DE102005056509A1

DE102005056509A1 - Künstliches Gelenkteil

Info

Publication number: DE102005056509A1
Application number: DE102005056509A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing.(FH) Hermle; Marie Anne Mulliez
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: DE102005056509B4; DE202005018322U1

Abstract

Um ein künstliches Gelenkteil mit einer ersten Gelenkfläche, welche derart ausgebildet ist, dass sie an einer zweiten, korrespondierend oder im Wesentlichen korrespondierend ausgebildeten Gelenkfläche eines zweiten, künstlichen oder natürlichen Gelenkteils eines Gelenks eines menschlichen oder tierischen Körpers mindestens abschnittsweise anliegen und abgleiten kann, wenn das erste Gelenkteil und das zweite Gelenkteil relativ zueinander bewegt werden, wobei das erste Gelenkteil einen Träger und eine auf dem Träger angeordnete, die erste Gelenkfläche bildende Gleitschicht umfasst, so zu verbessern, dass es bei gleicher oder verbesserter Funktionalität einfacher herzustellen ist, wird vorgeschlagen, dass die Gleitschicht aus einem Material hergestellt ist, das elastischer ist als das Material, aus dem der Träger hergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein künstliches Gelenkteil mit einer ersten Gelenkfläche, welche derart ausgebildet ist, dass sie an einer zweiten, korrespondierend oder im Wesentlichen korrespondierend ausgebildeten Gelenkfläche eines zweiten, künstlichen oder natürlichen Gelenkteils eines Gelenks eines menschlichen oder tierischen Körpers mindestens abschnittsweise anliegen und abgleiten kann, wenn das erste Gelenkteil und das zweite Gelenkteil relativ zueinander bewegt werden und wobei das erste Gelenkteil einen Träger und eine auf dem Träger angeordnete, die erste Gelenkfläche bildende Gelenkschicht umfasst.

Künstliche Gelenkteile der eingangs beschriebenen Art werden beispielsweise in Form von Gelenkpfannen oder Kugelköpfen von Implantaten, zum Beispiel von Hüftgelenkendoprothesen, in der Chirurgie verwendet. Die Gelenkteile derartiger Implantate sind sehr großen Belastungen ausgesetzt. Einerseits führt eine Reibung der aneinander gelagerten Gelenkteile zu einer Abnutzung der Gelenkfläche. Andererseits muss das Implantat auch Kraftstößen standhalten, die im alltäglichen Einsatz unvermeidbar sind. Es wurde daher in der US 5,549,700 vorgeschlagen, eine elastische Dämpfungsschicht zwischen dem metallischen Träger und der metallischen Gleitschicht vorzusehen. Ein derartiger Aufbau hat jedoch Nachteile, denn es müssen drei unterschiedliche Schichten miteinander verbunden werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gelenkteil der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass es bei gleicher oder verbesserter Funktionalität einfacher herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Gelenkteil der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gleitschicht aus einem Material hergestellt ist, das elastischer ist als das Material aus dem der Träger hergestellt ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Aufbau eines künstlichen Gelenkteils deutlich vereinfacht, denn es muss nur der Träger, der beispielsweise eine grobe Form des Gelenkteils vorgibt, mit einer Gelenkschicht versehen werden, die aus einem elastischeren Material hergestellt ist als der Träger. Der Träger gibt so dem Gelenkteil ausreichend Halt und Stabilität, wohingegen die Gleitschicht einerseits verschleißmindernd ausgebildet sein kann und zudem aufgrund ihrer Elastizität auch auf das Implantat einwirkende Kraftstöße ohne Weiteres dämpfen kann. Das erfindungsgemäße künstliche Gelenkteil kann insbesondere zur Ausbildung eines künstlichen Gelenks mit einem zweiten künstlichen Gelenkteil eingesetzt werden oder zusammen mit einem verbliebenen natürlichen Gelenkteil eines menschlichen oder tierischen Körpers ein funktionstüchtiges Gelenk ausbilden.

Um einen Verschleiß des Trägers zu vermeiden, ist es günstig, wenn die Gleitschicht den Träger vollständig bedeckt und eine geschlossene Gleitschicht ausbildet.

Vorteilhaft ist es, wenn das Material, aus dem der Träger hergestellt ist, einen ersten Elastizitätsmodul aufweist, wenn das Material, aus dem die Gleitschicht hergestellt ist, einen zweiten Elastizitätsmodul aufweist und wenn der erste Elastizitätsmodul größer ist als der zweite Elastizitätsmodul. Es können so entsprechend dem gewünschten Einsatzzweck des Gelenkteils Materialkombina tionen verwendet werden, die die vom Implantat geforderten Eigenschaften erfüllen.

