DE4041920A1 - Kuenstliches kniegelenk - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen von einem künstlichen Kniegelenk, das in der orthopädischen Behand­ lung dazu benutzt wird, Kniegelenke wiederherzustellen, die durch Rheumatismus oder Osteoarthritis bzw. Knochenarthri­ tis merklich bzw. wesentlich deformiert sind und beim Gehen Schmerzen und Schwierigkeiten verursachen, oder zur Wieder­ herstellung von solchen Kniegelenken, deren Bruch (oder Be­ schädigung) sich die jeweilige Person durch Knochentumor oder durch traumatische Schädigungen, Verletzungen o. dgl. bei Verkehrsunfällen oder während Sportaktivitäten zugezo­ gen hat.

Nach dem Stand der Technik wurden künstliche Kniegelenke untersucht und derartige künstliche Kniegelenke werden praktisch ver­ wendet. Wie ein künstliches Hüftgelenk nimmt auch ein künstliches Kniegelenk Biegungs- und Streckbewegungsbela­ stungen auf seinen Gelenkoberflächen auf, während diese beim Laufen oder bei physischen Übungen gegeneinander glei­ ten; ein künstliches Kniegelenk funktioniert auf diese Wei­ se als ein lastaufnehmendes Gelenk. Da Gelenkprobleme und -brüche häufig durch Krankheiten oder traumatische Schädi­ gungen oder Verletzungen verursacht werden, haben die Fälle eines Ersetzens und Wiederherstellens von Kniegelenken un­ ter Verwendung von künstlichen Kniegelenken in der gegen­ wärtigen Zeit ständig zugenommen.

Ein typischer Aufbau eines künstlichen Kniegelenks ist in Fig. 1 gezeigt. Das Gelenk umfaßt ein Femur- oder Ober­ schenkelknochenteil A, das an der unteren Endoberfläche (distale Oberfläche) eines Femurs oder Oberschenkelknochens F befestigt ist, und es umfaßt weiterhin ein Tibia- oder Schienbeinteil B, das an dem oberen Endabschnitt (proxima­ le Tibia oder proximales Schienbein) einer Tibia oder eines Schienbeins T befestigt ist. Das Teil A umfaßt integral, insbesondere einstückig, eine Gelenkvorderwand a1, die auf­ recht auf der Vorderseite ist bzw. steht, ein Paar von Ge­ lenkkondylen oder -höckern a2, a2, die allmählich bzw. nach und nach nach rückwärts in einer nahezu bogenförmigen Form verlängert sind bzw. verlaufen, um auf der konkaven Gelenk­ oberfläche b2 des Gleit- bzw. Verschiebeabschnitts b1 des Tibia- oder Schienbeinteils B zu gleiten, sowie Gelenkrück­ wände a3, a3, die aufrecht in einer bogenförmig verlaufen­ den Form hinter den Gelenkkondylen bzw. -höckern a2, a2 vorgesehen sind. Das Tibia- oder Schienbeinteil B umfaßt den vorstehend erwähnten Verschiebe- oder Gleitabschnitt b1, die konkave Gelenkoberfläche b2, die auf dem Verschie­ be- bzw. Gleitabschnitt b1 ausgebildet ist, und einen Ein­ bettungsabschnitt b3, der in einem proximalen Kanal der Ti­ bia oder des Schienbeins T zu befestigen ist. Das distale Ende des Femurs oder Oberschenkelknochens F wird abge­ schnitten, und das Femur- oder Oberschenkelknochenteil A wird an dem Femur F unter Verwendung eines Knochenzements befestigt. Das Tibiateil B wird an bzw. in dem oberen Ende (proximales Ende) der Tibia oder des Schienbeins T einge­ bettet und befestigt. Die Gelenkoberfläche b2 des Gleitab­ schnitts b1 nimmt hauptsächlich die Gelenkkondylen oder -höcker a2, a2 verschiebbar auf (wenn das Knie gebogen und leicht gestreckt wird) oder sie nimmt sowohl die Gelenkkon­ dylen oder -höcker a2, a2 als auch die Gelenkrückwände a3, a3 auf (wenn das Knie scharf gebogen wird), um es dem Knie zu ermöglichen, gebeugt und gestreckt zu werden. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Teile A und B des in Fig. 1 gezeigten Kniegelenks voneinander getrennt zeigt. Im Falle des vorstehend erwähnten konventionellen künstli­ chen Kniegelenks ist der Gleit- bzw. Verschiebeabschnitt b1 aus HDP (Polyethylen hoher Dichte; Abkürzung gemäß dem En­ glischen "high-density polyethylene") hergestellt, damit er das Teil A in hohem Maße gleit- bzw. verschiebbar auf­ nehmen kann, und dieser Abschnitt benötigt einen Sitzab­ schnitt b4 (siehe Fig. 2) zur Verstärkung.

