DE69914765T2

DE69914765T2 - Kugelgelenk, insbesondere als hüftgelenkprothese

Info

Publication number: DE69914765T2
Application number: DE69914765T
Authority: DE
Inventors: Aaron London Marlow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: US5989294A; EP1100413A1; AU4893399A; DE69914765D1; EP1100413B1; WO2000006053A1; AU755923B2; JP2002521127A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kugelgelenke und insbesondere auf Gelenkprothesen, die als implantierte Hüftgelenke dienen sollen.
Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine reibungsvermindernde Einlage zum Aufsetzen auf den Kugelkopf eines Kugelgelenks mit einem Schaftabschnitt, an dessen einem Ende der Kopf befestigt ist, um eine Grenzfläche rollender Kugeln zwischen dem Kopf und einer Vertiefung einer Gelenkpfanne zur Verfügung zu stellen, wobei die Einlage umfasst,

(a) einen allgemein halbkugelförmigen Läuferabschnitt, der eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Lagerkugeln enthält, die drehbar in dem Läuferabschnitt gehalten werden und bezüglich des Läuferabschnitts nach aussen und nach innen vorstehen;
(b) ein Halteorgan, um den Läuferabschnitt mit den Lagerkugeln am Kopf zu befestigen.

In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Bausatz zur Herstellung der oben beschriebenen, reibungsvermindernden Einlage zur Verfügung gestellt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Viele Arten von Kugelgelenklagerprothesen für Kunstgelenke, die in einen menschlichen Körper implantiert werden sollen, sind im Fach bekannt. Bei den meisten der derzeit verwendeten Gelenke dieses Typs wird eine reibende Ankopplung zwischen dem Kugelteil oder Kopf des Gelenks und der Gelenkpfanne verwendet. Beispiele solcher bekannter Gelenke sind unter anderem die im US-Patent 4 801 301 beschriebenen, das am 19. April 1983 erteilt wurde (Ramos) und wo eine Hüftgelenkprothese eine Lagereinlage, die auf die erste Vertiefung passt, sowie eine zweite Vertiefung, die ein Ringlager hat, besitzt. Das am 31. Januar 1989 erteilte US-Patent 4 801 301 offenbart eine Kugelgelenkprothese mit einem Lagerelement, das einen Abschnitt des Kugelteils bzw. Kopfes umgibt und in einer kugelförmigen Vertiefung drehbar ist. Das am 16. April 1996 erteilte US-Patent 5 507 818 (McLaughlin) offenbart eine mehrachsige Endoprothese, die mehrere keilförmige zylindrische Komponenten enthält, um die Lage des Gelenkkopfes anpassen zu können. Das Gelenk, das in dem am 27. August 1996 erteilten US-Patent 5 549 697 (Caldarise) offenbart wird, weist einen Dämpfungsmechanismus auf, der einige der belastenden Kräfte auffängt, die auf die Hüftpfanne übertragen werden. Das am 27. August 1996 an Sutter erteilte US-Patent 5 549 704 betrifft eine Kappe, die den Kugelteil des Gelenks bildet, sowie ihre bindemittelfreie Befestigung an einem Knochen.
Wie oben erwähnt, wird in bekannten Gelenken eine reibende Ankopplung zwischen Metall und Metall oder Metall und Kunststoff zwischen dem Gelenkkopf und der Gelenkpfanne verwendet. Versagen einer herkömmlichen Hüftvollprothese wird meistens durch eine aseptische Lockerung entweder der Schenkelhals- oder der Beckenkomponente verursacht. Osteolyse (Knochenverlust) trägt signifikant zur Lockerung bei. Wenn eine Hüftvollprothese locker ist, wird das Gehvermögen des Patienten durch Schmerzen dramatisch herabgesetzt. Der Patient muss sich einer Korrekturoperation unterziehen. Eine herkömmliche Hüftgelenkvollplastik umfasst einen metallischen Schenkelhalskopf, der beweglich mit einer Hüftpfannenauskleidung aus Kunststoff verbunden ist. Abrieb von Polyethylen ultrahohen Molekulargewichts (ultra high molecular weight polyethylene: UHMWPE) ist als eine Ursache von Osteolyse, Lockerung und vorzeitigem Versagen von Hüftgelenkvollprothesen herangezogen worden. Im Ergebnis besteht erneutes Interesse an „Metall-auf-Metall"-Gelenken, die keinen Kunststoff enthalten. „Metall-auf-Metall"-Konstruktionen hat es seit den frühen 1970er Jahren gegeben, aber erst neuerdings wird ihnen wieder wissenschaftliches Interesse entgegengebracht. Bei herkömmlichen „Metall-auf-Metall"-Konstruktionen ist ein metallisches Kugelteil gelenkig mit einer kugelförmigen Metallauskleidung verbunden. Dies ist eine rohe „Lager" fläche, an der tatsächlich metallischer Abrieb erzeugt wird. Metallischer Abrieb trägt auch zu entzündlichen Gewebereaktionen, einer wahrscheinlichen Lockerung und somit vorzeitigem Versagen und der Notwendigkeit einer Korrekturoperation bei.
