EP3790510A1

EP3790510A1 - Implantat für die gleitpaarung mit einem kugelförmigen gleitpartner

Info

Publication number: EP3790510A1
Application number: EP19721624.5A
Authority: EP
Inventors: Mateusz Maria JUSZCZYK
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2021-03-17
Also published as: CN112087989A; WO2019215069A1; JP7379379B2; CN112087989B; BR112020019206A2; JP2021522915A; KR20210006903A; AU2019266468A1; US20210282931A1; CA3093488A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Implantat für die Gleitpaarung in der Endoprothetik, wobei das Implantat eine Außenseite mit einer Außenfläche und eine Innenseite aufweist und auf der Innenseite ein nicht-hemisphärischer Gleitbereich zur Aufnahme eines kugelförmigen Gleitpartners ausgebildet ist. Damit die Höhe für das Implantat möglichst gering ist und eine weniger tiefe Ausfräsung z.B. im Beckenknochen nötig ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Implantat bevorzugt als Ring oder ringförmig ausgebildet ist und die Außenfläche eine direkte Implantation in den Körper ermöglicht. Um die Reibung zwischen dem kugelförmigen Gleitpartner und dem Implantat zu minimieren, wird eine besonders gestaltete Innengeometrie des Implantats vorgeschlagen.

Description

Implantat für die Gleitpaarung mit einem kugelförmigen Gleitpartner

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Implantat für die Gleitpaarung in der Endoprothetik, wobei das Implantat eine Außenseite und eine Innenseite bzw. eine Innenfläche aufweist und auf der Innenfläche ein besonders gestalteter Gleitbereich zur Aufnahme eines kugelförmigen Gleitpartners ausgebildet ist. Bevorzugt handelt es sich um ein keramisches Implantat.

Bisher wurden in der Endoprothetik Implantate bestehend aus einer Metallschale und einem keramischen Halbschalen-Insert verwendet. Die Metallschale ist ebenfalls als Halbschale ausgeführt und nimmt das keramische Insert auf. Der Gleitpartner, der Prothesenkopf, ist kugelförmig ausgeführt und wird von dem keramischen Insert aufgenommen. Keramische Inserts für die Gleitpaarung in der Hüftendoprothetik sind hemisphärisch ausgebildet und überdecken ca. 50 % des Prothesenkopfs. Der Mittelpunkt der Gleitfläche liegt auf der Ebene der Stirnfläche des Inserts oder leicht darüber oder darunter. Die Außenseite des Inserts ist in mehrere Bereiche unterteilt. Der Bereich der Außenseite am Äquator umfasst eine Klemmfläche, die konisch oder zylindrisch ausgebildet sein kann. Mittels dieser Klemmfläche wird mit einer Schale, meist einer Metallschale, eine Wirkverbindung hergestellt. Das Insert wird in die Schale eingesetzt. Dies erfolgt entweder bereits nach der Herstellung vormontiert, oder erst während der Implantation.

Ein weiterer Bereich der Außenseite, der Rückseite des Inserts, der sich vom Äquator bis zum Pol erstreckt, steht nicht im Kontakt zur Metallschale, muss aber aus Stabilitätsgründen eine Mindestwandstärke haben.

Die Lastübertragung zwischen Hüftkopf und Insert bzw. Hüftpfanne in der Gleitfläche erfolgt bei dieser Paarung punkt- bzw. kreislinienförmig, da zwischen dem Kugeldurchmesser des Prothesenkopfs und Kalottendurchmesser des Inserts eine positive Clearance vorliegt. Die Belastung wird dabei durch den Hüftkopf achsenparallel auf das Insert übertragen.

Die DE 10 2016 222 616 A1 zeigt ein Implantat, umfassend ein keramisches Ring-Insert, dass in eine Metallschale eingebracht wird und auf der Innenseite eine hemisphärische Gleitfläche zur Aufnahme des kugelförmigen Gleitpartners aufweist. Die Bautiefe für die Metallschale mit dem Ring-Insert ist verringert, so dass im Vergleich zum herkömmlichen Implantat aus Metallschale und keramischen Halbschalen-Insert eine weniger tiefe Ausfräsung im Beckenknochen nötig ist. Außerdem sind keine punktförmigen Lasten, sondern streifenförmige Lasten mit geringeren Maximalwerten, ähnlich der physiologischen Lastaufnahme vorhanden.

Ausgehend davon bestand die Aufgabe darin, die Reibung zwischen dem kugelförmigen Gleitpartner und dem Implantat weiter zu verringern. Des Weiteren bestand die Aufgabe darin, ein möglichst kostengünstiges und einfach zu verwendendes Implantat für die Endoprothetik zu entwickeln, welches sich auf einfache Art und Weise in den Knochen implantieren lässt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein halbschaliges, bevorzugt ringförmiges Implantat nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausgestaltungen können beliebig miteinander kombiniert werden.

Erfindungsgemäß ist das Implantat so ausgeführt, dass es direkt, ohne metallische Schale im Knochen verankert wird. Die Gestaltung der Außenfläche auf der Außenseite erlaubt zum einen den Einsatz zur zementfeien Direktimplantation, aber auch die Implantation mittels medizinischen Klebstoffen und/oder Zement. Das Implantat ist bevorzugt zumindest teilweise keramisch, bevorzugt vollkeramisch ausgebildet.

Das Implantat wird erfindungsgemäß benutzt, um einer Kugel eines Prothesenkopfes, einem kugelförmigen Gleitpartner, aufzunehmen. Die Kugel des Prothesen kopfes und das Implantat bilden eine Gleitpaarung. Das Implantat ist im Beckenknochen ortsfest gehalten. Die Kugel des Prothesen kopfes soll in dem Implantat rotieren können. Ein Herausspringen der Kugel des Prothesen kopfs soll dabei vermieden werden.

Unter einem Implantat, bevorzugt einem ringförmigen Implantat (Ring) wird vorliegend ein Körper verstanden, der aus einer Querschnittsfläche F (siehe Fig. 1 b) gebildet ist, die um eine Rotationsachse L (siehe Fig. 1 b) rotiert. Er weist eine konkave Innenfläche und eine Außenseite auf. Die Form der Außenseite kann abweichend zur Form der Innenseite gebildet sein.

Das Implantat weist einen ersten Bereich, umfassend eine Stirnfläche sowie eine Einlaufzone auf, der die Einführung einer Kugel eines Prothesenkopfs, des kugelförmigen Gleitpartners in das Implantat gewährleistet und einen zweiten Bereich, der die Aufnahme der Kugel begrenzt. In einer Ausgestaltung entspricht das Implantat einer Halbschale, dessen zweiter Bereich geschlossen ist. In einer weiteren Ausgestaltung entspricht das Implantat einem Ring, dessen zweiter Bereich, umfassend eine Bodenfläche sowie eine Auslaufzone, offen ist. Die kreisrunde Öffnung des ersten Bereichs, des Aufnahmebereichs, weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser der Öffnung des zweiten Bereichs. Die kreisrunde Öffnung des zweiten Bereichs des ringförmigen Implantats ist dabei kleiner als der Durchmesser des einzusetzenden kugelförmigen Gleitpartners, um ein Herausrutschen des kugelförmigen Gleitpartners, im Folgenden als KG bezeichnet, zu vermeiden.

Die Verbindung zwischen der Innenfläche und der Außenseite bildet einen Übergang und wird bevorzugt über Radien hergestellt. Durch die gerundeten Übergänge, werden scharfe Kanten und Ecken vermieden, wodurch die Stabilität des Implantats verbessert wird. Zusätzlich wird dadurch die Handhabung erleichtert. Diese Radien haben bevorzugt einen Betrag von 0,5-2 mm. Der erste Übergang der Innenfläche zur Außenseite im ersten Bereich des Implantats umfasst eine Stirnfläche.

Bei der halbschaligen Ausgestaltung ist die Außenseite geschlossen ausgebildet. Die Oberflächenabwicklung der Außenseite kann einem geschlossenen Kreis entsprechen. Der zweite Bereich des Implantats, welcher gegenüber dem ersten Bereich angeordnet ist, ist geschlossen ausgebildet und weist eine geschlossene Bodenfläche auf. Die Außenseite dieser geschlossen ausgebildeten Bodenfläche ist Teil der Außenseite des Implantats. Der maximale Abstand zwischen dem ersten Bereich, in dem die Stirnfläche angeordnet ist und der Bodenfläche entspricht der Höhe H der Halbschale. Die Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche ist ein Teil der Innenfläche des Implantats. Die Innenfläche des Implantats weist einen Gleitbereich auf, an den sich die Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche anschließt. Eine halbschalige Ausführungsform eines Implantats weist eine erste Öffnung, eine Einlaufzone zur Einführung einer Kugel auf. Die Geometrie der Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche, kann einer Kuppel, einer Halbkugel oder einer halbkugelähnlichen Form entsprechen.