Ein besonders stabiles, gleichzeitig aber verschleißarmes und gut dämpfendes Implantat lässt sich herstellen, wenn der erste Elastizitätsmodul mindestens um einen Faktor 1000 größer ist als der zweite Elastizitäsmodul. So wird erreicht, dass praktisch ausschließlich über die Gleitschicht Schläge und Stöße abgefangen werden, der Träger jedoch eine ausreichende Stabilität für einen dauerhaften Einsatz des Gelenkteils gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist das Material, aus dem der Träger hergestellt ist, ein Metall. So kann der Träger ausreichend stabil ausgebildet werden, insbesondere wenn nur wenig Platz zur Bildung des Gelenkteils zur Verfügung steht. Das Metall kann beispielsweise ein Implantatstahl sein oder eine als Implantatmaterial zugelassene Titanlegierung.

Günstigerweise ist das Material, aus dem die Gleitschicht hergestellt ist, ein Kunststoff. Kunststoffe lassen sich überwiegend auf einfache Weise herstellen und beliebig formen. Beispielsweise kann die Gleitschicht so direkt auf den Träger auf- oder angeformt werden bei der Herstellung des Gelenkteils.

Um einen Verschleiß des Gelenkteils im Hinblick auf eine möglichst lange Standzeit des Gelenkteils zu verlängern durch Verminderung einer Reibung zwischen aneinander anliegenden Gelenkteilen, ist es vorteilhaft, wenn der Kunststoff pyrolytischer Kohlenstoff, sogenanntes Pyrocarbon ist. Pyrolytischer Kohlenstoff – auch pyrolytischer Graphit genannt – weist hervorragende tribologische Eigenschaften auf und ist zudem äußerst elastisch. Er eignet sich da her hervorragend zur Ausbildung einer Gleitschicht eines Gelenkteils, insbesondere auch für Hüftgelenkendoprothesen.

Je nach Größe des Implantats und gewünschten Dämpfungseigenschaften ist es vorteilhaft, wenn die Gleitschicht eine Dicke aufweist, die in einem Bereich von 1 mm bis 10 mm liegt.

Vorzugsweise liegt die Dicke in einem Bereich von 2 mm bis 6 mm. So wird eine ausreichende Stabilität der Gleitschicht gewährleistet und eine Beschädigung derselben im Alltagseinsatz praktisch ausgeschlossen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gleitschicht mehrere Gleitschichtelemente umfasst, dass jedes der Gleitschichtelemente einen Gelenkflächenteil aufweist und dass die Gelenkflächenteile zusammen die erste Gelenkfläche bilden. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bei einer Beschädigung nicht die gesamte Gleitschicht ersetzt werden muss, sondern nur einzelne Gleitschichtelemente ausgetauscht werden müssen. Außerdem können beispielsweise selektiv Gleitschichtelemente mit unterschiedlichen Reibungs- und Dämpfungseigenschaften zur Ausbildung der Gleitschicht ausgebildet werden. Ferner können so auch Materialien zur Ausbildung der Gleitschicht verwendet werden, von denen räumlich große Teile nur mit sehr großem Aufwand hergestellt werden können. Es kann also die Gleitschicht aus mehreren, beispielsweise zwei Hälften oder vielen Einzelteilen zusammengesetzt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn benachbarte Gleitschichtelemente durch einen Spalt voneinander getrennt sind. Ein umlaufender Spalt zwischen einem Gleit schichtelement und allen benachbarten Gleitschichtelementen bildet eine Art Einfassung, allerdings ohne dass hierfür Material erforderlich wäre, quasi eine Einfassung aus Luft bevor das Gelenkteil implantiert wird. Ein Spalt, der durch eine Beabstandung benachbarter Gleitschichtelemente ausgebildet wird, kann insbesondere dazu dienen, Gelenkflüssigkeit oder Gelenkschmiere aufzunehmen und ein Speichervolumen auszubilden.

Um zu verhindern, dass der Träger beschädigt werden kann, ist es günstig, wenn benachbarte Gleitschichtelemente nahtlos aneinander angrenzen. Dies verhindert auch, dass beispielsweise Abrieb der Gleitschicht oder körpereigenes Gewebe zwischen benachbarte Gleitschichtelemente gelangen und Druck auf diese ausüben kann.

