DE2730004A1

DE2730004A1 - Verfahren zum herstellen eines werkstueckes mit koerniger oberflaeche, insbesondere chirurgische prothese

Info

Publication number: DE2730004A1
Application number: DE19772730004
Authority: DE
Inventors: Victor Deloison; Gilbert Pottier
Original assignee: Benoist Girard et Cie SAS
Current assignee: Benoist Girard et Cie SAS
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-07-02
Publication date: 1978-01-12
Also published as: BE856147A; US4355428A; GB1577974A; DE7835000U1; DE2730004C2; SE434473B; FR2356465A1; DE7720821U1; FR2356465B1; IT1126208B; SE7707600L

Description

FREI

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. WERNER FREISCHEM DiPL.-iNQ. ILSE FREISCHEM SOOO KÖLN 1 HEUMARKT 14 TE LE FON : (02 21) 23 58 ββ

Amtliches Aktenzeichen:

Unser Zeichen : B 81 PaGm 77/1

Anmelder : S.A. BENOIST GIRARD & CIE

Societe Anonyme selon les lois francaise 1 rue Pascal, CACII .N,VaI de Marne Frankreich

Bezeichnung : Verfahren zum Herstellen eines Werk

stücks mit körniger Oberfläche, insbesondere chirurgische Prothese.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zum Herstellen eines Werkstücks mit unregelmäßiger Oberfläche, im Speziellen mit einer Oberfläche, die ein körniges Aussehen hat. Die Erfindung betrifft ebenso die nach diesem Verfahren hergestellten Gegenstände.

Die Erfindung betrifft ferner die Herstellung von Zapfen, die dazu bestimmt sind, in ein tragendes Teil eingesetzt zu werden, mit dem der Zapfen in der Folge so eine Einheit bildet, daß die

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gesamte Anordnung fest ist und sich verhält, als wäre sie einstückig ausgeführt. Es ist bekannt, daß der mechanische Halt, also der Widerstand bei Beanspruchung, die Steifigkeit usw. eines derartigen Gebildes fast ausschließlich von der Qualität der Verankerung des Zapfens in dem Aufnahmeteil abhängt, wenn die einzel nen Teile, aus denen sich die gesamte Einheit zusammensetzt, verschiedenen Beanspruchungen unterworfen werden.

Das oben Gesagte trifft insbesondere zu für Knochenprothesen und von diesen wiederum speziell für künstliche Prothesen. Künstliche Prothesen weisen zum einen ein zapfenartiges Verankerungsteil auf, der in einen Knochenmarkkanal des Aufnahmeknochens nach der Ablation der schadhaften Extremität des Knochens eingesetzt wird und zum anderen einen Fortsatz, der aus dem aufnehmenden Knochen herausragt und dazu bestimmt ist, mit einem Ansatzstück eines zusätzlichen Gelenkknochens zusammenzuwirken.

Durch die Bewegungen der Gelenke werden auf die Prothese beträchtliche Beanspruchungen ausgeübt. Dies kann, falls der Halt des Zapfens der Prothese in dem Knochen nicht von hoher Qualität ist, zu einem Wackeln der Prothese in dem Knochen, an dem sie angesetzt ist, führen. Hierdurch können schwere Unfälle herrühren, insbesondere durch Bruch der Prothese.

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Um diese mögliche Unfallquelle auszuschließen, ist besonderes Augenmerk auf die Verankerung der Prothese in dem die Prothese aufnehmenden Knochen gerichtet worden. Das bekannteste und weitverbreiteste Verfahren zur Verankerung besteht darin, daß der Halt des Zapfens der Prothese in dem Knochenmarkskanal des tragenden Knochens mit Hilfe eines speziellen Klebe- und Bindemittels erreicht wird.

Dieses Verfahren weist jedoch Nachteile auf, die direkt mit der Verwendung eines Klebe- und Bindemittels zusammenhängen.