Die ringförmige Ausgestaltung des Implantats weist gegenüber dem ersten Bereich eine zweite Öffnung auf. Der Durchmesser dieser zweiten Öffnung ist kleiner als der Durchmesser der ersten Öffnung des ersten Bereichs. Dadurch wird die Einführung des KG in das Implantat ermöglicht und begrenzt. Die Oberflächenabwicklung der Außenseite eines Ringinserts entspricht einem Ring. Aufgrund der Öffnung, die gegenüber dem ersten Bereich des Implantats angeordnet ist, weist dieses einen zweiten Übergang zwischen Innenfläche und Außenseite auf. Dieser befindet sich im zweiten Bereich und begrenzt das Implantat in seiner Höhe. Der Übergang zwischen Innenfläche und Außenseite umfasst eine Bodenfläche. Der maximale Abstand zwischen der Stirnfläche und dem zweiten Übergang, bzw. der Bodenfläche entspricht der Höhe H des ringförmigen Implantats.

Der gerundete erste Übergang der Innenfläche des Implantats bis zum Beginn des Gleitbereichs wird als Einlaufzone, der gerundete zweite Übergang der Innenfläche des Implantats bis zum Beginn des Gleitbereichs wird als Auslaufzone bezeichnet.

Die Innenfläche ist zumindest teilweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Außenseite und/oder -fläche des Implantats, bevorzugt des ringförmigen Implantats kann von der Rotationssymmetrie in Teilbereichen abweichen. Unter der Höhe H (siehe Fig. 1 b) des Implantats wird dessen Erstreckung entlang der Rotationsachse L verstanden. In der ringförmigen Ausgestaltung ist die Höhe H wesentlich kleiner im Vergleich zur halbschaligen Ausgestaltung. Die Außenseite des Implantats entspricht der Seite, die dem Knochen zugewandt ist, in den das Implantat implantiert werden soll. Die Außenfläche ist ein Bereich der Außenseite und dient der Befestigung des Implantats im Knochen. Die Größe der Außenfläche kann mit der Größe der Außenseite übereinstimmen. Sie kann auch kleiner ausgebildet sein. Die Außenfläche kann verschiedene Formen einnehmen, in mehrere Bereiche bzw. Einzelflächen unterteilt sein, die miteinander in Verbindung stehen oder voneinander abgegrenzt sind. Die Gestaltung der Einzelflächen kann gleich oder unterschiedlich sein.

Das erfindungsgemäße Implantat, wird als Halbschale oder als Ring so ausgebildet, dass es mit Kugeln gemäß dem Stand der Technik zusammenwirkt, wobei die Funktionalität gewährleistet ist. Das Implantat hat eine Wandstärke von mindestens 3 mm, um die Stabilität zu gewährleisten. Die maximale Wandstärke des Implantats hängt von den Sintereigenschaften des verwendeten Materials ab und liegt im Bereich von 15 mm, vorzugsweise maximal 15 mm. Die Höhe H des ringförmigen Implantats beträgt bevorzugt 5- 20 mm. Abhängig von den Gegebenheiten bei der Anwendung wird ein Implantat mit den geeigneten geometrischen Abmessungen verwendet.

Die Innenfläche des Implantats weist einen Gleitbereich auf, auf dem der KG rotieren soll. Der Gleitbereich des Implantats ist konkav ausgestaltet und entspricht einem Teilabschnitt einer Fläche eines Rotationskörpers. Der Rotationskörper ist ein Spindeltorus, der durch einen Kreis 108 beschrieben wird, der um einer Rotationsachse rotiert. Der Abstand A der Rotationsachse zum Mittelpunkt M7M“ des Kreises ist kleiner als der Radius r des den Torus beschreibenden Kreis. Parallel zur Rotationsachse L befinden sich die Mittelpunktgeraden L‘ und L“. Der Torus beschreibt im Inneren eine Spindel 105 mit einem Mittelpunkt M, der sich in der Mitte der Geraden befindet, die die maximale Längsausdehnung der Spindel 105 beschreibt und auf der Rotationsachse liegt. Die Schnittpunkte der Außenfläche der Spindel 105 mit der Achse L werden als E und E‘ bezeichnet. Die Fläche ist dabei die Außenfläche 106 der somit beschriebenen Spindel 105.

Der Teilabschnitt 107, der den Gleitbereich des Implantats beschreibt, entspricht dem Bereich zwischen den zwei Normalebenen S und S‘, die die Längsachse L, die der Rotationsachse des Spindeltorus entspricht, in den Punkten S1 und S2 schneiden. Beide Schnittpunkte befinden sich zwischen E‘ und M, also in einer Hälfte der Spindel 105 in Längsausdehnung. S1 kann dem Mittelpunkt M der Spindel 105 entsprechen. S2 befindet sich zwischen S1 und E‘ oder entspricht E‘.

Das Implantat weist somit in seiner einfachsten Ausgestaltung eine Innengeometrie auf, die einem Teilabschnitts der Spindel eines Spindeltorus entspricht, wobei der Bereich der Innenfläche, der sich zwischen Stirnfläche und Bodenfläche befindet, konkav gestaltet ist und die Geometrie der Außenseite von der Rotationssymmetrie abweichen kann. Der Gleitbereich der Innenfläche ist somit nicht hemisphärisch ausgebildet, d.h. entspricht nicht einem Abschnitt einer Kugel. Der Gleitbereich entspricht dem Teilabschnitt 107 der Außenfläche 106 einer Spindel 105. Der Teilabschnitt 107 befindet sich in einer Hälfte der Spindel 105 entlang derer Längsachse und überschreitet den Mittelpunkt M der Spindel auf der Längsachse L der Spindel 105 nicht. In Richtung der Stirnfläche weist der Gleitbereich des Implantats an dessen erster Öffnung einen maximalen Durchmesser D1 auf. An der zweiten Öffnung weist der Gleitbereich einen minimalen Durchmesser D2 aus. Der Durchmesser D1 des Implantats ist größer als der Durchmesser D2. Die Durchmesser der Spindel 105 zwischen D1 und D2 werden in Richtung D2 kleiner.

Die erfindungsgemäße Innengeometrie gewährleistet die Beweglichkeit des KG, also einer Kugel bzw. eines Kugelabschnitts eines Prothesenkopfs. Der Durchmesser D1 der ersten Öffnung des Implantats, ist größer als der Außendurchmesser des KG der in das Implantat eingeführt wird. Der Durchmesser D2 ist kleiner als der Außendurchmesser des KG. Der kleinste Durchmesser der Einlaufzone ist bevorzugt größer als D1. S2 entspricht in einer Ausgestaltung dem Punkt E‘. Wenn S2 E‘ entspricht, handelt es sich bei dem Implantat um eine Halbschale. In dieser Ausgestaltung des halbschaligen Implantats ist der Durchmesser D2 = 0, d.h. es liegt keine zweite Öffnung vor.

In einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei dem Implantat um eine Halbschale und S2 befindet sich oberhalb von E‘ auf der Achse L. In dieser Ausgestaltung ist die Innenfläche im Bereich E‘ abgeflacht ausgebildet. Dadurch verkleinert sich die Höhe H des Implantats. In dieser Ausgestaltung des halbschaligen Implantats weicht die Geometrie der Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche von der Geometrie der Spindel ab. Dabei wird bevorzugt darauf geachtet, dass die abgeflachte Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche derart ausgestaltet ist, dass sie die Geometrie der Berührungslinie nicht beeinflusst und ausreichend Platz für den KG vorgesehen ist, um keine Punktreibung zu erzeugen. Es handelt sich dann um eine halbkugelförmige oder bevorzugt noch weitere abgeflachte Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche.

In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich S2 oberhalb von E‘ auf der Achse L und es schließt sich an den Gleitbereich bei D2 die Auslaufzone an. Dann handelt es sich bei dem Implantat um einen Ring. In der ringförmigen Ausgestaltung ist D2 kleiner als der Radius des einzusetzenden KG, um ein Herausfallen zu vermeiden.

Der KG rotiert somit in dem nicht-hemisphärischen Gleitbereich der Innenfläche, wobei der Gleitbereich einem Teilabschnitt 107 der Hälfte einer Spindel eines Spindeltorus in Längsausdehnung entspricht.

