DE4041920C2

DE4041920C2 - Künstliches Kniegelenk

Info

Publication number: DE4041920C2
Application number: DE4041920A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Amino
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: FR2656217B1; DE4041920A1; US5549684A; FR2656217A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem künstliches Kniegelenk, umfassend ein Femurteil, das an dem distalen Teil eines Femurs zu befestigen ist, und ein Tibia, das an dem proximalen Teil einer Tibia zu befestigen ist, wobei das Femurteil eine Gelenkvorderwand auf weist, die aufrecht an der Vorderseite ist, ein Paar oder ein paar von Gelenkkondylen oder -höckern, die allmählich oder gra duell in einer nahezu bogenförmigen Form nach rückwärts verlän gert sind oder sich allmählich oder graduell in einer nahezu bogenförmigen Form nach rückwärts erstrecken, Gelenkrückwände, die aufrecht in einer, vorzugsweise spitzen, bogenförmigen Form hinter den Gelenkkondylen oder -höckern sind, und ein Paar von Verstärkungsrippen, die innerhalb oder auf der Innenseite der Gelenkkondylen oder -höcker in der Gelenkbewegungsrichtung an geordnet sind.

Derartige künstliche Kniegelenke werden in der Orthopädie dazu benutzt, Kniegelenke wiederherzustellen, die durch Rheumatismus oder Osteoarthritis oder Knochenarthritis merklich oder wesent lich deformiert sind und beim Gehen Scherzen und Schwierigkei ten verursachen, oder zur Wiederherstellung von solchen Kniege lenken, deren Bruch oder Beschädigung sich die jeweilige Person durch Knochentumor oder durch traumatische Schädigungen, Ver letzungen o. dgl. bei Verkehrsunfällen oder während Sportakti vitäten zugezogen hat.

Nach dem Stande der Technik wurden künstliche Kniegelenke un tersucht, und derartige künstliche Kniegelenke werden praktisch verwendet. Wie ein künstliches Hüftgelenk nimmt auch ein künst liches Kniegelenk Biegungs- und Streckbewegungsbelastungen auf seinen Gelenkoberflächen auf, während diese beim Laufen oder bei physischen Übungen gegeneinander gleiten; ein künstliches Kniegelenk funktioniert auf diese Weise als ein lastaufnehmen des Gelenk. Da Gelenkprobleme und -brüche durch Krankheiten oder traumatische Schädigungen oder Verletzungen ziemlich häu fig verursacht werden, haben die Fälle des Ersetzens und Wie derherstellens von Kniegelenken unter Verwendung von künstli chen Kniegelenken in der gegenwärtigen 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 -hocker 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, dank muß auch der Anteil 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. allmählich er höht, 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 Oberfläche des Teils A ausgeübt wird, wenn in dem Teil A Rißbildung 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 Verstärkungsrippe 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 konzen triert, der sich auf der rückwärtigen Seite der Rippe a4 befin det. In diesem Falle gleitet die Gelenkrückwand a3 zur Aufnahme der äußeren Biegekraft auf der Gelenkoberfläche b2. Wenn ir gendein Riß oder Bruch innerhalb des Femurteils A des künstli chen Kniegelenks, wie es oben beschrieben ist, auftritt, kann das Gelenk nicht funktionieren oder ein Knochenbruch kann auf treten, was eine ernsthafte Gefahr zur Folge hat.

Aus der DE 89 01 097 U1, die der US 49 44 756 entspricht, ist ein künstliches Kniegelenk der in den Fig. 1 bis 3 darge stellten und vorstehend anhand derselben beschriebenen Art be kannt, das jedoch nicht die Verstärkungsrippen a4 hat, sondern an deren Stelle je einen Befestigungszapfen zur Befestigung des Teils A an dem Femur oder Oberschenkelknochen aufweist.

Außerdem weist das künstliche Kniegelenk nach der DE 89 01 097 U1 im Teil B, dem Tibiateil, als Gleitlager einen Kunststoff einsatz aus ultrahochmolekulargewichtigem Polyethylen auf, der von einer metallischen Schale gehalten und durch sie befestigt wird. Als geeignetes Metall oder geeignete Metall-Legierungen werden Titan, Titanlegierungen oder Kobalt-Chrom-Molybdän-Le gierung genannt.