Beide Teile A und B des vorgenannten konventionellen künst­ lichen Kniegelenks sind im übrigen aus einem Metall herge­ stellt, das für einen lebenden Körper unschädlich ist, wie beispielsweise aus reinem Titan, Titanlegierung oder Ko­ balt-Chrom-Legierung, oder sie sind aus einer Keramik her­ gestellt, die für einen lebenden Körper unschädlich ist, wie beispielsweise aus Aluminiumoxidkeramik oder Zirkon­ oxidkeramik. Solche Metall- und Keramikmaterialien haben sowohl ihre Vorteile als auch Nachteile. Wenn der Sitz- bzw. Auflagerabschnitt b4 aus Metall hergestellt ist, dann kann er einen relativ hohen Widerstand gegen Stoßbelastun­ gen selbst dann aufweisen, wenn er dünn ist. Wenn er jedoch aus Keramik hergestellt ist, dann sollte der Sitz- bzw. Auflagerabschnitt b4 doppelt so dick sein wie ein solcher, der aus Metall hergestellt ist, um die gleiche Stoßfestig­ keit zu erhalten, wie es diejenige eines Sitz- bzw. Aufla­ gerabschnitts b4 aus Metall ist. Im Hinblick auf den Betrag an Abnutzung ist es so, daß sich eine Gelenkoberfläche b2 des Gleit- bzw. Verschiebeabschnitts b1, die aus Metall hergestellt ist, merklich bzw. wesentlich mehr abnutzt, wenn sie ein aus Metall hergestelltes Femur- bzw. Ober­ schenkelknochenteil A, das aus Metall hergestellt ist, kon­ taktiert, als wenn sie ein Femur- bzw. Oberschenkelknochen­ teil A kontaktiert, das aus Keramik hergestellt ist. Wenn die Gesamtdicke des Gleit- bzw. Verschiebeabschnitts b1 und des Sitz- bzw. Auflagerabschnitts b4 des Tibia- oder Schienbeinteils B groß bzw. größer gemacht wird, dann muß auch der Betrag der Tibia oder des Schienbeins T, der abge­ schnitten wird, groß bzw. größer gemacht werden. Das ist aber vom Gesichtspunkt der orthopädischen Chirurgie nicht wünschenswert. Zieht man diese Gesichtspunkte in Betracht, dann wird die maximale Dicke des Gleit- bzw. Verschiebeabschnitts b1 auf 8 mm festgesetzt. Ein erstes Problem, das zu lösen ist, besteht darin, wie die nutzbare Lebensdauer des Tibia- oder Schienbeinteils B erhöht werden kann, wenn die Dicke des Gleit- bzw. Verschiebeabschnitts b1 auf 8 mm beschränkt ist. Ein Femur- oder Oberschenkelknochenteil A, das aus Me­ tall hergestellt ist, wird mit einem Tibia- oder Schien­ beinteil B, das ebenfalls aus Metall hergestellt ist, kom­ biniert, oder ein Femur- bzw. Oberschenkelknochenteil A, das aus Keramik hergestellt ist, wird mit einem Tibia- oder Schienbeinteil B kombiniert, das ebenfalls aus Keramik her­ gestellt