Die obigen Nachteile wurden in dem am 17. September 1996 erteilten US-Patent 5 556 434 (Epstein) erkannt und erwähnt, wo die dreiachsige Bewegung, die die Funktion eines natürlichen Hüftgelenks nachahmt, durch eine Kardankonstruktion zur Verfügung gestellt wird, die auf eine Reihe von Walzlagern in einem waagerechten Drehgelenk montiert ist. Während diese Lösung vielleicht die Bildung von unerwünschtem Abrieb verringert, ist sie aber von sehr kompliziertem Aufbau und verlangt Speziallager, die die gewünschte Stabilität besitzen, dabei aber genügend klein sind, damit der gesamte Mechanismus innerhalb des Gelenkprothesenaufbaus untergebracht werden kann. Noch wichtiger ist aber die Tatsache, dass das Gelenk unvermeidlich zu den unfreien Typen gehört. In anderen Worten ist die unfallbedingte Verrenkung des Kunstgelenks, bei dem sich das Gelenk lediglich verschieben würde, unmöglich. Im Ergebnis treten oft komplizierte Brüche am schenkelseitigen oder beckenseitigen Ende oder an beiden Enden des implantierten Gelenks auf. Diese erfordern komplizierte operative Korrekturen. Eine einfache Verrenkung des Gelenks wäre weit wünschenswerter.
In dem am 3. März 1992 erteilten US-Patent 5 092 898 (Bekki u. a.) wird ein künstliches Hüftgelenk beschrieben, das eine reibungsvermindernde Einlage aufweist, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert wird. Das Gelenk besitzt einen allgemein kugelförmigen Kopf, der in die Pfanne eingesetzt und darin durch eine Halteringanordnung gehalten wird, die eine Entfernung des Kopfes aus der Pfanne verhindert, solange der Haltering nicht entfernt worden ist. Eine Mehrzahl von Lagerkugeln erfüllt allgemein den Raum zwischen dem Kopf und der Pfanne. In einigen Ausführungsformen gestatten die Lagerkugeln eine sehr begrenzte rollreibende Bewegung des Kopfes in der Pfanne, in anderen (5 und 11) erfolgt nur eine reibende Ankopplung zwischen Kopf, Kugeln und Pfanne, da keine Verschiebung der rollenden Kugeln erlaubt ist, solange sie durch den Haltering blockiert werden. Dementsprechend liefert diese Anordnung nicht einmal die volle rollende Reibung des Gelenks und hat ansonsten die gleichen Nachteile wie das im vorhergehenden Abschnitt beschriebene Patent.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Technik von Gelenken der obigen Art weiter voranzubringen, bei denen Abrieb in einem implantierten Gelenk auf ein Minimum begrenzt würde, die einen einfachen Aufbau hätten und die gleichzeitig eine freie Hüftgelenkprothese zur Verfügung stellen würden, bei der die weichen Gewebe des Patienten selbst das Gelenk in seiner Arbeitsstellung halten und im Falle eines Unfalls die übermässige Beanspruchung, die zu einer Verrenkung des Gelenks führen würde, zulassen und somit nur eine Verrenkung wie bei natürlichen Hüftgelenken ergeben.
Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge kann das Halteorgan fest an dem Läuferabschnitt angebracht und mit dem Kopf beweglich eingerastet werden.
In ähnlicher Weise umfasst der anfänglich erwähnte Bausatz weiter Halteorgane, die fest an dem Läuferabschnitt (13) angebracht und mit dem Kopf (15) beweglich eingerastet werden können, um einen kreisförmigen Ort auf der Kugeloberfläche zu umschliessen.
