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Verfahren zur Herstellung radioaktiver Sillkonkautschuk-Formkörper
Die Anwendung verschiedener radioaktiver Elemente und Verbindungen nimmt in der
klinischen Praxis dauernd zu. Solche radioaktive Substanzen dienen sowohl zur Diagnose
als auch zur Therapie, und ihre Anwendungsgebiete werden immer bekannter und umfangreicher.
Bekanntlich wird z. B. radioaktives Jod sowohl zur Diagnose bei der Bestimmung der
Schilddrüsenfunktion als auch als Therapeutikum bei der Behandlung von Schilddrüsentumoren
verwendet. Andere radioaktive Substanzen, wie p32, y90, Aul98, Cr51, oder andere
radioaktive Isotopen sind wegen ihrer Anwendungen für diagnostische Zwecke, Messungen
und therapeutische Anwendungen bekannt.
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Die Eignung und Anwendbarkeit dieser radioaktiven Substanzen an sich
steht außer Frage. Die Hauptschwierigkeiten und Nachteile, die mit der Anwendung
solcher Substanzen verbunden sind, bestehen oft in der Gefahr der Verseuchung oder
Schädigung bei ihrer Handhabung und Verarbeitung.
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Die Auswertung all der zahlreichen Vorteile radioaktiver Stoffe ist
beschränkt durch das Risiko einer Strahlenschädigung, Verseuchung und Verunreinigung
durch Austritt radioaktiver Teilchen und Strahlen.
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Zum Schutz von Personen müssen außerordentliche Vorkehrungen bei der
Handhabung und Verarbeitung solcher Substanzen und bei ihrer Verwahrung eingehalten
werden.
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Man ist ständig bestrebt, neue Geräte und Vorrichtungen für die Handhabung
radioaktiver Sub stanzen zu finden, doch ist man hierbei an Grenzen gebunden, die
durch den Kostenpunkt solcher Vorrichtungen und Geräte gegeben sind. Daher ist ein
Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung mit radioaktiven Substanzen, das nur
wenige und einfache Verfahrensschritte erfordert und nur ein geringes Risiko der
Verseuchung von Vorrichtungen und Geräten mit sich bringt, sehr anstrebenswert In
der klinischen Praxis wird eine Technik angewandt, wonach Teile der äußeren Haut
und innerer Organe einer Quelle von Kerustrahlung ausgesetzt werden. Hierzu wurden
Vorrichtungen und Behälter für die Strahlungsquelle verwendet, wobei diese auf bestimmte
Oberflächenbereiche der Haut bzw. tieferliegende Organe gerichtet werden.
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Eine solche Vorgangsweise ist unhandlich und erfordert oft sehr kostspielige
und komplizierte Apparate. Für solche Behandlungen können Apparate und Behälter
erforderlich sein von einfachen Kapseln bis zu sehr komplizierten Geräten bedeutender
Größe mit Drehmechanismus.
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Es ist bereits bekannt, flüssige Organopoly-
siloxane unter Zusatz
von organischen Peroxyden, Zinnkatalysatoren und Füllstoffen in elastomere Silikonkautschukmassen
überzuführen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern
aus Silikonkautschuk unter Zusatz von Zinn katalysatoren und Füllstoffen, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß zusätzlich radioaktive anorganische Verbindungen mitverwendet
werden.
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Hierbei ergibt sich eine merkliche Verringerung der Gefahr der Strahlenschädigung
sowohl bei der Herstellung als auch bei der Anwendung der Formkörper. Diese sind
leicht zu handhaben und leicht auf Hautflächen und Organe aufbringbar.
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Aufgabe der Erfindung war es, ein physiologisch verträgliches, radioaktiv
wirksames Material herzustellen. Für die Lösung dieser speziellen Aufgabe konnte
den bekannten Verfahren zum Füllen usw. von Kunststoffen keine Lehre und auch kein
Hinweis entnommen werden.
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Stoffe, die für medizinische Zwecke angewendet werden sollen, müssen
bekanntlich besonderen Anforderungen entsprechen, z. B. dürfen sie keine oder nur
geringe Reaktionen im oder auf dem Körper hervorrufen. Dies gilt insbesondere für
die Verwendung in Körperhöhlen und als Nahtmaterial, aber auch bei äußerlicher Anwendung.
Bekanntlich sind z. B. auch viel verwendete Nahtmaterialien im
Körper
nicht ganz unbedenklich. So ist es z. B. bekannt, daß Catgut nicht reaktionslos
vom Körper resorbiert wird, weshalb die Tendenz der Nahtmaterialhersteller dahin
geht, Catgut von hoher Festigkeit herzustellen, dadurch die Verwendung geringerer
Stärken des Materials zu ermöglichen und- auf diese Weise wegen der geringeren Substanzmenge
die Körperreaktionen einzuschränken und die Heilung der Operationswunden zu beschleunigen.