So stellt erstens in der Tat das Bindemittel einen Fremdkörper dar, der auf lange Sicht das Knochengewebe beträchtlich schädigen kann und der ein Hemmnis beim Prozeß des Regenerierens darstellt.

Zweitens resultiert ein weitaus gewichtigerer Nachteil aus der Tatsache, daß, um eine gute Verankerung zu erreichen, eine relativ große Menge Bindemittel zwischen dem Zapfen der Prothese und den Wänden des im Knochen ausgearbeiteten Kanals vorhanden sein muß, wodurch es notwendig wird, in den Knochen eine Höhlung von größerem Durchmesser im Bereich des zapfenartigen Einsatzstücks der Prothese auszubilden. Dies führt zwangsläufig dazu, daß der Knochen über die gesamte Länge des Einsatzkanals bruchanfälliger wird. Falls die Prothese zudem einmal ersetzt werden muß, ist

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es notwendig, den Knochen erneut von innen her aufzuweiten, wodurch sein Widerstand weiter verringert und ein erneutes Einsetzen praktisch unmöglich gemacht wird.

um diese Nachteile zu vermeiden, ist kürzlich ein Verfahren zur Verankerung einer Prothese vorgeschlagen worden, das sich dadurch auszeichnet, daß kein Klebe- oder Bindemittel verwendet wird und der Halt der Prothese im Knochen erreicht wird über die Regenerie rung des Knochengewebes rund um die Prothese und mit deren Oberfläche, wodurch der Zapfen der Prothese einen sehr festen Halt findet.

Ein derartiges Verfahren hat ersichtlich beträchtliche Vorteile, die sich nicht nur auf den rein medizinischen Bereich beschränken also Vermeiden des Fremdkörpers Bindemittel, Unterstützen der Rekalzifikation und Verringerung der Schädigung des aufnehmenden Knochens, sondern auch durch Vereinfachung im Bereich des praktischen, operativen Gebrauchs und ebenso in ökonomischer Hinsicht.

Wesentliche Voraussetzung für ein derartiges Verfahren ist, daß die Oberfläche des in den Knochen eingesetzten Zapfens der Prothese so ausgebildet ist, daß eine gute mechanische Verbindung zwischen Knochen und Prothese gewährleistet wird.

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Die bekannten Protheseeinsatzstücke mit glatten Oberflächen ermöglichen keine hinreichend zufriedenstellende Verbindung, wie eine solche notwendig wäre. Um dieser sehr wichtigen Anforderung nachzukommen, wurden neue Einsatzstücke für Prothesen vorgeschlagen, die eine unregelmäßige Oberfläche aufweisen. Solche Oberflächen werden dadurch erhalten, daß in die Oberfläche des Einsatzstücks der Prothese eine Vielzahl von unregelmäßigen Höhlungen eingearbeitet wird. Es ist einzusehen, daß eine solche unregelmäßige Oberfläche einen genügenden Halt der Prothese in dem sie aufnehmenden Knochen gewährleistet, weil das Knochengewebe, während es sich wiederbildet, die Höhlungen ausfüllt in Form einer Vielzahl von Vorsprüngen, die unter im wesentlichen radialer Richtung in das Einsatzstück hineingreifen.

Hieraus folgt, daß der Knochen selbst die von außen auf die Prothese ausgeübten mechanischen Kräfte aufnimmt und absorbiert, und daß demzufolge das Risiko des Ausreißens, das bei den mit Bindemitteln befestigten Prothesen auftreten kann, in der Praxis ausgeschlossen ist.