Die Vorteile der Anordnung gemäss Ansprüchen 1 oder 7 der vorliegenden Erfindung liegen darin, dass nach Anbringen der Halteorgane am Läuferabschnitt über dem Kopf der Läuferabschnitt zusammen mit den Halteorganen mehr als die Hälfte des Kopfes umfängt, dabei aber eine freie Bewegung des Läuferabschnitts um den Kopf zulässt, während der Läufer mit den rollenden Kugeln sowohl beim normalen Funktionieren als auch bei einer unfallmässigen Ausrenkung des Gelenks auf dem Kopf gehalten wird, wodurch der Kopf mit den Kugeln in die Gelenkpfanne zurückgeführt werden kann, ohne eine operative Korrektur zu erfordern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden eingehenden Beschreibung eines Hüftgelenkprototypen hervorgehen, bei dem Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wobei auf die beigefügten vereinfachten, diagrammartigen und nicht massstabgerechten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosions-Ansicht der Komponenten einer Hüftgelenkprothese, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung einschliesst;
2 ist eine diagrammartige Darstellung des implantierten Hüftgelenks in einer seitlichen Ansicht, die den Oberschenkelhals des Gelenks in zentraler Lage zeigt;
3 ist eine der 2 ähnliche Ansicht, die aber den Oberschenkelhals nach einer ersten erwarteten, extremen Winkelbewegung des implantierten Gelenks zeigt;
4 ist eine der 3 ähnliche Ansicht, die aber den Oberschenkelhals in einer erwarteten, entgegengesetzten extremen Winkellage zeigt;
5 ist eine der 3 ähnliche Ansicht, die aber den Oberschenkelhals bei einer weiter ausladenden, extremen Winkelverschiebung zeigt, die bei der Arbeit des Gelenks normalerweise nicht erwartet wird;
6 ist eine der 5 ähnliche Ansicht, die aber den Oberschenkelhals bei einer entgegengesetzten, weiter ausladenden extremen Winkelverschiebung zeigt, die bei der Arbeit des Gelenks normalerweise nicht erwartet wird;
7 ist eine vereinfachte seitliche Ansicht des Läufers der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine entlang der Schnittlinie VIII-VIII der 7 gesehene, geschnittene Ansicht; und
9 ist ein vergrösserter Teilschnitt des Läufers, der die Anordnung der Lagerkugeln im Läufer zeigt, wie er in 8 gezeigt wird.
Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Zuerst auf 1 Bezug nehmend, bezeichnet die Bezugszahl 10 eine Hüftpfannenkapsel, die Mittel einschliesst, um die Kapsel in den Beckenknochen eines Patienten zu implantieren. Solche Mittel können Stifte oder andere, von der Kapsel 10 wegstehende Elemente umfassen. Diese sind im Fach wohlbekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung, weshalb sie in den Zeichnungen weggelassen worden sind.
Fest an der Hüftpfannenkapsel eines typischen implantierten Gelenks angebracht ist ein Futter 11 (auch als „Hüftpfannenlager" bezeichnet), das in der gezeigten Ausführungsform aus hartem rostfreiem Stahl besteht. Im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche bezeichnet der Ausdruck „hart" eine verhältnismässig grosse Rockwell-C-Härte von etwa 30 bis 65. Ein elastischer Verschlussring 12 dient dazu, das Futter 11 fest an der Hüftpfannenkapsel 10 anzubringen. Das Futter kann auch aus einem anderen harten Material bestehen, zum Beispiel einem keramischen Verbundwerkstoff. Des Weiteren ist es auch möglich, obwohl nicht bevorzugt, anstatt des getrennten Futters 11 eine harte Auskleidung durch Plattierung einer geeignet geformten Vertiefung der Hüftpfannenkapsel zur Verfügung zu stellen, wodurch ein getrenntes Futter und ein getrennter Verschlussring entbehrlich werden.
Ein Läufer 13 stellt einen wichtigen Teil der vorliegenden Erfindung dar. Der Läufer 13 hält eine Mehrzahl von Lagerkugeln 14, die zur Vertiefung des Futters 11 und zur Oberfläche eines Kugelteils oder Kopfes 15 passend angeordnet sind. Der Kopf 15 hat eine Morsekonusöffnung 16, die mit der Verjüngung der Spitze 17 des Schenkelhalses 18 eines Femurschafts 19 zusammenpasst, wobei dieser Schaft so ausgelegt ist, dass er in den Oberschenkelknochen eines Patienten implantiert werden kann, wie bekannt.
Die Bezugszahl 20 bezeichnet einen Haltering, der so gestaltet ist, dass er fest am Läufer 13 angebracht werden kann, wie noch zu beschreiben. Der Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine reibungsvermindernde Einlage zur Verwendung in Hüftgelenken sowie auch in anderen Arten von Kugelgelenken zur Verfügung zu stellen. Bekanntlich schliesst ein Kugelgelenk ein Kugelteil und ein Pfannenteil ein. In der vorliegenden Beschreibung wird das Kugelteil auch als Kopf 15 bezeichnet. Die beiden Ausdrücke, nämlich „Kugelteil" und „Kopf", bezeichnen das gleiche funktionelle Element des Gelenks.