ist. Jede Kombination hat ihre Vorteile und Nach­ teile. Insbesondere ist ein Femur- bzw. Oberschenkelkno­ chenteil A, das aus Keramik hergestellt ist, inhärent schwach in seiner Widerstandsfähigkeit gegen eine dynami­ sche Belastung, die von dem Femur oder Oberschenkelknochen F hauptsächlich in der Vertikalrichtung übertragen wird, d. h. gegen eine äußere Kraft, die auf die inneren Ab­ schnitte der Gelenkkondylen oder -höcker a2, a2 des Femur- oder Oberschenkelknochenteils A zur Verschiebung des Femur­ teils A auf dem Gleit- oder Verschiebeabschnitt b1 ausgeübt wird. Um dieses Problem zu lösen werden ein Paar Verstär­ kungsrippen a4 mit nahezu horizontalen oberen Rändern par­ allel ausgebildet, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind. Die Festigkeit eines Femur- oder Oberschenkelknochen­ teils A, das aus Keramik hergestellt ist, gegen die vorste­ hend erwähnte äußere Kraft kann bis zu dem Wert angenähert werden, der in dem Biegefestigkeitstest erhalten wird, der in Fig. 4 veranschaulicht ist. Der Test wird in der nach­ stehend beschriebenen Art und Weise durchgeführt. Das Fe­ murteil A wird mit seiner Oberseite nach abwärts auf einem Träger D angeordnet und unter Verwendung eines Zements C daran befestigt. Eine Belastung E wird allmählich bzw. nach und nach auf das Teil A von oben herab ausgeübt bzw. all­ mählich erhöht, um eine Kraft so auszuüben, daß das Teil A nach auswärts (vorwärts und rückwärts) gebogen wird. Die Biegefestigkeit des Teils wird dadurch erhalten, daß man die Belastung mißt, die an der Stelle der inneren Oberflä­ che des Teils A ausgeübt wird, wenn in dem Teil A Rißbil­ dung auftritt oder das Teil A zu Bruch geht. In dieser Art von Test besteht die Neigung, daß Risse und Brüche in der Nähe eines Verbindungsabschnitts a11 zwischen der Verstär­ kungsrippe a4 und der Gelenkvorderwand a1 auftreten. Das bedeutet, daß die Biegebeanspruchung an diesem Teil konzen­ triert wird. Wenn das Kniegelenk scharf gebogen wird, wird die Biegebeanspruchung an dem Verbindungsabschnitt a31 kon­ zentriert, der sich auf der rückwärtigen Seite der Rippe a4 befindet. In diesem Falle gleitet die Gelenkrückwand a3 zur Aufnahme der äußeren Biegekraft auf der Gelenkoberfläche b2. Wenn irgendein Riß oder Bruch innerhalb des Femurteils A des künstlichen Kniegelenks, wie es oben beschrieben ist, auftritt, kann das Gelenk nicht funktionieren oder ein Kno­ chenbruch kann auftreten, was eine ernsthafte Gefahr zur Folge hat.

