DE2229812A1 - JOINT PROSTHESIS AND METHOD OF MANUFACTURING IT - Google Patents

Description

Gelenkprothese und Verfahren zu ihrer Herstellung ================================================= Die Erfindung betrifft eine Prothese für ein Gelenk zwischen zwei Knochen, insbesondere eine Hüftgelenkprothese, die im Bereich des Oberschenkelkopfes im Hüftbein eingesetzt ist, Gemäß dem Stand der Technik besteht eine solche Prothese aus einem künstlichen Oberschenkelkopf, dessen Schaft oder Stift im Oberschenkelknochen einzementiert wird, nachdem der obere Teil desselben auf der Höhe der Rollhügel entfernt worden ist, wobei an den Schaft des künstlichen Oberschenkelkopfes der Halsteil anschließt, der in einen kugelförmigen Kopf übergeht sowie aus einer halbkugelförmigen Gelenkpfanne, die in der Gelenkpfanne des Hüftbeines ebenfalls durch Zement befestigt wird, wobei diese Gelenkpfanne eine geeignete Hohlkugelform aufweist, die den Oberschenkelkopf aufnimmt, Diese Art von Prothese weist verschiedene Probleme auf, und zwar im besonderen die Notwendigkeit, möglichst leichtgängige Relativbewegungen zwischen den ineinandergreifenden Teilen zu ermoglichen, unabhängig von den Belastungen und den Bewegungen des Beines, so daß die Reibung zwischen den Teilen so klein wie möglich gehalten wird, und eine Prothese mit einer langen Lebensdauer herzustellen, so daß es nicht nötig ist, das Gelenk allzuoft zu ersetzen, wobei die Lebensdauer in erster Linie von der Verschleißfestigkeit der miteinander arbeitenden Formteile abhängt.Joint prosthesis and method of making it ============================================ ===== The invention relates to a prosthesis for a joint between two bones, in particular a hip joint prosthesis, which is used in the femoral head in the hip bone According to the prior art, such a prosthesis consists of an artificial one Femoral head, the shaft or pin of which is cemented into the femur is after the upper part of the same has been removed at the level of the rolling hills is, with the neck part adjoining the shaft of the artificial femoral head, which merges into a spherical head and a hemispherical joint socket, those in the The acetabulum of the hipbone is also fastened with cement is, wherein this socket has a suitable hollow spherical shape that the femoral head This type of prosthesis has several problems, in particular the need for the smoothest possible relative movements between the interlocking To enable sharing, regardless of the loads and movements of the leg, so that the friction between the parts is kept as small as possible, and one To produce prosthesis with a long service life, so that it is not necessary to Joint too often to be replaced, whereby the service life depends primarily on the wear resistance depends on the molded parts working together.

Die bekannten Prothesen erfüllen diese zwei Aufgaben, geringe Oberflächenreibung und hohe Verschleißfestigkeit, nur ungenügend.The known prostheses fulfill these two tasks, low surface friction and high wear resistance, only insufficient.

So wurde bei einer Prothese vorgeschlagen, den Oberschenkelkopf und die Gelenkpfanne aus einem besonderen Stahl hersustellen, wie z.3. aus einer Legierung auf Kobaltbasis, um eine hohe Verschleißfestigkeit zu ersielenv Aber diese Prothesenart, die ganz aus Metall besteht, hat ein so schlechtes Reibungsverhalten, daß die sich berUhrenden Oberflächen festklermen können. Eine Beinbewegung könnte also zu einer Lockerung der Gelenkpfanne und zu einer Funktionsstörung des Gelenkes führen, so daß das Gelenk durch einen chirurgischen Eingriff ausgewechselt werden muß.For example, it was suggested that the femoral head and make the socket out of a special steel, e.g. 3. made of an alloy based on cobalt to achieve high wear resistance. But this type of prosthesis, which consists entirely of metal, has such a bad frictional behavior that the Glue the surfaces in contact can. A leg movement could thus to a loosening of the joint socket and to a malfunction of the joint lead, so that the joint can be replaced by a surgical procedure got to.

In den Untersuchungen, die sich mit einer Verbesserung der Prothesen befassen, hat man sich bemüht, dieses Risiko einer Lockerung der Pfanne zu vermeiden, das zu einer ernsthaften Verletzung des Patienten mit der Prothese fUhren kann. Es sind deshalb Pfannen aus Kunststoff, wie z.B0 Polyäthylen, in Vorschlag gebracht worden, die einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf Metall aufweisen, um jedes Risiko eines Bestklemmens oder Sperrens der sich bertihrenden Oberflächen auszuschalten. Jedoch ist die Verschleißfestigkeit bei dem Kunststoff wesentlich niedriger als die beim Spezialstahl, so daß nach einer gewissen Benutsuntsseit ein störendes Spiel zwischen den zwei Formteilen auftreten kann und es frUher oder später nötig ist, die Prothese zu ersetzen, Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwindenh Die Erfindung bezieht sich auf eine Prothese, deren sich miteinander in BerUhrung befindenden Elemente einen Reibungswiderstand in derselben Größenordnung aufweisen wie die Gelenke aus Metall und Kunststoff, während die Verschleißfestigkeit die der letzteren wesentlich übersteigt und im wesentlichen der der bekannten Netall-Netallgelenke entspricht.In the studies that deal with an improvement in the prosthesis efforts have been made to avoid this risk of loosening the pan, which can seriously injure the patient with the prosthesis. Pans made of plastic, such as polyethylene, are therefore suggested that have a low coefficient of friction on metal to each Eliminate the risk of jamming or blocking of the overlying surfaces. However, the wear resistance of the plastic is significantly lower than the one with special steel, so that after a certain amount of use a disturbing game can occur between the two molded parts and sooner or later it is necessary to replace the prosthesis, The present invention is based on the object to overcome these disadvantagesh The invention relates to a prosthesis whose elements in contact with one another create a frictional resistance in the same The same order of magnitude as the metal and plastic joints, while the wear resistance that of the latter substantially exceeds that of the known Netall-Netall joints is equivalent to.