Grundsätzlich wäre es denkbar, dass die Gleitschichtelemente einstückig aus einem einheitlichen Material hergestellt sind. Vorteilhaft kann es jedoch sein, wenn mindestens eines der Gleitschichtelemente mit einer das Gleitschichtelement seitlich umgebenden Einfassung versehen ist. Selbstverständlich können auch alle Gleitschichtelemente mit einer solchen Einfassung versehen sein. Insbesondere kann die Einfassung so ausgebildet sein, dass sie seitliche Begrenzungsflächen des mindestens einen Gleitschichtelements bedeckt, den Gelenkflächenteil jedoch freilässt. Durch eine solche Einfassung kann insbesondere verhindert werden, dass sich das mindestens eine Gleitschichtelement infolge von auftretenden Belastungen verformt. Die das mindestens eine Gleitschichtelement seitlich umgebende Einfassung kann insbesondere in Form eines in sich geschlossenen ringförmigen Bandes ausgebildet sein, wobei zum Beispiel die Form des Bandes an eine Aussenkontur des mindestens einen Gleitschichtelements angepasst sein kann. Die Gleitschichtelemente mit Einfassung liegen somit mit ihren jeweiligen Einfassungen aneinander an.

Um die Stabilität des Gelenkteils zu erhöhen, ist es günstig, wenn die Einfassung aus einem Metall hergestellt ist. Selbstverständlich könnte sie auch aus einem beliebigen anderen Material hergestellt sein, beisielsweise einem kohlefaserverstärktem Kunststoff.

Um die Stabilität der Gleitschicht zu erhöhen und auch Scherkräften optimal standhalten zu können, ist es vorteilhaft, wenn benachbarte Gleitschichtelemente jeweils flächig aneinander anliegende Begrenzungsflächen aufweisen.

Günstig ist es, wenn die Einfassung die Begrenzungsflächen umfasst. Insbesondere können die Einfassungen derart ausgebildet sein, dass sie flächig aneinander anliegen, wodurch die Stabilität des Gelenkteils erhöht wird. Insbesondere kann so ein Material zur Herstellung der Gleitschichtelemente verwendet werden, welches keine ausreichende Stablität aufweist, um eine mehrere Gleitschichtelemente umassende Gleitschicht auszubilden.

Der Aufbau des Gelenkteils vereinfacht sich, wenn aneinander anliegende Begrenzungsflächen der Gleitschichtelemente eben ausgebildet sind. Es wäre zwar grundsätzlich denkbar, die Begrenzungsflächen auch gekrümmt auszubilden, doch ist bei derartigen Gleitschichtelementen unter Umständen eine gewünschte Passgenauigkeit nicht zu erreichen.

Damit möglichst geringe Stoßkräfte auf die Begrenzungsflächen wirken und um eine Relativbewegung der Gleitschichtelemente zu verhindern, ist es gün stig, wenn aneinander anliegende Begrenzungsflächen senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zur ersten Gelenkfläche verlaufen.

Vorzugsweise ist die Gleitschicht mit mindestens einer Vertiefung versehen. Es können jedoch auch mehrere, gleichmäßig über die Gelenkfläche verteilte Vertiefungen vorgesehen sein. Diese haben den Vorteil, dass sich in den Vertiefungen Gelenkflüssigkeit oder Gelenkschmiere sammeln kann und somit eine ständige Schmierung des künstlichen Gelenks gewährleistet wird.

Der Aufbau des Gelenkteils vereinfacht sich weiter, wenn die mindestens eine Vertiefung entlang aneinander anliegender Begrenzungsflächen ausgebildet ist. Dadurch wird verhindert, dass der Gelenkflächenteil in nur einem Bereich geschwächt wird, in dem er eine an einem weiteren Gelenkflächenteil anliegende vertiefte Gelenkfläche bildet.

Vorteilhafterweise ist eine Krümmung mindestens eines Gelenkflächenteils größer als eine Krümmung der gesamten ersten Gelenkfläche oder einer die erste Gelenkfläche einhüllenden gekrümmten Berührfläche. Auf diese Weise kann eine Kontaktfläche zwischen den beiden Gelenkteilen verringert werden. Zudem bilden sich durch die unterschiedlichen Krümmungen Vertiefungen aus, in denen Gelenkflüssigkeit oder Gelenkschmiere eine dauerhafte Schmierung des Gelenks sicherstellen kann. Unter einer einhüllenden gekrümmten Berührfläche ist zu verstehen, dass beispielsweise die Gelenkfläche Vertiefungen aufweist oder die Gelenkschichtteile so gekrümmt sind, dass eine Kontaktfläche nicht durch eine gesamte Oberfläche der Gleitschicht gebildet wird, sondern nur durch Abschnitte derselben. Die einhüllende gekrümmte Berührfläche be schreibt dann eine kantenfreie Fläche, die an allen vorstehenden Flächenabschnitten der Gelenkfläche anliegt.