Die Höhe H_G des Gleitbereichs entspricht mindestens 20 % und maximal 80 % des Durchmessers des einzusetzenden KG und bevorzugt 50 - 95% der Höhe H des Implantats.

Die Höhe des Gleitbereichs entspricht der Ausdehnung in Längsrichtung, d.h. entlang der Rotationsachse L. Die Höhe H_G entspricht bevorzugt mindestens 25 %, besonders bevorzugt mindestens 30 % und bevorzugt maximal 70 %, besonders bevorzugt maximal 60 % des Durchmessers des einzusetzenden KG. Für ein ringförmig ausgebildetes Implantat beträgt die Höhe H_G insbesondere maximal 50 % des Durchmessers des KG.

Der einzusetzende KG hat in einer Ausgestaltung einen Durchmesser von 5 - 70 mm, bevorzugt 6 - 64 mm. KG für menschliche Gelenkprothesen haben einen Durchmesser von 20 - 70 mm, bevorzugt 22 - 64 mm, für tierische Gelenkprothesen werden KG mit einem Durchmesser von 5 - 20 mm, bevorzugt 6 - 19 mm eingesetzt. Somit weist in dieser Ausgestaltung ein Implantat, in welches ein KG mit einem Durchmesser von 5 mm eingesetzt werden soll, einen Gleitbereich mit einer Höhe von mindestens 1 mm und maximal 4 mm auf.

Weiterhin entspricht die Höhe H_G des Gleitbereichs (2) in einer Ausgestaltung mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 35 %, besonders bevorzugt mindestens 50 %, und maximal 95 % der Höhe H des halbschalig oder ringförmig ausgestalteten Implantats. Die Auslauf- und Einlaufzone eines ringförmigen Implantats sind nicht Teil des Gleitbereichs. Die Einlaufzone des halbschaligen Implantats sowie die Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche mit einer möglicherweise vorhandenen Abflachung sind nicht Teil des Gleitbereichs. Der KG berührt die Einlauf- und die Innenfläche der geschlossenen Bodenfläche des halbschaligen Implantats im montierten Zustand bevorzugt nicht.

Bezüglich der Geometrie der Spindel gelten bevorzugt folgende Bedingungen:

• A ist der Abstand zwischen L und L“ bzw. der horizontale Abstand vom Mittelpunkt zur Rotationsachse.

• r ist der Radius des den Spindeltorus beschreibenden Kreises

• r_P ist der Radius des kugelförmigen Gleitpartners, also der Radius des Prothesenkopfes.

• C ist die Clearance und folgt Formel I.

C = (r-r_p)^*2 (Formel I)

Die Clearance entspricht in einer Ausgestaltung der Summe der fertigungstechnisch vorgegebenen maximalen Abweichungen der Ausdehnungen des Prothesenkopfs (des Radius r_P) und eines für den Prothesenkopf geeigneten Implantats mit hemisphärischem Gleitbereich. In einer besonderen Ausgestaltung ist C > 10 pm, bevorzugt > 25 pm, besonders bevorzugt >50 pm und < 500 pm, bevorzugt < 350 pm und besonders bevorzugt <280 pm.

• Der Radius r des den Spindeltorus beschreibenden Kreises 108 ist größer als der Radius r_P des KG.

KG hat zum Gleitbereich Kontakt und gleitet auf diesem, bevorzugt steht KG mit dem Gleitbereich des Implantats in Linienkontakt.

Die Kontaktlinie entspricht einer kreisförmigen Linie in dem Gleitbereich, d.h. im Teilabschnitt 107 auf der Außenfläche 106 der Spindel 105 des Spindeltorus. Diese Linie entspricht der Schnittlinie einer Schnittebene 11 1 durch die Spindel 105 im Bereich zwischen S und S‘. Bei fest vorgegebenem Radius r_P des Prothesenkopfs und fest vorgegebener Clearance, kann der Durchmesser des Ringkontakts bzw. die Ringkontaktlinie durch Änderung des Abstands A beeinflusst werden. Damit kann der Winkel a der sich zwischen der Längsachse L der Spindel und der Geraden, die den Mittelpunkt des kugelförmigen Gleitpartners mit einem Punkt 1 10 auf der Berührungslinie verbindet, beeinflusst werden. Vergrößert sich a, orientiert sich die Berührungslinie in Richtung der Einlaufzone des Implantats. Wird a kleiner, orientiert sich die Berührungslinie in Richtung der Bodenfläche oder Auslaufzone. Ein Punktkontakt würde bei einem hemisphärischen Implantat vorliegen, wenn a = 0. Da das erfindungsgemäße Implantat in der halbschaligen Form eine Spindelform aufweist, kann die Kugel den Schnittpunkt E‘ nicht berühren.

Die Kontaktlinie befindet sich in einer Ausgestaltung des ringförmigen Implantats in der unteren Hälfte der Höhe H des Implantats, d.h. in der dem zweiten Bereich zugewandten Hälfte des Implantats. Von der Bodenfläche oder der Auslaufzone aus gesehen, befindet sich die Kontaktlinie somit im Bereich zwischen 0-50 % der Höhe. Dadurch wird der Luxation, dem Rausspringen des Prothesenkopfs aus dem Implantat entgegengewirkt. Bevorzugt befindet sich die Kontaktlinie zwischen 10-40 % und besonders bevorzugt zwischen 20-30 % der Breite des Implantats von der Bodenfläche aus gesehen. Diese im Abstand zur Bodenfläche angeordnete Kontaktlinie ermöglicht auch die Bildung eines Schmierfilms z.B. aus Gelenkflüssigkeit, der das Gleiten der Kugel im Implantat unterstützt.

Das erfindungsgemäße Implantat weist in seiner ringförmigen Ausgestaltung im Vergleich zu einem herkömmlichen, halbschaligen Implantat eine wesentlich geringere Höhe und damit eine wesentlich geringere Einbautiefe auf. Die Ausfräsung im Knochen für die Implantation kann daher geringer sein. Dies ermöglicht die Verwendung von einem künstlichen Implantat bei sehr kleinen bzw. dünnen Knochen, insbesondere Hüftknochen, wie sie bei Jugendlichen oder Kindern oder Tieren häufig Vorkommen. Ein erfindungsgemäßes Implantat mit einer reduzierten Höhe ermöglicht, dass die Tiefe, die zum Einsetzen des Implantats erforderlich ist, auf ein Minimum reduziert werden kann.

Bevorzugt erstreckt sich der konkave Gleitbereich über > 80%, besonders bevorzugt über > 95%, insbesondere bevorzugt über die gesamte Innenfläche des Implantats, wodurch ein Großteil bzw. die gesamte Innenfläche für die Gleitpaarung zur Verfügung steht.

Der Mittelpunkt des Gleitbereichs ist bevorzugt auf der Ebene der Stirnfläche, oder leicht darüber oder darunter, im Bereich von 0 bis 2 mm angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Implantats ist das Implantat, bevorzugt auch der Gleitbereich auf einem Teilabschnitt des Implantats entlang der Längsachse verlängert ausgebildet. Das bedeutet, dass sich die Höhe H des Implantats, und bevorzugt auch die Höhe H_G des Gleitbereichs, über den Umfang des Kreises ändern. Das Implantat, bevorzugt auch der Gleitbereich, ist dabei entweder in Richtung des Prothesenkopfs über die Stirnfläche des Implantats, und/oder, im Falle eines Ringinserts, über die Bodenfläche des Implantats, überhöht/verlängert ausgebildet.

Diese Vergrößerung des Implantats, bevorzugt des Gleitbereichs, wird als kraniale Erweiterung bezeichnet, und umfasst nur einen Teil, ein Abschnitt der Umfangsfläche des Implantats. Dadurch wird die Neigung zur Luxation reduziert. Der Rotationsmittelpunkt liegt dabei bevorzugt auf oder unterhalb der Stirnfläche.

Als kraniale Erhöhung wird ein Abschnitt oder ein Teilabschnitt des Implantats bezeichnet, der im Bereich der Einlaufzone angeordnet ist. Dadurch wird die Höhe H des Implantats erweitert ist. Durch diese Erhöhung wird in einer Ausgestaltung auch der Gleitbereich verlängert.

Als kraniale Verlängerung wird ein Abschnitt oder eine Teilabschnitt des Implantats bezeichnet, der im Bereich der Auslaufzone angeordnet ist. Durch diese Verlängerung Erhöhung wird in einer Ausgestaltung auch der Gleitbereich vergrößert.