Die Prothesen mit unregelmäßiger Oberfläche, wie sie zur Zeit vorgeschlagen worden sind, haben ein pockennarbiges, unästhetisches Äußeres und den Nachteil, daß sie bruchanfällige Zonen im Bereich einiger Wände aufweisen, die die Hohlräume voneinander trennen. Dies führt dadurch zu einem Risiko, daß das Einsatzstück der Prothese in gewissen Bereichen oberflächlich ab-

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bröckeln kann, woraus ein nicht gleichmäßiges Verankern im Knochen resultiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der bei den bekannten Verankerungsverfahren auftretenden Nachteile ein Verfahren zur Herstellung der Oberfläche eines Prothesezapfens zu schaffen, mit dessen Hilfe kostengünstig und einfach ein sicher in dem aufnehmenden Knochen verankerbares Einsatzteil einer Prothese erhalten wird, mit dessen Hilfe ein sicherer Halt der Prothese in dem Knochen erreicht wird; das gute Eigenschaften und gute Verträglichkeit mit der Knochensubstanz aufweist und eine gute Verbindung mit dieser Knochensubstanz eingeht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Mit Hilfe dieses Verfahrens zur Herstellung von Werkstücken mit unregelmäßiger Oberfläche, insbesondere Prothesezapfen, werden die angesprochenen Nachteile der bekannten Verfahren vermieden. Auch wenn das Verfahren nach der Erfindung im Speziellen zur Herstellung von Protheseteilen entwickelt worden ist, kann leicht eingesehen werden, daß dieses Verfahren ebenfalls Anwendung finden kann bei der Herstellung von anderen zapfenartigen Einsatzstücken, die in einem Trägerteil verankert werden sollen, gleich ob diese Verankerung erreicht wird mit Hilfe eines zu-

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sätzlichen Materials, wie zum Beispiel ein Kleb- oder Bindemittel, oder ohne ein derartiges zusätzliches Material.

Obwohl sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auf Prothesen bezieht, die ohne Zuhilfenahme eines Bindemittels in einen Knochen eingesetzt werden sollen, so ist doch leicht einzusehen, daß keine Hindernisse entgegenstehen, auch bei den bekannten Verfahren der Befestigung mittels eines Kleb- und Bindemittels eine unregelmäßige Oberfläche des Einsatzstücks der Prothese zu benutzen, was naturgemäß zu einer Verbesserung der Haftung zwischen Bindemittel und Prothese führt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Zapfen mit nicht glatter, körnig strukturierter Oberfläche unmittelbar durch Gießen erhalten werden. Durch dieses Herstellungsverfahren wird unter anderem jede Bearbeitung der Oberfläche des Einsatzstückes auf chemischem oder physikalischem Wege vermieden. Derartige Arbeitsverfahren sind im allgemeinen kostspielig und benötigen für ihre Durchführung entweder den Gebrauch von schwierig zu handhabenden, gegebenenfalls gefährlichen chemischen Produkten - falls man die Oberfläche chemisch bearbeitet - , oder machen teure und sperrige mechanische Bearbeitungseinheiten notwendig. Weiterhin werden die ausgebildeten Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Zapfens in nahezu perfekter Weise beherrscht und kontrolliert, dies bezieht sich ebenso auf ihre Form, wie auch auf ihre Verteilung. Weiterhin wird über die gesamte Oberfläche des

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Einsatzstücks eine praktisch konstant bleibende Tiefe der unregelmäßig strukturierten Zone erhalten. Dies führt zu einer guten Homogenität der Verankerung des Zapfens in dem Knochen. Die Oberfläche des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zapfens wird von einer Vielzahl von Vorsprüngen gebildet, die beim Gießverfahren einstückig verbunden mit dem Basiskörper des Zapfens hergestellt werden, wodurch ein sehr guter Zusammenhalt des gesamten Zapfens gewährleistet ist.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zapfen eine Vernetzung des Knochengewebes mit dem Zapfen ermöglichen.

Um den Halt der auf das Basismodell aufgebrachten Partikel zu sichern, wird die Oberfläche dieses Basismodells vorteilhafterweise klebfähig gemacht, also zum Beispiel durch Aufweichen der Oberfläche, durch Benetzen mit einer Lösung, die auf das Material des Ausgangsmodells einwirkt, oder durch Auftragen, zum Beispiel mit Hilfe eines Pinsels, eines Klebemittels, wie zum Beispiel eines kommerziellen Klebers.