Die Erfindung basiert auf folgenden Tatsachen: 1. Das Risiko einer Festklemmung bei Oberflächen aus Metall, die sich aufeinanderreiben, ist darauf zurückzuführen, daß es fast unmöglich ist, zwei kugelförmige Oberflächen bis auf eine Toleranz von ca. 1 Mikron wirtschaftlich zu bearbeiten, Solche Oberflächen weisen immer Unregelmäßigkeiten auf, die die Reibungsbelastungen erheblich vergrößern. Der Uberwindung solcher Unregelmäßigkeiten stehen untragbare Kosten gegenüber; und 2. Es ist bei bekannten, ganz aus Metall hergestellten Prothesen, die in den normalen Benutzungsbedingungen entsprechenden Versuchen beobachtet wurden, festgestellt worden, daß die kugelförmigen Teile nie auf ihren ganzen Oberflächen in Berührung stehen, sondern daß sie auf verhältnismäßig kleinen Flächen tragen, wo der Verschleiß stattfindet.The invention is based on the following facts: 1. The risk of a Clamping of metal surfaces that rub against each other is on attributed to the fact that it is almost impossible to have two spherical surfaces up on Economical to machine a tolerance of about 1 micron, Such surfaces always have irregularities that increase the friction loads considerably. Overcoming such irregularities comes at an unacceptable cost; and 2. It is with well-known, all-metal prostheses that are in the normal Tests have been observed in accordance with the conditions of use, have been determined that the spherical parts are never in contact on their entire surfaces, but that they wear on relatively small areas where wear takes place.

Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß Reduzierung der tragenden Fläche mindestens eines der beiden aus Metall bestehenden halbkugelförmigen Elemente zu einer Verbesserung des Reibungsverhaltens in einem solchen Naß führt, daß das Reibungsverhalten sich dem bei Netall-Kunststoffgelenken nähert.According to the invention it has been found that reducing the load-bearing Area of at least one of the two metal hemispherical elements leads to an improvement in the friction behavior in such a wet that the Friction behavior approaches that of Netall plastic joints.

Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Prothese mit einem Oberschenkelkopf aus Metall und einer Gelenkpfanne aus Metall vorgeschlagen, wobei die Prothese so ausgebildet ist, daß mindestens eines der Elemente eine unterbrochene, kugelförmige, tragende Oberfläche aufweist.Therefore, according to the present invention, a prosthesis with a Metal femoral head and a socket proposed of metal, wherein the prosthesis is designed so that at least one of the elements has an interrupted, has spherical, bearing surface.

Diese unterbrochene Oberfläche ist durch Stirnflächen vorspringender Teile gebildet, die durch Vertiefungen voneinander getrennt sind, in welchen Schmierflüssigkeit aufgenommen werden kann. Vorteilhaft sind die Vertiefungen, die bei der Reibung keine Rolle spielen, nicht bearbeitet, dvh. sie befinden sich im rohen Zustand. Die einzigen Teile mit einer genauen Bearbeitung sind die Stirnflächen der hervorragenden Teile, die alle genau auf demselben Durchmesser bearbeitet werden wissen.This interrupted surface is more protruding due to end faces Parts formed which are separated from each other by depressions in which lubricating fluid can be included. The depressions are advantageous in the friction play no role, not edited, dvh. they are in the raw state. The only parts with a precise machining are the end faces of the outstanding Parts that all know to be machined to the exact same diameter.

Vorzugsweise stehen, um den Umlauf des Schmiermittels zu begUnstigen, die Vertiefungen ueber Kanäle miteinander in Verbindung, die durch die hervorragenden Teile geführt sind.Preferably, in order to promote the circulation of the lubricant, the wells communicate with each other via channels, which are created by the outstanding Parts are guided.