Günstig ist es, wenn der mindestens eine Gelenkflächenteil vom Träger weg weisend konvex gekrümmt ist. Dadurch kann eine Kontaktfläche reduziert werden und zudem lassen sich so auf einfache Weise Vertiefungen im Bereich aneinander anliegender Gleitschichtelemente ausbilden.

Vorzugsweise ist die erste Gelenkfläche insgesamt konkav oder insgesamt konvex gekrümmt. Es lassen sich so auf einfache Weise beispielsweise Gelenkpfannen mit einer insgesamt konkav gekrümmten ersten Gelenkfläche ausbilden oder Gelenkköpfe mit einer insgesamt konvex gekrümmten ersten Gelenkfläche.

Vorteilhafterweise ist die erste Gelenkfläche kugelig oder im Wesentlichen kugelig oder hohlkugelig oder im Wesentlichen hohlkugelig ausgebildet. Es lassen sich so auf einfache Weise Gelenkköpfe oder Gelenkpfannen ausbilden.

Um eine Herstellung des Gelenkteils zu vereinfachen, ist es günstig, wenn die mehreren Gleitschichtelemente in Form vieleckiger Flächenelemente ausgebildet sind. Aus diesen kann dann, falls gewünscht, eine vollständig geschlossene Gelenkschicht zusammengesetzt werden. Beispielsweise wären drei- oder viereckige Flächenelemente denkbar.

Ein besonders einfacher Aufbau der Gleitschicht ergibt sich, wenn die vieleckigen Flächenelemente in Form von Fünfecken und Sechsecken ausgebildet sind und wenn Seitenkanten der Flächenelemente gleich lang sind. Insbesondere können die Fünfecke und Sechsecke regelmäßig ausgebildet sein. Ferner können auch nur gleichartige Fünfecke und Sechsecke zum Herstellen der Gleitschicht verwendet werden, so dass nur zwei verschiedene Flächenelementformen erforderlich sind.

Vorteilhaft ist es, wenn jeweils ein fünfeckiges Flächenelement von fünf sechseckigen Flächenelementen umgeben ist. Eine derart ausgebildete Gelenkschicht weist die typische Form eines Fußballs auf. Insbesondere können die Gelenkflächenteile der einzelnen Flächenelemente eine von der Krümmung der Gelenkfläche abweichende Krümmung aufweisen, so dass nur kleinflächige oder punktuelle Kontaktflächenbereiche ausgebildet werden zwischen aneinander anliegenden Gelenkteilen. Die fußballähnliche Ausbildung der Gelenkflächenschicht ist zudem besonders stabil.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es günstig, wenn der Träger eine Trägerfläche aufweist, wenn die Trägerfläche in Trägerflächensegmente unterteilt ist und wenn die Trägerflächensegmente jeweils eben und gegeneinander geneigt sind. Ein derartig ausgeformter Träger eignet sich hervorragend, um mit Gleitschichtelementen verbunden zu werden. Beispielsweise können jedem Trägerflächensegment ein oder mehrere Gleitschichtelemente zugeordnet werden.

Um eine besonders stabile Verbindung und Kraftübertragung zwischen der Gleitschicht und dem Träger zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Gleitschichtelemente jeweils eine an ein Trägerflächensegment angepasste Anlagefläche aufweisen. Die Stoßkräfte können dann flächig von der Gleitschicht auf den Träger übertragen werden.

Günstig ist es, wenn die Einfassung die Anlagefläche umfasst. Dies gestattet es, auch ein besonders weiches Material zur Herstellung der Gleitschicht zu verwenden. Es wird so insgesamt die Stabilität des Gelenkteils erhöht. Zum anderen kann so beispielsweise eine wannenförmige Aufnahme durch die Einfassung für ein Gleitschichtelement gebildet werden, das dann, ohne die Einfassung vom Träger entfernen zu müssen, ausgetauscht werden kann.

Der Aufbau des Gelenkteils vereinfacht sich weiter, wenn die an ein Trägerflächensegment angepasste Anlagefläche eben ist und die gleiche Größe wie das korrespondierende Trägerflächensegment aufweist. Dies erlaubt es insbesondere, eine geschlossene, hohlraumfreie Gleitschicht auszubilden, die den Träger vollständig bedeckt.

Günstigerweise ist die Gleitschicht kraft- und/oder formschlüssig mit dem Träger verbunden. Dadurch wird eine ausreichende Stabilität für einen dauerhaften Einsatz des Gelenkteils sichergestellt.

Vorteilhafterweise sind die Gleitschicht und der Träger chemisch miteinander verbunden. Dadurch wird eine besonders sichere und dauerhafte Verbindung zwischen Gleitschicht und Träger erreicht.