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Auch viele andere Stoffe rufen bedenkliche und oft ernste Körperreaktionen
hervor, z. B. das zum Einstauben der Handschuhe der Chirurgen seit langem verwendete
Talkum, dessen Schädlichkeit heute bekannt ist. Es war daher auch nicht vorauszusehen,
daß Gemische aus Organopolysiloxanen und Zinnkatalysatoren vom Körper ausreichend
reizlos vertragen werden, um diese therapeutisch verwenden zu können.
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Ferner war nicht vorauszusehen, inwieweit die betreffenden Organopolysiloxane
mit radioaktivem Material verträglich sind. Es ist z. B. bekannt, daß Flüssigkeiten
aus linearen Polysiloxanen unter der Einwirkung von y-Strahlen (z. B. ausgesendet
von 60CO) sich verändern und gelieren (A. C h a r 1 es b y, Nature, 173, S. 679
[1954]). Es ist demnach überraschend, daß die verwendeten Polysiloxane nach ihrem
Vermengen mit radioaktivem Material eine ausreichende Topfzeit besitzen. Auch konnte
man nicht voraussehen, ob das verwendete Organopolysiloxan oder der Zinnkatalysator
nicht als Moderatoren wirken und die radioaktive Strahlung beeinträchtigen.
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Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt ist ein ungewöhnlich
großer. Während man bisher bei Verwendung thermoplastischer Kunststoffe kostspielige
Vorrichtungen zum Formpressen und Heißvulkanisieren verwenden mußte, die nach kurzer
Benutzung radioaktiv kontaminiert wurden und deshalb auf lange Zeit stillgelegt
werden mußten, ist es nach der Erfindung möglich, in der Kälte mit einfachsten und
dementsprechend billigen Formen zu arbeiten, wobei die Formen wenn sie radioaktiv
kontaminiert sind, sogar ohne großen wirtschaftlichen Schaden verworfen werden können.
Ferner ermöglicht das Verfahren die Anwendung in Körperhöhlen und als Nahtmaterial,
wodurch eine bedeutende Erweiterung der therapeutischen Möglichkeiten erzielt wird.
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Es wurde gefunden, daß radioaktive Elemente und Verbindungen in einen
Silikonkautschuk in seiner flüssigen Form eingebracht und dann verschiedene kautschukartige
Formkörper und Formen daraus hergestellt werden können.
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Silikonkautschukmassen sind für verschiedenste Anwendungszwecke weit
bekannt, und zwar wegen ihrer vielseitigen Anwendbarkeit und der Leichtigkeit ihrer
Herstellung. Ein besonderer Vorteil ist, daß bestimmte Silikonmassen bei im wesentlichen
Raumtemperatur gehärtet oder vulkanisiert werden können.
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Eine solche Silikonmasse ist im allgemeinen in flüssigem oder halbflüssigem
Zustand erhältlich und wird anschließend durch einfache katalytische Härtung in
einen kautschukartigen Zustand übergeführt.
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Es ergeben sich bei einer solchen Silikonmasse besondere Vorteile
wegen des geringen apparativen Aufwandes, der zur Umwandlung bzw. Vulkanisierung
erforderlich ist, so daß die meisten derartigen bisher verwendeten Anlagen wirtschaftlich
nicht ins
Gewicht fallen. So kann man eine Silikonmasse in einen einfachen und billigen
Kolben füllen, den geeigneten katalytischen Härter einmischen und die Mischung dann
in billige Formen für kleine Segmente oder Formkörper füllen oder auch zwischen
Kunststoff- oder Glasplatten aufbringen, die durch Distanzhalter jener Stärke, die
die gehärtete Folie haben soll, getrennt sind. Auch kann man solche härtbare Kautschukmassen
in enge Röhren füllen, um Fäden oder Schnüre bzw. Nahtmaterial zu erhalten, die
man um oder durch bestimmte Körperteile legt. Enthalten solche Zubereitungen radioaktive
Substanzen eingebettet, so besteht nur eine geringe Gefahr zur Verseuchung der Vorrichtungen
oder Geräte und verseuchte Teile können ohne schwere wirtschaftliche Verluste für
den praktischen Arzt ausgeschieden werden.