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Natürlich kann/Such, ohne daß hiermit der Bereich der Erfindung verlassen wird, nur die Oberfläche der Partikel oder auch beide zugleich, also die Oberfläche der Partikel und die des Basismodells, klebfähig machen. Bevorzugt wird jedoch das Verfahren, bei

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dem lediglich die Oberfläche des Basismodells klebfähig gemacht wird. Hiermit wird eine bessere Kontrolle über den Endzustand der Oberfläche des Zapfens erreicht, weil ein Handhaben der Partikel vermieden wird und für den Fall, daß ein aufweichendes Lösungsmittel oder ein Klebemittel verwendet wird, der Ausbildung von zu dicken, lokalen Bereichen des Klebematerials entgegengewirkt wird, wodurch diese Unregelmäßigkeiten sich nicht auf die Partikel auswirken können.

Die Partikel werden auf das Basismodell aufgebracht, indem sie zum Beispiel manuell oder mechanisch auf3estreut werden. Dabei bleiben zwischen ihnen Abstände frei. Obwohl die Partikel im Grunde jede mögliche reguläre oder irreguläre Form aufweisen können, wird vorgeschlager:, vorteilhafterweise Partikel mit einer ungefähr kugelförmigen Gestalt zu verwenden, weil man feststellen konnte, daß diese Form die günstigsten Resultate liefert, indem sie einerseits der fertiggestellten Oberfläche des Zapfens einen ästhetischen Anblick gibt und andererseits ohne spezielle Vorkehrungen beim Aufbringen der Partikel auf das Ausgangsmodell eine Oberfläche schafft, die in sehr günstiger Weise das Eindringen und Verankern des Knochengewebes in den Oberflächenbereich des Prothesezapfens ermöglicht, und zwar auch durch Netzbildung. Durch die Verwendung von kugelförmigen Partikeln wird erreicht, falls zwischen ihnen Zwischenräume freigelassen werden, daß sich stielartige Knochenbereiche ausbilden, deren äußer-

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res, freies Ende dick⁴⁷·· ist als ihre Basis, wodurch jede radiale Verschiebung zwischen Knochen und Prothese weitgehend unterbunden wird. Vorteilhafterweise wird das Basismodell aus mineralischem Wachse gefertigt, einem Wachs also, wie dieses gewöhnlich beim Guß nach der Methode der verlorenen Form Anwendung findet. Die Ausgangsform kann natürlich auch aus jedem anderen Material, das schmelz- oder auflösbar ist, hergestellt werden.

Vorteilhafterweise wird das Basismodell in einer Gußform hergestellt, die einen Hohlabdruck des herzustellenden Stücks mit glatten Oberflächen aufweist. Damit hat das erhaltene Basismodell ebenfalls glatte Oberflächen, die Partikel werden später auf diese glatten Oberflächen aufgebracht, und zwar in der Weise, wie dies schon oben beschrieben worden ist.

Die Partikel selbst können aus jedem beliebigen, geeigneten Material sein, insbesondere aus Wachs oder aus einem anderen, schmelz- oder auflösbarem Material. Vorzugsweise werden Partikel mit gleichen Abmessungen aus Kunststoff verwendet, insbesondere Kugeln aus Polystyren.

Auf das fertige Basismodell wird in bekannter Weise eine Schicht eines feuerfesten Materials aufgetragen. Dieses Verfahren besteht in wiederholtem Eintauchen in eine Lösung auf der Basis von Kie-

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selerde-Silikaten und Bestreuen mit pulverisierten Kieselerde-Silikaten nach jedem einzelnen Tauchbad.

Werden für das Basismodell und die Partikel schmelzbare Materialien verwendet, wie zum Beispiel Wachs oder Kunststoff, so können diese Materialien in bekannter Weise nach Erhitzen entfernt werden, damit die feuerfeste Form erhalten wird.

Die Erfindung betrifft ebenso als ein neues industrielles Produkt ein Werkstück mit körnig strukturierter Oberfläche, das an seinem Äußeren eine Vielzahl von VorSprüngen aufweist, die durch den Gießvorgang einstückig mit dem Basiskörper des Werkstücks verbunden sind.