Die Herstellung des Gelenkteils wird besonders einfach, wenn die Gleitschicht und der Träger miteinander verklebt sind.

In Fällen, in denen das Material, aus dem der Träger hergestellt ist, nur schwer mit dem Material, aus dem die Gleitschicht hergestellt ist, verbunden werden kann, ist es günstig, wenn zwischen dem Träger und der Gleitschicht eine Verbindungsschicht vorgesehen ist. Diese kann insbesondere so gewählt werden, dass jeweils eine Verbindung der Verbindungsschicht mit dem Träger und der Gleitschicht optimal ist, auch wenn Träger und Gleitschicht nur schwer miteinander verbunden werden können.

Um das Gelenkteil insbesondere für eine Hüftgelenkendoprothese verwenden zu können, ist es vorteilhaft, wenn das erste Gelenkteil eine Gelenkpfanne oder ein Gelenkkopf eines Kugelgelenks ist.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Satz von künstlichen Gelenkteilen, insbesondere zum Ersetzen eines geschädigten natürlichen Gelenkteils eines menschlichen oder tierischen Gelenks oder für ein ein künstliches Gelenk umfassendes Implantat, welches ein erstes Gelenkteil und ein an diesem gelagertes zweites Gelenkteil umfasst, wobei der Satz mehrere erste und/oder mehrere zweite Gelenkteile unterschiedlicher Formen und Größen umfasst, wobei die mehreren ersten und/oder mehreren zweiten Gelenkteile Gelenkteile sind, wie sie oben beschrieben wurden. Ein derartiger Satz von Gelenkteilen macht es möglich, noch im Verlauf eines chirurgischen Eingriffs für den einen Patient optimale Gelenkteile auszuwählen und miteinander zu einem künstlichen Gelenk zusammenzusetzen.

Ferner wird die eingangs gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Implantat zum Ersetzen eines Gelenks eines menschlichen oder tierischen Körpers umfassend ein erstes Gelenkteil und ein zweites Gelenkteil, am ersten gelenkig gelagertes Gelenkteil, gelöst, wobei das erste Gelenkteil eine erste Gelenkfläche und das zweite Gelenkteil eine zweite Gelenkfläche umfasst, wo bei die erste Gelenkfläche an der zweiten Gelenkfläche mindestens teilweise anliegt und wobei das erste und/oder das zweite Gelenkteil eines der oben beschriebenen Gelenkteile ist. Ein derartiges Implantat weist alle oben im Zusammenhang mit der Beschreibung erfindungsgemäßer Gelenkteile beschriebenen Vorteile auf.

Günstig ist es, wenn das Implantat eine Hüftgelenkendoprothese ist, wenn das erste Gelenkteil eine Gelenkpanne umfasst und wenn das zweite Gelenkteil einen mit einem Schaft verbindbaren oder verbundenen Gelenkkopf umfasst. Ein derartiges Implantat ist besonders verschleißarm und widerstandsfähig, um im alltäglichen Einsatz Schläge und Stöße hervorragend dämpfen zu können.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen, in einen Femurknochen eingesetzten Hüftsgelenkendoprothese; und

2: eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in 1.

In 1 ist ein erstes Gelenkteil 10 eines nicht dargestellten, ein künstliches Gelenk bildendes Implantat dargestellt, und zwar in Form eines mit einem Gelenkkopf 12 verbundenen Prothesenschafts 14, welcher in einen Markkanal 16 eines Femurknochens 18 eingesetzt ist.

Der Prothesenschaft 14 umfasst einen langgestreckten Schaftabschnitt 20 und einen an einem proximalen Ende des Schaftabschnitts 20 schräg abstehenden Hals 22. Der Hals 22 kann, wie beim Ausführungsbeispiel in 1 dargestellt, einstückig mit dem Schaftabschnitt 20 oder alternativ auch lösbar mit diesem verbunden sein, um eine Länge des Halses 22 individuell bei einem chirurgischen Eingriff für einen jeweiligen Patienten anpassen zu können.

Der Gelenkkopf 20 ist beim Gelenkteil 10 lösbar verbindbar mit dem Prothesenschaft 14. Eine klemmende Verbindung der beiden Teile wird erreicht durch einen sich konisch verjüngenden Endabschnitt 24 des Halses 22 und eine korrespondierende, konische Halsaufnahme 26 am Gelenkkopf 12. Alternativ wäre es auch denkbar, dass der Gelenkkopf 12 einstückig mit dem Hals 22 verbunden ist.

Der Aufbau des Gelenkkopfes 12 wird nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert.