Die kraniale Erweiterung des Implantats wird in einer Ausgestaltung durch eine balkonartige Auskragung oder einen geformten Vorsprung gebildet, dessen Innenseite eine Weiterführung des durch Kreislinien beschriebenen Aufnahmeraums bzw. der Innenfläche des Implantats ist. Die Auskragung macht dabei bevorzugt !4 der durch diese Kreislinien beschriebenen Fläche aus, auf der die kraniale Erhöhung und/oder Verlängerung liegt.

In einer anderen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Implantats führt dazu, dass die Stirnfläche nicht in einer Ebene angeordnet ist. Mittels einer kontinuierlichen Steigung der Stirnfläche und/oder der Bodenfläche (im Falle eines Ringimplantats) des Implantats ist die kraniale Erweiterung realisiert. Ausgehend von einer Position auf der Stirnfläche, (bzw. Bodenfläche) steigt diese Stirnfläche (bzw. Bodenfläche) kontinuierlich an, bis sie ihre höchste Stelle nach 180 Grad erreicht hat. Von diesem höchsten Punkt aus fällt die Stirnfläche (bzw. Bodenfläche) dann wieder kontinuierlich bis zu ihrem Ausgangspunkt ab. Dadurch ist die Stirnfläche bzw. Bodenfläche in einem flachen Winkel zur Rotationsachse R angeordnet. Der flache Winkel der so angeordneten gekippten Stirnfläche beträgt 95 bis 105 Grad, bevorzugt 97 bis 101 Grad, besonders bevorzugt 99,5 Grad. Der Mittelpunkt des Gleitbereichs liegt dabei auf oder unterhalb der Stirnfläche. Der kontinuierliche Anstieg der Stirn- bzw. Bodenfläche kann auch in einem Bereich, der kleiner als 180 Grad ist, erfolgen. Gleiches gilt für den Abstieg. Anstieg und Abstieg sind bevorzugt gleich lang ausgebildet, können aber auch unterschiedliche Längen aufweisen.

Aufgrund der kranialen Erweiterung weicht die maximale Höhe H‘ des Implantats im Bereich der kranialen Erweiterung von der Höhe H des Implantats ohne kraniale Erweiterung ab. Für die Höhe des Implantats gilt H‘ = H + x + y. In einer Ausgestaltung führt die kraniale Erweiterung auch zu einer Vergrößerung des Gleitbereichs, in diesem Fall gilt für die Höhe des Gleitbereich analog H_G‘ = H_G + x_G +y_G.

Die maximale Ausdehnung der kranialer Verlängerung ist mit x bezeichnet. Dies ist der Abstand zwischen der Schnittebene S‘ und dem Punkt Y‘. Der Abstand x beschreibt somit die Höhendifferenz der Punkte X‘ und Y‘ entlang der Rotationsachse L.

Die maximale Ausdehnung des Gleitbereichs der kranialer Verlängerung ist mit x_G bezeichnet.

Die maximale Ausdehnung der kranialer Erhöhung ist mit y bezeichnet. Dies ist der Abstand zwischen der Schnittebene S und dem Punkt Y. Der Abstand y beschreibt somit die Höhendifferenz der Punkte X und Y entlang der Rotationsachse L.

Die maximale Ausdehnung des Gleitbereichs der kranialer Erhöhung ist mit y_G bezeichnet und beschreibt die Höhendifferenz der Punkte X_G und Y_G.

Gilt x = y = 0, liegt keine kraniale Erweiterung vor.

Gilt x > 0 und y = 0 liegt eine kraniale Verlängerung vor. In einer bevorzugten Ausgestaltung gilt dabei zusätzlich x_G >0_.

Gilt x = 0 und y > 0 liegt eine kraniale Erhöhung vor. In einer bevorzugten Ausgestaltung gilt dabei zusätzlich y_G >0_.

In einer weiteren Ausgestaltung gilt x > 0 und y > 0, wobei x =/ F y und x_G =!+ y_G > 0.

Die Abstände x und y sind direkt proportional abhängig vom Durchmesser der zu verwendenden Kugel des Prothesenkopfs und die Summe von x + y beträgt bevorzugt 2-20 mm, besonders bevorzugt 3-15 mm.

Die kraniale Erhöhung folgt in einer Ausgestaltung der Geometrie der Spindel. D.h. der Teilabschnitt des Torus, der den verlängerten Bereich des Implantats, ggf. den verlängerten Gleitbereich, der kranialen Erhöhung bildet, ist eine Weiterbildung der Geometrie der Spindel.

In einer anderen Ausgestaltung weist ein Implantat mit kranialer Erweiterung im Bereich der kranialen Erweiterung keine Rotationssymmetrie entlang der Rotationsachse L mehr auf. Die Radien des Implantats, ggf. des Gleitbereichs, der kranialen Erweiterung orientieren sich in einer Ausgestaltung nicht an der Geometrie einer Spindel.

Der Wert des Radius, der den Gleitbereich definiert, kann dann vom Wert des Radius, der die Erhöhung definiert, abweichen. Vorzugsweise kann der Wert dieses Radius (der

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Erhöhung) kleiner oder gleich— sein.

Die kraniale Erhöhung muss dabei immer die Bedingung erfüllen, dass der kugelförmige Gleitpartner weiterhin eingesetzt werden kann, d.h. die Öffnung weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des KG. Die Schnittebene durch die Spindel, die sich zwischen einem Punkt X, der auf der Ebene S und der Außenfläche der Spindel liegt, und einem weiteren Punkt Y, der gegenüber von X liegt und das Maximum der kranialen Erhöhung abbildet, muss einen Durchmesser aufweisen, der zumindest dem des einzusetzenden Bereichs des kugelförmigen Gleitpartners entspricht. X liegt dabei auf der gegenüberliegenden Seite von Y, d.h. eine Gerade K von X zu Y schneidet L. Die bevorzugte maximale kraniale Erhöhung des Implantats, ergibt sich aus einer Geraden K zwischen X und Y, wenn diese auch den Mittelpunkt der Spindel schneidet. Bevorzugt gilt dies auch für eine kraniale Erhöhung des Gleitbereichs.

Besonders bevorzugt liegt Y auf der Außenfläche der Spindel. Die Innenfläche entspricht dabei weiterhin einem Teilabschnitt einer Spindel, wobei der Teil des Implantats, der den Gleitpartner vollständig kreisförmig umschließt, dem Teilabschnitt einer Hälfte der Spindel entlang deren Längsachse entspricht und dieser Teil den Mittelpunkt der Längsachse L der Spindel nicht überschreitet.

In einer Ausgestaltung der kranialen Verlängerung orientieren sich die Radien des Implantats, ggf. des Gleitbereichs, der kranialen Erweiterung nicht an der Geometrie einer Spindel. Der Wert des Radius, der den Gleitbereich definiert, kann dann vom Wert des Radius, der die Verlängerung definiert, abweichen. Vorzugsweise kann der Wert dieses

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Radius (der Erhöhung) kleiner oder gleich— sein. Der Teilabschnitt des Torus, der den verlängerten Gleitbereich bildet, ist in einer weiteren Ausgestaltung eine Weiterbildung der Geometrie der Spindel.

Die kraniale Verlängerung muss dabei immer die Bedingung erfüllen, dass der kugelförmige Gleitpartner weiterhin nicht herausfallen kann, d.h. die Öffnung weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des KG. Die Schnittebene durch die Spindel, die sich zwischen einem Punkt X‘, der auf der Ebene S‘ und der Außenfläche der Spindel liegt, und einem weiteren Punkt Y‘, der gegenüber von X‘ liegt und das Maximum der kranialen Verlängerung abbildet, muss einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Durchmesser des kugelförmigen Gleitpartners. X‘ liegt dabei auf der gegenüberliegenden Seite von Y‘, d.h. eine Gerade K‘ von X‘ zu Y‘ schneidet L. Besonders bevorzugt liegt Y‘ dabei auch auf der Außenfläche der Spindel.

