DE4019701A1

DE4019701A1 - Testing and selection of human endo-joint-prosthesis - by applying forces radially and measuring bone extensions before and after implantation in human synthetic or animal joint, esp. for hips

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Publication number: DE4019701A1
Application number: DE19904019701
Authority: DE
Inventors: Toni H Dr Herzog; Markus Walther
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-01-09

Abstract

The method involves preparing a human, synthetic or animal joint and fixing the bounding bones (4,6) relative to each other. A defined, measured, axial force is then applied to the bones, the resulting extension of the bones measured and a similar measurement is then made after implantation of a joint prosthesis at the same joint. USE/ADVANTAGE - Esp. for testing and selecting prosthetic hip joints. Enables manufacturer to test quality of joint as well as suitability for intended type of recipient.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung und zur Auswahl von Endo- Gelenk-Prothesen, insbesondere Hüftgelenkprothesen.The invention relates to a method and a Device for checking and selecting endo- Joint prostheses, in particular hip joint prostheses.

Als Folge von Verschleißerscheinungen an menschlichen Gelenken kann es erforderlich werden, die natürlichen Gelenke durch implantierte Prothesen, sogenannte Endo- Gelenk-Prothesen, zu ersetzen. Derartige Gelenkprothe sen werden beispielsweise für das Kniegelenk oder für das Hüftgelenk eingesetzt, wobei das letztere Gelenk im Folgenden vornehmlich abgehandelt werden wird.As a result of wear and tear on human Joints may need to be natural Joints through implanted prostheses, so-called endo- Joint prostheses to replace. Such joint prosthesis sen for example for the knee joint or for the hip joint is used, the latter joint will mainly be dealt with below.

Hüftgelenksprothesen wurden früher mit Hilfe eines Knochenzements mit dem Knochen verbunden. Langzeitver suche zeigten jedoch, daß die Prothesenkomponenten zwar in den ersten fünf Jahren nach der Implantation fest und problemlos saßen, daß aber nach ca. acht Jahren eine stark zunehmende Lockerungsrate zu beob achten war. Als einer der Gründe für diese Lockerungen wurde der verwendete Knochenzement erkannt, da im Grenzbereich zwischen den menschlichen Knochen und dem Knochenzement eine toxisch bedingte, bindegewebliche Membranbildung einsetzt, die Mikrobewegungen zwischen Knochen und Prothesen-Zementverbund zuläßt. Die mit den Mikrobewegungen einhergehenden Lockerungen können bis zum vollständigen Ausschlagen des Implantats aus dem Knochen führen.Hip prostheses were previously made using a Bone cement attached to the bone. Long-term ver However, searches showed that the prosthetic components in the first five years after the implantation seated firmly and without problems, but after about eight Years of a rapidly increasing easing rate was eighth. As one of the reasons for this easing the bone cement used was recognized because in Border area between the human bones and the Bone cement is a toxic, connective tissue Membrane formation begins, the micro movements between Bone and prosthesis-cement composite allows. With loosening associated with micro-movements until the implant is completely knocked out lead the bone.

Man ist deshalb in den letzten Jahren dazu übergegan gen, zementlose Prothesen, insbesondere auch Hüft- und Kniegelenksprothesen einzusetzen, wobei erkannt wurde, daß Titanlegierungen sich für solche Prothesen beson ders gut eignen, da sie eine hohe Biokompatibilität und günstige physikalische Eigenschaften, wie einen dem Knochen ähnlichen Elastizitätsmodul aufweisen.That is why it has changed over the past few years gene, cementless prostheses, especially hip and To use knee joint prostheses, whereby it was recognized that titanium alloys are particularly suitable for such prostheses well suited because they are highly biocompatible and favorable physical properties, such as one have a modulus of elasticity similar to that of bone.