Weiterhin ist aus der DE 27 03 814 C2 ein Knochenprotheseim plantat auf der Basis von Aluminiumoxid-Keramika bekannt. Aus dieser Druckschrift ist zu entnehmen, daß Aluminiumoxid-Kera mika aufgrund der mechanischen Festigkeit, Rutschfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen hohe Abnutzung ideal für die Verwen dung bei der Herstellung künstlicher Prothesen sind.

Ebenso ist es aus der DE 35 26 335 C2 bekannt, Aluminiumoxidke ramik oder Zirkondioxidkeramik für künstliche Gelenke und Kno chen zu verwenden.

Schließlich ist in der DE 37 22 410 A1 eine verschleißfeste Hüftgelenkpfanne beschrieben, die einteilig zementfrei veran kerbar ist, sowie aus Metall und/oder Keramik besteht. Die Gleitfläche besteht aus einer dichten Verschleißschutzschicht, wobei nach der DE 37 22 410 A1 als schichttragende Metalle Ti tan, Tantal, Niob, Zirkon und deren Legierungen sowie alle an deren metallischen oder keramischen Implantatmaterialien ein setzbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein künstliches Kniegelenk der eingangs genannten gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Widerstandsfähigkeit des Femur- oder Oberschenkelknochenteils gegen eine dynamische Belastung, die von dem Femur- oder Ober schenkelknochen hauptsächlich in der Vertikalrichtung übertra gen wird, d. h. gegen eine äußere Kraft, die auf die inneren Ab schnitte der Gelenkkondylen oder -höcker des Femur- oder Ober schenkelknochenteils zur Verschiebung derselben auf dem Gleit- oder Verschiebeabschnitt des Tibia- oder Schienbeinteils aus geübt wird, wesentlich erhöht wird, ohne daß der Betrag an na türlichem Knochen, der von dem Femur- oder Oberschenkelknochen zur Befestigung des Femur- oder Oberschenkelknochenteils abzu schneiden ist, erhöht werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der obere Rand oder die obere Kante der Verstärkungsrippe eine Form hat, die gleichartig oder ähnlich der inneren Umfangform des Femurteils ist, gebildet durch die Innenwandoberflächen der Gelenkvorderwand, die Gelenkkondyle oder den Gelenkhöcker und die Gelenkrückwand, so daß ein Ver bindungsabschnitt von der Gelenkvorderwand und der Gelenkrück wand zu der Verstärkungsrippe ausgebildet ist, daß die Verti kalschnittfläche dieses Verbindungsabschnitts graduell oder allmählich zunimmt.

Zur Lösung dieser Aufgabe hatten sich die Erfinder der vorlie genden Erfindung zunächst verschiedene Mittel zur Verbesserung der Biegebrüchigkeit oder -sprödigkeit der konventionellen Ver stärkungsrippen ausgedacht. Das einfachste Mittel ist es, die Dicke und Höhe der Rippen zu erhöhen. Im Falle dieses Mittels müssen die Rippenhaltenutlöcher des Femurs oder Oberschenkel knochens F größer gemacht werden. Das erhöht den Betrag an na türlichem Knochen, der abgeschnitten werden muß und ist vom Ge sichtspunkt der Chirurgie her nicht wünschenswert. Durch Versu che, Erprobungen, Prüfungen, Probieren und Fehler konnten die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Biegebruchfestigkeit der Verstärkungsrippe a4 überraschenderweise um mehr als 200% erhöhen, ohne die Dicke der Verstärkungsrippen a4 zu vergrö ßern, sondern vielmehr allein durch allmähliches oder graduel les Verteilen eines dynamischen kritischen Querschnitts, der konzipiert wurde, als eine Belastung angewandt wurde, anstelle des Konzentrierens des Querschnitts auf einen Teil, oder, mit anderen Worten, durch Ausbilden der Verstärkungsrippe a4 zu ei ner Form, die keine abrupte Querschnittsänderung hat, wenn sie eine Biegebelastung in dem inneren Hohlraum des Femur- oder Oberschenkelknochenteils A aufnimmt.

Auf diese Weise werden mittels der durch die Erfindung erreich ten wesentlichen Erhöhung der Biegefestigkeit des Femur- oder Oberschenkelknochenteils Knochenbruchunfälle und Hindernisse gegen eine glatte, sanfte und stoßfreie Gelenkbewegung weitge hend ausgeschaltet.