Der Gelenkkopf 12 umfasst einen Träger 28 in Form eines massiven Grundkörpers, der im Wesentlichen die Form einer Halbkugel aufweist. Er weist eine nach außen weisende Trägerfläche 30 auf, die in Trägerflächensegmente 32 und 34 unterteilt ist, die jeweils eben und etwas gegeneinander geneigt sind. Die Trägerflächensegmente 32 sind in Form regelmäßiger Sechsecke, die Trägerflächensegmente 34 in Form regelmäßiger Fünfecke ausgebildet. Seitenkanten der Trägerflächensegmente 32 und 34 sind alle gleich lang. Ferner weist der Träger 28 eine ebene Endfläche 36 auf, die die Halsaufnahme 26 umgibt und senkrecht zu einer Symmetrieachse 38 derselben verläuft.

Der Träger 28 ist mit einer Gleitschicht 40 versehen, die die Trägerfläche 30 vollständig bedeckt. Die Gleitschicht 40 wird gebildet durch mehrere Gleitschichtelemente 42 und 44, die Anlageflächen 46 beziehungsweise 48 aufweisen, die deckungsgleich mit den Trägerflächensegmenten 32 beziehungsweise 34 geformt sind. Dies bedeutet, dass die Anlageflächen 46 in Form regelmäßiger Sechsecke und die Anlageflächen 48 in Form regelmäßiger Fünfecke ausgebildet sind. Die Gleitschichtelemente 42 und 44 weisen seitliche Begrenzungsflächen 50 auf, die eben sind und vollständig aneinander anliegen. Sie definieren jeweils eine Ebene, die einen Gelenkmittelpunkt 52 des Gelenkkopfs 12 enthält.

Äußere, vom Gelenkmittelpunkt 52 weg weisende Oberflächen der Gleitschichtelemente 42 und 44 bilden jeweils einen Gelenkflächenteil 54 beziehungsweise 56, die zudem konvex vom Gelenkmittelpunkt 52 weg weisend gekrümmt sind. Eine Krümmung der Gelenkflächenteile 54 und 56 ist größer als eine Krümmung einer einhüllenden Kugeloberfläche, an der die eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 58 versehene Gelenkfläche bildenden Gelenkflächenteile 54 und 56 anliegen. Diese einhüllende Kugeloberfläche ist in den Figuren nicht dargestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Krümmungen der Gelenkfläche 58 insgesamt und der Gelenkflächenteile 54 und 56 werden Vertiefungen in Form von Grübchen 60 ausgebildet, die ihre größte Tiefe entlang von den Begrenzungsflächen 50 gebildeter Trennlinien zwischen den Gleitschichtelementen 42 und 44 aufweisen.

Der Träger 28 ist aus einem praktisch inelastischen Metall hergestellt und daher stabil und fest. Die Trägerflächensegmente 32 und 34 sind aus pyrolytischem Kohlenstoff, sogenanntem Pyrocarbon hergestellt. Sie sind auf die Trä gerflächensegmente 32 und 34 aufgeklebt, könnten aber auch alternativ oder zusätzlich mit Vorsprüngen versehen sein, die in korrespondierende Ausnehmungen des Trägers 28 eingreifen. Umgekehrt könnten selbstverständlich auch die Gleitschichtelemente 42 und 44 mit Ausnehmungen für Vorsprünge des Trägers 28 versehen sein, um mindestens eine teilweise formschlüssige Verbindung zwischen dem Träger 28 und der Gleitschicht 40 herzustellen.

Der Träger 28 dient dazu, die relativ weichen Gleitschichtelemente 42 und 44 zu stützen. Diese verringern aufgrund ihrer hervorragenden tribologischen Eigenschaften eine Reibung mit einem nicht dargestellten zweiten Gelenkteil, nämlich einer Gelenkpfanne, die korrespondierend zum Gelenkkopf 12 ausgebildet ist und zur Aufnahme und Lagerung desselben dient. Aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften sind die Gleitschichtelemente 42 geeignet, auftretende Kraftstöße in Form von Schlägen und Stößen aufzufangen, wodurch sich eine bessere Spannungsverteilung in der Gleitschicht 20 ergibt. Durch die Grübchen 60 wird eine ständige Schmierung des Gelenkteils 10 in Verbindung mit dem nicht dargestellten zweiten Gelenkteil mit Synovialflüssigkeit gewährleistet.

Das Gelenkteil 10 kann insbesondere auch Teil eines Satzes von Gelenkteilen sein, der beispielsweise unterschiedliche Prothesenschäfte 14 und unterschiedliche Gelenkköpfe 12 umfasst. Diese können sich zum Beispiel in ihrer Länge und im Durchmesser des Gelenkkopfs unterscheiden. Typische Durchmesser eines Gelenkkopfs 12 betragen 22 mm bis 60 mm. Eine Dicke der Gleitschichtelemente 42 und 44 und damit der Gleitschicht 40 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 5 bis 6 mm.