Untersuchungen haben ergeben, daß sich die Knochen im Bereich der implantierten Prothese in der Zeit nach der Implantation dann besonders resistent zeigten, wenn der Kraftfluß in diesen Knochen durch die Prothe se gegenüber dem ursprünglichen Zustand möglichst we nig geändert wurde, da jede signifikante Reduzierung oder Erhöhung in bestimmten lokalen Knochenbereichen zu in der Regel nicht erwünschten Veränderungen in der Knochensubstanz führen. Studies have shown that the bones in the Area of the implanted prosthesis after the implantation was particularly resistant, when the flow of force in these bones through the prothe as possible as compared to the original state was changed because of any significant reduction or elevation in certain local bone areas to usually undesirable changes in the Lead bone substance.

Dementsprechend stellt die Kraftflußverteilung im Kno chen ein Qualitätskriterum für eine bestimmte Prothe senkonstruktion dar und eignet sich zur Überprüfung der Qualität einer bestimmten Konstruktion.Accordingly, the power flow distribution in the kno a quality criterion for a certain protein construction and is suitable for checking the quality of a particular construction.

Darüber hinaus ist die Untersuchung der lokalen Kraft flußverteilung aber auch dann interessant, wenn es z. B. bei Wechseloperationen mit ausgeprägten Sub stanzdefekten an den beteiligten Knochen, insbesondere im Bereich der gelockerten Hüftpfanne, nicht möglich ist, mit herkömmlichen Gelenkprothesen eine tragfähige Rekonstruktion zu erzielen. Es kann dann erforderlich werden, Prothesen mit Abstützelementen zu verwenden, z. B. mit einem Abstützring, der bei einer Hüftgelenk prothese am Boden des verbleibenden Hüftknochens ver schraubt wird, um so eine Ableitung der auftretenden Kräfte von derart befestigten Pfannenboden auf Sitz bein und Darmbein zu erreichen.It also examines the local force flow distribution but also interesting when it e.g. B. in changing operations with a pronounced sub punch defects on the bones involved, in particular not possible in the area of the loosened hip socket is a stable one with conventional joint prostheses To achieve reconstruction. It may then be necessary to use prostheses with support elements e.g. B. with a support ring in a hip joint prosthesis at the bottom of the remaining hip bone is screwed so as to derive the occurring Forces from the pan base fastened in this way to the seat to reach the leg and ilium.

Bei solchen Konstruktionen wird also gezielt eine Än derung des lokalen Kraftflusses zur Entlastung defek ter Knochenregionen und zur Verlagerung des Kraftflus ses auf stabile Bereiche angestrebt. Auch hier bietet die Untersuchung der lokalen Kraftflußverteilung die Möglichkeit, vor der Implantation einer bestimmten Prothese zu untersuchen, ob die angestrebte Kraftfluß änderung mit einer bestimmten Prothesenkonstruktion erreicht wird.With such constructions, a change is deliberately made change in the local power flow to relieve the defect bone regions and to shift the flow of strength aimed at stable areas. Also offers here the investigation of the local power flow distribution Possibility of implanting a specific one Prosthesis to examine whether the desired flow of force change with a specific prosthesis construction is achieved.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, dem Hersteller derartiger Prothesen ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von be stimmten Prothesenkonstruktionen an die Hand zu geben, welche sowohl eine Qualitätsüberprüfung der Prothesen per se als auch eine Überprüfung auf die Eignung für ein bestimmtes Implantationsprojekt mit den jeweiligen patientenbezogenen Gegebenheiten ermöglicht.Proceeding from this, the object of the invention reasons, the manufacturer of such prostheses a Ver drive and a device for examining be agreed to give prosthetic constructions to hand which is both a quality check of the prosthesis per se as well as a check for suitability for a specific implantation project with the respective enables patient-related circumstances.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der Erkenntnis, daß, wenn menschliche Knochen nicht zur Verfügung stehen, der lokale Kraftfluß in einem menschlichen Knochen sich auch an Rinderknochen simu lieren läßt, was anhand eines Rinderbeckens hinsicht lich des Verhaltens des Hüftgelenks in bestimmten Kraftbereichen experimentell nachgewiesen werden konn te. Eine weitere Annahme liegt darin, daß auf Knochen das Hook′sche Gesetz anwendbar sei, d. h. daß aus der Messung der Knochendehnung auf die jeweils wirksam werdende Kraft geschlossen werden kann. Dabei wird vorausgesetzt, daß bei einer Belastung der Knochen über den ganzen Querschnitt dieser gleichmäßig gedehnt wird, so daß über eine Dehnungsmessung an der Außen seite des Knochens, z. B. mit Hilfe von Dehnungsmeß streifen, auf die Dehnung des Knochen über den gesam ten Querschnitt geschlossen werden kann.To achieve this object, the invention is based on realizing that if human bones are not are available, the local power flow in one human bones also simu bovine bones letting what with regard to a cattle basin the behavior of the hip joint in certain Force ranges can be verified experimentally te. Another assumption is that on bones Hook's law is applicable, d. H. that from the Measurement of bone elongation on each effective future force can be closed. Doing so provided that when the bones are loaded stretched evenly over the entire cross section is so that a strain measurement on the outside side of the bone, e.g. B. with the help of strain gauges streak on the stretch of the bone all over th cross section can be closed.