Eine besonders hohe Gebrauchslebensdauer dieses künstlichen Kniegelenks läßt sich dadurch erreiche., daß die Dicke des Sit zes 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 Sit zes oder Auflagers b4 entspricht, wobei das Femur- oder Ober schenkelknochenteil aus Aluminiumoxid- oder Aluminiumdioxidke ramik oder Zirkonoxid- oder Zirkondioxidkeramik hergestellt ist, und das Tibia- oder Schienbeinteil eine Kombination eines Gleit- oder Verschiebeabschnitts, der aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und eines Sitz- oder Auflagerab schnitts, der aus Titan, Titanlegierung, Kobalt-Chrom-Legierung oder rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist oder umfaßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausfüh rungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert und beschrieben; es zeigen:

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

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, welche die auseinander genommenen Teile des in Fig. 1 gezeigten künstlichen Kniegelenks in perspektivischer Ansicht zeigt;

Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht eines Schnitts einer Ver stärkungsrippe des konventionellen künstlichen Knie gelenks;

Fig. 4 eine Veranschaulichung eines Biegebelastungstestver fahrens;

Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Femur- oder Oberschenkelkno chenteil eines künstlichen Kniegelenks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Femur- oder Oberschenkelkno chenteils des künstlichen Kniegelenks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die nachstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist ein künstliches 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 all mählich bzw. graduell nach rückwärts in einer nahezu bogenför migen Form erstrecken, Gelenkrückwände a3, a3, die aufrecht in einer bogenförmigen Form hinter den Gelenkkondylen oder -höc kern a2, a2 vorgesehen sind, und ein Paar von Verstärkungsrip pen a4, a4, die innerhalb bzw. auf der Innenseite der Gelenk kondylen oder -höcker a2, a2 in der Gelenkbewegungsrichtung vorgesehen sind, worin der obere Rand a5 der Verstärkungsrippe a4 eine Form hat, die gleichartig bzw. ähnlich der inneren Um fangsform 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 Verbindungsabschnitt a6 von der Gelenkvorderwand a1 und der Ge lenkrückwand a3 zu der Verstärkungsrippe a4 gebildet wird, und zwar so, daß er allmählich im Vertikalschnittbereich bzw. in der Vertikalschnittfläche des Verbindungsabschnitts a6 zunimmt.

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 Titan, Titanlegie rung, Kobalt-Chrom-Legierung oder rostfreier Stahl.

Nach dem in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der obere Rand oder die obere Kante a5 von jeder Verstärkungsrippe a4 eine Form, die gleichartig oder ähnlich der inneren Umfangsform des Femur- oder Oberschenkelknochen teils A ist, und zwar gebildet durch die inneren Wände der Ge lenkvorderwand a1, die Gelenkkondyle oder den Gelenkhöcker a2 und die Gelenkrückwand a3 so, daß der Verbindungsabschnitt a6, der von der Gelenkvorderwand a1 zu der Verstärkungsrippe a4 und von der Gelenkrückwand a3 zu der Verstärkungsrippe a4 jeweils gebildet ist, im Vertikalschnittbereich bzw. in der Vertikal schnittfläche dieses Verbindungsabschnitts a6 allmählich zu nimmt.

Genauer oder anders gesagt ist es so, daß im Gegensatz zu der konventionellen Form der Verstärkungsrippe a4, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, welche konventionelle Form eine abrupte Änderung in der Vertikalschnittfläche beim Übergang von der Gelenkvor derwand a1 und der Gelenkrückwand a3 jeweils zu der Verstär kungsrippe a4 hat, die Form der Verstärkungsrippe a4 der Aus führungsform der Erfindung eine allmählich zunehmende Vertikal schnittfläche bzw. einen allmählich zunehmenden Vertikal schnittbereich hat.