Die Vorsprünge sind in Abständen voneinander angeordnet, so daß zwischen ihnen Zwischenräume freibleiben. Derartige Zwischenräume finden ihre Anwendung in den Fällen, in denen das Werkstück Teil der Verankerung einer Prothese im Knochen ist. Dieser Knochen kann, wenn er sich weiterbildet und rekonstituiert, die angesprochenen Zwischenräume ausfüllen und so eine Vielzahl von Verankerungen schaffen.

Vorteilhafterweise ist der zwei benachbarte Partikel trennende Zwischenraum nicht konstant über die gesamte Höhe der Vorsprünge. Der Zwischenraum hat seinen größten Wert im Niveau der Basis der Vorsprünge, also der Verbindung dieser Vorsprünge mit dem Basis-

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körper des Werkstücks.

Die bevorzugte Ausführungsform dieser Vorsprünge, die den oben angegebenen Charakteristiken am besten entspricht, ist die
sphärische Form.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren und eine nach diesem Verfahren hergestellte Prothese beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer für den Guß des Basismodells verwendeten Gußform,

Fig. 1a eine perspektivische Darstellung der geöffneten Gußform nach Fig. 1 mit Basismodell in der linken Halbform,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Basismodells,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Basismodells
nach Fig. 2, auf das eine Schicht Klebstoff oberflächlich aufgetragen wird,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3, bei der Kugeln aus Kunststoff auf die Oberfläche des Basismodells aufgestreut werden,

Fig. 4a eine Draufsicht auf ein mit Kugeln aus Plastik umgebenes Basismodell,

Fig. 4b eine Schnittansicht durch ein stark vergrößertes Teil der Oberfläche nach Fig. 4a,

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Fig. 5 in perspektivischer Darstellung die Phase des Eintauchens des fertigen Gußmodells in ein Bad zum Aufbringen einer feuerfesten Schicht,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein mit einer feuerfesten Schicht umhülltes, fertiges Modell,

Fig. 6a eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung, in die ein mit einer feuerfesten Umkleidung umhülltes, fertiges Gußmodell eingebracht ist,

Fig. 7 eine Seitenansicht der feuerfesten Hohlform während der Phase des Gießens,

Fig. 8 eine Seitenansicht der teilweise zerstörten Form und des gegossenen Werkstücks,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des erhaltenen Gußstücks,

Fig. 9a eine Detailansicht in vergrößertem Maßstab der Oberfläche des Gußstücks nach Fig. 9, und

Fig. 9b eine Schnittansicht durch ein stark vergrößertes Teil der Oberfläche nach Fig. 9a.

Im folgenden wird ein einem Ausführungsbeispiel das Verfahren nach der Erfindung beschrieben in seiner Anwendung für die Herstellung eines Schenkelteils einer Totalprothese der Hüfte, also eines Prothesezapfens,der in den Oberschenkelknochen eingesetzt werden kann.

In den Fig. 1 und 1a ist eine Gußform dargestellt, wie sie selbst seit langem bekannt ist. Diese Form besteht aus zwei schalenarti-

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gen Halbformen 1, 2, in jede dieser Halbformen ist ein Halbabdruck der Hohlform 3 und 4 des zu fertigenden Ausgangsmodells ein geformt, so daß bei geschlossener Gußform, wenn also die Halbformen 1, 2 aufeinandergeklappt werden, die halben Abdrücke 3 und 4 einen Hohlraum der Dimension und Form der zu fertigenden Ausgangsform ausbilden. Ist die Form mittels einer bekannten Schließvorrichtung S geschlossen, so steht der von den beiden halben Abdrücken 3, 4 bestehende Hohlraum über ein Gußloch 5 mit der Außenwelt in Verbindung. Durch dieses Gußloch 5 hindurch wird im Sinne des Pfeiles F in Fig. 1 in die Form das Material hineingegossen, das dazu bestimmt ist/ das Basismodell zu bilden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein mineralisches Wachs verwendet, wie dieses gewöhnlicherweise für ein Verfahren verwendet wird, das als Guß nach der verlorenen Form bezeichnet wird, insbesondere ein Wachs, wie es unter der Bezeichnung "L 115" von der Firma LA CERESINE verkauft wird.