Bei den durchgeführten Messungen spielt eine weitere Eigenschaft sowohl menschlicher als auch der verwende ten tierischen Knochen eine Rolle, nämlich daß diese Knochen hinsichtlich der Elastizitätsmoduli an sich anisotrop sind, daß jedoch in bestimmten Richtungen die jeweiligen Materialeigenschaften dieselben sind, d. h. daß diese z. B. eine orthogonale Symetrie auf weisen. Man spricht von Orthotropie. Diese Eigenschaft ist wesentlich dafür, daß sich an Knochen Modellunter suchungen durchführen lassen.Another one plays in the measurements carried out Trait both human and use animal bones a role, namely that these Bones in terms of modulus of elasticity per se are anisotropic, but in certain directions the respective material properties are the same, d. H. that this z. B. an orthogonal symmetry point. One speaks of orthotropy. This attribute is essential to model bones let searches be carried out.

Diese grundsätzlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse führen dazu, daß sich ein erfindungsgemäßes Testver fahren dahingehend realisieren läßt, daß ein mensch liches Gelenk Verstorbener oder zur Simulation des menschlichen Gelenks ein Kunststoffgelenk oder ein Tiergelenk, insbesondere das Gelenk eines Rindes, prä pariert und die angrenzenden Knochen relativ zueinan der ortsfest befestigt werden, daß dann auf wenigstens einen der beiden Knochen in axialer Richtung eine de finierte, gemessene Kraft aufgebracht wird, daß die Dehnung der beiden Knochen in Abhängigkeit von dieser Kraft gemessen wird, und daß eine derartige Messung nach Implantation einer Gelenkprothese an dem gleichen tierischen Gelenk an den jeweils gleichen Meßpunkten wiederholt wird.This basic scientific knowledge lead to a test ver driving can be realized that a human joint of the deceased or to simulate the human joint a plastic joint or a Animal joint, especially the joint of a cattle, pre parried and the adjacent bones relative to each other be fixed in place, that then at least one of the two bones in the axial direction Finished, measured force is applied that the Elongation of the two bones depending on this Force is measured, and that such a measurement after implantation of a joint prosthesis on the same animal joint at the same measuring points is repeated.

Die Versuche mit solchen Messungen zeigen, daß die vorstehend genannten Annahmen gerechtfertigt sind, weil die Messungen eine hohe Reproduzierbarkeit zei gen. Insbesondere können jeweils auch Spannungs-Deh nungs-Kurven aufgenommen werden, die die weitgehende Anwendbarkeit des Hook′schen Gesetzes bestätigen.The experiments with such measurements show that the the above assumptions are justified, because the measurements show a high reproducibility In particular, stress-strain can also be used voltage curves are included, which are the most extensive Confirm applicability of Hook's law.

