JP2003501204A - 人工球関節用のモジュラ構造の関節臼 - Google Patents

人工球関節用のモジュラ構造の関節臼

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JP2003501204A JP2001502770A JP2001502770A JP2003501204A JP 2003501204 A JP2003501204 A JP 2003501204A JP 2001502770 A JP2001502770 A JP 2001502770A JP 2001502770 A JP2001502770 A JP 2001502770A JP 2003501204 A JP2003501204 A JP 2003501204A
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Abstract

(57)【要約】 骨組織内に挿入される人工球関節用のモジュラ構造の関節臼は、通常、金属製の関節臼ケーシングと、該関節臼ケーシング内に挿入される滑りシェルとから成っている。セラミック製の滑りシェルは通常、クランプ座によって関節臼ケーシングに挿入されている。このような関節臼では、関節臼ケーシングの硬化によって移行の生じることがある。また関節臼ケーシング内に滑りシェルを不適切に挿入すると、滑りシェルの縁部が破損してしまうことがある。さらにまた、それぞれの滑り面直径のために関節臼ケーシングが種々異なった構造形式を有していることに基づいて、種々様々な外径を備えた滑りシェルを準備することが必要である。従って本発明では、セラミック製の滑りシェル（２）が、生体親和性の金属から成るリング（５）内に堅固に挿入されており、リング（５）が、半径方向外側に向かって延びる少なくとも３つの固定エレメント（６）を備えており、該固定エレメント（６）がそれぞれ、関節臼ケーシング（７）内における切欠き（８）に係合しており、リング（５）が関節臼ケーシング（７）から間隙（１４）によって間隔をおいて位置しているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、骨組織内に挿入される人工球関節（Kugelgelenk-Prothese）用のモ
ジュラ構造の関節臼に関する。
【０００２】 人工球関節用のモジュラ構造の関節臼は、通常、関節臼ケーシングとして骨内
に挿入される外側の金属シェルと、関節臼ケーシング内に挿入される内側の滑り
シェルとから成っている。この滑りシェルは例えばセラミック製であり、円錐形
のクランプを用いて金属シェルつまり関節臼ケーシング内に固定することができ
る。このように構成された関節臼は例えばドイツ連邦共和国特許公開第４３３５
９３１号明細書に基づいて公知である。ドイツ連邦共和国特許公開第４４０２６
７５号明細書に基づいて公知の関節臼では、内側の滑りシェルは円錐形のクラン
プなしに関節臼ケーシングに挿入されている。滑りシェルが回動及び脱落するこ
とを防止し、しかも滑りシェルをその座から問題なく押し出して交換できるよう
にするために、滑りシェルは保持リングを介して金属シェル内に固定され、この
金属シェルはねじを用いて関節臼ケーシングの端面に固定されている。
【０００３】 上記公知の構成では、骨内に挿入される金属シェルの外縁部、つまり関節臼ケ
ーシングの縁部は補強される。そして関節臼ケーシングはその弾性を失う。その
結果これによって骨内における関節臼ケーシングの移行（Migration）が強く生
じてしまう。これによって骨内におけるインプラントが徐々に弛むことになる。
【０００４】 別の問題としては、関節臼ケーシングの寸法に対する滑りシェルの適合が挙げ
られる。関節臼ケーシングの寸法、主としてボールヘッドの直径ひいては滑りシ
ェルの内径は、患者の年齢や体格に合わせられる。特に円錐形のクランプ嵌合（
Klemmpassung）では、滑りシェルの外輪郭は極めて正確に、関節臼ケーシングの
内輪郭に合わせられねばならない。従って場合によっては行われる再手術時に、
体内人工骨のうち大腿においては少なくともシャフトを、骨盤においては少なく
とも関節臼ケーシングを留めておくことができ、そして人工球関節のボールヘッ
ド及び滑りシェルだけを交換すればよい、という利点がある。