Natürlich kann man auch andere Materialien als Wachs verwenden, also zum Beispiel Kunststoffe oder Quecksilber.

Damit er in die geschlossene Form 1, 2 hineingegossen werden kann, wird der Wachs soweit erhitzt, daß er in flüssiger oder zumindest pastöser Form vorliegt.

Sobald die Form gefüllt ist, läßt man das Wachs abkühlen, so daß dieses wieder erstarrt. Daraufhin öffnet man die Form, wie

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dies aus der Fig. 1 a ersichtlich ist. Auf diese Weise erhält man ein Basismodell 6 aus Wachs, das man aus der Form herausnimmt und das die in Fig. 2 dargestellte Form hat. Dieses Basismodell 6 weist auf einen Zapfen 7, der Einsatzstück für die Prothese ist und in einen, in dem Oberschenkel ausgearbeiteten Kana. eingesetzt wird, ein Schaft 8, der die Anlage der Prothese am oberen Teil des Oberschenkelknochens gewährleistet, ein Hals 9, der den Halsbereich der Prothese bildet und einen Knauf 10, der Rohstück eines Teils mit sphärischem Kopf der Prothese ist.

Die im folgenden beschriebenen Verfahrensschritte zielen auf und behandeln ausschließlich den Zapfen 7 des Basismodells 6, allein diese Verfahrensschritte betreffen die Erfindung.

Nach dem Herausnehmen des Basismodells 6 ii. Wachs aus seiner Form, wird in bekannter Weise ein Verfahren zur Stabilisation und Festigung durchgeführt, damit eine gute Festigkeit des Modells im Verlauf der weiteren Bearbeitungsphasen gesichert ist und alle Änderungen geometrischer Art vermieden werden. Dieser Verfahrensschritt der Verfestigung besteht darin, daß das Basismodell 6 für zumindest 24 Stunden in einem bei 20° C klimatisierten Raum aufbewahrt wird.

Wie aus Fig. 3 zu sehen, wird anschließend, zum Beispiel mit Hilfe eines Pinsels, eine Schicht eines kommerziellen Klebemittels 12 aufgetragen auf die gesamte Oberfläche des Zapfens 7 des

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Basismodells 6. Natürlich kann der Zapfen 7 ebenso klebfähig gemacht werden durch jedes andere geeignete Klebemittel.

Anschließend wird, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, der Verfahrensschritt des Aufstreuens auf den Zapfen 7 durchgeführt, und zwar mit Hilfe von Partikeln 11, die im gezeigten Ausführungs beispiel Kugeln mit gleichen Abmessungen aus Kunststoff sind. Es handelt sich im speziellen Fall um Polystyren-Kugeln, wie sie von der Firma RHONE-PROGIL unter dem Warenzeichen ASCOLENE vertrieben werden und die Bezeichnung GPE-RH tragen.

Das Aufstreuen kann manuell erfolgen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, oder aber auch mechanisch. Es ist natürlich verständlich, daß man ebenso Partikel verwenden kann, deren Material und Form verschieden sind von den oben angegebenen.

In Fig. 4a ist ein mit als Polystyrenkugeln ausgebildeten Partikeln 11 belegtes Basismodell 6 gezeigt, die Polystyrenkugeln haften an der Oberfläche aufgrund eines Klebers, wie dies in Fig. 4b ins einzelne gehend dargestellt ist. In dieser Figur ist eine Klebemittelschicht 12 gezeigt, die die Oberfläche 13 des Zapfens 7 des Basismcdells 6 überzieht. Die Kugeln 12 befinden sich in Kontakt mit dem Klebemittel in einer Zone 14, die relativ klein ist aber ausreicht, damit die Kugeln nicht verlorengehen können. Diese Klebemittelzone 14 hat einen Querschnitt S1, de kleiner ist als der Querschnitt S 2 der Kugeln im Niveau des Kuge

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mittelmittelpunkts.