Die vorgenommenen Messungen an Rinder-Hüftgelenken zeigen, daß hierdurch eine sehr aussagefähige Quali tätsüberprüfung in Form einer Aussage über die Ände rung der Kraftflußverteilung in den beteiligten Kno chen bzw. einer Änderung dieser Kraftflußverteilung nach Einsetzen einer Prothese möglich ist. Weiterhin ist es auch möglich zu überprüfen, ob die mit einer bestimmten Prothesenkonstruktion bei teilweiser Zer störung der Knochensubstanz angestrebte, gezielte und gewollte Kraftflußveränderung erreicht wird. Die Er findung liefert also für die Konstruktion und Produk tion von Prothesen ebenso wie für deren Auswahl für einen bestimmten operativen Anwendungsfall wertvolle Hinweise.The measurements made on cattle hip joints show that this is a very meaningful qualification check in the form of a statement about the change tion of the power flow distribution in the knots involved Chen or a change in this power flow distribution after inserting a prosthesis. Farther it is also possible to check whether the one with a certain prosthesis construction with partial Zer Disorder of the bone substance targeted, targeted and desired change in power flow is achieved. The he So finding supplies for the construction and product tion of prostheses as well as for their selection for a particular operational use case Hints.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens bei der Untersuchung von Hüftgelenksprothesen ist vorgesehen, daß die schaftseitigen und pfannensei tigen Knochen des Tier-Gelenks mittels eines Kunsthar zes in je einen Träger eingegossen werden. Diese Befe stigungstechnik ermöglicht es, ohne mechanischen Ein griff in die Knochensubstanz, also unter Wahrung der Integrität der Knochensubstanz, eine Befestigung der beteiligten Knochen in der Meßapparatur vorzunehmen, welche sicherstellt, daß die über einen der Träger eingeleitete Kraft auch verlustfrei auf die zu unter suchenden Knochen bzw. Gelenke übertragen wird, und daß der nicht unmittelbar beaufschlagte Knochen zuver lässig ortsfest gehalten wird.In a further embodiment of the Ver driving when examining hip prostheses it is envisaged that the shaft-side and socket egg bones of the animal joint using an artificial resin zes are poured into a carrier. This Befe technology enables it without mechanical intervention reached into the bone substance, so while preserving the Integrity of the bone substance, an attachment of the to carry out the bones involved in the measuring apparatus, which ensures that one of the carriers The force introduced is also lossless on the bottom searching bones or joints is transmitted, and that the bone not directly affected is verver is casually kept stationary.

Um eine möglichst wirklichkeitsgetreue Wechselbela stung zu simulieren und damit möglichst aussagefähige Ergebnisse zu erhalten, ist eine Wechselbelastung vor gesehen, insbesondere ein sinusförmiges bzw. halbwel len-sinusförmiges Aufbringen der Kraft.In order to achieve a realistic replacement bill simulation and thus as meaningful as possible Getting results is an alternating burden seen, especially a sinusoidal or half-wave len-sinusoidal application of the force.

Die Frequenz muß so gewählt werden, daß sich die un tersuchte Knochenfiguration wie eine Feder verhält und die Vorrichtung zur Erzeugung der Wechselkraft diese Kraft auch entsprechend der vorgegebenen Sinuskurve aufbringen kann, ohne durch die Rückwirkung des Sy stems wesentlich beeinflußt zu werden. Insoweit wurde herausgefunden, daß optimal reproduzierbare, aussage fähige Ergebnisse bei einer Frequenz von ca. 0,1 Hz erhalten werden können.The frequency must be chosen so that the un examined bone configuration behaves like a feather and the device for generating the alternating force this Force also according to the given sine curve can apply without the retroactive effect of the Sy stems to be significantly influenced. So far found that optimally reproducible, statement capable results at a frequency of approximately 0.1 Hz can be obtained.