Die reibungsvermindernde Einlage, die nunmehr eingehend beschrieben wird, ist so ausgelegt, dass sie zwischen die allgemein kugelförmige Oberfläche des Kugelteils oder Kopfes 15 und eine halbkugelförmige Vertiefung 21 des Futters 11 eingesetzt werden kann. Der Begriff „reibungsvermindernd", wie er überall in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, hat die allgemein in der Technik von Kugel- oder Walzlagern verstandene Bedeutung. In anderen Worten ist die Gleitreibung zwischen zwei aneinandergrenzenden Teilen durch eine wesentlich kleinere rollende Reibung ersetzt worden.
Die reibungsvermindernde Einlage der vorliegenden Erfindung schliesst, wie oben erwähnt, den Läufer 13 ein. Es ist aus den Zeichnungen offensichtlich, dass der Läufer 13 ein hohles, integral gefertigtes und allgemein halbkugelschalenförmiges Element ist. Er hat (5, 6) eine konvexe Aussenseite und eine konkave Innenseite. Ein Muster von allgemein gleichbeabstandeten Durchgängen ist in der Wandung 25 des schalenförmigen Elements angebracht. Jeder Durchgang 24 ist konisch und verjüngt sich nach der konkaven Innenseite 23 hin. Die Lagerkugeln 14 sitzen in je einem Durchgang. Der kleinere Durchmesser des Durchgangs 24 an der Innenseite 23 ist kleiner als der Durchmesser der Lagerkugel 14. Andererseits ist, während der Läufer 13 gefertigt wird, der grössere Durchmesser jedes Durchgangs 24 grösser als der Durchmesser der Lagerkugel 14. Allgemein entspricht der Durchmesser auf etwa dem halben Wege durch den Durchgang 24 dem Durchmesser der Lagerkugel 14.
Wenn die jeweilige Lagerkugel 14 in den Durchgang 24 eingesetzt wird, wird das Ende des Durchgangs 24 mit dem grösseren Durchmesser gekröpft oder anderweit verformt, um seinen Querschnitt an der konvexen Aussenseite 22 auf eine Querschnittsfläche zu verringern, die kleiner als die einer Äquatorialfläche (d. h. maximalen Fläche) der Lagerkugel ist. Die Grösse der beiden Enden des Durchgangs 24 und die Dicke der Wandung 25 sind so ausgelegt, dass jede Lagerkugel 14 innerhalb des Durchgangs „schweben" kann. In anderen Worten ist eine kleine Axialverschiebung der Lagerkugel entlang des jeweiligen Durchgangs 14 erlaubt, während ein Teil jeder Lagerkugel immer aus den beiden Enden des Durchgangs 24 hervorsteht, gleich wo sich die Lagerkugel innerhalb ihres Durchgangs 24 jeweils befindet. Dadurch wird eine frei drehbare Anordnung jeder Lagerkugel 14 bezüglich des Läufers 13 gewährleistet, während der radial äussere Teil (an der Aussenseite 22) und der radial innere Teil (an der Innenseite 25) jeder Lagerkugel radial nach aussen bzw. radial nach innen aus dem schalenförmigen Element des Läufers 13 hervorsteht.
1 und 5 zeigen ferner eine Anordnung, die als eine „allgemein gleiche Beabstandung" zwischen den Lagerkugeln 14 bezeichnet wird. Das soll besagen, dass die Abstände nicht in allen Richtungen und Fällen genau gleich sein müssen, aber im Wesentlichen über den ganzen halbkugelförmigen Läufer 13 gleichförmig sind.
Der Oberschenkelhals 18 (1 bis 4) wird auch allgemein als ein „Schaftabschnitt, der sich nach seinem Einbau allgemein radial vom Kugelteil bzw. Kopf weg erstreckt", bezeichnet. Der Haltering 20 ist mit drei Halte- oder Verschlusshaken 26 versehen. Es sollte in dieser Beziehung bemerkt werden, dass die Darstellungen der 2 bis 4 so modifiziert sind, dass sie eine Ausführungsform zeigen, die vier Haltehaken 26 hätte, um anzuzeigen, dass die Anzahl der Haltehaken wahlfrei ist, solange wenigstens zwei Haken mit allgemein gleichen Abständen voneinander um die Peripherie des Ringes 20 herum zur Verfügung stehen, wobei aber drei Haken 26 bevorzugt werden.