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Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper
ist die Ausschaltung vieler Verunreinigungs- bzw. Verseuchungsprobleme. Da die Härtung
bei ungefähr Raumtemperatur (25"C) erfolgen kann, sind keine Preßvorrichtungen und
ähnliches für höhere Temperaturen, geschmolzene Kunststoffe oder kautschukartige
Massen erforderlich. Solche Anlagen würden durch die radioaktive Energie der verwendeten
Isotopen verseucht werden und sind zu kompliziert und kostspielig, um zur Vermeidung
einer weiteren Verseuchung durch radioaktive Strahlung nach gewisser Zeit ausrangiert
zu werden.
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Ein weiterer Vorteil ist der, daß radioaktive Isotopen relativ kurzer
Halbwertszeit, wie Au198, Br82, Je31, P32 oder ygO, eingebracht werden können, wodurch
man eine außerordentlich gut verarbeitbare Masse erhält. Diese obigen radioaktiven
Elemente können in Form bestimmter Verbindungen, wie Natriumjodid. -phosphat, Chromphosphat,
Yttriumchlorid oder -oxyd, eingebracht werden.
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Eine Kautschukplatte, z. B. mit einem radioaktiven Isotop relativ
kurzer Halbwertszeit, kann nahe an die zu bestrahlende Fläche des Körpers herangebracht
werden, ohne die Möglichkeit, daß zu starke oder zu lange Bestrahlung die Gewebe
schädigt. Wenn es der Arzt wünscht, kann selbstverständlich auch eine radioaktive
Strahlungsquelle relativ langer Halbwertszeit, beispielsweise Cs137, in Form einer
Verbindung, beispielsweise Cäsiumchlorid, eingebracht werden.
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Es gibt eine große Anzahl verschiedener Silikonkautschukarten. Diese
unterscheiden sich im wesentlichen in der Art, wie sie gehärtet wurden, in der Härtezeit
und den Eigenschaften der gehärteten Formkörper und zwar durch ihre Härte, Zugfestigkeit,
Dehnung oder lineare Schrumpfung. Dem Wesen nach sind solche Silikonkautschuk-Formkörper
polymere Substanzen mit Einheiten verschiedener Länge, wobei diese Einheiten meistens
Methylsiloxane sind. Eine monomere Dimethylsiloxaneinheit kann durch folgende Formel
dargestellt werden:
Die ungehärtete Silikonmasse enthält sehr lange, im wesentlichen lineare Ketten
obiger Dimethylsiloxaneinheiten.
Derartige ungehärtete Polymere
werden entweder einer Wärmehärtung oder einer katalytischen Härtung unterworfen,
wodurch sich verschiedene Vernetzungen ausbilden, die die Masse in einen Kautschuk
umwandeln. Die Fließfähigkeit und damit die Gießfähigkeit derartiger ungehärteter
Massen ist eine Funktion der Polymerkettenlänge.
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Diese Eigenschaften ergeben sich vielfach aus dem Molekulargewicht
und der Viskosität der Polymerisate.
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Besondere Vorteile erhält man mit Silikonmassen, die man bei Raumtemperatur
mit Hilfe eines geeigneten Katalysators härten kann. Solche bei Raumtemperatur vulkanisierende
Silikonmassen werden weitgehend aus obigen Dimethylsiloxaneinheiten aufgebaut, jedoch
enthalten die Substanzen auch aktive Gruppen, wie SiH, SiOH oder SiOC2H5.
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RTV-Silikonmassen härten durch Bildung von Siloxanvernetzungen aus,
und die Strukturen weichen von denen bei höheren Temperaturen gehärteter Silikonkautschukarten
ab. Die RTV-Silikonmassen werden mit Katalysatoren gehärtet, die Zinnsalze enthalten,
wie Zinnoctoat oder Dibutylzinnlaurat.
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Die Hersteller unterscheiden verschiedene RTV-Silikonmassen, die sich
hinsichtlich der sich wiederholenden Einheiten nicht grundsätzlich unterscheiden.
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Ebenso besteht kaum ein Unterschied in der Fähigkeit, bei Raumtemperatur
durch zinnhaltige Katalysatoren gehärtet zu werden und der Ähnlichkeit des Aussehens
der fertigen Elastomeren. Diese verschiedenen Silikonmassen unterscheiden sich in
Viskosität, Molekulargewicht und Gießfähigkeit der ungehärteten Massen, Härtezeit,
Topfzeit bzw. Härte, Zugfestigkeit, Dehnung und linearer Schrumpfung der ausgehärteten
Vulkanisate.
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Es können die verschiedensten Formkörper, wie Platten, Plätzchen,
Zylinder, Blöcke, Röhren oder Kugeln aus den Silikonmassen hergestellt werden, wobei
diese die radioaktive Substanz, die vom behandelnden Arzt gewünscht wird, enthalten.