Günstigerweise liegt die Kraftamplitude zwischen 100 und 500 N. Dieser Kraftbereich entspricht einerseits einer aussagefähigen Belastung und ermöglicht anderer seits reproduzierbare Versuchsergebnisse. Dabei kann vorgesehen sein, daß mehrere Messungen mit jeweils un terschiedlicher Kraft durchgeführt werden.The force amplitude is advantageously between 100 and 500 N. This force range corresponds on the one hand a meaningful burden and enables others reproducible test results. It can be provided that several measurements, each with un different forces.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, welches sich dadurch auszeichnet, daß sie einen Halter für je den der beiden am Gelenk angrenzenden Knochen auf weist, wobei ein Halter mit einem Kraftgenerator ver bunden ist, wobei eine Mehrzahl von Dehnungsmeßstrei fen vorgesehen und mit einer Spannungsmeßeinrichtung verbunden ist.The invention is also directed to a device to carry out the aforementioned method, which is characterized in that it has a holder for each that of the two bones adjacent to the joint points, a holder with a power generator ver is bound, wherein a plurality of strain gauges fen provided and with a voltage measuring device connected is.

Vorteilhafterweise ist der Kraftgenerator periodisch arbeitend, sinusförmige Kraftbeaufschlagung ermögli chend ausgebildet. Hierzu wird günstigerweise ein elektronisch gesteuerter, hydraulischer Kraftgenerator eingesetzt. Die Auswerteeinrichtung umfaßt eine Wheatstone′sche Brücke mit einem nachgeordneten stati schen Voltmeter zur stromfreien Spannungsmessung. Die Halter sind günstigerweise als Wannen, z. B. Stahlwan nen, ausgebildet, um eine Befestigung der jeweiligen Knochen durch Eingießen zu ermöglichen.The force generator is advantageously periodic working, sinusoidal force application possible trained accordingly. This is conveniently a electronically controlled, hydraulic power generator used. The evaluation device comprises a Wheatstone bridge with a subordinate stati voltmeter for current-free voltage measurement. The Holders are conveniently as tubs, for. B. Stahlwan NEN, trained to attach the respective Allow bones by pouring.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich nung näher beschreiben. Dabei zeigenThe invention based on one is preferred below th embodiment in connection with the drawing describe in more detail. Show

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem zu untersuchenden Hüftgelenk ohne implantierte Prothese, Fig. 1 is a schematic representation of an inventive device with a hip joint to be examined without implanted prosthesis,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung mit implantierter Prothese, Fig. 2 is a Fig. 1 representation corresponding with implanted prosthesis,

Fig. 3 eine Darstellung der Orte der angebrachten Dehnungsmeßstreifen am schenkelseitigen Gelenkteil und Fig. 3 shows the locations of the attached strain gauges on the leg-side joint part and

Fig. 4 die Anbringung der Dehnungsmeßstreifen an dem beckenseitigen Gelenkteil. Fig. 4 shows the attachment of the strain gauges on the pelvic joint part.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 und 2 eine erfindungs gemäße Vorrichtung sehr schematisch dargestellt. Sie umfaßt zwei Stahlformen 1, 2, welche über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Tragegestell ortsfest stabil gehaltert sind. In die Pfannen 1, 2 ist mit Hilfe einer Kunststoffmasse 3 der beckenseitige Kno chen 4 eines Hüftgelenks eingegossen und festgelegt.In the drawing, a device according to the Invention is shown very schematically in FIGS. 1 and 2. It comprises two steel molds 1 , 2 , which are held in a stationary, stable manner by means of a support frame (not shown in the drawing). In the pans 1 , 2 with the aid of a plastic mass 3 of the pelvic bone 4 is poured and fixed in a hip joint.