In einer Ausgestaltung entspricht die Rotationsachse L nicht der Rotationsachse R der konisch oder zylindrisch geformten Außenseite des Inserts, bevorzugt bei einem ringförmigen Insert mit kranialer Verlängerung. Bevorzugt schneidet die Rotationsachse R die Rotationsachse L, besonders bevorzugt im Bereich des Gleitbereichs. Bevorzugt ist die Rotationsachse R derart angeordnet, dass sie zur Gerade K‘, die die maximale Ausdehnung der Bodenfläche des ringförmigen Inserts mit und ohne kraniale Verlängerung in den Punkten X‘ und Y‘ miteinander verbindet, senkrecht steht und diese schneidet. Wird ein solches Insert in eine herkömmliche Schale eingesetzt, erscheint die kraniale Verlängerung als kraniale Erhöhung und die Innengeometrie entspricht einer gekippten Spindel (dargestellt in Fig. 12)

Das Implantat soll in einer bevorzugten Ausgestaltung den mechanischen, biologischen und chemischen Anforderungen während der Implantation und während des Verbleibs im menschlichen oder tierischen Körper in exzellenter Weise gerecht werden. Das Implantat ist daher bevorzugt aus einem keramischen Material hergestellt. Das Implantat weist dazu weiterhin eine Außenfläche auf der Außenseite auf, die so gestaltet ist, dass menschliche oder tierische Knochenzellen (z.B. Osteoblasten) bzw. Zellen, die bei der Bildung von menschlichem oder tierischem Knochengewebe (Ossifikation) notwendig sind, günstige Bedingungen vorfinden. Das Implantat ist bevorzugt so ausgebildet, dass es über die Außenfläche direkt im Knochen verankert werden kann. Die Außenfläche weist dazu Mittel zur Verankerung des Implantats auf. Somit ist eine direkte Implantation des Implantats im Knochen möglich. Ziel einer solchen Ausgestaltung ist der vollständige knöcherne Einbau in den menschlichen oder tierischen Knochen. Die Außenfläche des Implantats ist in einer bevorzugten Ausgestaltung mit einer rauen Oberfläche versehen, die eine direkte Implantation und Fixierung im Knochen ermöglicht. Die raue Oberfläche unterstützt dabei das Einwachsen des Implantats in den Knochen und übernimmt somit auch die Aufgabe der Verankerung im Knochen. Unter rauer Oberfläche wird erfindungsgemäß eine Außenfläche verstanden, die eine dreidimensionale Struktur oder auch Rauigkeit aufweist, in Form von Erhebungen und Vertiefungen. Diese Erhebungen und Vertiefungen weisen Abmessungen auf, die die ursprüngliche Form eines erfindungsgemäßen Implantats nicht verändern. Zum Beispiel bedeutet dies, dass ein Implantat mit einer kreisrunden Außenseite, die eine raue Außenfläche aufweist, nach wie vor eine kreisrunde Form aufweist. Im Übrigen gilt dies auch für alle anderen Formen.

Die raue Oberfläche der Außenfläche wird in einer Ausgestaltung über eine metallische Beschichtung des Implantats und/oder durch Aufbringen einer oder mehrerer chemischer Verbindungen, die die Osseointegration fördern, erzielt. Die eine oder mehreren chemischen Verbindungen werden bevorzugt ausgewählt unter Hydroxylapatit, Tricalciumphosphat oder anderen Calciumphosphaten und/oder Mischungen daraus. Die metallische Beschichtung besteht vorrangig aus den Materialien, die herkömmlicherweise auch als Metallschale für Prothesen verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei den metallischen Beschichtungen um titanhaltige Beschichtungen, besonders bevorzugt um Titanpartikel. Die Schichtdicke der metallischen und/oder chemischen Beschichtung beträgt 100-400 pm, bevorzugt 175-300 pm und weist eine Rauheit R_a (mittlere Rauheit) von 15-50 pm auf. Um das derart beschichtete Implantat herzustellen, wird in einer Ausgestaltung zunächst das unbeschichtete keramische Implantat erzeugt und gesintert. Anschließend wird die Beschichtung zumindest teilweise auf der Außenseite des keramischen Implantats aufgebracht und bildet so eine Außenfläche mit rauer Oberfläche. Bevorzugt wird die metallische und/oder chemische Beschichtung mittels Thermospritzen, besonders bevorzugt mittels Plasmaspritzen, aufgebracht.

Die raue Oberfläche der Außenfläche wird in einer weiteren Ausgestaltung über eine poröse Oberfläche auf der Außenseite realisiert. Die poröse Oberfläche der Außenfläche erlaubt neben der Primärverankerung auch ein Einwachsen des Knochens für eine erhöhte Langzeitstabilität.

Es hat sich herausgestellt, dass folgende Eigenschaften einer porösen Oberfläche die Ossifikation positiv beeinflussen:

• Porositäten zwischen 50% und 99%, vorzugsweise zwischen 60% und 85%

• Interkonnektivität, d.h. die einzelnen Poren sind zumindest teilweise miteinander verbunden • Porengrößen zwischen 100 - 1000 pm,

In einer Ausgestaltung besteht die poröse Oberfläche aus einer metallischen, porösen Schicht. Diese metallische, poröse Schicht enthält bevorzugt Titanpartikel, besonders bevorzugt besteht sie aus Titanpartikeln. Die metallische, poröse Schicht ist bevorzugt 100 - 500 pm dick.

Die poröse Oberfläche entsteht in einer bevorzugten Ausgestaltung durch eine poröse Keramik, die zumindest teilweise auf der Außenseite des Implantates aufgebracht ist. Die chemische Zusammensetzung der porösen Keramik des erfindungsgemäßen Implantats hat in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung die gleiche chemische Zusammensetzung wie das restliche Implantat. Die poröse Keramik weist als poröse Oberfläche eine arithmetische mittlere Rauheit von R_a = 10-100 pm, bevorzugt von R_a = 20-80 pm auf. Die Porosität der poröse Schicht liegt zwischen 50% und 99%, bevorzugt zwischen 60% und 85%, besonders bevorzugt zwischen 60 und 80% aufweist und die Poren haben eine Porengröße zwischen 100 - 1000 pm.

Bevorzugt weisen 10%-90 % des kumulativen Flächenanteils der Außenfläche des Implantats Poren mit einer Größe von 100-600 pm auf. In einem bestimmten Ausführungsbeispiel weißt ein Implantat eine Außenfläche auf, bei der mindestens 80 % der Porenfläche, mit dem Knochen in Kontakt steht, und diese Poren einer Größe von 100— 600 pm aufweist.

Im Allgemeinen sind eine Vielzahl von Methoden und Verfahren zur Herstellung der porösen Keramiken bekannt. Dazu zählen schlickerbasierte Verfahren, bei denen durch einen keramischen Schlicker mit organischen, strukturbestimmenden Porosierungsmitteln oder chemischen Inhaltsstoffen keramische poröse Schichten auf Teilen oder ganze poröse Teile hergestellt werden. Die keramischen Schlicker sind als Suspensionen, die ein flüssiges Medium, ein keramisches Ausgangspulver und optional zusätzliche Additive umfassen, zu verstehen.

Die poröse Keramik entsteht in einer bevorzugten Ausgestaltung aus einem keramischen Schaum aus einem keramischen Vollmaterial. In einer Ausgestaltung besteht das Implantat zu < 100% aus dem keramischen Schaum. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der keramische Schaum aus einem Mischoxidsystem Al₂0₃-Zr0₂, insbesondere ZTA-Keramiken (Zirconia Toughened Alumina), oder keramische Verbundwerkstoffe, in denen Zirkonoxid die volumendominierende Phase darstellt, wobei diesen Systemen je nach dominierender Phase noch chemische Stabilisatoren oder Dispersoide in Form von weiteren Metalloxiden oder Mischoxiden zugegeben werden.

Durch die Verwendung eines keramischen Schaums wird das Verhalten des Implantats signifikant verändert. Bei lokalen, hohen Belastungen vor allem unter Druck kann somit nur ein lokal begrenzter Defekt entstehen, anstelle eines katastrophalen Versagens des gesamten Implantats. Der lokale Defekt, die lokale Beschädigung zeigt sich in Form von Brüchen der Porenstege und ist auf den Bereich, der den porösen Schaum umfasst, begrenzt.

Die poröse Schicht des keramischen Implantats ist darüber hinaus auch kleb- und zementierbar. Dabei ist die Porosität der porösen Schicht von Vorteil, da das Implantat mit dem Klebstoff/Knochenzement infiltriert (> 0,5 mm tief) wird und danach über eine chemische Anbindung hinaus auch mechanisch mit diesem verbunden, beispielsweise verzahnt, ist. Dadurch sind auch Verbindungen zu anderen Materialien beispielsweise nichtkeramischen Materialien wie Kunststoffen und Metallen möglich. Sollte die Knochenstruktur an der für das Implantat ausgefrästen Stelle aus medizinischen Gründen nicht für eine zementfreie Implantation geeignet sein, kann also auf eine Befestigung mittels Knochenzement ausgewichen werden. Die Entscheidung zur zusätzlichen Verwendung von Knochenzement kann während der Anwendung gefällt werden. Der Anwender hat somit die Möglichkeit während des Einsetzens des Implantats zu entscheiden, ob die Knochenstruktur eine zementfreie Einsetzung erlaubt oder eine zementierte Einsetzung erforderlich ist.