【０００５】 本発明の課題は、金属製の関節臼ケーシング内へのセラミック製の滑りシェル
の挿入を改善し、場合によっては行われる再手術の際における関節臼ケーシング
からの滑りシェルの取出しを簡単にすることである。
【０００６】 この課題を解決するために本発明では、請求項１の特徴部に記載のように構成
した。また本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。またそ
の中には、滑りシェルを取り扱うのに適した工具の有利な構成も記載されている
。
【０００７】 本発明による人工球関節用のモジュラ構造の関節臼は、汎用の人工関節に対し
て、セラミック製の滑りシェルが直接関節臼ケーシングに挿入されていないとい
う点で、異なっている。セラミック製の滑りシェルは、生体親和性の金属から成
るリング内に堅固に挿入されていて、まず初めにこのリングは関節臼ケーシング
に挿入される。リングと滑りシェルとを固定するために、半径方向外側に向かっ
て延びる少なくとも３つの固定エレメントがリングに設けられている。これらの
固定エレメントはそれぞれ、関節臼ケーシングに設けられた切欠きに係合する。
しかしながらリングは直接関節臼ケーシングに接触しているのではなく、関節臼
ケーシングから間隙によって間隔をおいて位置している。滑りシェルが本発明の
ように固定されていることによって、汎用の円錐形の面クランプが滑りシェルと
関節臼ケーシングとの間において使用される場合に見られるような事態、すなわ
ち、挿入された滑りシェルによって関節臼ケーシングが硬化してしまうことは回
避される。ひいては硬化によって惹起されるおそれのある関節臼ケーシングの移
行（Migration）が回避される。そして関節臼ケーシングはその弾性度を維持す
る。さらに、関節臼ケーシング内に滑りシェルを不適切に又は不注意に挿入した
場合に滑りシェルにおいて縁部が破損し、これによって人工関節が使用不能にな
るようなことは、回避される。さらにまた本発明による関節臼では、関節臼ケー
シングへの滑りシェルの挿入が手術条件下において容易になるので、外科医の仕
事が容易になる。
【０００８】 滑りシェルとリングとの間の結合は、円錐形のクランプによってか又はリング
の締まり嵌めによって行うことができる。締まり嵌めの場合にはリングは加熱さ
れて、滑りシェルの上に被せられる。これによって冷却すると、収縮によって締
まり嵌め結合が達成される。
【０００９】 関節臼ケーシング内における滑りシェルの申し分ない座着を保証するため及び
関節臼ケーシングに均一な負荷が生じるようにするために、滑りシェルと関節臼
ケーシングとの間における間隔がすべての箇所において等しい寸法を有している
と、有利である。滑りシェルと関節臼ケーシングとの間において一定の間隔を形
成しかつ保証するために、固定エレメントはスペーサを有している。このような
スペーサは次のように、すなわち該スペーサが支持体によって関節臼ケーシング
の壁に固定エレメントの領域において、関節臼ケーシングへの力の均一な導入を
保証するように、構成されていると、有利である。関節臼ケーシング及び滑りシ
ェルの大きさに応じて、滑りシェルと関節臼ケーシングとの間の間隔は約１ｍｍ
〜１.８ｍｍの間である。
【００１０】 関節臼ケーシング内において滑りシェルとリングとの確実な固着を保証するた
めに、本発明の有利な構成では、固定エレメントが、半径方向でくさび状に拡大
しており、関節臼ケーシングに設けられていて固定エレメントが係合する切欠き
が、固定エレメントの輪郭に合わせられている。滑りシェルに対する押圧負荷時
に、滑りシェルは関節臼ケーシングを互いに離れる方向に押圧する。半径方向に
おいてくさび状に拡大していることによって、クランプ作用に基づいて関節臼ケ
ーシングはその形状を維持し、その結果拡大に基づく関節臼ケーシングからの滑
りシェルの脱落は回避される。
【００１１】 固定エレメントを介しての関節臼ケーシングへの力導入をさらに改善するため
に、本発明の別の有利な構成では、固定エレメントが、関節臼ケーシングへの挿
入の方向でくさび状に先細になっており、関節臼ケーシングにおける切欠きが、
固定エレメントの輪郭に合わせられている。切欠きの形状付与によって、固定エ
レメントを介して子午線の方向で関節臼ケーシング内に片側から力が導入される