In einer weiteren Stahlform 5 ist der oberschenkelsei tige Knochen 6 (Femur) des Hüftgelenks ebenfalls in Kunstharz eingegossen, wie es z. B. unter der Handels bezeichnung "Technovit" für vergleichbare Zwecke be kannt ist.In another steel mold 5 , the oberschenkelsei term bone 6 (femur) of the hip joint is also cast in synthetic resin, as is the case for. B. under the trade name "Technovit" for comparable purposes be known.

An der Form 5 greift über ein Übertragungsteil 8 ein hydraulischer Kraftgenerator 9 an, welcher elektro nisch gesteuert eine halbwellen-sinusförmige Kraft in axialer Richtung auf den Knochen 6 übertragen kann. Weiterhin sind an den Knochen, d. h. an deren Außen seite, Dehnungsmeßstreifen DMS befestigt, welche mit einer Wheatstone′schen Brücke 9 und einem statischen Voltmeter 10 verbunden sind.On the form 5 , a hydraulic force generator 9 engages via a transmission part 8 , which can be electronically controlled to transmit a half-wave sinusoidal force in the axial direction to the bone 6 . Furthermore, strain gauges DMS are attached to the bones, ie on the outside thereof, which are connected to a Wheatstone bridge 9 and a static voltmeter 10 .

Die Darstellung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß dort in das in Fig. 1 dargestellte Hüftgelenk eine Hüftgelenkprothe se implantiert wurde, welche einen femurseitigen Pro thesenschaft 11 mit Gelenkkugel 12 sowie eine Gelenk pfanne 13 aus Polyäthylen umfaßt, wobei die Gelenk pfanne 13 mittels eines Abstützrings 14 gestützt wird, der seinerseits wieder über Befestigungsschrauben 15 fixiert ist.1 is an illustration of Fig. 2 differs from that of FIG. Characterized in that there is a Hüftgelenkprothe was se implanted in the example shown in FIG. 1, the hip joint, which 11 comprises a femurseitigen Pro synthesis shaft with the joint ball 12 and a socket 13 made of polyethylene, the joint socket 13 is supported by a support ring 14 , which in turn is fixed again by fastening screws 15 .

Zur Untersuchung einer bestimmten Gelenkprothese, im Ausführungsbeispiel einer Hüftgelenkprothese mit Ab stützring, geht man wie folgt vor: To examine a specific joint prosthesis, in Embodiment of a hip joint prosthesis with Ab support ring, proceed as follows:

Ein schlachtfrisches Rinderbecken umfassend Hüftge lenkkapseln und Femura wird von Muskeln befreit. Das Becken wird an Symphyse und Iliosakralgelenk geteilt und Knorpel und Periost werden bis auf die Regio acetabuli entfernt. Zur Erzielung möglichst naturnaher Verhältnisse bleiben die Ligamenta iliofemorales, sacrofemorales und puibofemorales zusammen mit Kapsel gewebe und dem Ligamentum capitis femoris unverändert.A freshly slaughtered cattle basin including hip waist Steering capsules and femura are freed from muscles. The Pelvis is divided on the symphysis and sacroiliac joint and cartilage and periosteum are down to the region acetabuli removed. To achieve as close to nature as possible Conditions remain the iliofemorales ligament, sacrofemorales and puibofemorales together with capsule tissue and the ligamentum capitis femoris unchanged.

Fünf Dehnungsmeßstreifen (DMS 1-DMS 5) werden an der Außenseite des Knochens angebracht, und zwar an folgenden Meßplätzen:
DMS 1 - Am Ramus superior des Os pubis
DMS 2 - Am vorderen Pfannenrand auf der Eminentia iliopectinea
DMS 3 - Am Os ileum außen am Becken
DMS 4 - Am Pfannendach Pars ossis ilei im kleinen Becken
DMS 5 - Am Pfannendach Pars ossis ischii im kleinen Becken.Five strain gauges (DMS 1 -DMS 5 ) are attached to the outside of the bone at the following measuring stations:
DMS 1 - On the superior ramus of the pubis
DMS 2 - On the front of the pan on the eminentia iliopectinea
DMS 3 - At the ileum on the outside of the pelvis
DMS 4 - On the roof of the pars ossis ilei in the small pool
DMS 5 - On the roof of the pars ossis ischii in the small pelvis.