Auf diese Weise wird deutlich, daß der Zwischenraum I zwischen zwei Kugeln 11 größer ist, im Niveau der Klebemittelschicht 1 - siehe Abstand A - als im Niveau der Kugelmittelpunkte, dort ist der Abstand d. Anschließend wird das so bearbeitete Basismodell 6 nach Fig. 4a mit einem feuerfesten Material umhüllt, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Für diesen Verfahrensschritt wird ein Bad 5 auf der Basis von Kieselerde-Silikat hergestellt, in das das Modell nach Fig. 4a hineingetaucht wird. Daraufhin wird das aus dem Tauchbad 15 entnommene Modell mit pulverförmigem Kieselsäure-Silikat bestreut, und dieses Verfahren mehreremaIe wiederholt.

Das mit einem feuerfesten Mantel umkleidete Modell ist in Fig. dargestellt. Diese Figur ist teilweise als Schnittbild ausgeführt wodurch die feuerfeste Hülle 16 deutlich hervortritt. Sie umgibt das mit den Kugeln 11 bedeckte Wachsmodell des Zapfens 7 vollständig. Die mit dem Bezugszeichen 17 versehene, verstärkt ausgezogene Linie folgt der inneren Begrenzung der feuerfesten Schale und bildet die Innenwand der feuerfestem Form 18 (siehe Fig. 7), die nach Entfernen des Wachses 7, des Klebstoffs und der Kugeln 11 erhalten wird, indem die Gesamtheit in einem Ofen T aufgeheizt wird, wie Fig. 6a zeigt.

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In Fig. 7 ist die erhabene, feuerfeste Form 18 dargestellt, teilweise als Schnittbild. Der Innenraum dieser feuerfesten Form 13 wird von einer inneren Begrenzungslinie 17 begrenzt, die als Hohlform das Modell nach Fig. 4a reproduziert.

In Fig. 7 ist der Verfahrensschritt gezeigt, bei dem in die feuerfeste Form 18, die in einem Stützgerüst P gehalten ist, die Schmelze einer Metallegierung 19 eingegossen wird, dieses Material füllt die Form aus und bildet so das endgültige Werkstück.

Nach dem Gießen wird die feuerfeste Form 18 zerstört, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, wodurch schließlich das in der Fig. 9 gezeigte Werkstück erhalten wird, dessen Zapfen 7 körnig strukturiert ist.

In Fig. 9a ist ein vergrößerter Detailausschnitt der Oberfläche des Zapfens 7 dargestellt, wie er beim fertiggestellten Werkstück vorliegt. Eine Vielzahl von Kugeln 20 ist zu sehen, die in einem Guß mit dem Rest des Stücks hergestellt worden sind.

In Fig. 9b ist ein in einem stark vergrößerten Maßstab dargestelltes Schnittbild der Oberfläche des Zapfens gezeigt. Darin sind die Kugeln 20 erkennbar, die voneinander einen Abstand aufweisen und zwischen sich Zwischenräume I freilassen, die diejenigen Zwischenräume reproduzieren, die bei dem Modell entspre-

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chend den Fig. 4a und 4b vorlagen.

Diese Zwischenräume haben eine Verengung E, die sich im Niveau der Kugelmittelpunkte befindet, die Zwischenräume sind im Niveau der Oberfläche 21 des Basiskörpers wesentlich größer. Hieraus wird ersichtlich,daß, sobald sich der Knochen um den Zapfen 7 der Prothese rekonstruiert, das Knochengewebe alle Zwischenräume ausfüllen wird und so die Prothese in definitiver Weise durch Verankerung der Kugeln in dem rekonstutierten Knochen festlegt.