ことは回避され、関節臼ケーシングは通常ほぼ半球形状に成形されているか又は
球欠の形状を有している。固定エレメントがくさび状に先細になっていることに
よって、子午線の方向における力成分だけが球形面の領域において発生するので
はなく、それに対して垂直な方向つまり関節臼ケーシングの緯線の方向における
力成分も発生するので、関節臼ケーシングに設けられた切欠きの領域における力
の導入を均一化することが保証される。
【００１２】 関節臼ケーシングの種々異なった構造形式に基づいて、滑りシェルを受容する
ための種々異なった内径が存在しており、この場合滑りシェルは、同一内径の滑
り面を有している、つまり同一のボールヘッド寸法に合わせられている。したが
ってリングに滑りシェルを埋め込むことの別の利点としては、滑りシェルの外径
をもはや関節臼ケーシングの種々様々な構造形式に合わせる必要がない、という
ことが挙げられる。所定の外径を有する滑りシェルを製造すること及び種々異な
った厚さのリングによって滑りシェルをその都度関節臼ケーシングの種々異なっ
た構造形式に合わせることで、十分である。本発明はゆえに次の思想に基づいて
いる。すなわち本発明は、滑りシェルをセラミック材料からただ１つの寸法で製
造すると簡単である、という思想に基づいている。なぜならばこのようにすると
、複数の型をストックしておくことと、異なった工具及び異なった機械調節によ
って滑りシェルを相応に後加工することが、不要になる。２８ｍｍの直径を有す
るボールヘッドのために設けられた滑りシェルのために、本発明のようにリング
に滑りシェルを埋め込むことによって、ストックすべき構造寸法の数は６つ減じ
られ、３２ｍｍのボールヘッド直径のためには３つ減じられる。
【００１３】 本発明の別の有利な構成としては、リングを備えた滑りシェルを取り扱うため
の工具が設けられており、この工具を用いて、関節臼ケーシングへの滑りシェル
の挿入及び関節臼ケーシングからの滑りシェルの取出しが可能である。この場合
有利な構成では、工具が、軸方向において相対的にシフト可能な２つの成分を有
しており、第１の成分が支持装置として関節臼ケーシングの縁部に支持されてお
り、第２の成分が押圧・引張り装置として、滑りシェルの取扱いに関連して、滑
りシェルに位置決め可能である。押圧・引張り装置は次のように、すなわち該押
圧・引張り装置が関節臼ケーシングへの滑りシェルの挿入のためには固定エレメ
ントに装着可能であり、これによって、相応な操作によって押圧力を固定エレメ
ントに対して加えることができ、この押圧力は関節臼ケーシングの方向に向けら
れていて、これによって滑りシェルを関節臼ケーシング内に挿入し、この場合固
定エレメントは、滑りシェルの対応する切欠き内に押し込まれる。
【００１４】 関節臼ケーシングから滑りシェルを解離することを可能にするために、本発明
の別の有利な構成では、押圧・引張り装置が固定エレメントに後ろから係合可能
であり、工具の両成分の相対運動によって、関節臼ケーシングから離れる方向の
引張り力が滑りシェルに対して加えられるようになっている。支持装置が関節臼
ケーシングの縁部に支持されているのに対して、押圧・引張り装置は固定エレメ
ントを関節臼ケーシングにおける切欠きから引き出す。工具はその機能に関して
は、軸からの軸受の引出し装置と比較可能であるが、異なっている点は、この場
合中央に配置された軸に対する支持は行われず、引き出される対象物が支持ポイ
ントの周りに配置されているのではなく、除去すべき対象物が、該対象物をそこ
から引き出したい対象物の内部に位置していることである。
【００１５】 次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１６】 図１は、本発明によるモジュラ構造の関節臼を上から見た平面図である。
【００１７】 図２は、図１の切断経過に相応して、関節臼を子午線に沿って切断した断面図
である。
【００１８】 図３は、関節臼ケーシングの壁における固定エレメントを断面して示す詳細図
である。
【００１９】 図４は滑りシェルを取り扱う工具を示す図である。
【００２０】 図１には、本発明によるモジュラ式に構成された、つまりモジュラ構造の関節
臼（Gelenkpfanne）１が拡大して示されている。滑りシェル２のうち滑り面３と
端面４とが見える。滑りシェル２は、生体親和性の金属から成るリング５によっ