Dieses ist ein zweites Problem, das gelöst werden sollte; Knochenbruchunfälle und Hindernisse gegen eine glatte, sanfte und stoßfreie Gelenkbewegung machen es nötig, durch Erhöhung der Biegefestigkeit des Femur- oder Oberschenkel­ knochenteils ausgeschaltet zu werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, ein künstliches Kniegelenk zur Verfügung zu stellen, welches das oben genannte erste und/oder das oben genannte zweite Problem löst.

Der Gegenstand einer ersten Ausführungsform der Erfindung, mit dem das erste Problem gelöst wird, besteht darin, die Gebrauchslebensdauer des künstlichen Kniegelenks dadurch zu verlängern, daß die Dicke des Sitzes oder Auflagers b4 so klein wie möglich gemacht wird, und daß die Dicke des Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1 um den Betrag erhöht wird, welcher der Verminderung der Dicke des Sitzes oder Auflagers b4 entspricht.

Zur Lösung des zweiten Problems haben die Erfinder der vor­ liegenden Erfindung verschiedene Mittel zur Verbesserung der Biegebrüchigkeit oder -sprödigkeit der konventionellen Verstärkungsrippen ausgedacht. Das einfachste Mittel ist es, die Dicke und Höhe der Rippen zu erhöhen. Im Falle dieses Mittels müssen die Rippenhaltenutlöcher des Femurs oder Oberschenkelknochens F größer gemacht werden. Das erhöht den Betrag an natürlichem Knochen, der abgeschnitten werden muß und ist vom Gesichtspunkt der Chirurgie her nicht wün­ schenswert. Durch Versuche, Erprobungen, Prüfungen, Probie­ ren und Fehler konnten die Erfinder der vorliegenden Erfin­ dung erfolgreich die Biegebruchfestigkeit der Verstärkungs­ rippe a4 um mehr als 200% erhöhen, und zwar nicht durch Erhöhen der Dicke der Verstärkungsrippe a4, sondern durch allmähliches bzw. graduelles Verteilen eines dynamischen kritischen Querschnitts, der ausgedacht bzw. konzipiert wurde, als eine Belastung angewandt wurde, anstelle des Konzentrierens des Querschnitts auf bzw. an einen Teil, oder mit anderen Worten, durch Ausbilden der Verstärkungs­ rippe a4 in bzw. zu einer Form, die keinen abrupten Quer­ schnitt hat bzw. keine abrupte Querschnittsänderung hat, wenn sie eine Biegebelastung an dem inneren Hohlraum des Teils A aufnimmt. Demgemäß ist das zweite Problem mit die­ ser zweiten Ausführungsform der Erfindung gelöst worden.

Die erste Ausführungsform der Erfindung, mit welcher das erste Problem gelöst ist, und die zweite Ausführungsform der Erfindung, mit welcher das zweite Problem gelöst ist, werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert und beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die ein konventionelles künstliches Kniegelenk im implantierten Zustand veranschaulicht;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, welche die auseinan­ dergenommenen Teile des in Fig. 1 gezeigten künst­ lichen Kniegelenks in perspektivischer Ansicht zeigt;

Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht eines Schnitts an ei­ ner Verstärkungsrippe des konventionellen künstli­ chen Kniegelenks;

Fig. 4 eine Veranschaulichung eines Biegebelastungstest­ verfahrens;

Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Femur- bzw. Oberschenkelkno­ chenteil gemäß der zweiten Ausführungsform der Er­ findung; und

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Femur- bzw. Oberschenkel­ knochenteils gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In der nun folgenden detaillierten Beschreibung und Erläu­ terung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sei zunächst darauf hingewiesen, daß sich die erste Ausfüh­ rungsform der Erfindung auf ein künstliches Kniegelenk be­ zieht, welche ein Femur- bzw. Oberschenkelknochenteil A um­ faßt, das an dem distalen Teil eines Femurs oder Oberschen­ kelknochens F zu befestigen ist, und ein Tibia- oder Schienbeinteil B, das an dem proximalen Teil der Tibia oder des Schienbeins T zu befestigen ist, worin das Femur- bzw. Oberschenkelknochenteil A aus Aluminiumoxidkeramik oder Zirkonoxidkeramik hergestellt ist, und worin das Tibia- oder Schienbeinteil B eine Kombination eines Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1, der aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und eines aus Titan, Titanlegierung, Ko­ balt-Chrom-Legierung oder rostfreiem Stahl hergestellten Sitz- oder Auflagerabschnitts b4 ist.

Der Gelenkkondyl oder -höcker a2 des Femurteils A, das bzw. der aus Keramik hergestellt ist und in Kontakt mit der Ge­ lenkoberfläche b2 gebracht wird, hat eine Oberflächenrau­ higkeit von 0,2 µm oder feiner.