Jeder der Haken 26 ist dafür eingerichtet, eine zugehörige federnde Lasche 27 zu greifen, die in der gezeigten Ausführungsform mit dem Läufer 13 integriert ausgebildet ist. 5 und 6 veranschaulichen die Struktur der Laschen 27. 5 zeigt der Einfachheit halber nur eine der drei Laschen. Jede Lasche 27 ist vom Körper des Läufers 13 durch seitliche Schlitze 28 getrennt, und zwar je einen auf jeder Seite der Lasche 27. Die Schlitze 28 gehen ganz durch die Wandung 25 hindurch. Andererseits hatte die Querrille 29 am Ansatz der Lasche (6) eine Tiefe, die geringer als die Dicke der Wandung 25 war, um die erforderliche elastische Verbiegung der Lasche 27 um den dünnen Abschnitt 30 am Boden der Rille 29 zu ermöglichen. Der obere Teil der Lasche 27 ist dünner als die Wandung 25 des Läufers 13 und ist mit einer rechteckigen Öffnung bzw. Öse 31 versehen, die zu einem der Haken 26 passt, um lösbar damit ankoppeln zu können. Die Kopplung des Hakens 26 mit der Öse 31 ist in 2 bis 4 gezeigt.
Wenn der Kopf mit der reibungsmindernden Einlage versehen werden soll, wird der vom Femurschaft getrennte Kopf in die Vertiefung des halbkugelförmigen Läufers 13 eingesetzt. Der Kopf definiert mehr als gerade nur eine halbkugelförmige Oberfläche. Ein Teil des Kopfes 15 mit der Öffnung 16 steht aus der äquatorialen Öffnung des Läufers 13 nach aussen vor. Wie am besten in 5 gezeigt, stehen die Laschen 27 ebenfalls über die äquatoriale Öffnung des Läufers 13 hinaus. Als Nächstes wird der Haltering 20 über den vorstehenden Teil des Kopfes 15 gelegt, und die Haken 26 werden in die Ösen 31 eingehakt. Der Durchmesser der Öffnung des Ringes 20 ist kleiner als der des äquatorialen Abschnitts des Kopfes. Der äquatoriale Abschnitt weist natürlich den grössten Durchmesser des Kopfes 15 auf. Wenn die Spitze 17 des Femurschafts 18 in die Öffnung 16 des Kopfes 15 eingeschlagen worden ist, liefert der Morsekonus eine starke, feste Anbringung des Femurschafts am Kopf 15. Der Läufer 13 mit den Lagerkugeln ist nun sicher am Kopf 15 festgemacht, erlaubt aber eine universelle rollreibende Schwenkbewegung des Kopfes 15, der vom Muster der Lagerkugeln 14 umfasst wird. Der Winkel der universellen Bewegung zwischen dem Kopf und dem Läufer wird durch die Ankopplung des Ringes 20 mit dem Oberschenkelhals 18 begrenzt. Dies liefert ein gewisses Mass von Selbstzentrierung des Läufers 13 bezüglich des Oberschenkelkopfes und Femurschaftes.
In der Praxis wird Hüftpfannenkapsel 10 in den Beckenknochen des Patienten implantiert, und das Futter 11 wird an der Kapsel 10 festgemacht. Der Femurschaft 19 (mit dem Kopf 15 vom Hals 18 abgenommen) wird in den Oberschenkelknochen des Patienten implantiert. Die Reihenfolge dieser beiden Schritte kann umgekehrt werden.
Inzwischen wird der Läufer 13 mit den Lagerkugeln 14 am Kopf 15 (der immer noch vom Femurschaft 19 abgetrennt ist) befestigt, indem die Haken 26 des Verschlussrings 21 mit den Öffnungen 31 der Laschen 27 zum Eingriff gebracht werden. Dies ergibt einen vorläufigen Zusammenbau des Kopfes mit der Einlage 13.
Der vorläufige Zusammenbau wird dann an den Oberschenkelhals 18 und somit an den implantierten Femurschaft 19 angefügt, indem die Morsekonusspitze 17 in die Öffnung 16 des Kopfes 15 eingeschlagen wird, was zur festen Anbringung des Kopfes (der nunmehr von der Einlage umhüllt ist) am Oberschenkelknochen des Patienten führt.
Schliesslich wird das Gelenk wiederhergestellt, indem der Kopf mit der reibungsfreien Einlage in die Vertiefung des Futters 11 eingesetzt wird. Die weichen Gewebe des Patienten halten das ganze implantierte Gelenk in der Arbeitslage.