Das Implantat mit einer Außenfläche aus einem porösen keramischen Schaum wird mittels verschiedener Verfahren hergestellt, bevorzugt erfolgt die Herstellung direkt während des Produktionsprozesses des keramischen Implantats. Zu den direkten Herstellprozessen zählt z.B. ein zweistufiger Spritzgießprozess, bei dem bevorzugt erst der erste Teil in einem Werkzeug gegossen wird und anschließend, insbesondere durch geeignete Modifikation des Werkzeugs, der weitere Teil gegossen wird, der den ersten Teil umschließt und zumindest teilweise die strukturierte und/ oder raue Außenfläche der Außenseite bildet. Danach erfolgen eine Co-Sinterung der beiden Teile sowie die Endbearbeitung, die dafür sorgt, dass die Poren auf der Außenfläche geöffnet werden, in dem z.B. oberflächlich das keramische Material angetragen wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung weist eine strukturierte Oberfläche mit Ausnehmungen und/oder Vorsprünge auf der Außenfläche auf. Diese strukturierte Oberfläche entspricht einer makroskopischen dreidimensionalen Struktur der Außenfläche, die dazu dient, einer Verdrehung oder Verschiebung des Implantats im Knochen entgegenzuwirken. Dies bedeutet, dass durch die makroskopischen Ausnehmungen und/oder Vorsprünge die Form der Außenseite bestimmt wird. Die makroskopische dreidimensionale Struktur kann in Form von Vorsprüngen, Zacken oder Wellen gebildet sein. Dadurch kann die bleibende Verankerung im Knochen sichergestellt werden. Die strukturierte Oberfläche sorgt zunächst für eine verrutsch-feste, ortsfeste Verbindung im Knochen, da das Implantat in einer ersten Phase des Verbleibs im menschlichen Körper allein durch seine mechanischen Eigenschaften an der korrekten Position gehalten wird. Mit Hilfe der Ausnehmungen und/oder Vorsprünge verhakt sich das Implantat im Knochen bzw. wird das Implantat in der Position fixiert, in der es eingesetzt wurde.

Eine wellenförmig ausgebildete Oberfläche bedeutet hierbei, dass sich auf der Oberfläche durch periodisch wiederkehrende lokale Minima und Maxima eine 3-dimensionale Struktur ausbildet, mit gleichen oder unterschiedlichen Abständen zwischen den Minima und/oder Maxima sowie gleichen oder unterschiedlichen Höhendifferenzen zwischen benachbarten Minima und Maxima.

In einer Ausgestaltung weist das Implantat eine Außenseite und/ oder Außenfläche mit rauer Oberfläche auf, welche zusätzlich strukturiert ist, d.h. die raue, in einer bevorzugten Ausgestaltung poröse, Oberfläche hat zusätzlich eine makroskopische, dreidimensionale Struktur.

Die Außenseite, bevorzugt die raue, besonders bevorzugt die poröse Oberfläche der Außenseite, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung zusätzlich derart aktiviert, dass sie ein Aufwachsen von Zellen durch eine auf die Außenfläche und/oder Außenseite aufgebrachte biologische Aktivierung, einer Schicht die Aminosäuren, Peptide und/oder Proteine, wie z.B. RGD-Peptid (Arg-Gly-Asp) und/oder Kollagen enthält, unterstützt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das keramische Implantat derart ausgebildet, dass es eine makroskopisch dreidimensional strukturierte, raue und/oder poröse und aktivierte Außenfläche aufweist. Die Außenseite weist in einer Ausgestaltung verschieden strukturierte und/oder raue und/oder poröse Oberflächen mit oder ohne biologische Aktivierung nebeneinander auf.

Bevorzugt ist das Implantat vollkeramisch ausgeführt. Das erfindungsgemäße Implantat besteht bevorzugt aus einer oxidischen Keramik. Oxidische Keramiken zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Beständigkeit und gute Verträglichkeit mit Körpermedien aus. Oxidische Keramiken weisen gute Biokompatibilitäten auf und rufen nahezu keine allergischen Reaktionen hervor. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung basiert das Implantat auf oxidischen Keramik-Werkstoffsystemen, umfassend:

• Zirkonoxid-verstärktes Aluminiumoxid (ZTA) und alle auf dieser Basis

weiterentwickelten ZTA Systeme.

• Zirkonoxid-Keramik, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid (3Y-TZP).

• Cer-stabilisiertes Zirkonoxid (Ce-TZP), bei dem die Stabilisierung der tetragonalen Phase des Zirkonoxids durch Ceroxid erfolgt.

• Alle anderen Verbundwerkstoffe basierend auf Zirkonoxid, wobei die dispersoide Verbundkomponente auf Aluminaten basieren kann und auch andere Stabilisatoren aus der Gruppe der Seltenen Erden verwendet werden können, wie z.B. Gd und Sm.

Das Implantat wird bevorzugt mit der strukturierten und/oder rauen und/oder porösen Außenfläche zementfrei in den Knochen eingesetzt.

Das Implantat findet bevorzugt Einsatz in der Hüft-, Schulter-, Ellenbogen-, Zehengelenk- oder Fingerendoprothetik im Menschen oder Tieren.

Als Vorteile ergeben sich:

• Geringere Höhe des Implantats in der ringförmigen Ausgestaltung, daher ist eine sehr geringe Ausfräsung im Knochen erforderlich.

• Keine punktförmige Lasten, sondern streifenförmige Lasten mit geringeren Maximalwerten, ähnlich der physiologischen Lastaufnahme.

• Im Vergleich zu einem hemisphärischen Insert wird mit der erfindungsgemäßen Geometrie ein geringerer Druck auf den Kontaktpunkt erzeugt.

• Das Implantat mit der erfindungsgemäßen Geometrie kann ohne Einschränkung mit herkömmlichen kugelförmigen Gleitpartnern kombiniert werden.

• Die veränderte Geometrie wirkt sich nicht nachteilig auf die Herstellungskosten aus, da bekannte Herstellverfahren angewendet werden können.

• Da auf eine Metallschale zur Verankerung und Stabilisierung im Knochen verzichtet werden kann, kommt es zu Einsparung von Material bei der Herstellung, wodurch sich ein Kostenvorteil ergibt.

• Während der Anwendung kann ein erfindungsgemäßes Implantat abhängig von den Gegebenheiten direkt, also zementfrei oder wenn erforderlich auch zementiert eingesetzt werden. Die Erfindung beschreibt ein Implantat für die Gleitpaarung in der Endoprothetik, wobei das Implantat eine Außenseite mit einer Außenfläche und eine Innenseite mit einer Innenfläche aufweist und auf der Innenfläche ein nicht-hemisphärischer Gleitbereich zur Aufnahme eines kugelförmigen Gleitpartners ausgebildet ist. Damit die Bautiefe (Höhe) für das Implantat möglichst gering ist und eine weniger tiefe Ausfräsung z.B. im Beckenknochen nötig ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Implantat bevorzugt als Ring oder ringförmig ausgebildet ist und die Außenfläche eine direkte Implantation in den Körper ermöglicht. Um die Reibung zwischen dem kugelförmigen Gleitpartner und dem Implantat zu minimieren, wird eine besonders gestaltete Innengeometrie des Implantats vorgeschlagen.

Zusammenfassend ist das Implantat (1 ) für die Gleitpaarung mit einem kugelförmigen Gleitpartner (5) halbschalig oder ringförmig ausgebildet und weist eine Innenfläche auf, die als Gleitbereich (2) zur Aufnahme eines kugelförmigen Gleitpartners (5) ausgebildet ist. Der Gleitbereich (2) entspricht einem Teilabschnitt der Hälfte einer Spindel eines Spindeltorus in Längsausdehnung. Die Höhe H_G des Gleitbereichs (2) entspricht 20-80% des Durchmessers der einzusetzenden Kugel, und bevorzugt 50 - 95% der Höhe des Implantats.