In zwei Arbeitsschritten wird danach der halbe Hüft knochen 4 mit Technovit in die zwei wannenartigen Stahlformen 1, 2 eingegossen. Der im unteren Diaphy sendrittel abgesetzte Femur wird in die Stahlform 5 eingegossen, welche mit dem Kraftgenerator 9 verbunden ist. Der Femur (schenkelseitiger Knochen 6) wird so eingegossen, daß die Femurachse in einer physiologi schen Adduktionsstellung von 10° zur Senkrechten liegt. Die Belastung des Hüftgelenks entspricht in dieser Stellung dem Einbeinstand, der die Situationen mit der größten statischen Belastung des Hüftgelenks darstellt.Half the hip bone 4 is then poured into the two tub-like steel molds 1 , 2 with Technovit in two work steps. The femur, which is offset in the lower diaphy third, is poured into the steel mold 5 , which is connected to the force generator 9 . The femur (leg-side bone 6 ) is poured in such a way that the femur axis lies in a physiological adduction position of 10 ° to the vertical. In this position, the load on the hip joint corresponds to the one-legged position, which represents the situations with the greatest static load on the hip joint.

Nach der Befestigung des Hüftgelenks in der vorstehend beschriebenen Weise werden mehrere Meßzyklen durchge führt, indem jeweils eine Serie von Halbsinuswellen mit einer Kraft von 125 N, 250 N, 375 N und 500 N über den Femur (oberschenkelseitiger Knochen 6) in das Bek ken eingeleitet wird. Diese Situation ist in Fig. 1 dargestellt.After attaching the hip joint in the manner described above, several measurement cycles are carried out, each by introducing a series of half-sine waves with a force of 125 N, 250 N, 375 N and 500 N via the femur (thigh-side bone 6 ) into the knee becomes. This situation is shown in Fig. 1.

Nachdem diese Meßzyklen an der unveränderten Rinder hüfte durchgeführt wurden und jeweils die Dehnung an den verschiedenen Dehnungsmeßstreifen (DMS 1-5) in Abhängigkeit von der Krafteinleitung, d. h. auch in zeitlicher Abhängigkeit hiervon, erfaßt wurde, werden die zur Überprüfung vorgesehenen Hüftprothesen in den Beckenknochen implantiert.After these measurement cycles have been carried out on the unchanged cattle hip and the strain on the various strain gauges (DMS 1-5 ) has been recorded as a function of the application of force, i.e. also as a function of time, the hip prostheses intended for inspection are implanted in the pelvic bones .

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Prothese mit einer Pfannenkomponente 13 um fassend einen Abstützring 15 implantiert, welche aus TiAl 5 Fe 2.5 hergestellt ist. Die Dehnungsmeßstreifen DMS 1-5 bleiben dabei am gleichen Platz.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, a prosthesis with a socket component 13 is implanted to encompass a support ring 15 , which is made of TiAl 5 Fe 2.5. The strain gauges DMS 1-5 remain in the same place.

Der Vergleich der mit Prothese durchgeführten Messun gen, welche letztlich ein Bild von der lokalen Vertei lung des Kraftflußes liefern, mit den zuvor durch geführten Messungen zeigt, daß es durch das Einsetzen der Prothese mit Abstützring zu einer Änderung der Kraftverteilung im Becken kommt, wobei die Region des Pfannendachs signifikant entlastet wird, während eine Zunahme des Kraftflußes im Darmbein in Richtung Wir belsäule und im Ramus superior des Os pubis festzu stellen ist. Diese Messungen ergeben dementsprechend, daß eine Prothese mit einem solchen Abstützring geeig net ist, um die bei der Wechseloperationen häufig zer störte und durch eine Spongiosaplastik wieder rekon struierte Acetabulumregion zu entlasten und somit eine Reossifikation des Pfannenlagers zu ermöglichen.Comparison of measurements performed with prosthesis which is ultimately a picture of the local distribution supply of power flow with the previously through measurements carried out shows that it is due to insertion the prosthesis with support ring to change the Power distribution in the pelvis comes, the region of the Pan roof is significantly relieved during a Increase in the flow of force in the ilium towards us column and in the superior ramus of the pubis pose is. Accordingly, these measurements show that a prosthesis with such a support ring is suitable net is, around which zer zer during the change operations disturbed and reconstructed by a cancellous bone plastic to relieve the structured acetabular region and thus a To enable reossification of the ladle warehouse.

