WO2004052244A1 - Künstliches gelenk - Google Patents

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WO2004052244A1
WO2004052244A1 PCT/DE2003/004025 DE0304025W WO2004052244A1 WO 2004052244 A1 WO2004052244 A1 WO 2004052244A1 DE 0304025 W DE0304025 W DE 0304025W WO 2004052244 A1 WO2004052244 A1 WO 2004052244A1
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WO
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joint
projection
recess
artificial joint
contact surface
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PCT/DE2003/004025
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English (en)
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Christian Abicht
Peter Adam
Dietmar Kubein-Meesenburg
Hans NÄGERL
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Hjs Gelenk System Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an artificial joint with a joint plateau and a joint support, which are connected to one another by means of a contact surface defined by a recess and a projection inserted therein, the projection having an excess compared to the recess at body temperature of the patient and by means of a temperature difference of the projection or the recess can be inserted into the recess relative to the body temperature of the patient.
  • the invention further relates to a method for producing a connection in such an artificial joint.
  • Such an artificial joint is already known for example from US 487 8916.
  • the artificial joint has a rotationally symmetrical joint plateau and a spherical shell-shaped joint support which are connected to one another by means of a shrink connection.
  • the joint support has an excess in the joint plateau at the patient's body temperature and can therefore only be inserted into the recess by means of a temperature difference compared to the patient's body temperature.
  • a disadvantage of the known joints of the type mentioned is that the resilience of the artificial joint cannot be ensured permanently. In particular, damage to the joint parts cannot be reliably excluded.
  • a modular kit for the tibia part of a knee prosthesis is also already known, which consists of a tibia plateau with a pin and a joint support made of polyethylene. Trunks of different sizes can be inserted into the tibial plateau and joint supports of different heights are guided on all sides in one plane of the tibial plateau. To fix the joint support, this is brought into the plane of the tibial plateau by a swiveling movement.
  • the resilience that can be achieved thereby is comparatively low and that the snap connection formed in this way also avoids a cavity between the joint support and the tibial plateau when in use.
  • the invention has for its object to provide a way to perform a knee joint prosthesis of the type mentioned in such a way that the resilience, in particular permanent resilience over a long period of time is significantly improved. Furthermore, a method for producing such a knee joint prosthesis is to be created.
  • the first-mentioned object is achieved according to the invention with a knee joint prosthesis according to the features of claim 1.
  • the further configuration of the knee joint prosthesis according to the invention can be found in subclaims 2 to 15.
  • an artificial joint is therefore provided, the contact surface or the oversize, in particular depending on the location, being dimensioned differently in such a way that, due to the fixing forces acting on the projection at body temperature of the patient in the joint support and / or joint plateau, a state of tension is realized by which the load availability and / or durability of the joint is increased.
  • the invention is based on the surprising finding that the thermal shrink connection determined in the artificial joint for fixation and realized by means of the temperature difference can also be used in an advantageous manner to increase the resilience of the load by means of the fixing forces introduced in this way and the stresses generated thereby Increase joint.
  • the voltages are optimally set in such a way that they counteract the load-induced force. For example, a multidimensional state of stress can be generated in this way, in which the joint support merely is loaded by compressive forces, whereas the effect of tensile forces due to the preload is excluded.
  • a targeted pressure state is generated in the joint support due to the fixing forces, which counteracts an external force under load.
  • the contact surface is designed in such a way that the state of tension or pressure can be adjusted with respect to the amount and / or and the direction, in order in this way to optimally adapt the joint to the patient and his individual requirements to be able to.
  • a modification proves to be particularly resilient, in which the amount of the pressure state introduced due to the fixing forces is greater than the amount of an external force. As a result, no tensile forces occur in the joint support even with large external forces. However, the load capacity with regard to external pressure forces is increased, so that this increases the load capacity.
  • a particularly practical design is also achieved when the pressure or tension state can be set as a function of the main load level of the artificial joint. This makes it possible to achieve a state of tension that is adapted to the stress on the joint from the patient when the joint support is fixed on the joint plateau. As a result, due to the adaptation of the joint that is optimized in this way, a further increase in the load limits, in particular in the case of materials known per se, can be achieved without having to change the external dimensions of the components for this purpose.