Das Implantat (1 ) weist bevorzugt einen ersten Bereich zur Einführung des Gleitpartners, und einen zweiten Bereich, der die Aufnahme des Gleitpartners begrenzt, auf. Weiterhin weist das Implantat eine Innenfläche, die als Gleitbereich (2) zur Aufnahme eines kugelförmigen Gleitpartners (5) ausgebildet ist, eine Außenseite (6), mit einer Außenfläche (3) mit Mitteln zur Verankerung des Implantats im Knochen sowie eine Stirnfläche (9), die den Übergang der Innenseite zur Außenseite im ersten Bereich darstellt, und eine Bodenfläche (10), die sich gegenüber der Stirnfläche (9) im zweiten Bereich befindet, auf. Der Gleitbereich (2) des Implantats entspricht einem Teilabschnitt der Hälfte einer Spindel eines Spindeltorus in Längsausdehnung.

In den Figuren werden ausgewählte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen ringförmigen, Implantats beschrieben, dabei zeigt

Figur 1a: ein Implantat in Seitenansicht,

Figur 1 b: das Implantat gemäß Figur 1 a in der ringförmigen Ausgestaltung im

Querschnitt,

Figur 2: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Implantats mit eingesetztem kugelförmigen KG, Figur 3 a - c): die Kontaktpunkte des kugelförmigen Gleitpartners in einem herkömmlichen Insert (A), einem herkömmlichen Ring-Insert (B) und dem erfindungsgemäßen Implantat (C) in seiner ringförmigen Ausgestaltung,

Figur 4 a - c): Geometrie der Spindel,

Figur 5: ein erfindungsgemäßes Implantat in einer bevorzugten Ausgestaltung,

Figur 6: zeigt die Geometrie der kranialen Erhöhung in einer bevorzugten

Ausgestaltung,

Figur 7: zeigt die Geometrie der kranialen Verlängerung in einer bevorzugten

Ausgestaltung.

Bezugszeichen- und Abkürzungsliste

1 Implantat

2 Gleitbereich

3 Außenfläche, raue und/oder strukturierte Oberfläche

4 biologische Beschichtung

5, 109 Kopf, Kugel der Prothese

6 Außenseite

9 Bodenfläche

10 Stirnfläche

100 Kontaktpunkt

101 ,1 12 Ringkontakt, Kontaktlinie

105 Spindel

106 Außenfläche der Spindel

107 Teilabschnitt der Spindel

108 Kreis, der den Spindeltorus beschreibt

1 10 Tangenspunkt

1 1 1 Schnittebene der Kontaktlinie

1 12 Kontaktlinie

201 Bereich der kranialen Erhöhung des Gleitbereichs

202 Bereich der kranialen Verlängerung des Implantats

205 Bereich des Knochenkontakts

212, 212‘ Kreislinie (Orientierungshilfe)

214 Einlaufzone

216 Auslaufzone

A Abstand der Rotationsachse vom Mittelpunkt M des den Spindeltorus beschreibenden Kreis

C Clearance

D1 maximaler Durchmesser des Gleitbereichs, angeordnet im ersten Bereich

D2 minimaler Durchmesser des Gleitbereichs, angeordnet im zweiten Bereich

E, E‘ Schnittpunkt der Spindelaußenfläche mit L

F Querschnittsfläche

H Höhe des Implantats

H_G Höhe des Gleitbereichs

K die kraniale Erhöhung beschreibende Gerade

K_G die kraniale Erhöhung des Gleitbereichs beschreibende Gerade

K‘ die kraniale Verlängerung beschreibende Gerade

KG kugelförmiger Gleitpartner

L Längsachse der Spindel, Rotationsachse L‘, L“ zu L parallele Achse des den Spindeltorus beschreibenden Kreis durch den Mittelpunkt

M Mittelpunkt der Spindel

M‘, M“ Mittelpunkt des den Spindeltorus beschreibenden Kreis

M_P Mittelpunkt des kugelförmigen Gleitpartners

r Radius des den Spindeltorus beschreibenden Kreis

r_P Radius des kugelförmigen Gleitpartners (KG, Prothesenkopf)

R Rotationsachse der Außenfläche

S, S‘ Normalebenen zu L

S1 , S2 Schnittpunkte der Normalebenen S, S‘ auf der Längsachse L

X Maximum des Implantats ohne kraniale Erhöhung in Richtung der Stirnfläche

X_G Maximum des Gleitbereichs ohne kraniale Erhöhung in Richtung der Stirnfläche

X‘ Maximum des Implantats ohne kraniale Verlängerung in Richtung der

Bodenfläche

x Höhendifferenz der kranialen Erhöhung

Y Maximum des Implantats der kranialen Erhöhung

Y_G Maximum des Gleitbereichs der kranialen Erhöhung

Y‘ Maximum des Implantats der kranialen Verlängerung

y Höhendifferenz der kranialen Verlängerung

In den Fig. 1a und Fig. 1 b ist ein erfindungsgemäßes ringförmiges Implantat 1 gezeigt. Fig. 1a zeigt dieses Implantat 1 in einer Ansicht und Fig. 1 b im Schnitt entlang der Rotationsachse L gemäß Fig. 1 a. Das Implantat 1 hat einen inneren Ringabschnitt einer Spindel, der auch als (nicht-hemisphärischer, kovalenter) Gleitbereich 2 oder Innenfläche bezeichnet wird. Auf dieser artikuliert bei einer Hüftgelenkprothese der Prothesenkopf 5, siehe Fig. 2. Auf der Außenseite 6 des Implantats 1 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Außenfläche 3 mit einer rauen und/oder strukturierten Oberfläche angeordnet, mit der das Implantat im Knochen verankert werden kann. Die Höhe H des Implantats wird durch die gestrichelten Linien dargestellt und erstreckt sich von einem ersten Bereich mit der Stirnfläche 10 über einen zweiten Bereich zur Bodenfläche 9. Mit L ist die Rotationachse bezeichnet. F bezeichnet die Querschnittsfläche des ringförmigen Implantats.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Implantat 1 im Querschnitt. In das Implantat 1 ist ein Prothesenkopf 5 eingesetzt. Auf die Außenseite 6 bzw. die Außenfläche 3 kann zusätzlich eine biologische Beschichtung 4 aufgebracht sein.

Fig. 3 a) zeigt schematisch die wahrscheinlichsten Orte der Reibung eines herkömmlichen Inserts, Fig. 3b) eines herkömmlichen Ringinserts und Fig. 3c) eines erfindungsgemäßen Implantats in ringförmiger Ausführung. Bei einem bekannten halbkreisförmigen Insert befindet sich der Kontaktpunkt 100 zwischen Insert und KG am Boden des Inserts. Der Kontakt zwischen dem Insert und dem KG (Fig. 3b) bei einem bekannten ringförmigen Insert, befindet sich auf einer Kontaktlinie 101. Dabei handelt es sich um einen linienförmigen Kontakt, um eine linienförmige Reibung. Diese Linie 101 ist im Bereich nahe der Bodenfläche 9 angeordnet. Im erfindungsgemäßen Implantat führt die entsprechend gestaltete Geometrie dazu, dass die Kontaktlinie auf der Ebene 11 1 in einem Abstand von der Bodenfläche 9 weg in Richtung der Stirnfläche 10 angeordnet ist (Fig. 3c).

Fig. 4 zeigt die Ermittlung des Gleitbereichs 2 des erfindungsgemäßen Implantats. Der Spindeltorus 105 in Fig. 4a) wird durch einen Kreis 108 mit einem Radius r beschrieben, der einen Mittelpunkt M7M“ aufweist und um die Rotationsachse, die der Längsachse L der Spindel entspricht, rotiert. Die Achsen L‘ und L“ sind parallel zu L und verlaufen durch M‘, M“. Der Abstand zwischen L7L“ und L ist kleiner als der Radius r. Die Spindel schneidet die Längsachse L in den Punkten E und E‘.

In Fig. 4b) wird die Ermittlung des Teilabschnitts 107 verdeutlicht. Der Teilabschnitt 107 befindet sich in einer Hälfte der Spindel 105 und wird gebildet durch die Normalebenen zu L (S und S‘). Diese schneiden L in den Punkten S1 und S2 dabei gilt: S1 = M oder S1 liegt zwischen M und S2, S2 = E‘ oder S2 liegt zwischen S1 und E‘. Beide Schnittpunkte S1 , S2 liegen somit in einer Hälfte der Spindel und überschreiten deren Mitte nicht. Der Durchmesser D1 im ersten Bereich ist größer als der Durchmesser D2 im zweiten Bereich, wobei D1 größer ist als der Durchmesser des einzusetzenden KG. D2 ist kleiner als der Durchmesser des einzusetzenden KG wodurch (im Falle eines ringförmigen Implantats) ein Herausfallen des KG verhindert wird.