Ferner sind die hervorragenden, tragenden Teile vorzugsweise über den ganzen kugelfarmigen Kopf verteilt, so daß, unabhängig von der Winkelstellung der zwei zusammenwirkenden Teile, ihre BerUhrungsfläche beinahe konstant bleibt. Gemäß einem bevorzugten Ausführngsbeispiel der Erfindung macht die unterbrochene kugelförmige Tragfläche ca, 30 96 der Gesamtfläche des Elementes aus, auf dem sie vorgesehen ist, wobei die Vertiefungszonen 70 ,~ des Teiles ausmachen, Die Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Verfahren zur Herstellung einer Prothese gemäß der obigen Beschreibung, das darin besteht, daß eines der Elemente mit einer im wesentlichen kugelförmigen Oberfläche hergestellt wird, daß in dieser Fläche Vertiefungen vorgesehen werden, daß Verbindungen s schen den Vertiefungen hergestellt werden und daß lediglich die tragenden Flächen des Elementes, die durch die Vertiefungen getrennt sind, bearbeitet werden, damit alle vorspringenden Teile genau denselben Durchmesser aufweisen.Furthermore, the protruding, load-bearing parts are preferably over distributed over the entire spherical head, so that, regardless of the angular position of the two interacting parts, their contact area remains almost constant. According to a preferred embodiment of the invention, the interrupted spherical airfoil approx. 30 96 of the total area of the element on which it is made is provided, wherein the depression zones 70, ~ of the part make up, the The invention also relates to a method for producing a prosthesis according to of the above description, which consists in that one of the elements with an im essentially spherical surface is produced that in this area depressions be provided that connections s rule the wells are made and that only the bearing surfaces of the element, which are through the recesses are machined so that all protruding parts are exactly the same Have diameter.

Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 schematisch, teilweise im Schnitt, die Hüftgelenk-Prothese in der Gebrauchsstellung; Fig. 2 und 3 bekannte Gelenkpfannen; Fig, 4 das Innere einer erfindungsgemäßen Gelenkpfanne; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 4 durch die am Oberschenkelkopf angeordnete Pfanne; Fig. 7 eine andere Ausführungsform einer ganzen Prothese, bei der die Pfanne im Schnitt gezeigt ist; Fig. 8 eine abgewinkelte Teilansicht der inneren tragenden Fläche der Pfanne gemäß Fig. 7; Fig. 9 eine Draufsicht der Fig, 7; Fig. 10 ein Schema einer Versuchsanordnung zur Messung des Reibungsiomentes der sich berührendien Flächen der Pfanne und des Oberschenkelkopfes; Fig. 11 eine graphische Darstellung der mit der Anordnung gemäß Fig. 10 bei verschiedenen Prothesen gemessenen Reibungsmomente.A description of an embodiment of the invention follows with reference to the accompanying drawings. They show: FIG. 1 schematically, partially in section, the hip joint prosthesis in the position of use; Fig. 2 and 3 known Joint sockets; 4 shows the interior of a joint socket according to the invention; Fig. 5 a Section along the line 5-5 of FIG. 4; Fig. 6 is a section along the line 6-6 of 4 through the socket arranged on the head of the thigh; 7 shows another embodiment a whole prosthesis with the cup shown in section; Fig. 8 is an angled partial view of the inner supporting surface of the pan according to FIG. 7; Fig. 9 is a plan view of Fig. 7; 10 shows a diagram of an experimental arrangement for measuring the frictional moment of the contacting surfaces of the pan and the Femoral head; FIG. 11 is a graphical representation of the with the arrangement according to 10 frictional torques measured with different prostheses.

In Fig. 1 befindet sich im Htiftbein 1 die Gelenkpfanne 2. Am Oberschenkelknochen 3 ist der große Rolihtigel 4 und der kleine Rollhiigel 5 zu erkennen. Der obere Teil des Oberschenkelknochens ist entlang der Verbindungslinie zwischen den Rollhugeln abgeschnitten und ausgehöhlt, um die Befestigung eines künstlichen Oberschenkelkopfes 8 zu ermöglichen, dessen Schaft 6 im Oberschenkelknochen 3 einzementiert ist. Der künstliche Oberschenkelkopf 8 ist kugelförmig ausgebildet und sitzt auf dem Schenkelhals 7e Beim chirurgischen Eingriff wird der Boden der Gelenkpfanne 2 mit einer Bohrung 9 versehen, um eine Verankerung der Zementmasse 10 zu ermöglichen. Sodann wird eine künstliche Gelenkpfanne 11 in der Zementmasse 10 befestigt, deren äußere Oberfläche Verankerungssorsprünge 12 aufweist.In Fig. 1, the joint socket 2 is located in the hip leg 1. On the thigh bone 3 the large roll bar 4 and the small roll bar 5 can be seen. The upper Part of the femur is along the line connecting the rolling balls cut off and hollowed out for the attachment of an artificial femoral head 8, the shaft 6 of which is cemented into the thigh bone 3. Of the Artificial femoral head 8 is spherical and sits on the femoral neck 7e During the surgical procedure, the base of the joint socket 2 is drilled 9 provided in order to enable the cement mass 10 to be anchored. Then becomes a Artificial socket 11 fixed in the cement paste 10, the outer surface of which Has anchoring protrusions 12.