  • the voltage state could already be largely predetermined by the manufacturer.
  • an intermediate element is provided in the area of the contact surface for adjusting the voltage state, by means of which the voltage state can be variably set depending on the location.
  • the element can be fixed in different positions in order to make it easy for the operator to adjust it.
  • a modification in which the element is designed as a shell and allows the joint plateau to be fixed in different angular positions relative to the joint support also proves to be particularly practical.
  • the recess has an undercut which fixes the projection in a form-fitting manner and which is determined by a contour or a topography of the joint support, in particular the material thickness, because this causes the fixing forces that occur in different areas Different oversizes depending on the functional levels of the joint could also be provided.
  • the state of tension in the joint can thus be significantly optimized, in particular with regard to the expected load, and at the same time the service life can be increased.
  • the projection inserted into the recess is by means of the Shrink connection fixed non-positively and positively Therefore, the fixing of a non-rotationally symmetrical, for example kidney-shaped joint support is also suitable without restrictions.
  • a prestressing force is generated by a contact surface that is inclined with respect to the joining direction, by means of which a gap formation between the joint plateau and the joint support is also reliably excluded.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is also achieved if the joint plateau and the joint support each have a different coefficient of thermal expansion.
  • a common heating or cooling of the joint plateau together with the joint support leads to a different heat expansion or cold shrinkage, so that a difference is obtained. It is therefore not necessary to merely heat the recess and / or to cool the projection and so on put the set state together.
  • a modification of the knee joint prosthesis according to the invention is particularly simple, in which a contact surface between the projection and the recess is provided with a surface texture which improves the transmission of force, in particular roughness or structuring.
  • the load-bearing capacity of the connection can be significantly increased by means of improved static friction.
  • the joint support is associated with a recess of a metal, a 'projection of polyethylene and the joint plateau. This achieves an optimal ratio of the thermal expansion coefficients, so that a temperature difference of approx. 10 ° C already leads to an expansion difference of approx. 0.1 mm.
  • the handling of the joint plateau and the joint support for assembly is thereby facilitated and therefore allows a selection of the suitable joint support to be made according to the respective individual requirements of the patient during the treatment.
  • the projection and the recess lie against one another on a circumferential contact surface which has a continuous course.
  • a uniform introduction of force over the entire length of the contact surface is realized, whereby the load capacity of the connection can be further improved.
  • the joint plateau has the recess and the joint support has the projection.
  • a fixation between the joint plateau and the joint support which can be handled in a simple manner, is realized, which permits a substantially higher load capacity due to the tension state introduced by the shrink connection.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of an artificial joint according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the artificial joint shown in FIG. 1;
  • FIG. 1 shows an artificial joint 1, in particular as a knee joint prosthesis, in a sectional side view.
  • an articulated plateau 3 equipped with a pin 2, which is connected to an articulated support 4 in a non-positive and positive manner.
  • the joint support 4 has a projection 5 which, compared to a recess 6 of the joint plateau 3, has an oversize 7 shown in more detail in FIG.
  • a temperature which differs significantly from the body temperature of the patient is first set by heating or cooling the projection 5 and / or the recess 6, and in this way different thermal expansions are achieved in each case.
  • the thermal shrink connection realized by means of the temperature difference can at the same time also be used advantageously to increase the resilience of the joint 1 by means of the fixing forces introduced in this way and the tensions generated thereby.
  • the voltages are optimally set in such a way that they counteract the load-induced force. For example, a stress state can be generated in this way, in which the joint support 4 is only loaded by compressive forces, whereas the effect of tensile forces due to the preload is excluded.
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the artificial joint 1 shown in FIG.
  • the ready-to-use functional position is shown, in which the projection 5 is already inserted into the recess 6 in a non-positive and positive manner.
  • the original oversize 7 of the protrusion 5, shown only in dashed lines, is initially reduced by cooling to a shrink dimension 8, also shown in dashed lines, so that problem-free assembly is made possible.
  • the projection 5 is pressed flat against the recess 6 and fixed there non-positively.