Aufgrund der Beschichtung des Träger 28 nimmt der Gelenkkopf 12 die Form etwa eines halben Fuß- oder Handballs an, die beide jeweils aus regelmäßigen Fünfecken und Sechsecken zusammengesetzt sind, eben so wie die Gleitschicht 40 aus den Gleitschichtelementen 42 und 44.

Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können die Gleitschichtelemente 42 und 44 auch mit einer Einfassung versehen sein, beispielsweise einem Rahmen, welcher die nach außen weisenden Begrenzungsflächen 50 umfasst. Es liegen dann die Einfassungen der Gleitschichtelemente 42 und 44 aneinander an. Insgesamt wird trotzdem eine den Träger 28 vollständig bedeckende Gleitschicht 40 ausgebildet. Optional kann die Einfassung auch die Anlageflächen 46 bzw. 48 umfassen, so dass diese an den Trägerflächensegmenten 32 bzw. 34 anliegen. So lässt sich insbesondere eine wannenförmige Einfassung ausbilden, in die die Gleitschichtelemente 42 und 44 vorzugsweise formschlüssig einsetzbar sind. Nicht eingefasst sind jeweils die Gelenkflächenteile 54 und 56. Die Einfassung ist vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, kann jedoch auch aus einem Kunststoff, beispielsweise aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoff, hergestellt sein.

Denkbar wäre es auch, die Gleitschichtelemente 42 und 44 beabstandet voneinander anzuordnen, so dass ein Spalt ausgebildet wird, der begrenzt wird von den Begrenzungsflächen 50. Beispielsweise könnte der Spalt keilförmig ausgebildet sein, so dass die Begrenzungsflächen 50 unter einem Winkel relativ zueinander verlaufend angeordnet sind. Denkbar wäre jedoch auch ein nutförmiger Spalt, dessen Boden beispielsweise durch die Trägerflächensegmente 32 und 34 gebildet wird.

Selbstverständlich wäre es auch möglich, dass nur ein natürliches Gelenkteil durch das Gelenkteil 10 ersetzt wird, so dass insgesamt ein Gelenk ausgebildet wird durch das Gelenkteil 10 und ein verbliebenes natürliches Gelenkteil. Beispielsweise könnte das Gelenkteil 10 ein Hüftgelenkkopf sein, welcher direkt artikulierend gegen eine natürliche Gelenkpfanne gelagert ist.