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Claims

DiPL.-iNG. WERNER FREISCHEM DiPL.-iNQ. ILSE FREISCHEM 5000 KÖLN 1 HEUMARKT 14 TE LE FO N : (02 21) 23 58 68 273000A PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks mit körniger Oberfläche, bei dem eine Schmelze in eine feuerfeste Form gegossen wird, deren Innenwände in Vorsprüngen und Einbuchtungen strukturiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basismodell des herzustellenden Werkstücks gefertigt wird aus einem Material, das in einen festen und einen flüssigen Aggregatzustand überführbar ist, das Basismodell liegt dabei im festen Zustand vor, anschließend werden auf die Oberfläche des Basismodells ebenfalls aus dem in einen festen und einen flüssigen Aggregatzustand überführbaren Material hergestellte und beim Verarbeiten im festen Zustand vorliegende Partikel aufgebracht und mit der Oberfläche des Basismodells verbunden, das so bearbeitete Modell wird daraufhin mit einer Schicht eines feuerfesten Materials umkleidet, die eine feste Hülle bildet und abschließend wird das das Modell bildende Material in den flüssigen Zustand überführt und entnommen, wodurch die feuerfeste Form erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Haftverbindung der Partikel auf dem Basismodell dessen Oberfläche klebfähig gemacht wird und/oder die

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Partikel erweicht, angefeuchtet oder mit einem Klebstoff versehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel auf dem Basismodell unter gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Basismodell kugelförmige Partikel angebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismodell aus Wachs gefertigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismodell hergestellt wird in einer einen Hohlabdruck mit glatten Oberflächen des herzustellenden Werkstücks enthaltenden Form.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Partikel aus Kunststoff, insbesondere aus PoIystyren aufgebracht werden.

8. Werkstück mit körnig strukturierter Oberfläche, die eine Vielzahl von einstückig mit dem Basiskörper des Werkstücks verbun denen und voneinander durch Zwischenräume getrennten VorSprüngen

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aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der zwei benachbarte Vorsprünge (20) trennende Zwischenraum mindestens eine Engstelle (E) aufweist, die sich in einem Niveau zwischen der Oberfläche (21) des Basiskörpers des Werkstücks und den höchsten Punkten der Vorsprünge (20) befindet.

9. Werkstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Vorsprüngen (20) an der Oberfläche (21) des Basiskörpers (6) seinen größten Wert A hat.

10. Werkstück nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand zwischen den Vorsprüngen von der Oberfläche (21) des Basiskörpers (6) bis zu einem zwischen dieser Oberfläche

(21) des Basiskörpers (6) und den höchsten Punkten der Vorsprünge (20) befindlichen Niveau fortschreitend abnimmt.

11. Werkstück nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (20) eine regelmäßige Oberfläche aufweisen.

12. Werkstück nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge Kugeln (20) sind.

13. Zapfen einer Knochenprothese zum vorzugsweise kleb- und bindemittelfreien Einsatz in einen mit einem eingearbeiteten Kanal versehenen Knochen eines menschlichen oder tierischen Skeletts,

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der eine in einer Vielzahl von voneinander durch Zwischenräume getrennten und eine feste Verankerung der Knochensubstanz mit der Knochenprothese ermöglichenden Vorsprüngen strukturierte Außenfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (11,20) in einem Niveau zwischen ihrer Basis und ihren Gipfeln zumindest eine deutliche Ausbauchung aufweisen und benachbarte Ausbauchungen eine von der Oberfläche (21) des Basiskörpers (6) des Einsatzstücks (7) einen Abstand aufweisende Verengung bilden.

14. Zapfen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt S1 des mit dem Rest der Prothese verbundenen Basisbereichs der Vorsprünge (11,20) kleiner ist als der Querschnitt S 2 der Vorsprünge (11,20) in einem von dieser Basis entfernten Niveau, wodurch der Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen (11,20) seinen größten Wert im Niveau ihrer Basen hat.

15. Zapfen nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (11,20) die Form von Partikeln mit regelmäßiger Oberfläche, insbesondere Kugelform, aufweisen.

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