Beispiel 1

Der Betrag an Abnutzung an der Gelenkoberflache b2 des Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1 des Tibia- oder Schien­ beinteils B, welche die Gelenkkondylen oder -höcker a2, a2 und die Gelenkrückwand a3, a3 des Femur- oder Oberschenkel­ knochenteils A, das aus Keramik hergestellt ist, unter ei­ ner großen Belastung aufnimmt, wurde in der nachstehend be­ schriebenen Weise untersucht. Der Betrag an Abnutzung an der Gelenkoberfläche b2 des Gelenks mit der relativen bzw. bezüglichen Materialkombination aus Keramik und Polyethylen hoher Dichte ist wesentlich niedriger als derjenige, der an einer Gelenkoberfläche b2 eines Gelenks mit der relativen bzw. bezüglichen Materialkombination von Metall und Poly­ ethylen hoher Dichte auftritt. Der Betrag an Abnutzung an der Gelenkoberfläche b2, welche das Femur- bzw. Oberschen­ kelknochenteil A, das aus Aluminiumoxidkeramik hergestellt ist, trägt bzw. abstützt, ist z. B. 1/10 des Betrags an Ab­ nutzung, welcher an einer Gelenkoberfläche b2 auftritt, die ein aus Metall hergestelltes Femur- bzw. Oberschenkelkno­ chenteil A trägt bzw. abstützt. Der Sitz oder das Auflager b4 unter dem Gleit- oder Verschiebeabschnitt b1 hat eine hohe Stoßwiderstandsfähigkeit, da er bzw. es aus Titanle­ gierung hergestellt ist. Daher kann der Sitz oder das Auf­ lager b4 so dünn wie möglich gemacht werden (z. B. 2 mm), und zwar bis zu dem Ausmaß, daß seine Stütz- bzw. Tragwir­ kung noch aufrechterhalten wird, und der Gleit- oder Verschiebe­ abschnitt b1 kann um den Betrag dicker gemacht werden, wel­ cher der Verminderung der Dicke des Sitzes oder Auflagers b4 entspricht (beispielsweise von 4 mm (ursprüngliche Dic­ ke) auf z. B. 6 mm). Als Ergebnis wird die Gebrauchslebens­ dauer des Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1 wesentlich ver­ längert. Da der Betrag an Abnutzung an bzw. in dem Gleit- oder Verschiebeabschnitt b1 zu 0,2 mm/Jahr für eine normale Kniebewegung angenommen wird, wenn z. B. ein aus Metall hergestelltes künstliches Kniegelenk verwendet wird, ist die Gebrauchslebensdauer der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung enorm, wenn man sie aufgrund der oben angege­ benen wesentlichen Verminderung des Betrags an Abnutzung und aufgrund der erhöhten Dicke des Gleit- oder Verschiebe­ abschnitts b1 einfach berechnet.