Das zusammengebaute Gelenk liefert einen weiten Winkelbereich für die erwünschte universelle Bewegung des Oberschenkels bezüglich der Hüftpfanne. Diese universelle Bewegung erfolgt normalerweise innerhalb der Grenzen der einander entgegengesetzten Aussenpositionen des Oberschenkelhalses 18, die in 3 und 4 gezeigt sind. Man sieht, dass in diesem Stadium der Ring 20 sich ungefähr zwischen der Position von 2 und der von 5 (siehe 3) oder der Position von 2 und der von 6 (siehe 4) befindet. Diese Bewegung reicht normalerweise für das korrekte Funktionieren des implantierten Gelenks. Es passiert nur ausnahmsweise, dass eine weiter ausladende, extreme Winkelverschiebung erforderlich wird. In einem solchen Ausnahmefall sind kleine zusätzliche Bewegungen erlaubt, indem der Hals 18 und der Ring 20 in Lagen gekippt werden, die theoretisch die in 5 und 6 angedeuteten Extrempunkte erreichen können. In einer solchen nicht normalerweise angetroffenen Ausnahmesituation berührt der geneigte Hals 18 beinahe den abgeschrägten Abschnitt 34 des Futters 11. Es wird betont, dass diese Lage ausserhalb des normalen Funktionierens des Gelenks und ausserhalb der erwarteten Extremwerte der universellen Gelenkbewegung ist. Unter normalen Umständen sind die Lagen, in denen sich der Hals 18 bei den Winkelpositionen der 3 und 4 befindet, die erwarteten Extrempunkte der Winkelbewegung des Gelenks.
Wenn das Gelenk einer unfallmässigen Situation ausgesetzt wird, die zu einer Ausrenkung des Hüftgelenks führen kann, wird der Kopf 15 mit der Einlage aus dem Futter 11 herausbewegt, ohne das hüftknochenseitige Ende des Gelenks irgendeiner Beanspruchung auszusetzen. Der Haltering 20 hält den Läufer mit den Lagerkugeln am verrenkten Kopf, aber verhindert eine übermässige Bewegung des Läufers um den Kopf. Der Haltering gewährleistet zusammen mit dem Oberschenkelhals 18 ein genügendes Maß an „selbsttätiger Zentrierung" des Läufers 13 auf dem Kopf 15, in anderen Worten ist der grösste Neigungswinkel des Läufers 13 bezüglich des Oberschenkelhalses 18 wie in 3 oder 4 gezeigt. Dies genügt, um den ausgerenkten Kopf 15 mit dem Läufer 13 bequem in die Vertiefung des Futters 11 zurückzulegen. Entsprechend erfolgt die Korrektur der Ausrenkung durch Wiedereinsetzen des Kopfes 15 und Läufers 13 in ziemlich der gleichen Art und Weise wie bei einem natürlichen Hüftgelenk. Das Wiedereinsetzen des Kopfes 15 mit dem Läufer 13 in die Vertiefung des Futters 11 wird durch einen abgeschrägten Abschnitt 34 an der äquatorialen Öffnung des Futters 11 erleichtert.
Die streng rollende Ankopplung zwischen der Lagerkugel, dem harten Kopf 15 und dem harten Futter 11, die alle bevorzugt von allgemein der gleichen Härte innerhalb des obigen Bereichs sind, führt nicht nur zu einer glatten Relativbewegung der Oberschenkel- und Hüftsegmente des Gelenks, sondern verringert, was sogar noch wichtiger ist, die Bildung von metallischem Abrieb praktisch auf null, wodurch der Bedarf für eine Korrekturoperation des Gelenks vermieden oder zumindest wesentlich verringert wird.
Es ist bekannt, dass der Normdurchmesser einer Oberschenkelkopfprothese heute 28 mm beträgt. Die vorliegende Erfindung erhöht, wenn der Läufer 13 und die Lagerkugeln 14 an einen solchen Normkopf angepasst werden, den effektiven Durchmesser des Gelenks um zweimal den Durchmesser der Lagerkugeln und trägt somit zu seiner besseren Stabilität bei.