て取り囲まれる。リング５は図示の実施例では、均一な間隔をおいて全周にわた
って分配配置された４つの固定エレメント６を有している。これらの固定エレメ
ント６は関節臼ケーシング７内において固定されており、この場合そこで相応に
成形された切欠き８（図３）内に係合している。図３には平面図で見て、固定エ
レメント６がくさび状に外方に向かって拡がっている形状９が示されている。関
節臼ケーシング７はその構造形式に相応する壁厚１０を有しており、この壁厚１
０は例えば２ｍｍ〜５ｍｍの間である。滑りシェル２を受容するための関節臼ケ
ーシング７の内径は、符号１１で示されている。図面から分かるように、この内
径１１は滑りシェル２の外径よりも著しく大きく、さらにリング５の外径１３よ
りも大きい。これによってリング５と関節臼ケーシング７との間には間隙１４が
存在している。間隙１４の均一な幅を保証するために、固定エレメント６はいわ
ゆるスペーサ１５を有している。リング５及び固定エレメント６と同じ材料から
成るスペーサ１５は、関節臼ケーシング７の構造形式に合わせられた厚さ１６を
有しており、この厚さ１６は所望の間隙幅に相当している。スペーサ１５は間隙
１４を均一に形成するためのみならず、関節臼ケーシング７内におけるリング５
ひいては滑りシェル２の均一な支持のためにも働く。
【００２１】 本発明によれば、所定の直径を有する滑り面３を備えた滑りシェル２の外径１
２は、関節臼ケーシング７のすべての構造形式のために一定である。リング５の
相応な壁厚１７によって、関節臼ケーシング７の内径１１と滑りシェル２の外径
１２との間の差は補償されるので、スペーサ１５の寸法１６に相当する幅を有す
る各間隙１４は、関節臼ケーシング７のすべての構造形式において実質的に同じ
大きさである。間隙１４は、滑り面の直径及び関節臼ケーシング７の構造形式に
合わせられた幅１６を有しており、この幅１６は約１ｍｍ〜１.８ｍｍの間であ
る。したがってリング５の壁厚１７は、約２ｍｍ〜約５ｍｍになる。
【００２２】 図２には、本発明によるモジュラー式に構成された関節臼１が図１のＩＩ−Ｉ
Ｉ線に沿って断面された断面図で示されている。この場合断面は、対向して位置
している２つの固定エレメント６を貫いて延びている。図２から分かるように、
リング５は滑りシェル２をその外側領域１８において取り囲んでおり、この外側
領域１８では、関節臼ケーシング７内に滑りシェル２を汎用のように挿入した場
合に、関節臼ケーシングとのクランプが生じる。リング５と滑りシェル２との間
の結合は、従来技術におけるように、円錐形のクランプ又は締まり嵌め（Aufsch
rumpfen）を用いて行うことができる。リング５の高さ１９は、関節臼ケーシン
グにおける汎用の円錐形クランプを例にとれば、ほぼ１０ｍｍである。リング５
内における滑りシェル２のクランプ時にリング５と滑りシェル２との間の移行箇
所２０における緊張を回避するために、リング５はくさび状に滑りシェル２に向
かって先細になっている。
【００２３】 図示の実施例が示すように、リング５はそのスペーサ１５で関節臼ケーシング
７に接触している。さらに固定エレメント６の下には切欠き２２が設けられてお
り、この切欠き２２内には、図示されていないが、工具のグリッパが係合するこ
とができ、これによって滑りシェル２を備えたリング５を関節臼ケーシング７か
ら持ち上げて取り出すことが可能になる。
【００２４】 図３には、関節臼ケーシング７の壁への固定エレメント６の係合の様子が示さ
れている。図３は、さらに拡大された尺度で示された断面図である。固定エレメ
ント６は台形状の横断面２３を有している。固定エレメント６が係合する切欠き
８は、固定エレメント６の横断面２３に合わせられた形状を有している。台形状
の横断面２３は、滑りシェル２に対して作用する力及び、図示の実施例ではほぼ
球欠形状を有する関節臼ケーシング７の子午線（図２）の方向２４で、先細にな
っている。
【００２５】 台形状の固定エレメント６のサイドライン２５が力の作用方向２４に対して斜
めに延びていることに基づいて、関節臼ケーシング７内への力の導入は、子午線
方向２４における成分２６とそれに対して垂直に延びる方向における成分２７と
をもって、緯線（Breitenkreis）に相応して行われる。側壁２５は図示の実施例
では子午線及び力の主作用方向２４に対して、約１５°の角度２８をおいて傾い