In dem Fall der weiter oben angegebenen ersten Ausführungs­ form der Erfindung wird die Gebrauchslebensdauer des Tibia- oder Schienbeinteils dadurch wesentlich verlängert, daß das aus Keramik hergestellte Femur- oder Oberschenkelknochen­ teil und das aus Metall (ausgenommen den Gleit- oder Ver­ schiebeabschnitt) hergestellte Tibia- oder Schienbeinteil verwendet werden, wie oben deutlich und klar beschrieben ist. Die verlängerte Gebrauchslebensdauer ist extrem vor­ teilhaft für die Patienten.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist ein künstli­ ches Kniegelenk, welches das oben angegebene Femur- oder Oberschenkelknochenteil umfaßt, das eine Gelenkvorderwand a1 aufweist, die aufrecht auf der Vorderseite vorgesehen ist, ein Paar von Gelenkkondylen oder -höckern a2, a2, die sich allmählich bzw. graduell nach rückwärts in einer nahe­ zu bogenförmigen Form erstrecken, Gelenkrückwände a3, a3, die aufrecht in einer bogenförmigen Form hinter den Gelenk­ kondylen oder -höckern a2, a2 vorgesehen sind, und ein Paar von Verstärkungsrippen a4, a4, die innerhalb bzw. auf der Innenseite der Gelenkkondylen oder -höcker a2, a2 in der Gelenkbewegungsrichtung vorgesehen sind, worin der obere Rand a5 der Verstärkungsrippe a4 eine Form hat, die gleich­ artig bzw. ähnlich der inneren Umfangsform des Femur- oder Oberschenkelknochenteils A ist, und zwar gebildet durch die inneren Wände der Gelenkvorderwand a1, Gelenkkondyle bzw. -höcker a2 und Gelenkrückwand a3, so daß ein Verbindungsab­ schnitt a6 von der Gelenkvorderwand a1 und der Gelenkrück­ wand a3 zu der Verstärkungsrippe a4 gebildet wird, und zwar so, daß er allmählich im Vertikalschnittbereich bzw. in der Vertikalschnittfläche des Verbindungsabschnitts a6 zunimmt, wobei das Femur- oder Oberschenkelknochenteil A der zweiten Ausführungsform der Erfindung aus dem gleichen Material wie das Femur- oder Oberschenkelknochenteil A der ersten Aus­ führungsform der Erfindung hergestellt ist, und wobei das Tibia- oder Schienbeinteil B der zweiten Ausführungsform der Erfindung auch aus dem gleichen Material wie das Tibia- oder Schienbeinteil B der ersten Ausführungsform der Erfin­ dung hergestellt ist.

Das typische bzw. bevorzugte Keramikmaterial für das Femur- oder Oberschenkelknochenteil A ist Aluminiumoxidkeramik oder Zirkonoxidkeramik, und das typische oder bevorzugte Metall für das Tibia- oder Schienbeinteil B ist reines Ti­ tan, Titanlegierung, Kobalt-Chrom-Legierung oder rostfreier Stahl.

Beispiel 2

Es wird auf das in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungs­ beispiel der Erfindung Bezug genommen, worin der obere Rand oder die obere Kante a5 von jeder Verstärkungsrippe a4 eine Form hat, die gleichartig oder ähnlich der inneren Umfangs­ form des Femur- oder Oberschenkelknochenteils A ist, und zwar gebildet durch die inneren Wände der Gelenkvorderwand a1, die Gelenkkondyle oder den Gelenkhöcker a2 und die Ge­ lenkrückwand a3 so, daß der Verbindungsabschnitt a6, der von der Gelenkvorderwand a1 zu der Verstärkungsrippe a4 und von der Gelenkrückwand a3 zu der Verstärkungsrippe a4 je­ weils gebildet ist, im Vertikalschnittbereich bzw. in der Vertikalschnittfläche dieses Verbindungsabschnitts a6 all­ mählich zunimmt. Genauer oder anders gesagt ist es so, daß im Gegensatz zu der konventionellen Form der Verstärkungs­ rippe a4, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, welche konventio­ nelle Form eine abrupte Änderung in der Vertikalschnittflä­ che beim Übergang von der Gelenkvorderwand a1 und der Ge­ lenkrückwand a3 jeweils zu der Verstärkungsrippe a4 hat, die Form der erfindungsgemäßen Verstärkungsrippe a4 bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine allmählich zu­ nehmende Vertikalschnittfläche bzw. einen allmählich zuneh­ menden Vertikalschnittbereich hat. Mit anderen Worten ist es so, daß, wenn die Verbindungsabschnitte a11 und a31 an dem vorderen und rückwärtigen Ende der Verstärkungsrippe a4 als kritische Abschnittsbereiche für eine Biegebelastung in Fig. 3 angenommen werden, ein solcher kritischer Ab­ schnittsbereich bzw. eine solche kritische Schnittfläche im Falle der zweiten Ausführungsform der Erfindung nicht auf irgendeinen vertikalen einzelnen Teil entlang der Länge der Verstärkungsrippe a4 konzentriert ist, sondern vielmehr allmählich bzw. graduell über den gesamten Bereich des Ver­ bindungsabschnitts a6 bzw. über die gesamte Fläche des Schnitts der Verbindung a6 verteilt wird, wodurch die Wi­ derstandsfähigkeit gegen die oben angegebene Biegebelastung wesentlich erhöht wird. Dieses Merkmal wurde durch ein Ex­ periment, wie es nachstehend beschrieben ist, bestätigt.