Es handelt sich um eine bekannte Technik, die nur erwähnt wird, um die Erläuterung der Erfindung zu erleichtern. Nach der Befestigung der Pfanne 11 wird in ihre kugelförmige Öffnung der Oberschenkelkopf 8 eingeführt. Auf diese Weise erhält man ein Gelenk, das Bewegungen des Oberschenkelkopfes sowohl in der Schwenkrichtung gemäß dem Pfeil F1 als auch in der Drehrichtung F2 gestattet.It is a known technique that is only mentioned to to facilitate the explanation of the invention. After securing the pan 11 the femoral head 8 is inserted into its spherical opening. In this way one obtains a joint that moves the femoral head in both the pivoting direction permitted according to the arrow F1 as well as in the direction of rotation F2.

Beim Stehen oder beim normalen Gang lastet bekanntlich das Gewicht eines Menschen freitragend auf dem Oberschenkelhals und im wesentlichen entlang einer Schräglinie, die sich durch den Oberschenkelkopf 8 und durch den Mittelpunkt des Knies erstreckt. Das Gewicht des Körpers ist deshalb durch die Pfeile F3 dargestellt, die auf dieser Linie liegen, In Fig, 2 ist ein Teil der bekannten Prothese schematisch dargestellt, bei der der Oberschenkelkopf 8 und die Pfanne aus Stahl hergestellt sind. Schwierigkeiten bei der Bearbeitung der Kugeloberfläche 13 des Kopfes und der Kugelinnenfläche 15 der Schale haben zu gewölbten Vorsprüngen 14 und 16 geführt, die zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt sind.It is well known that weight is a burden when standing or walking normally of a human being cantilevered on the femoral neck and essentially along it an oblique line that runs through the femoral head 8 and through the center point of the knee extends. The weight of the body is therefore represented by the arrows F3, which lie on this line. In Fig. 2 a part of the known prosthesis is schematically shown in which the femoral head 8 and the pan made of steel are. Difficulties in machining the spherical surface 13 of the head and the inner spherical surface 15 of the shell have led to curved projections 14 and 16, which are exaggerated for clarity.

Diese Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen führen zu örtlich sehr begrenzten, den gewölbten Vorsprüngen entsprechenden Tragbereichen, auf die ein sehr bedeutender, zu einem schnelleren Verschleiß führender Druck ausgeübt wird. Deshalb neigen die gewölbten Vorsprünge 14 des Kopfes 8 dazu, Rillen in der Innenfläche 15 der Pfanne zu erzeugen, während die Vorsprünge 16 in dieser Fläche Vertiefungen in der Kopfoberfläche 13 erzeugen. Mit der Zeit werden die Unregelmäßigkeiten daher nicht gesindortt sondern eher vermehrt.These irregularities in the surfaces lead to localized very limited, the arched projections corresponding support areas on which a very significant pressure leading to faster wear is exerted. Therefore, the curved projections 14 of the head 8 tend to have grooves in the Inner surface 15 to produce the pan, while the projections 16 in this area depressions generate in the head surface 13. Therefore, over time, the irregularities become not at home but rather increased.

Ferner können die gewölbten Vorsprünge zu einem Festkleben des Gelenkes führen. Fig. 2 zeigt deutlich, daß bei einer Bewegung des Oberschenkelkopfes 8 in der Pfeilrichtung F4 der Vorsprung 14 gegen den Vorsprung 16 stoßen wird, so daß der Kopf 8 in der Pfanne 11 festklemmt. Bei Gewaltanwendung durch den Patienten wird die Pfanne erschüttert, so daß sie mit der Zeit locker wird.Furthermore, the curved projections can cause the joint to stick to lead. Fig. 2 clearly shows that with a movement of the femoral head 8 in the direction of arrow F4 the projection 14 will abut against the projection 16, so that the head 8 is stuck in the pan 11. If the patient uses force the pan will jolt and become loose over time.

Um diesen Nachteil zu überwinden, ist schon vorgeschlagen worden, eine Pfanne mit der Gestalt gemäß Fig. 3 anzuwenden.In order to overcome this disadvantage, it has already been proposed to use a pan with the shape shown in FIG.

Diese ~bekannte Pfanne besitzt eine Innenfläche 17, die beinahe der Form eines Rugbyballs entspricht, während der Kopf 8 kugelförmig ausgebildet ist, Bei dieser Ausführung tragen in Normalstellung die Oberflächen 13 und 17 auf einer ringförmigen Zone 17' mit der herabgesetzten Breite ~e". In der Stellung gemäß Fig. 3 weist der äußere Rand der Pfanne einen Abstand "d" zu dem Kopf auf. Diese Prothesenart besitzt verschiedene Nachteile: - die Schwierigkeit bei der Bearbeitung der Fläche 17 mit der notwendigen Genauigkeit, - das Risiko einer ~Eckwirkung", die zu einem Festklsmien der flächen führt, wenn eine Kraft in Richtung des Pfeils F5 aufzunehien ist, - das Risiko einer Verformung der Pfanne unter höheren Lasten, und - insbesondere das Entstehen eines nicht unbeträchtlichen Spiels zwischen den Flächen, wenn der Kopf 8 gegenüber der Pfanne die Stellung 18 einnisxt, die durch eine unterbrochene Linie gezeichnet ist. In diesem Fall beschränkt sich die BerUhrung der Flächen auf die Zonen 17'.This known pan has an inner surface 17 which is almost the Corresponds to the shape of a rugby ball, while the head 8 is spherical, In this embodiment, the surfaces 13 and 17 wear in the normal position on one annular zone 17 'with the reduced width ~ e ". In the position according to FIG. 3 the outer edge of the pan is at a distance "d" from the head. This type of prosthesis has several disadvantages: - the difficulty in working the surface 17 with the necessary accuracy, - the risk of a "corner effect" leading to a Festklsmien the surfaces when a force is applied in the direction of the Arrow F5 shows - the risk of deformation of the pan under higher Loads, and - in particular, the creation of a not inconsiderable play between the surfaces when the head 8 einnisxt the position 18 opposite the socket, the is drawn by a broken line. In this case the Contact of the surfaces on the zones 17 '.