ている。
【００２６】 図４には工具３０が示されており、この工具３０によって、リングに埋め込ま
れた滑りシェル２を関節臼ケーシング７内に挿入したり、又は再び関節臼ケーシ
ング７から取り出すことができる。工具３０は概略的に示されており、以下にお
いてはその作用形式だけを述べる。
【００２７】 工具３０は互いに軸方向シフト可能な２つの成分、つまり支持装置３１と押圧
・引張り装置３２とを有しており、両装置３１，３２はねじ山付スピンドル３３
を介して互いに結合されており、この場合支持装置３１はナット３４に固定され
ていて、このナット３４はねじ山付スピンドル３３に運動可能に配置されており
、押圧・引張り装置３２はねじ山付スピンドル３３自体に自由回転可能に取り付
けられている。
【００２８】 支持装置３１は図示の実施例では、互いに平行にかつねじ山付スピンドル３３
に対して平行に配置された４つの支持体３５から成っている。これらの支持体３
５は、ナット３４の周方向で見て等しい大きさの角度間隔を有している。そして
支持体３５は足３６で関節臼ケーシング７の端面に支持されている。図面には詳
しく示されていない調節装置３７は、関節臼ケーシング７の種々異なった直径に
対する支持の適合を可能にする。調節は例えば、略示されたねじの解離及び、長
孔に沿った二重矢印３８に相応した支持体のシフトによって、行うことができる
。
【００２９】 押圧・引張り装置３２の４つの支持体３９はその数及び配置形式に関して、リ
ング５の固定エレメント６に合わせられている。支持体３９はリング４０を介し
て互いに結合されていて、それぞれ支持装置３１の支持体３５の間に配置されて
いる。リングは、ねじ山付スピンドル３３の端部において２つの保持円板４１の
間で自由回転可能に保持される。
【００３０】 図示の実施例には、関節臼ケーシング７内への滑りシェル２の挿入動作が示さ
れている。押圧・引張り装置３２の支持体３９はそれぞれ固定エレメント６に装
着されている。支持装置３１の支持体３５は、関節臼ケーシング７の縁部に支持
されている。ねじ山付スピンドル３３の上端部に設けられたハンドル４２を時計
回り方向４３に回転させることによって、押圧・引張り装置３２の支持体３９は
矢印４４の方向に移動し、これによって固定エレメント６を関節臼ケーシング７
の切欠き８内に押し込む。この押込み動作を実施できるようにするために、支持
装置３１には同様に矢印４４の方向で圧力が加えられねばならない。支持体３９
の端部に枢着的に配置されていて滑りシェルの持ち上げて取り出すためのフック
４５は、滑りシェル２の押込みが阻止されないようにするために、上方旋回させ
られている。
【００３１】 滑りシェル２を関節臼ケーシング７から離すことが望まれると、まず初めに支
持体３９の端部に枢着的に配置されたフック４５を固定エレメント６の下に押し
込んで、該フック４５を切欠き２２内に係合させる。次いでねじ山付スピンドル
３３が逆時計回り方向で回転させられ、これに対して支持装置３１が関節臼ケー
シング７の縁部に支持されていると、押圧・引張り装置３２が矢印４７の方向で
移動させられ、これによって固定エレメント６を関節臼ケーシング７から持ち上
げ、ひいては滑りシェル２を関節臼ケーシング７から取り出す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるモジュラ構造の関節臼を上から見た平面図である。
【図２】 図１の切断経過に相応して、関節臼を子午線に沿って切断した断面図である。
【図３】 関節臼ケーシングの壁における固定エレメントを断面して示す詳細図である。
【図４】 滑りシェルを取り扱う工具を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 いて位置しているようにした。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 骨組織内に挿入される人工球関節用のモジュラ構造の関節臼
    であって、関節臼ケーシングとして骨内に挿入される外側の金属シェルと、関節
    臼ケーシング内に挿入されるセラミック製の内側の滑りシェルとから成っている
    形式のものにおいて、セラミック製の滑りシェル（２）が、生体親和性の金属か
    ら成るリング（５）内に堅固に挿入されており、リング（５）が、半径方向外側
