilotten) aus dem neuen Material herzustellen, die sich durch Unempfindlichkeit, Schmiegsamkeit und Zähigkeit auszeichnen und besonders auch wegen des hautfreundlichen Charakters des Polyäthylens, das keinerlei hautreizende Stoffe enthält, hervorragend geeignet sind.
Auf Grund der zähen Festigkeit und Elastizität war es möglich, auch Miedeleinlagen und Korsettstangen, die bisher aus Stahl gefertigt wurden, durch solche aus Polyäthylen zu ersetzen, die sich hiebei ausgezeichnet bewährt haben.