In Gegensatz hierzu wird, wie aus den Fig. 4 - 8 ersichtlich ist, durch die vorliegende Erfindung eine Lösung Yorgesohlagen, bei der eine kugelförmige Gestalt der beiden sich berührenden Flächen beibehalten wird.In contrast to this, as can be seen from FIGS. 4 - 8, by the present invention a solution Yorgesohlagen, in which a spherical Shape of the two touching surfaces is retained.

Obwohl in der folgenden Beschreibung und in Ausführungsbeispielen der Zeichnungen auf eine Gelenkpfanne Bezug genossen wird, kann man auch, statt die Innenfläche der Pfanne gemäß der vorliegenden Erfindun#g zu gestalten, eine Pfanne mit einer gänzlich kugelförmigen Innenfläche benutzen und den eingreifenden Oberschenkelkopf erfindungsgemäß ausbilden.Although in the following description and in exemplary embodiments the drawings referring to a joint socket can also be enjoyed instead To design the inner surface of the pan according to the present invention, a Use a pan with a completely spherical inner surface and the intervening one Form the femoral head according to the invention.

Die Pfanne 11 ist in an sich bekannter Weise durch eine halbkugelförmige Wandung 19 gebildet, deren äußere Oberfläche Nasen 12 trägt, um bei dem Einzementieren der Pfanne einen festen Halt zu gewährleisten. Der Basisteil der Pfanne weist eine an sich bekannte Umfangsrippe 20 auf.The pan 11 is in a known manner by a hemispherical Wall 19 is formed, the outer surface of which carries lugs 12 to be cemented in to ensure a firm hold on the pan. The base part of the pan has one per se known circumferential rib 20.

Die innere, tragende Fläche ist durch Teile mit hohlkugeiförsiegen Oberflächen 21, 22, 23 und 24 gebildet, die im dargestellten Beispiel ringförmige Rippen sind, die in zu der Umfangsrippe 20 parallelen Ebenen liegen. Zwischen den Rippen befinden sich Vertiefungen 25, 26, 27 und 28. Die Rippe 21, neben dem obersten Teil, ist verhältnismäßig breit, während die anderen Rippen schmäler und paarweise angeordnet sind und durch Vertiefungen 22', 23' und 24' getrennt sind.The inner, load-bearing surface is made up of parts with hollow spherical heads Surfaces 21, 22, 23 and 24 are formed, which in the example shown are annular Are ribs that lie in planes parallel to the circumferential rib 20. Between Ribs are recesses 25, 26, 27 and 28. The rib 21, next to the top one Part is comparatively broad, while the other ribs are narrower and in pairs are arranged and separated by recesses 22 ', 23' and 24 '.

In den Vertiefungen befindet sich vorzugsweise eine Scbmierflüssigkeit, und, damit diese die Gelenkbewegung nicht hindert und von der einen Vertiefung in die andere fließen kann, sind Kanäle 29 in Form eines Kreuzes mit gekrUsiten Schenkeln vorgesehen.In the wells there is preferably a lubricating liquid, and, so that this does not hinder joint movement and from the one recess in the other can flow are channels 29 in the shape of a cross with curved legs intended.

Die Tiefe der Vertiefungen kann beispielsweise 0,) Millimeters die Breite der Rippe 21 ca. 3 Millimeter und die der anderen Rippen 1 Millimeter betragen Die Winkelstellung der Rippen 21 bis 24 entspricht vorzugsweise der in Fig. 5 gezeichneten.The depth of the depressions can be, for example, 0,) millimeters Width of the rib 21 about 3 millimeters and that of the other ribs 1 millimeter The angular position of the ribs 21 to 24 preferably corresponds to that shown in FIG. 5.