Der Fachmann wird leicht verstehen, dass die beschriebene Ausführungsform in einem grösseren oder kleineren Ausmaß abgewandelt werden kann. Zum Beispiel kann der Läufer 13 in einer anderen Weise zur Verfügung gestellt werden. Eine grosse Vielfalt von Befestigungsorganen, die in ihrer Funktion dem Haltering ähnlich sind, ist leicht vorstellbar. In ähnlicher Weise gibt es, falls ein ringförmiges Halteorgan bevorzugt wird, für die Befestigung des Halterings am Läufer ausser der Haken-Lasche-Anordnung viele andere Möglichkeiten. Entsprechend sollen sich die Begriffe von „Halteorgan" und „Befestigungsorgan" im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung nicht nur auf diejenigen Organe beziehen, die offenbart und in einem Prototypen verwendet wurden, sondern auf eine Vielfalt gleichwertiger, alternativer Vorrichtungen oder Anordnungen, die leicht verfügbar oder für den Fachmann vorstellbar sind. Die oben erwähnten Abwandlungen und viele andere Abwandlungen fallen daher in den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Reibungsvermindernde Einlage zum Auflegen auf einen Kugelkopf (15) eines Kugelgelenks mit einem Stammabschnitt (18), an dessen einem Ende der Kopf (15) befestigt ist, um eine Grenzfläche rollender Kugeln zwischen dem Kopf (15) und einer Vertiefung (31) einer Pfanne (11) des Gelenks zur Verfügung zu stellen, wobei die Einlage (a) einen allgemein halbkugelförmigen Läuferabschnitt (13) mit einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Lagerkugeln (14), die drehbar in dem Läuferabschnitt (13) gehalten werden und bezüglich des Läuferabschnitts (13) nach aussen und nach innen vorstehen; sowie (b) ein Halteorgan (20) umfasst, um den Läuferabschnitt (13) mit den Lagerkugeln (14) am Kopf (15) zu befestigen, und wobei (c) das Halteorgan (20) und der Läuferabschnitt (13) an entgegengesetzten Seiten des Äquators des Kopfes (15) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (20) an dem Läuferabschnitt (13) fest angebracht und mit dem Kopf (15) beweglich eingerastet werden kann.
Einlage des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (20) ein Ring (20) ist, der eine rückhaltende Öffnung definiert, deren Durchmesser kleiner als der des Kopfes (15), aber grösser als der jenes Abschnittes des Kopfes (15) ist, bei dem der Stammabschnitt (18) am Kopf (15) angefügt ist.
Einlage des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussersten Teile des Halteorgans (20) alle so bemessen sind, dass sie sich nach ihrer Befestigung am Kopf (15) zwischen einer halbkugelförmigen Vertiefung (21), die durch radial aussen liegende Oberflächen der Kugeln (14) definiert wird, und einer inneren Bezugsfläche, die durch radial innen liegende Oberflächen der Kugeln (14) definiert wird, befinden, wobei der Rollreibungswinkel der Bewegung des Kopfes (15) gegenüber der Pfanne (11), der bei durch die Einlage ermöglicht wird, vergrössert wird.
Einlage eines der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferabschnitt (13) integriert geformt ist und jede der Kugeln (14) innerhalb eines sich radial nach innen verjüngenden Durchgangs (24) angeordnet ist, der eine radial innen liegende Öffnung aufweist, die kleiner als der äquatoriale Abschnitt der entsprechenden Kugel (14) ist, während die radial aussen liegende Öffnung grösser als die radial innen liegende Öffnung ist, aber mit einem integriert geformten, nach innen vorstehenden Abschnitt versehen ist, der dafür geeignet ist zu, verhindern, dass die Kugel (14) aus dem Durchgang (24) herausrollt.
Einlage des Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferabschnitt (13) aus rostfreiem Stahl gefertigt ist und dass der nach innen vorstehende Abschnitt ein eingesetztes Segment ist, das eine allgemein kreisförmige Öffnung definiert.
Einlage eines beliebigen der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pfannenartige Abschnitt (13) mit einer Mehrzahl von federnden Sperrlaschen (27) versehen ist, die integral mit dem pfannenartigen Abschnitt (13) um eine äquatoriale Öffnung des pfannenartigen Abschnitts (13) herum und zu Sperrhaken (26) passend geformt sind, die allgemein axial von dem Ring (20) hervorstehen.
Bausatz zur Herstellung eines künstlichen Hüftkugelgelenks, umfassend (a) einen Kopf (15), der dafür geeignet ist, an einem Ende eines Schenkelhalses (18) des Hüftgelenks befestigt zu werden, wobei der Kopf (15) eine kugelförmige Oberfläche definiert; (b) ein allgemein halbkugelförmiges hohles Hüftpfannenlager (10), dafür geeignet, in die Hüftpfanne eines Patienten implantiert zu werden; (c) ein allgemein halbkugelförmiger Läuferabschnitt (13), der eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Lagerkugeln (14) frei drehbar hält, wobei die Kugeln (14) so im Läuferabschnitt (13) gehalten werden, dass radial aussen liegende Abschnitte der Lagerkugeln (14) bezüglich des Läuferabschnitts (13) radial nach aussen und radial nach innen vorstehen, zusammenfallend mit einer äusseren kugelförmigen Bezugsfläche und einer inneren kugelförmigen Bezugsfläche; (d) wobei die radial aussen liegenden Abschnitte der Kugeln (14) allgemein mit einer äusseren halbkugelförmigen Fläche zusammenfallen, die der des Hüftpfannenlagers (33) entspricht; und (e) die radial innen liegenden Abschnitte der Lagerkugeln (14) eine allgemein halbkugelförmige, innere Bezugsfläche umschliessen, deren Radius dem des Kopfes (15) entspricht; dadurch gekennzeichnet, dass der Bausatz weiter umfasst: (f) ein Halteorgan (20), das an dem Läuferabschnitt (13) fest angebracht und mit dem Kopf (15) beweglich eingerastet werden kann, um einen kreisförmigen Ort auf der Kugeloberfläche zu umschliessen, so dass das Halteorgan (20) und der Läuferabschnitt (13) an entgegengesetzten Seiten des Äquators des Kopfes (15) angeordnet werden.