    に向かって延びる少なくとも３つの固定エレメント（６）を備えており、該固定
    エレメント（６）がそれぞれ、関節臼ケーシング（７）内における切欠き（８）
    に係合しており、リング（５）が関節臼ケーシング（７）から間隙（１４）によ
    って間隔をおいて位置していることを特徴とする、人工球関節用のモジュラ構造
    の関節臼。
  2. 【請求項２】 滑りシェル（２）が円錐形のクランプによってリング（５）
    内に固定されている、請求項１記載のモジュラ構造の関節臼。
  3. 【請求項３】 リング（５）が滑りシェル（２）に締まり嵌めされている、
    請求項１記載のモジュラ構造の関節臼。
  4. 【請求項４】 滑りシェル（２）と関節臼ケーシング（７）との間に一定の
    間隔を有する間隙を形成するために、固定エレメント（６）がスペーサ（１５）
    を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のモジュラ構造の関節臼
    。
  5. 【請求項５】 リング（５）における固定エレメント（６）が、半径方向で
    くさび状に拡大しており、関節臼ケーシング（７）内における切欠き（８）が、
    固定エレメント（６）の輪郭に合わせられている、請求項１から４までのいずれ
    か１項記載のモジュラ構造の関節臼。
  6. 【請求項６】 固定エレメント（６）が、関節臼ケーシング（７）への挿入
    の方向（２４）でくさび状に先細（２３）になっており、関節臼ケーシング（７
    ）における切欠き（８）が、固定エレメント（６）の輪郭に合わせられている、
    請求項１から３までのいずれか１項記載のモジュラ構造の関節臼。
  7. 【請求項７】 滑りシェル（２）の外径（１２）が一定であり、滑りシェル
    （２）を受容する関節臼ケーシング（７）の内径（１１）が種々異なっている場
    合に、リング（５）の外径（１３）が関節臼ケーシング（７）の内径（１１）に
    合わせられていて、間隙（１４）の寸法が、滑りシェル（２）と関節臼ケーシン
    グ（７）との可能な組合せにおいて、常にほぼ等しい大きさである、請求項１か
    ら６までのいずれか１項記載のモジュラ構造の関節臼。
  8. 【請求項８】 リング（５）内に挿入される滑りシェル（２）を取り扱うた
    めの工具（３０）が、関節臼ケーシング（７）内への挿入及び関節臼ケーシング
    （７）からの取出しのために設けられている、請求項１から７までのいずれか１
    項記載のモジュラ構造の関節臼。
  9. 【請求項９】 工具（３０）が、軸方向において相対的にシフト可能な２つ
    の成分（３１，３２）を有しており、第１の成分が支持装置（３１）として関節
    臼ケーシング（７）の縁部に支持されており、第２の成分が押圧・引張り装置（
    ３２）として、滑りシェル（２）の取扱いに関連して、滑りシェル（２）の固定
    エレメント（６）に位置決め可能である、請求項８記載のモジュラ構造の関節臼
    。
  10. 【請求項１０】 関節臼ケーシング（７）内への滑りシェル（２）の挿入の
    ために、押圧・引張り装置（３２）が固定エレメント（６）に装着可能であり、
    かつ支持装置（３１）が関節臼ケーシング（７）の縁部に装着可能であり、工具
    （３０）の両成分（３１，３２）の互いに離れる方向におけるシフトによって、
    滑りシェル（２）に対して関節臼ケーシング（７）に向かう方向（４４）で押圧
    力が作用可能である、請求項９記載のモジュラ構造の関節臼。
  11. 【請求項１１】 関節臼ケーシング（７）からの滑りシェル（２）の取出し
    のために、支持装置（３１）が関節臼ケーシング（７）の縁部に装着可能であり
    、固定エレメント（６）が押圧・引張り装置（３２）を用いて後ろから係合可能
    であり、工具（３０）の両成分（３１，３２）の互いに接近する方向におけるシ
    フトによって、滑りシェル（２）が関節臼ケーシング（７）から持ち上げられて
    取出し可能である、請求項９記載のモジュラ構造の関節臼。
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