Die Teile der kugelförmigen Flächen 21 bis 24 werden einer Feinbearbeitung Jeweils auf demselben Radius wr" unterzogen, die so genau durchgeführt wird, daß jede Unregelmäßigkeit der Oberfläche beseitigt wird. Die Rillen dagegen bedürfen keiner Nachbearbeitung. Im übrigen werden scharfe Kanten abgerundet Wie Fig. u zeigt, kommen lediglich die Flächen 21 bis 24 mit der Oberfläche 13 des Oberschenkelkopfes 8 in BerUhrung, wobei Jedoch die Anordnung so getroffen ist, daß die Lastübertragung sich auf die ganze Berührungsfläche zwischen den kugelförmigen Oberflächen verteilt. Auf diese Weise wird jegliche Bildung eines störenden Spiels vermieden.The parts of the spherical surfaces 21 to 24 are subjected to finishing In each case on the same radius wr ", which is carried out so precisely that every surface irregularity is eliminated. The grooves, however, require none Post processing. Otherwise, sharp edges are rounded, as shown in FIG. U only the surfaces 21 to 24 with the surface 13 of the femoral head 8 in Contact, but the arrangement is such that the load transfer is distributed over the entire contact area between the spherical surfaces. In this way any disturbing game formation is avoided.

Bei dem abgebildeten Ausführungsbeispiel macht die fein zu bearbeitende tragende Fläche der Rippen 21 bis 24 lediglich 30 % der Gesamtfläche des kugelförmigen Teiles aus, während die Vertiefungszonen 70 % der Fläche ausmachen. Aus diesem Grund ist eine besonders wirtschaftliche Herstellung, insbesondere beim Polieren der Oberfldchen, möglich, die besonders sorgfältig durchgeführt werden kann.In the illustrated embodiment, the makes the finely machined bearing area of the ribs 21 to 24 only 30% of the total area of the spherical Part of it, while the recessed areas make up 70% of the area. For this reason is a particularly economical production, especially when polishing the surfaces, possible, which can be carried out particularly carefully.

In Fig. 7 - 9 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gelenkpfanne dargestellt, Diese Gelenkpfanne 30 besitzt eine wabenförmige Außenfläche, um eine bessere Verankerung im Zement zu erzielen. Die vorspringenden, leicht kegelförmigen Teile 51 bilden Keile zwischen den Zementteilen in den Zellen 32. Obendrein ist die Basis der vorspringenden Teile 31 vorzugsweise mit Querlöchern 33 versehen, in die der Zement eindringen kann.7-9 there is another embodiment of one according to the invention Joint socket shown, This joint socket 30 has a honeycomb outer surface, to achieve better anchoring in the cement. The protruding, slightly conical ones Parts 51 form wedges between the cement parts in cells 32. On top of that the base of the protruding parts 31 preferably with transverse holes 33 into which the cement can penetrate.

Ebenso ist die innere Auflagefläche der Pfanne wabenförmig ausgebildet, wie in Fig. 8 besonders deutlich zu sehen ist.The inner support surface of the pan is also designed in a honeycomb shape, as can be seen particularly clearly in FIG.

Diese Figur zeigt einen abgewickelten Ausschnitt dieser Innenfläche.This figure shows a developed section of this inner surface.

Die tragenden, hervorragenden Teile 34 der Innenfläche sind miteinander verbunden, sie begrenzen aber Vertiefungen 35, worin sich ein Schmiermittel befinden kann, Verbindungskanäle 36 sind in den hervorragenden Wandungen der Anordnung vorgesehen, um einen Umlauf des Schmiermittels zu ermöglichen.The supporting, protruding parts 34 of the inner surface are with one another connected, but they delimit depressions 35 in which a lubricant is located can, connecting channels 36 are provided in the protruding walls of the arrangement, to allow the lubricant to circulate.

Die zwei beschriebenen Arten von Gelenkpfannen können entweder durch Schmieden oder Gesenkschmieden hergestellt werden, wonach die Teile auf einer Drehbank bearbeitet und anschlie-Bend geschliffen werden, wobei die Vertiefungen gefräst werden, oder durch Gießen oder Spritzgießen, wobei die Vertiefungen während dieser Bearbeitungsstufe unmittelbar hergestellt und danach im rohen Zustand belassen werden.The two types of socket joint described can be either through Forging or die forging are made, after which the parts are turned on a lathe machined and then sanded, whereby the recesses are milled be, or by casting or injection molding, the depressions during this Processing stage produced immediately and then left in the raw state.

Im folgenden werden einige Merkmale der erfindungsgemäßen Prothese und der bekannten Prothesen gegenübergeßtellt.The following are some features of the prosthesis according to the invention and compared to the known prostheses.

Zu diesem Zweck wurden Reibungsversuche unter Nessung des Widerstandsmomentes durchgeführt, und zwar: a) bei einer bekannten Prothese, deren Berührungsflächen aus Stahl bestehen; b) bei einer bekannten Prothese, bei der eine Fläche (die Fläche des Oberschenkelkopfes) aus Metall und die andere Fläche aus Kunststoff, wie z.B. Polyäthylen, besteht; und c) bei einer Prothese gemäß der vorliegenden Erfindung.For this purpose, friction tests were carried out while measuring the moment of resistance carried out, namely: a) with a known prosthesis, whose Contact surfaces are made of steel; b) with a known prosthesis in which one Surface (the surface of the head of the femur) made of metal and the other surface made of metal Plastic such as polyethylene; and c) in the case of a prosthesis according to the present invention Invention.