Es ist auch möglich, radioaktives Nahtmaterial herzustellen, indem die gießfähige
Silikonmischung in enge Kunststoffröhren mit Hilfe geeigneter Mittel, wie z. B.
einer Kunststoff-Subkutan-Spritze, eingeführt wird.
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Die Menge an radioaktiver Substanz und die verwendete radioaktive
Substanz kann nach verschiedenen Gesichtspunkten ausgewählt werden, wobei diese
Auswahl auf Grund der Erfahrung und des Zwecks durch den praktischen Arzt erfolgt.
Ohne Anspruch auf Vollständigkeit können folgende radioaktive Verbindungen vorteilhaft
in verschiedene Silikonmassen eingebracht werden: Nah131, CrP3204 Na3P3204, Cr51Cl3,
Na2Cr5104 oder YSOCb usw.
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Weiter sind radioaktive Elemente, wie Cd60, Au198 Fe59, As74, Br82,
C136 oder Cs137, geeignet.
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Die Aushärtungseigenschaften der verschiedenen RTV-Massen können
durch den Härter beeinflußt werden, ebenso durch die Härterkonzentration und die
bei der Härtung herrschende Temperatur. Die Bezeichnung »Topfzeit« bedeutet die
Zeit zwischen Katalysatorzugabe und dem Moment, wo die Masse nicht mehr fließt.
Die Bezeichnung »Klebfreizeit« bedeutet die Zeit, nach der die Oberfläche nicht
mehr klebt.
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Es ist möglich, daß der Arzt einen Füllstoff für die Silikonkautschukmasse
verwendet. Solche Füllstoffe können die Zugfestigkeit des ausgehärteten
Kautschuks
steigern oder herabsetzen. Füllstoffe, wie Titandioxyd, Calciumcarbonat oder Eisenoxyd,
senken die Zugfestigkeit des gehärteten Kautschuks.
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Es können auch geeignete Zusätze der Silikonmischung zur Änderung
der Farbe, der Zusammendrückbarkeit, der Oxydationsbeständigkeit und anderer Eigenschaften
des gehärteten Kautschuks zugegeben werden. Die obigen Zusätze sind bekannt und
stehen dem Arzt zur Verfügung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch folgende Beispiele näher
erläutert.
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Beispiel 1 Eine RTV-Silikonmasse wurde zur Herstellung einer Silikonkautschukplatte
mit Chromphosphat mit radioaktivem Phosphor verwendet. Die RTV-Silikonmasse besaß
eine Viskosität von 500P bei 25"C und ein spezifisches Gewicht von 1,12 bei 25"C.
Zu 10 g dieser RTV-Silikonmasse wurde 1 g radioaktives Chromphosphat mit einer P32-Aktivität
von 100 mC zugefügt. Beides wurde sorgfältig gemischt und dann 3 Tropfen flüssiges
Zinnoctoat zugegeben und die erhaltene Mischung noch etwa 30 Sekunden gerührt. 8
g dieser Mischung wurden dann auf eine Teflonplatte (Polytetrafluoräthylen) auf
einer ebenen Unterlage aufgebracht. Drei Abstandhalter einer Stärke von 0,25 mm
wurden auf die Teflonplatte und ein zweites Stück dieser Kunststoffplatte wurde
daraufhin auf die Silikonmischung aufgebracht und darauf schließlich eine ebene
Platte aufgelegt. Diese Platte wurde mit ungefähr 4,5 kg beschwert. Nach etwa 30
Minuten wurden Gewicht und Deckplatte abgenommen. Die kautschukartige Folie mit
einer gesamten Fläche von 85 cm2 war nicht mehr klebrig und wurde in rechtwinkelige
Stücke einer Fläche von 1 cm2 geschnitten. Jedes Stückchen wurde in geeigneten Anzeigegeräten
gemessen, sie enthielten eine Aktivität von etwa 0,8 mC.
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Beispiel e i s p i e 1 2 10 g einer RTV-Silikonmasse wurden in ein
Becherglas gegeben. Das Harz hatte eine Viskosität von 550 P bei 25"C. Zu der Silikonmasse
wurden etwa 0,5 cm2 einer wäßrigen Lösung von Nah131 mit einer Aktivität von 100
mC zugesetzt und schließlich noch 10 Tropfen einer Katalysatorlösung von Dibutylzinndilaurat
eingebracht. Die Silikonmischung wurde daraufhin entsprechend Beispiel 1 auf eine
Wachspapierfolie aufgebracht, drei 0,25 mm starke Abstandhalter aufgesetzt und eine
weitere Wachspapierfolie daraufgelegt. Auf diese Schichten wurde eine Deckplatte
mit einem Gewicht gebracht. Nach einer Stunde war die Silikonmasse ausgehärtet und
eine Folie in der Größe von etwa 63,5 cm2 mit einer Stärke von 0,75 mm konnte abgehoben
werden.