Wo solche gezielte Verlagerungen des Kraftflußes nicht gewünscht werden, ist es erstrebenswert, einen mög lichst unveränderten Kraftfluß bzw. eine unveränderte Kraftflußverteilung im Vergleich zu den Verhältnissen ohne Prothese zu erhalten. In solchen Fällen ermögli chen das erfindungsgemäße Verfahren und die entspre chende Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurden, eine Optimierung der Prothesen hinsichtlich ihrer Geometrie und Befestigungstechnik, so daß es möglich ist, vor allem für Erstimplantationen Prothe sen zu entwickeln, welche auch nach langjähriger Im plantation nicht zu einer Veränderung der Knochen struktur führen.Where such targeted shifts in power flow are not be desired, it is desirable to make a possible Lich unchanged power flow or an unchanged Power flow distribution compared to the conditions without getting prosthesis. In such cases possible chen the inventive method and the corre sponding device as described above optimization of the prosthesis their geometry and fastening technology so that it is possible, especially for prothe first implantations to develop which, even after many years of Im plantation does not change the bone lead structure.

Die vorstehend im Zusammenhang mit Hüftgelenk-Prothe sen an Rinderbecken durchgeführten Messungen und Simu lationstechniken lassen sich analog auch auf andere Prothesen und Implantate zur Ermittlung von deren Aus wirkungen auf die menschliche Knochensubstanz heran ziehen, z. B. für Kniegelenk-Prothesen oder Implantate im Kieferknochen.The above related hip prothe measurements and simulations carried out on cattle tanks lation techniques can be analogously applied to others Prostheses and implants to determine their out effects on human bone pull, e.g. B. for knee prostheses or implants in the jawbone.

Claims

1. A method for checking and selecting endo-joint prostheses, in particular hip joint prosthesis, characterized in that a human joint deceased or to simulate the human joint a plastic joint or an animal joint, in particular the joint of a bovine, and prepared the adjacent Bones are fixed relative to each other, that then a defined, measured force is applied to at least one of the two bones in the axial direction, that the elongation of the two bones is measured as a function of this force, and that such a measurement after implantation of a Joint prosthesis is repeated on the same animal joint at the same dimension points.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the joint-forming, especially the shaft side gene and socket-side bones of the animal joint poured into a carrier by means of a synthetic resin will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the force is applied sinusoidally.

4. The method according to claim 3, characterized in that the force with a frequency of about 0.1 Hz is applied.

5. The method according to claim 3, characterized in that a force between about 100 and about 500 N is applied is brought.

6. The method according to claim 1, characterized in that the strain gauges during implantation a plurality of strain gauges for measuring the strain strip is used and the endo prosthesis respective bones remain unchanged.

7. Device for performing the method according to claims 1 to 6, characterized by a Hal Attach the device for each of the two to the joint zenden bones, with one of the holding devices with a power generator is connected, and wherein one A plurality of strain gauges for attachment to the Outside of the joint bones to be examined with a static voltage measuring arrangement is connected.

8. The device according to claim 7, characterized in net that the power generator is a hydraulic Kraftge is nerator.

9. The device according to claim 7, characterized in net that the holding devices steel forms for one pour the bones to be fastened with synthetic resin are.