Bei diesen Verauchen wurde, eine bekannte Vorrichtung benutzt, die hier nicht genauer beschrieben wird. Die Vorrichtung ist in Fig. 10 schematisch J>6#ebildet und umfaßt einen Rahmen 36, in dem ein Widerstandsmoment-Anzeiger 37 angeordnet ist. Diese Anzeigevorrichtung 37 wird mittels eines Auflagerzapfens 38 einer meßbaren und regelbaren Kraft, z.B. durch Anziehen einer Gewindespingel 39 mit einem Betätigungsarm 40, ausgesetzt.A known device was used in this process is not described in detail here. The device is shown schematically in FIG J> 6 # e forms and includes a frame 36 in which a section modulus indicator 37 is arranged. This display device 37 is by means of a bearing pin 38 a measurable and controllable force, e.g. by tightening a threaded pin 39 with an actuating arm 40, exposed.

Die Anzeigevorrichtung 37 trägt einen zweiten Abstützzapfen 41, der dem Zapfen 38 diametral gegenüberliegt und in den eine Spitze oder Schneide 42 eingreift, die Teil einer waageähnlichen Vorrichtung 43 ist. Diese Vorrichtung 43 umfaßt einen Körper 44, der über Wälzlager auf einem Rahmen 45 gelagert ist, in dem die Pfanne 11 befestigt ist, Die Pfanne stützt sich auf dem Oberschenkelkopf 8 ab, der mit seinem Schaft in einer Platte des Rahmens befestigt ist. Der Körper 44 weist zwei diametral gegenüberliegende Arme 46 auf, deren freie Enden Gewichte 47 tragen.The display device 37 carries a second support pin 41, the the pin 38 is diametrically opposite and in which a point or cutting edge 42 engages, which is part of a device 43 similar to scales. This device 43 comprises one Body 44, which is mounted on roller bearings on a frame 45 in which the pan 11 is attached, the pan is supported on the femoral head 8, which is with its shaft is fixed in a plate of the frame. The body 44 has two diametrically opposite arms 46, the free ends of which carry weights 47.

Bei gleicher Belastung der zwei Arme 46 durch die Gewichte 47 befindet sich das System im Gleichgewicht zu einer durch die Schraube 39 erzeugten Druckkraft, die durch die Anzeigevorrichtung 37 angezeigt wird. Wird dagegen z0B. der rechte Arm 46 mit einem kleinen Zusatzgewicht 48 belastet, findet eine Schwenkbewegung um den Kopf 8 in der Pfeilrichtung 49 für die Arme und in der Pfeilrichtung 50 für die Vorrichtung 43 statt.With the same load on the two arms 46 by the weights 47 is located the system is in equilibrium with a compressive force generated by the screw 39, which is displayed by the display device 37. If, however, z0B. the right one Arm 46 loaded with a small additional weight 48 finds a pivoting movement around the head 8 in the direction of arrow 49 for the arms and in the direction of arrow 50 for the device 43 instead.

Auf diese Weise kann man das Widerstandsmoment in Abhängigkeit von einer Belastung messen, Auf der graphischen Darstellung gemäß Fig. 11 ist auf der Abszisse die Belastungskraft in kg aufgetragen und auf der Ordinate das Widerstandsmoment in mkg Die Kurve A entspricht einer bekannten kugelförmigen Metall-auf Metall°Prothese; die Kurve B entspricht einer bekannten Prothese mit Netall auf Kunststoff, und die Kurve C entspricht einer erfindungsgemaßen Prothese, Es ist ersichtlich, daß das Widerstandsmoment der Prothese gemäß der vorliegenden Erfindung dem einer Netall-auf-Kunststoff-Prothese sehr nahe kommt, die den Ruf hat, das beste Reibungsverhalten zu besitzenIn this way one can determine the section modulus as a function of measure a load, on the graph of FIG. 11 is on the The abscissa shows the load force in kg and the ordinate shows the section modulus in mkg The curve A corresponds to a known spherical metal-on-metal ° prosthesis; curve B corresponds to a known prosthesis with Netall on plastic, and the Curve C corresponds to a prosthesis according to the invention. It can be seen that the Section modulus of the prosthesis according to the present invention that of a metal-on-plastic prosthesis comes very close, which has the reputation of having the best friction behavior