Bausatz des Anspruchs 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (20) ein Haltering (20) ist, der am Läuferabschnitt (13) fest angebracht werden kann und eine rückhaltende Öffnung definiert, die den kreisförmigen Ort definiert.
Bausatz des Anspruchs 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile des Halteorgans (20, 26, 27) so bemessen sind, dass nach der Anbringung am Kopf (15) alle Teile des Halteorgans (20, 26, 27) zwischen den Bezugsflächen angeordnet sind, wobei das Halteorgan (20, 26, 27) nicht mit Aussenkanten eines zugehörigen implantierten Pfannenlagers (11) in Eingriff kommen kann, wodurch sich der durch die Kugeln (14, 2 bis 6) ermöglichte Rollreibungswinkel vergrössert.
Bausatz eines beliebigen der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüftpfannenlager (11) eine Härte besitzt, die allgemein gleich der der Lagerkugeln (14) und des Kopfes (15) ist.
Bausatz eines beliebigen der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüftpfannenlager (11) ein Futter (11) einer Pfannenkapsel (10) einer Hüftgelenkprothese ist.
Bausatz des Anspruchs 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Futter (11) aus einem harten rostfreien Stahl besteht.
Bausatz des Anspruchs 12, weiter Mittel zur Befestigung (12) umfassend, um das Futter (11) an der Pfannenkapsel (10) der Hüftgelenkprothese zu befestigen.
Bausatz eines beliebigen der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüftpfannenlager (11) aus einem harten keramischen Verbundwerkstoff besteht.
Bausatz des Anspruchs 12, dadurch gekennzeichnet, dass der rostfreie Stahl eine Rockwell-C-Härte von etwa 30 bis etwa 65 hat.
Bausatz eines beliebigen der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pfannenlager (11) einen sich nach aussen aufweitenden abgeschrägten Abschnitt (34) einschliesst, der eine äquatoriale Öffnung des Lagers (11) umschliesst, um es zu erleichtern, eine versehentlich ausgerenkte Schenkelkopfprothese (15) mit dem daran angebrachten Läuferabschnitt (13, 14) wieder in das Pfannenlager (11) einzusetzen.
Bausatz eines beliebigen der Ansprüche 7 bis 16, in dem der Läuferabschnitt (13) ein integriert geformtes, schalenförmiges Element ist.
Bausatz des Anspruchs 17, worin jede der Lagerkugeln (14) in einem Durchgang (24) angeordnet ist, der sich allgemein kontinuierlich von einem Ende mit einem grösseren Durchmesser an einer äusseren Oberfläche des Läuferabschnitts (13) zu einem Ende mit einem kleineren Durchmesser an dessen innerer Oberfläche hin verjüngt, um an der inneren Oberfläche eine Öffnung zu definieren, deren Durchmesser kleiner als der der Kugel (14) ist.
Bausatz des Anspruchs 18, worin an dem Ende jedes Durchgangs (24) mit dem grösseren Durchmesser ein nach innen vorstehender Rückhalteabschnitt angeordnet ist, der die lichte Weite des Durchgangs (24) verringert, um die betreffende Kugel (14) im Durchgang (24) zurückzuhalten und eine freie Drehbewegung der Kugel (14) in dem Durchgang (24) zu erlauben.
Bausatz eines beliebigen der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Laschen (27) fest an dem Läuferabschnitt (13) angebracht sind, um den Läuferabschnitt (13) an dem Halteorgan zu fixieren.
Bausatz des Anspruchs 20, dadurch gekennzeichnet, dass die verbindenden Elemente (27) eine Mehrzahl von federnden Sperrlaschen (27) sind, die integral mit dem Läuferabschnitt (13) geformt und um die Peripherie der äquatorialen Öffnung des Läuferabschnitts (13) herum angeordnet sind und die zu Haken (26) passen, die von dem Rückhaltering (20) hervorstehen.