Claims

Künstliches Gelenkteil (10) mit einer ersten Gelenkfläche (58), welche derart ausgebildet ist, dass sie an einer zweiten, korrespondierend oder im Wesentlichen korrespondierend ausgebildeten Gelenkfläche eines zweiten, künstlichen oder natürlichen Gelenkteils eines Gelenks eines menschlichen oder tierischen Körpers mindestens abschnittsweise anliegen und abgleiten kann, wenn das erste Gelenkteil (10) und das zweite Gelenkteil relativ zueinander bewegt werden und wobei das erste Gelenkteil (10) einen Träger (28) und eine auf dem Träger (28) angeordnete, die erste Gelenkfläche (58) bildende Gleitschicht (40) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) aus einem Material hergestellt ist, das elastischer ist als das Material, aus dem der Träger (28) hergestellt ist.
Gelenkteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) den Träger (28) vollständig bedeckt und eine geschlossene Gleitschicht (40) ausbildet.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem der Träger (28) hergestellt ist, einen ersten Elastizitätsmodul aufweist, dass das Material, aus dem die Gleitschicht (40) hergestellt ist, einen zweiten Elastizitätsmodul aufweist und dass der erste Elastizitätsmodul größer ist als der zweite Elastizitätsmodul.
Gelenkteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elastizitätsmodul mindestens um einen Faktor 1000 größer ist als der zweite Elastizitätsmodul.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem der Träger (28) hergestellt ist, ein Metall ist.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem die Gleitschicht (40) hergestellt ist, ein Kunststoff ist.
Gelenkteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff pyrolytischer Kohlenstoff (Pyrocarbon) ist.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) eine Dicke aufweist, die in einem Bereich von 1 mm bis 10 mm liegt.
Gelenkteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke in einem Bereich von 2 mm bis 6 mm liegt.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) mehrere Gleitschichtelemente (42, 44) umfasst, dass jedes der Gleitschichtelemente (42, 44) einen Gelenkflächenteil (54, 56) aufweist und dass die Gelenkflächenteile (54, 56) zusammen die erste Gelenkfläche (58) bilden.
Gelenkteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Gleitschichtelemente (42, 44) durch einen Spalt voneinander getrennt sind.
Gelenkteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Gleitschichtelemente (42, 44) nahtlos aneinander angrenzen.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Gleitschichtelemente (42, 44) mit einer das Gleitschichtelement seitlich umgebenden Einfassung versehen ist.
Gelenkteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung aus einem Metall hergestellt ist.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Gleitschichtelemente (42, 44) jeweils flächig aneinander anliegende Begrenzungsflächen (50) aufweisen.
Gelenkteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung die Begrenzungsflächen (50) umfasst.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass aneinander anliegende Begrenzungsflächen (50) der Gleitschichtelemente (42, 44) eben ausgebildet sind.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass aneinander anliegende Begrenzungsflächen (50) senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur ersten Gelenkfläche (58) verlaufen.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) mit mindestens einer Vertiefung (60) versehen ist.
Gelenkteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung (60) entlang aneinander anliegender Begrenzungsflächen (50) ausgebildet ist.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Krümmung mindestens eines Gelenkflächenteils (54, 56) größer ist als eine Krümmung der gesamten ersten Gelenkfläche (58) oder einer die erste Gelenkfläche (58) einhüllenden gekrümmten Berührfläche.
Gelenkteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gelenkflächenteil (54, 56) vom Träger (28) weg weisend konvex gekrümmt ist.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gelenkfläche (58) insgesamt konkav oder insgesamt konvex gekrümmt ist.
Gelenkteil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gelenkfläche (58) kugelig oder im Wesentlichen kugelig oder hohlkugelig oder im Wesentlichen hohlkugelig ausgebildet ist.
Gelenkteil nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Gleitschichtelemente (42, 44) in Form vieleckiger Flächenelemente (42, 44) ausgebildet sind.
Gelenkteil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die vieleckigen Flächenelemente (42, 44) in Form von Fünfecken (44) und Sechsecken (42) ausgebildet sind und dass Seitenkanten (50) der Flächenelemente (42, 44) gleich lang sind.
Gelenkteil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein fünfeckiges Flächenelement (44) von fünf sechseckigen Flächenelementen (42) umgeben ist.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (28) eine Trägerfläche (30) aufweist, dass die Trägerfläche (30) in Trägerflächensegmente (32, 34) unterteilt ist und dass die Trägerflächensegmente (30, 34) jeweils eben und gegeneinander geneigt sind.
Gelenkteil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschichtelemente (42, 44) jeweils eine an ein Trägerflächensegment (32, 34) angepasste Anlagefläche (46, 48) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung die Anlagefläche (46, 48) umfasst.
Gelenkteil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die an ein Trägerflächensegment (32, 34) angepasste Anlagefläche (46, 48) eben ist und die gleiche Größe wie das korrespondierende Trägerflächensegment (32, 34) aufweist.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Träger (28) verbunden ist.
Gelenkteil nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) und der Träger (28) chemisch miteinander verbunden sind.
Gelenkteil nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (40) und der Träger (28) miteinander verklebt sind.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Träger (28) und der Gleitschicht (40) eine Verbindungsschicht vorgesehen ist.
Gelenkteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenkteil (10) eine Gelenkpfanne oder ein Gelenkkopf (10) eines Kugelgelenks ist.
Satz von künstlichen Gelenkteilen (10), insbesondere zum Ersetzen eines geschädigten natürlichen Gelenkteils eines menschlichen oder tierischen Gelenks oder für ein ein künstliches Gelenk umfassendes Implantat, welches ein erstes Gelenkteil (10) und ein an diesem gelagertes zweites Gelenkteil umfasst, wobei der Satz mehrere erste und/oder mehrere zweite Gelenkteile unterschiedlicher Formen und Größen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren ersten und/oder mehreren zweiten Gelenkteile Gelenkteile (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche sind.
Implantat zum Ersetzen eines Gelenks eines menschlichen oder tierischen Körpers umfassend ein erstes Gelenkteil (10) und ein zweites, am ersten gelenkig gelagertes Gelenkteil, wobei das erste Gelenkteil (10) eine erste Gelenkfläche (58) und das zweite Gelenkteil eine zweite Gelenkfläche umfasst, wobei die erste Gelenkfläche (58) an der zweiten Gelenkfläche mindestens abschnittsweise anliegen und abgleiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Gelenkteil ein Gelenkteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 35 ist.
Implantat nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat eine Hüftgelenkendoprothese ist, dass das erste Gelenkteil (10) einen mit einem Schaft verbindbaren oder verbundenen Gelenkkopf umfasst und dass das zweite Gelenkteil eine Gelenkpfanne umfasst.