In Fig. 4c) ist die Schnittebene 11 1 der Kontaktlinie 1 12 zwischen dem KG 109 und dem Implantat 1 auf dessen Gleitbereich 2, entsprechend der Außenfläche der Spindel 106, schematisch dargestellt. Die Kontaktlinie 1 12 entspricht einer Schnittebene 1 11 auf dem kugelförmigen Gleitpartner 109. Aufgrund der Spindelform ist der Bereich der Stirnfläche 10 in Richtung des kugelförmigen Gleitpartners 109 bzw. in Richtung der Längsachse L geneigt. Dies hat zur Folge, dass der Durchmesser D1 , im Vergleich zu einem Durchmesser eines vergleichbaren hemisphärischen Gleitbereichs gemessen an derselben Stelle, einen geringeren Wert aufweist. Dadurch verschiebt sich die Kontaktlinie 112, auf dem sich der kugelförmige Gleitpartner 109 bewegt, in Richtung der Stirnfläche 10 des Implantats und weg von der Bodenfläche 9. Fig. 5 zeigt die Höhe H_G des nicht-hemisphärischen Gleitbereichs 2, dargestellt an einem ringförmig ausgestalteten Implantat 1 mit eingesetztem KG mit einem Mittelpunkt M_P und einem Radius r_P. Der Gleitbereich 2 entspricht einem Teilabschnitt 107 der Hälfte einer Spindel eines Spindeltorus in Längsausdehnung. Die Kreislinien 212, 212‘ dienen lediglich der Orientierung. Der Teilabschnitt 107 wird im Bereich der Stirnfläche 10 durch die Einlaufzone 214 begrenzt und im Bereich der Bodenfläche 9 durch die Auslaufzone 216. Die Einlaufzone 214 und die Auslaufzone 216 gehören nicht zum Gleitbereich 2 und folgen dementsprechend nicht zwangsläufig der Spindelgeometrie. Die Clearance C entspricht der Formel C= (r-r_P)^*2. Der KG gleitet auf der Gleitfläche 2 auf der Kreislinie beschrieben durch die Ebene 1 1 1.

Fig. 6 zeigt den Bereich der kranialen Erweiterung des Gleitbereichs 201 . Die Höhe y_G der kranialen Erweiterung erstreckt sich zwischen einem Schnittpunkt der Normalebene S mit dem Ende des Gleitbereichs 2 in Richtung der Einlaufzone 214 und dem Punkt Y_G. Dabei liegt der Punkt Y_G auf einer Geraden K_G, die L schneidet. Die Gerade K_G erstreckt sich zwischen dem Schnittpunkt X_G der Normalebene S mit dem Ende des Gleitbereichs 2 auf der Außenfläche der Spindel 106 und dem Punkt Y_G. Dabei sind die der Punkte X_G und Y_G auf einer Ebene die sich durch die Endpunkte des Gleitbereichs 2 erstreckt, angeordnet. Beide Punkte X_G und Y_G sind voneinander beabstandet. Ist die kraniale Erhöhung symmetrisch ausgebildet, d.h. der Anstieg und das Gefälle sind gleich lang und erstreckt sich auf jeweils 180°, so ist der Punkt X_G gegenüber vom Punkt Y_G angeordnet. Er liegt dann 180° vom Punkt Y_G entfernt. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann ein sanfter Anstieg der kranialen Erhöhung realisiert werden. Ist der Anstieg bzw. das Gefälle der kranialen Erhöhung steiler ausgebildet, können zwei Punkte X_G vorgesehen sein. An diesen Punkten beginnt bzw. endet die Steigung der kranialen Erhöhung. Zwischen diesen beiden Punkten X_G, in dem keine kraniale Erhöhung ausgebildet ist, kann das Implantat eben, flach ohne Erhöhung bzw. -Vertiefung ausgebildet sein. In der dargestellten, bevorzugten Ausgestaltung schneidet die Gerade K_G auch den Mittelpunkt der Spindel und Y_G liegt auf der Außenfläche der Spindel. Für die Höhe H_G des Gleitbereichs eines Implantats mit kranialer Erhöhung gilt H_g‘ = H_G + y. Die gleichen Zusammenhänge lassen sich für die kraniale Erweiterung des Implantats aufstellen, wobei von der Höhe des Implantats ausgegangen wird.

Fig. 7 zeigt den Bereich der kranialen Verlängerung 202 des Implantats. Der Bereich ergibt sich zwischen dem Punkt Y‘ auf einer Geraden K‘ und der Schnittebene S‘. Die Gerade K‘ verläuft vom Punkt X‘, der auf der Ebene S‘ und der Außenfläche der Spindel 106 liegt, zu einem weiteren Punkt Y‘, der gegenüber von X‘ liegt und das Maximum der kranialen Erhöhung abbildet. X‘ liegt dabei auf der gegenüberliegenden Seite von Y‘, d.h. eine Gerade von X‘ zu Y‘ schneidet L. Für die Höhe des Implantats gilt H‘ = H + x. Der Bereich 205 entspricht der Knochenkontaktfläche der Außenseite des Implantats im eingesetzten Zustand. Dieser Bereich ist bevorzugt wie dargestellt parallel zur Geraden K‘, die die maximalen Ausmaße des Implantats im Bereich der Bodenfläche zeigt. Die Rotationsachse R dieser Knochenkontaktfläche ist somit senkrecht zur Gerade K‘. Ein solches Implantat erscheint dann als ein Implantat mit kranialer Erhöhung, dessen Innengeometrie in Form eines Teilabschnitts einer Spindel von der kranialen Erhöhung weggekippt ist.

Claims

Patentansprüche

1. Implantat (1 ) für die Gleitpaarung mit einem kugelförmigen Gleitpartner (5, 109), wobei das Implantat halbschalig oder ringförmig ausgebildet ist und eine Innenfläche, die als Gleitbereich (2) zur Aufnahme eines kugelförmigen Gleitpartners (5, 109) ausgebildet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitbereich (2) einem Teilabschnitt (107) der Hälfte einer Spindel (105) eines Spindeltorus in Längsausdehnung entspricht, wobei die Höhe H_G des Gleitbereichs (2) 20-80% des Durchmessers der einzusetzenden Kugel und/oder 50 - 95% der Höhe H des Implantats entspricht und wobei der maximale Durchmesser D1 des Gleitbereichs (2) größer ist als der Durchmesser des einzusetzenden kugelförmigen Gleitpartners (5, 109).

2. Implantat (1 ) gemäß Anspruch 1 , aufweisend einen ersten Bereich zur Einführung des Gleitpartners mit einer Stirnfläche (9), die den Übergang der Innenseite zur Außenseite im ersten Bereich darstellt, und einen zweiten Bereich, der die Aufnahme des Gleitpartners begrenzt, mit einer Bodenfläche (10), die sich gegenüber der Stirnfläche (9) befindet, und eine Außenseite (6), die eine Außenfläche (3) mit einer rauen und/oder strukturierten Oberfläche zur Verankerung des Implantats im Knochen aufweist.

3. gemäß Anspruch 1 oder 2, Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Implantat ringförmig ausgebildet ist und der minimale Durchmesser D2 des Gleitbereichs (2) kleiner ist, als der Durchmesser des einzusetzenden kugelförmigen Gleitpartners (5, 109).

4. Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Radius des den Spindeltorus beschreibenden Kreis r, die Clearance C und der Radius der Kugel der Prothese r_P nach Formel I in Beziehung stehen.

C = (r-r_p)^*2 (Formel I)

5. Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei 10 pm < C < 500 pm gilt.

6. Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ringinsert (1 ), bevorzugt der Gleitbereich (2) kranial erweitert ist.

Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die raue Oberfläche eine Beschichtung (4) ist.

Implantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die raue Oberfläche eine poröse Oberfläche ist.

Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die poröse Oberfläche eine Porosität zwischen 50% und 99%, vorzugsweise zwischen 60% und 85% aufweist und die Poren eine Porengröße zwischen 100 - 1000 pm.

10. Implantat gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die poröse Oberfläche eine poröse Keramik ist.

1 1 . Implantat gemäß Anspruch 10, wobei die poröse Keramik ein poröser keramischer Schaum ist.

12. Implantat gemäß Anspruch einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Implantat vollkeramisch ist.

13. Implantat gemäß Anspruch 12, wobei das Implantat aus einem porösen keramischen Schaum besteht.

14. Implantat gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Implantat kranial erhöht (201 ) und/oder kranial verlängert (202) ist.

15. Verwendung eines Implantats gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in der Hüft-, Schulter-, Ellenbogen-, Fingergelenk- oder Zehengelenksendoprothetik.