Mit anderen Worten ist es so, daß, wenn die Verbindungsab schnitte 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 kriti scher Abschnittsbereich bzw. eine solche kritische Schnittflä che im Falle der Ausführungsform der Erfindung nicht auf ir gendeinen vertikalen einzelnen Teil entlang der Länge der Ver stärkungsrippe a4 konzentriert ist, sondern vielmehr allmählich bzw. graduell über den gesamten Bereich des Verbindungsab schnitts a6 bzw. über die gesamte Fläche des Schnitts der Ver bindung verteilt wird, wodurch die Widerstandsfähigkeit gegen die oben angegebene Biegebelastung wesentlich erhöht wird. Die ses Merkmal wurde durch ein Experiment, wie es nachstehend be schrieben ist, bestätigt.

Test

i) Objekt: Das Femur- oder Oberschenkelknochenteil, wel ches den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Aufbau hat
ii) Femur- oder Oberschenkelknochenteil: Aluminiumoxidke ramik
iii) Breite der Verstärkungsrippe: 3 mm
iv) Höhe der Verstärkungsrippe: 7 mm

Vergleichsbeispiel

i) Objekt: Das Femur- oder Oberschenkelknochenteil, wel ches den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Aufbau hat (es hat die gleichen Spezifikationen wie diejenigen des Ausführungsbeispiels mit Ausnahme der Verstärkungs rippe)
ii) Femur- oder Oberschenkelknochenteil: Aluminiumoxidke ramik
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 ist.
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 Fe mur- oder Oberschenkelknochenteils gemäß der Ausführungsform der Erfindung um mehr als 200% höher als diejenige des Femur- oder Oberschenkelknochenteils des konventionellen Gelenks, und zwar dadurch, daß die Verbindungsabschnitte von der Gelenkvor derwand und der Gelenkrückwand zu der Verstärkungsrippe mit ei ner graduellen bzw. allmählichen Änderung der Vertikalschnitt fläche der Verstärkungsrippe versehen wurden. Daher ist die Ausführungsform der Erfindung in hohem Maße vorteilhaft, da hierdurch Gelenkprobleme und Knochenbrüche signifikant ausge schaltet werden können.

Die hier beschriebene Ausführungsform eines künstlichen Kniege lenks ist bevorzugt so ausgebildet, daß in diesem Kniegelenk, welches ein Femur- bzw. Oberschenkelknochenteil A umfaßt, das an dem distalen Teil eines Femurs oder Oberschenkelknochens F zu befestigen ist, und ein Tibia- oder Schienbeinteil B, das an dem proximalen Teil der Tibia oder des Schienbeins T zu befe stigen ist, das Femur- bzw. Oberschenkelknochenteil A aus Alu miniumoxidkeramik oder Zirkonoxidkeramik hergestellt ist, und das Tibia- oder Schienbeinteil B eine Kombination eines Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1, der aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und eines aus Titan, Titanlegierung, Kobalt- 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 Gelenkober fläche b2 gebracht wird, hat eine Oberflächenrauhigkeit von 0,2 µm oder feiner.

Der Betrag an Abnutzung an der Gelenkoberfläche b2 des Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1 des Tibia- oder Schienbeinteils B, welche die Gelenkkondylen oder -höcker a2, a2 und die Gelenk rückwand a3, a3 des Femur- oder Oberschenkelknochenteils A, das aus Keramik hergestellt ist, unter einer großen Belastung auf nimmt, wurde in der nachstehend beschriebenen Weise untersucht.

Der Betrag an Abnutzung an der Gelenkoberfläche b2 des Gelenks mit der Materialkombination aus Keramik und Polyethylen hoher Dichte ist wesentlich niedriger als derjenige, der an einer Ge lenkoberfläche b2 eines Gelenks mit der Materialkombination von Metall und Polyethylen hoher Dichte auftritt. Der Betrag an Ab nutzung an der Gelenkoberfläche b2, welche das Femur- bzw. Oberschenkelknochenteil A, das aus Aluminiumoxidkeramik herge stellt ist, trägt bzw. abstützt, ist z. B. 1/10 des Betrags an Abnutzung, welcher an einer Gelenkoberfläche b2 auftritt, die ein aus Metall hergestelltes Femur- oder Oberschenkelknochenteil A trägt bzw. abstützt. Der Sitz oder das Auflager b4 unter dem Gleit- oder Verschiebeabschnitt b1 hat eine hohe Stoßwider standsfähigkeit, da er bzw. es aus Titanlegierung hergestellt ist. Daher kann der Sitz oder das Auflager b4 so dünn wie mög lich gemacht werden (z. B. 2 mm), und zwar bis zu dem Ausmaß, das seine Stütz- bzw. Tragwirkung noch aufrechterhalten wird, und der Gleit- oder Verschiebeabschnitt b1 kann um den Betrag dicker gemacht werden, welcher der Verminderung der Dicke des Sitzes oder Auflagers b4 entspricht (beispielsweise von 4 mm (ursprüngliche Dicke) auf z. B. 6 mm).