  • an undercut 10 is formed, which additionally leads to a form-fitting fixation of the projection 5 in the recess 6.
  • stress curves which differ from one another are achieved in relation to an edge region 11 of the recess 6, so that the resulting force component leads to a prestress in the direction of the projection 5 with respect to the recess 6.
  • FIG. 3 additionally shows a top view of the joint 1 shown in FIG. 1.
  • the peripheral contact surface 9 can be seen between the projection 5 shown in FIGS. 1 and 2 and the recess 6.
  • the contact surface 9 has a continuous course, which ensures a uniform introduction of the fixing force over the entire circumference. As a result, the resilience of the artificial joint 1 can be further increased.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein insbesondere als Kniegelenkprothese ausgeführtes künstliches Gelenk (1) sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das künstliche Gelenk (1) hat ein mit einer Ausnehmung (6) versehenes Gelenkplateau (3) und eine mit einem Vorsprung (5) ausgestattete Gelenkauflage (4), die an einer Kontaktfläche kraft- und formschlüssig miteinander verbunden sind. Hierzu weist der Vorsprung (5) gegenüber der Ausnehmung (6) ein Übermass auf, welches durch Abkühlung des Vorsprunges (5) derart geschrumpft wird, dass eine problemlose Montage ermöglicht wird. Bei dem anschliessenden Temperaturausgleich führt die Wärmedehnung zu einer Verspannung des Vorsprunges (5) in der Ausnehmung (6). Hierbei ist die Kontaktfläche (9) bzw. das Übermass (7) insbesondere ortsabhängig unterschiedlich derart bemessen, dass aufgrund der auf den Vorsprung (5) wirkenden Fixierkräfte bei Körpertemperatur des Patienten in der Gelenkauflage (4) ein Spannungszustand realisiert ist, durch den die Belastbarkeit des Gelenkes (1) erhöht ist.

Description

Künstliches Gelenk
Die Erfindung betrifft ein künstliches Gelenk mit einem Gelenkplateau und einer Gelenkauflage, die mittels einer durch eine Ausnehmung und einen darin eingesetzten Vorsprung bestimmte Kontaktfläche miteinander verbunden sind, wobei der Vorsprung gegenüber der Ausnehmung bei Körpertemperatur des Patienten ein Übermaß aufweist und mittels einer Temperaturdifferenz des Vorsprunges oder der Ausnehmung gegenüber der Körpertemperatur des Patienten in die Ausnehmung einsetzbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung in einem solchen künstlichen Gelenk.
Ein solches künstliches Gelenk ist beispielsweise bereits durch die US 487 8916 bekannt. Das künstliche Gelenk hat ein dabei ein rotationssymmetrisches Gelenkplateau und eine ku- gelschalenförmige Gelenkauflage, die mittels einer Schrumpfverbindung miteinander verbunden sind. Die Gelenkauflage weist in dem Gelenkplateau bei Körpertemperatur des Pati- enten ein Übermaß auf und ist daher ausschließlich mittels einer Temperaturdifferenz gegenüber der Körpertemperatur des Patienten in die Ausnehmung einsetzbar.
Gattungsgemäße künstliche Gelenke sind auch durch die US 58 58 020 sowie die FR 24 93 139 A1 bekannt.
Als nachteilig erweist sich bei den bekannten Gelenken der genannten Art, dass die Belastbarkeit des künstlichen Gelenkes nicht dauerhaft sichergestellt werden kann. Insbesondere sind Beschädigungen der Gelenkteile nicht zuverlässig auszuschließen. Durch die EP 04 95 340 A 1 ist auch weiterhin bereits ein modularer Bausatz für den Tibiateil einer Kniegelenkprothese bekannt, der aus einem Tibiaplateau mit einem Zapfen und aus einer Gelenkauflage aus Polyethylen besteht. In das Tibiaplateau sind unterschiedlich große Stämme einsetzbar und unterschiedlich hohe Gelenkauflagen sind in einer Ebene des Tibi- aplateaus allseitig geführt. Zur Fixierung der Gelenkauflage wird diese in die Ebene des Tibi- aplateaus durch eine Schwenkbewegung eingebracht. Als nachteilig hat es sich dabei jedoch erwiesen, dass die dadurch erzielbare Belastbarkeit vergleichsweise gering ist und zudem die so gebildete Schnappverbindung im Gebrauchszustand einen Hohlraum zwischen der Gelenkauflage und dem Tibiaplateau ausspart.