Test

• i) Objekt: Das Femur- oder Oberschenkelknochenteil, welches den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Aufbau hat
• ii) Femur- oder Oberschenkelknochenteil: Aluminiumoxid­ keramik
• iii) Breite der Verstärkungsrippe: 3 mm
• iv) Höhe der Verstärkungsrippe: 7 mm

Vergleichsbeispiel

• i) Objekt: Das Femur- oder Oberschenkelknochenteil, welches den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Aufbau hat (es hat die gleichen Spezifikationen wie diejenigen des Ausführungsbeispiels mit Ausnahme der Verstär­ kungsrippe)
• ii) Femur- oder Oberschenkelknochenteil: Aluminiumoxid­ keramik
• iii) Breite der Verstärkungsrippe: 3 mm
• iv) Höhe der Verstärkungsrippe: 10 mm

Test

• i) Testverfahren: Das Testverfahren wurde in der Weise durchgeführt, wie in Fig. 4 gezeigt und weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben
• ii) Ergebnisse: Das Vergleichsbeispiel führte zu einem Bruch bei einer Belastung von 2500 kg, während dage­ gen die Ausführungsform gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform der Erfindung frei von Sprüngen selbst bei einer Belastung von 5000 kg (5 t) war.

Gemäß den Ergebnissen des Tests ist die Biegefestigkeit des Femur- oder Oberschenkelknochenteils gemäß der zweiten Aus­ führungsform der Erfindung um mehr als 200% höher als die­ jenige des Femur- oder Oberschenkelknochenteils des konven­ tionellen Gelenks, und zwar dadurch, daß erfindungsgemäß die Verbindungsabschnitte von der Gelenkvorderwand und der Gelenkrückwand zu der Verstärkungsrippe mit einer graduel­ len bzw. allmählichen Änderung der Vertikalschnittfläche der Verstärkungsrippe versehen wurden. Daher ist die zweite Ausführungsform der Erfindung ebenfalls in hohem Maße vor­ teilhaft, da hierdurch Gelenkprobleme und Knochenbrüche si­ gnifikant ausgeschaltet werden können.

Mit der Erfindung wird ein künstliches Kniegelenk zur Ver­ fügung gestellt, das ein Femur- oder Oberschenkelknochen­ teil umfaßt, welches an dem distalen Teil eines Femurs oder Oberschenkelknochens zu befestigen ist, und ein Tibia- oder Schienbeinteil, welches an dem proximalen Teil einer Tibia oder eines Schienbeins zu befestigen ist. Das Femur- oder Oberschenkelknochenteil ist aus Aluminiumoxidkeramik oder Zirkonoxidkeramik hergestellt, und das Tibia- oder Schien­ beinteil ist eine Kombination eines Gleit- oder Verschiebe­ abschnitts, der aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und eines Sitz- oder Auflagerabschnitts, der aus Ti­ tan, Titanlegierung, Kobalt-Chrom-Legierung oder rostfreiem Stahl hergestellt ist.

Mit diesem Gelenk wird die Gebrauchslebensdauer des Tibia- oder Schienbeinteils wesentlich verlängert. Außerdem umfaßt die Erfindung eine modifizierte Ausführungsform des vorste­ hend angegebenen künstlichen Kniegelenks, die Verstärkungs­ rippen mit einer speziellen Querschnittsform aufweist, durch welche die Widerstandsfähigkeit gegen eine auf das Femur- oder Oberschenkelknochenteil angewandte Biegekraft wesentlich erhöht wird.