Als Ergebnis wird die Gebrauchslebensdauer des Gleit- oder Ver schiebeabschnitts b1 wesentlich verlängert. Da der Betrag an Abnutzung an bzw. in dem Gleit- oder Verschiebeabschnitt b1 zu 0,2 mm/Jahr für eine normale Kniebewegung ausgenommen wird, wenn z. B. ein aus Metall hergestelltes künstliches Kniegelenk verwendet wird, ist die Gebrauchslebensdauer enorm, wenn man sie aufgrund der oben angegebenen wesentlichen Verminderung des Betrags an Abnutzung und aufgrund der erhöhten Dicke des Gleit- oder Verschiebeabschnitts b1 berechnet.

Die Gebrauchslebensdauer des Tibia- oder Schienbeinteils wird dadurch wesentlich verlängert, daß das aus Keramik hergestellte Femur- oder Oberschenkelknochenteil und das aus Metall (ausge nommen den Gleit- oder Verschiebeabschnitt) hergestellte Tibia- oder Schienbeinteil verwendet werden, wie oben beschrieben ist. Die verlängerte Gebrauchslebensdauer ist extrem vorteilhaft für die Patienten.

Durch die spezielle Querschnittsform der Verstärkungsrippen wird die Widerstandsfähigkeit gegen eine auf das Femur- oder Oberschenkelknochenteil angewandte Biegekraft wesentlich er höht.

Claims

1. Künstliches Kniegelenk, umfassend ein Femur teil (A), das an dem distalen Teil eines Fe murs (F) zu befestigen ist, und ein Tibiateil (B), das an dem proximalen Teil ei ner Tibia (T) zu befestigen ist, wobei das Femurteil (A) eine Gelenkvorder wand (a1) aufweist, die aufrecht an der Vorderseite ist, ein Paar oder ein paar von Gelenkkondylen oder -höckern (a2), die allmählich oder graduell in einer nahezu bogenförmigen Form nach rückwärts verlängert sind oder sich allmählich oder gradu ell in einer nahezu bogenförmigen Form nach rückwärts erstrec ken, Gelenkrückwände (a3), die aufrecht in einer, vorzugsweise spitzen, bogenförmigen Form hinter den Gelenkkondylen oder -höckern (a2) sind, und ein Paar von Verstärkungsrippen (a4), die innerhalb oder auf der Innenseite der Gelenkkondylen oder -höcker (a2) in der Gelenkbewegungsrichtung angeordnet sind da durch gekennzeichnet, daß der obere Rand oder die obere Kante (a5) der Verstärkungsrippe (a4) eine Form hat, die gleichartig oder ähnlich der inneren Umfangsform des Femur teils (A) ist, gebildet durch die In nenwandoberflächen 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 ausge bildet ist, daß die Vertikalschnittfläche dieses Verbindungsab schnitts (a6) graduell oder allmählich zunimmt.

2. Künstliches Kniegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Femur teil (A) aus Aluminiumoxid- bzw. Aluminiumdioxidkera mik oder Zirkonoxid- bzw. Zirkondioxidkeramik hergestellt ist, und daß das Tibiateil (B) eine Kombination ei nes Gleit- oder Verschiebeabschnitts (b1), der aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und eines Sitz- oder Auflagerab schnitts (b4), der aus Titan, Titanlegierung, Kobalt-Chrom-Le gierung oder rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist oder umfaßt.

3. Künstliches Kniegelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Femur teil (A) aus Aluminiumoxid- bzw. Aluminiumdioxidkera mik hergestellt ist, daß der Gleit- oder Verschiebeabschnitt (b1) des Tibiateils (B) aus Polyethylen hoher Dichte hergestellt ist, und daß der Sitz- oder Auflagerab schnitt (b4) aus Titanlegierung hergestellt ist.