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE: ===================== 1. Gelenkprothese, insbesondere Hüftgelenkprothese, mit einem metallischen Oberschenkelkopf, dessen Schaft in dem Oberschenkelknochen befestigt wird und dessen oberer Teil durch einen im wesentlichen kugelförmigen Kopf gebildet ist, und mit einer halbkugelförmigen Gelenkpfanne, die in dem Gelenkpfannenhohlraum des Hüftbeines befestigt wird, wobei die Gelenkpfanne eine im wesentlichen hohlkugelförmige Innenfläche besitzt, die den Oberschenkelkopf aufnimmt, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gelenkpfanne (11) ebenfalls aus Metall besteht und mindestens eines der ineinandergreifenden Elemente (8 und 11) eine unterbrochene, kugelförmige tragende Oberfläche aufweist.PATENT CLAIMS: ===================== 1. Joint prosthesis, in particular Hip joint prosthesis, with a metallic femoral head, the shaft of which is in the Femur is attached and its upper part by a substantially spherical head is formed, and with a hemispherical socket that is fastened in the acetabular cavity of the hipbone, the acetabulum has a substantially hollow spherical inner surface which the femoral head receives, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the joint socket (11) also is made of metal and at least one of the interlocking elements (8 and 11) has an interrupted, spherical load-bearing surface. 2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die unterbrochene, kugelförmige tragende Oberfläche durch die Stirnflächen von hervorragenden Teilen (21, 22, 23, 24 bzw. 34) gebildet ist, die durch Vertiefungen (22', 23', 24' bzw. 35) getrennt sind.2. Prosthesis according to claim 1, characterized in that it is e k e n n z e i c h -n e t that the interrupted, spherical bearing surface through the end faces of protruding parts (21, 22, 23, 24 and 34 respectively) is formed by depressions (22 ', 23', 24 'and 35) are separated. 3. Prothese nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Vertiefungen (22', 23', 24' bzw. 35) zwischen den hervorragenden Teilen (21, 22, 23, 24 bzw. 34) durch Kanäle (29 bzw. 36) miteinander in Verbindung stehen, um den Umlauf eines Schmiermittels zu ermöglichen.3. Prosthesis according to claim 2, characterized in that it is e k e n n z e i c h -n e t that the depressions (22 ', 23', 24 'and 35) between the protruding parts (21, 22, 23, 24 or 34) are in communication with one another through channels (29 and 36), to allow a lubricant to circulate. 4. Prothese nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die tragenden Stirnflächen der hervorragenden Teile (21 bis 24) denselben Durchmesser besitzen.4. Prosthesis according to claim 2, characterized in that it is e k e n n z e i c h -n e t that the load-bearing end faces of the protruding parts (21 to 24) are the same Own diameter. 5. Prothese nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die hervorragenden tragenden Teile (21 bis 24) auf der gansen kugelförmigen Oberfläche verteilt sind, so daß, unabhängig von der relativen Winkelstellung der ineinandergreifenden Elemente, die Berührungsfläche beinahe konstant bleibt.5. Prosthesis according to claims 2, 3 and 4, thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the excellent load-bearing parts (21 to 24) on the goose spherical surface are distributed so that, regardless of the relative angular position of the interlocking elements, the contact area remains almost constant. 6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die unterbrochene, kugelförmige tragende Fläche ca. 50 % und die Vertiefungen ca. 70 % der Gesamtfläche des Elementes ausmachen, bei dem die kugelförmige, unterbrochene Fläche vorgesehen ist, 6. Prosthesis according to one of claims 1 to 5, characterized g e k e n n z e i n e t that the interrupted, spherical load-bearing surface is approx. 50% and the recesses make up about 70% of the total area of the element in which the spherical, interrupted surface is provided, 7. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die hervorragenden tragenden Teile miteinander verbunden sind.7. Prosthesis according to one of the claims 1 to 6, by the fact that the outstanding load-bearing Parts are connected to each other. 8. Prothese nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die hervorragenden tragenden Teile (34) wabenförmig ausgebildet sind.8. Prosthesis according to claim 7, characterized in that it is e k e n n z e i c h -n e t that the outstanding load-bearing parts (34) are honeycomb-shaped. 9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die hervorraaenden tragenden Teile durch voneinander getrennte Wandungssegmente gebildet sind, 9. Prosthesis according to one of claims 1 to 8, characterized G It is not noted that the protruding load-bearing parts are separated from each other separate wall segments are formed, 10, Prothese nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Wandungssegmente als gleichachsige Ringe (21, 22, 23, 24) verteilt sind, deren Mittelpunkt auf einem Durchmesser eines großen Kreises der kugelförmigen Fläche liegt.10, prosthesis according to claim 9, characterized G e k e n n n z e i c h -n e t that the wall segments as coaxial rings (21, 22, 23, 24) are distributed, the center of which is on a diameter of a large Circle of the spherical surface lies. 11. Verfahren zur Herstellung einer Prothese gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß eines der beiden ineinandergreifenden Elemente als eine im wesentlichen kugelförmige Fläche ausgebildet wird, diese im wesentlichen kugelförmige Fläche mit örtlich getrennten Vertiefungen versehen wird, Verbindungskanäle zwischen den Vertiefungen hergestellt werden und daß lediglich die durch die Vertiefungen radial getrennten tragenden Flächen des Elementes bearbeitet werden, um diese Oberflächen auf denselben Durchmesser zu bringen,11. A method for producing a prosthesis according to one of the preceding Claims, characterized in that one of the two interlocking Elements is formed as a substantially spherical surface, this in substantially spherical surface is provided with locally separated depressions, Connection channels are made between the wells and that only machined the bearing surfaces of the element, which are radially separated by the depressions to bring these surfaces to the same diameter,