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Diese wurde in Stückchen von 1 cm2 Größe geschnitten und jedes in
einer geeigneten Vorrichtung gemessen. Sie hatten eine Aktivität von 1,2 mC.
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Beispiel 3 Entsprechend Beispiel 1 wurde eine gießbare Silikonmischung
hergestellt, jedoch an Stelle des radioaktiven Chromphosphats, Yttriumchlorid mit
radioaktivem Yttrium in die Mischung eingebracht.
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Nach Zugabe des Härters in Form von Zinnoctoat
wurde
die Mischung in eine 50 cm3 Plastikinjektionsnadel gefüllt und in eine Anzahl von
Gelatinekapseln gepreßt, wodurch Körper entsprechend der Kapselform entstanden.
Nach Aushärtung wurden die Kapselwände durch Einbringen in warmes Wasser entfernt.
Die Aktivität jeder Kapsel kann aus ihrem Gewicht bestimmt werden. Sind beispielsweise
2,4 g der Mischung mit einer Aktivität von 20mC Y90 enthalten und wird dieses Material
in Gelatinekapseln Nr. 2 eingepreßt, so enthält jede Kapsel ungefähr 0,6 g gehärteten
Kautschuk und eine Aktivität von 5 mC Y90.
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Bei spiel 4 Entsprechend Beispiel 3 wurde eine radioaktive Silikonmasse
hergestellt, die jedoch in 40 g Mischung 80 mC J131 statt des radioaktiven Yttriumchlorids
enthielt. Die Mischung wurde direkt in eine Polyäthylenröhre mit 30 cm Länge und
einem Durchmesser von 12,5 mm eingefüllt. Nach ausreichender Härtung der Silikonmischung
wurde sie mit Hilfe von Luft aus der Polyäthylenröhre geblasen oder mit Hilfe von
Zangen herausgezogen.
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Das zylindrische Stück wurde dann der Länge nach in Stücke von 25
mm Länge geschnitten und jedes Stück in einem geeigneten y-Strahlen-Meßgerät geprüft.
Es wurde eine Aktivität von etwa 6,5 mC gefunden.
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Beispiel 5 Entsprechend Beispiel 4 wurde eine radioaktive Silikonmasse
hergestellt und in eine zum einmaligen Gebrauch bestimmte Plastikinjektionsnadel
und aus dieser in eine enge Polyvinylchloridröhre mit einem Querschnitt von 1,25
mm gefüllt. Während des Härtens wurde die Röhre so gedehnt, daß der Enddurchmesser
etwa zwei Drittel des Ursprünglichen betrug. Auf diese Weise erhielt man einen vollständigen
Nähfaden, welcher als solcher gebrauchsfertig ist.
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Beispiel 6 Entsprechend Beispiel 3 wurde eine Silikonzubereitung
hergestellt mit der Ausnahme, daß sie in 4,4 g Mischung 100 mC Aktivität von Cs'37
an Stelle des Yttriumchlorids enthielt. Die Mischung wurde direkt in eine Form gebracht,
die eine Anzahl von zylindrischen Vertiefungen hatte. Diese waren 12,5 mm tief und
hatten einen Durchmesser von 6,35 mm. Nach ausreichender Härtung wurden die Körper
aus der Form durch Zangen herausgenommen und in y-Strahlen-Meßgeräten geprüft. Jedes
Körperchen hatte ein Gewicht von etwa 0,44g und eine Aktivität von etwa 10 mC.
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Obige Beschreibung und Beispiele lehren die Herstellung von neuen
radioaktiven Zubereitungen, indem Silikonmassen, eine radioaktive Quelle und ein
zinnhaltiger Katalysator im wesentlichen in einem Verfahrensschritt zusammengebracht
werden. Es kann jedoch auch die Strahlungsquelle mit der ungehärteten Silikonmasse
in einem Arbeitsgang gemischt werden und in einem zweiten danach die Zugabe des
Katalysators erfolgen. Dies ist wünschenswert, wenn der Arzt die ungehärtete Silikonmasse
als Flüssigkeit in eine Körperhöhle einführen will.
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In einem solchen Fall wird der Härter in die ungehärtete Silikon mischung
eingebracht und die flüssige Mischung in die Körperhöhle oder eine andere Vertiefung
gebracht, woraufhin sie gleichmäßig zu der entsprechenden Form erstarrt.