Claims (3)

1. Künstliches Kniegelenk, umfassend ein Femur- oder Oberschenkelknochenteil (A), das an dem distalen Teil eines Femurs oder Oberschenkelknochens (F) zu befestigen ist, und ein Tibia- oder Schienbeinteil (B), das an dem proximalen Teil einer Tibia oder eines Schienbeins (T) zu befestigen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Femur- oder Oberschenkelknochenteil (A) aus Aluminiumoxid- bzw. Aluminiumdioxidkeramik oder Zirkonoxid- bzw. Zirkondioxid­ keramik hergestellt ist, und daß das Tibia- oder Schien­ beinteil (B) eine Kombination eines Gleit- oder Verschiebe­ abschnitts (b1), der aus Polyethylen hoher Dichte herge­ stellt ist, und eines Sitz- oder Auflagerabschnitts (b4), der aus Titan, Titanlegierung, Kobalt-Chrom-Legierung oder rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist oder umfaßt.

2. Künstliches Kniegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Femur- oder Ober­ schenkelknochenteil (A) aus Aluminiumoxid- bzw. Aluminium­ dioxidkeramik hergestellt ist, daß der Gleit- oder Ver­ schiebeabschnitt (b1) des Tibia- oder Schienbeinteils (B) aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und daß der Sitz- oder Auflagerabschnitt (b4) aus Titanlegierung herge­ stellt ist.

3. Künstliches Kniegelenk, umfassend ein Femur- oder Oberschenkelknochenteil (A), das an dem distalen Teil eines Femurs oder Oberschenkelknochens (F) zu befestigen ist, und ein Tibia- oder Schienbeinteil (B), das an dem proximalen Teil einer Tibia oder eines Schienbeins (T) zu befestigen ist, wobei das Femur- oder Oberschenkelknochenteil (A) eine Gelenkvorderwand (a1) aufweist, die aufrecht auf bzw. an der Vorderseite ist, ein Paar oder ein paar von Gelenkkon­ dylen oder -höckern (a2), die allmählich bzw. graduell in einer nahezu bogenförmigen Form nach rückwärts verlängert sind oder sich allmählich bzw. graduell in einer nahezu bo­ genförmigen Form nach rückwärts erstrecken, Gelenkrückwände (a3), die aufrecht in einer, vorzugsweise spitzen, bogen­ förmigen Form hinter den Gelenkkondylen bzw. -höckern (a2) sind, und ein Paar von Verstärkungsrippen (a4), die inner­ halb oder auf der Innenseite der Gelenkkondylen oder -höc­ ker (a2) in der Gelenkbewegungsrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand oder die obere Kante (a5) der Verstärkungsrippe (a4) eine Form hat, die gleichartig oder ähnlich der inneren Umfangs­ form des Femur- oder Oberschenkelknochenteils (A) ist, ge­ bildet durch die Innenwandoberflächen der Gelenkvorderwand (a1), die Gelenkkondyle oder den Gelenkhöcker (a2) und die Gelenkrückwand (a3), so, daß ein Verbindungsabschnitt (a6) von der Gelenkvorderwand (a1) und der Gelenkrückwand (a3) zu der Verstärkungsrippe (a4) so ausgebildet ist, daß die Vertikalschnittfläche dieses Verbindungsabschnitts (a6) graduell bzw. allmählich zunimmt, und daß das Femur- oder Oberschenkelknochenteil (A) aus Aluminiumoxid- bzw. Alumi­ niumdioxidkeramik oder Zirkonoxid- bzw. Zirkondioxidkeramik hergestellt ist, und daß das Tibia- oder Schienbeinteil (B) eine Kombination eines Gleit- oder Verschiebeabschnitts (b1), der aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und eines Sitz- oder Auflagerabschnitts (b4), der aus Titan, Titanlegierung, Kobalt-Chrom-Legierung oder rostfreiem Stahl hergestellt ist, umfaßt oder ist.