Es ist ferner auch durch die CH-PS 66 73 83 ein Tibiateil einer Kniegelenkprothese beschrieben, die aus einem Tibiaplateau mit Zapfen und aus einer Gelenkauflage besteht. Der Einbau dieser Kniegelenkprothese erfordert jedoch eine individuelle Vorbearbeitung, die wesentlich vom Geschick des Operateurs abhängig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine Kniegelenkprothese der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass dadurch die Belastbarkeit insbesondere Dauerbelastbarkeit über einen langen Zeitraum hinweg wesentlich verbessert ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kniegelenkprothese geschaffen werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kniegelenkprothese gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kniegelenkprothese ist den Unteransprüchen 2 bis 15 zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also ein künstliches Gelenk vorgesehen, die Kontaktfläche bzw. das Übermaß insbesondere ortsabhängig unterschiedlich derart bemessen ist, dass aufgrund der auf den Vorsprung wirkenden Fixierkräfte bei Körpertemperatur des Patienten in der Gelenkauflage und/oder Gelenkplateaus ein Spannungszustand realisiert ist, durch den die Belast- barkeit und/oder Haltbarkeit des Gelenkes erhöht ist. Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Erkenntnis aus, dass die bei dem künstlichen Gelenk zur Fixierung bestimmte und mittels der Temperaturdifferenz realisierte thermische Schrumpfverbindung zugleich auch in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden kann, mittels der auf diese Weise eingebrachten Fixierkräfte und dadurch erzeugten Spannungen die Belastbarkeit des Gelenkes zu erhöhen. Hierzu werden die Spannungen in optimaler Weise derart eingestellt, dass diese der lastbedingten Krafteinwirkung entgegenwirken. Beispielsweise kann auf diese Weise ein mehrdimensionaler Spannungszustand erzeugt werden, bei dem die Gelenkauflage lediglich durch Druckkräfte belastet wird, hingegen die Einwirkung von Zugkräften aufgrund der Vorspannung ausgeschlossen ist.
Hierzu wird nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung aufgrund der Fixierkräfte ein gezielter Druckzustand in der Gelenkauflage erzeugt, welcher einer äußeren Krafteinwirkung unter Belastung entgegenwirkt.
Dabei ist es besonders praxisgerecht, wenn die Kontaktfläche derart ausgeführt ist, dass der Spannungszustand oder der Druckzustand hinsichtlich des Betrages und/oder und der Rich- tung einstellbar ist, um auf diese Weise eine optimale Anpassung des Gelenkes an den Patienten und dessen individuelle Anforderungen erfüllen zu können.
Dabei erweist sich eine Abwandlung als besonders belastbar, bei welcher der Betrag des aufgrund der Fixierkräfte eingebrachten Druckzustandes größer als der Betrag einer äußeren Krafteinwirkung ist. Hierdurch treten auch bei großen äußeren Krafteinwirkungen in der Gelenkauflage keine Zugkräfte auf. Die Belastbarkeit hinsichtlich äußerer Druckkräfte ist demgegenüber jedoch erhöht, so dass hierdurch eine Erhöhung der Belastbarkeit einhergeht.
Eine besonders praxisrelevante Gestaltung wird auch dann erreicht, wenn der Druck- bzw. Spannungszustand in Abhängigkeit der Hauptbelastungsebene des künstlichen Gelenkes einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, einen an die Belastung des Gelenkes durch den Pa- tienten angepassten Spannungszustand bereits bei der Fixierung der Gelenkauflage an dem Gelenkplateau zu erreichen. Hierdurch kann aufgrund der auf diese Weise optimierten Anpassung des Gelenkes eine weitere Steigerung der Belastungsgrenzen insbesondere bei an sich bekannten Werkstoffen erreicht werden, ohne zu diesem Zweck die äußeren Abmessungen der Bauelemente ändern zu müssen.
In besonders vorteilhafter Weise wird erreicht, dass der Spannungszustand durch eine einer äußeren Krafteinwirkung entgegenwirkende Vorspannung gegeben ist.
Der Spannungszustand könnte bereits herstellerseitig weitgehend vorbestimmt sein. Um jedoch eine Anpassung an den Patienten in besonders vorteilhafter Weise realisieren zu können ist im Bereich der Kontaktfläche ein zur Einstellung des Spannungszustand vorgesehe- nes Zwischenelemente vorgesehen, durch das der Spannungszustand ortsabhängig variabel eingestellt werden kann.
Beispielsweise ist hierzu das Element in unterschiedlichen Positionen festlegbar, um so eine einfache Einstellbarkeit durch den Operateur zu ermöglichen. Als besonders praxisgerecht erweist sich dabei auch eine Abwandlung bei der das Element als eine Schale ausgeführt ist und eine Festlegung des Gelenkplateaus gegenüber der Gelenkauflage in unterschiedlichen Winkelstellungen gestattet.
Zu diesem Zweck erweist sich eine Ausgestaltung als besonders vorteilhaft, bei der die Aus- nehmung eine den Vorsprung formschlüssig fixierende Hinterschneidung aufweist, die durch eine Kontur oder eine Topographie der Gelenkauflage, insbesondere der Mateπalstärke, bestimmt ist, weil dadurch die auftretenden Fixierkrafte in verschiedenen Bereichen unterschiedlich eingestellt werden können Weiterhin könnten unterschiedliche Übermaße in Abhängigkeit der Funktionsebenen des Gelenkes vorgesehen werden Es kann also der Span- nungszustand in dem Gelenk insbesondere hinsichtlich der erwartungsgemäßen Belastung wesentlich optimiert werden und zugleich die Lebensdauer erhöht werden Der in die Ausnehmung eingesetzte Vorsprung ist dabei mittels der Schrumpfverbindung kraft- und formschlüssig fixiert Daher ist auch die Fixierung einer nicht rotationssymmetrischen, beispielsweise nierenformigen Gelenkauflage uneingeschränkt geeignet. Beispielsweise wird durch eine gegenüber der Fügerichtung geneigte Kontaktflache eine Vorspannkraft erzeugt, durch die zugleich auch eine Spaltbildung zwischen dem Gelenkplateau und der Gelenkauflage zuverlässig ausgeschlossen werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausfύhrungsform der Erfindung, wird auch dann erreicht, wenn das Gelenkplateau und die Gelenkauflage jeweils einen unterschiedlichen Warmeausdeh- nungskoeffizienten aufweisen. Hierdurch führt eine gemeinsame Erwärmung oder Abkühlung des Gelenkplateaus zusammen mit der Gelenkauflage zu einer unterschiedlichen Warme- ausdehnung bzw. Kalteschrumpfung, so dass sich ein Differenzmaß einstellt Es ist daher nicht erforderlich, lediglich die Ausnehmung zu erwärmen und / oder den Vorsprung abzukühlen und in dem so eingestellten Zustand zusammenzufügen.
Dabei erweist es sich als besonders praxisnah, wenn das Gelenkplateau und die Gelenkauflage konturbündig miteinander verbunden sind. Hierdurch können unerwünschte Vorsprύnge vermieden und die Belastbarkeit auch über einen langen Zeitraum hinweg wesentlich verbessert werden. Die äußeren Abmessungen, beispielsweise die Querschnittsfläche des Ge- lenkplateaus und der Gelenkauflage stimmen dabei insbesondere identisch überein
Besonders einfach ist hingegen eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Kniegelenkprothese, bei der eine Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung und der Ausnehmung mit einer die Kraftübertragung verbessernden Oberflachenbeschaffenheit, insbesondere Rauhigkeit oder Strukturierung, ausgestattet ist. Hierdurch kann die Belastbarkeit der Verbindung durch eine verbesserte Haftreibung deutlich erhöht werden Die Kontaktfläche ist hierzu beispielsweise mit einer Strukturierung ausgestattet. Als besonders praxisgerecht erweist sich dabei auch eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher der Gelenkauflage ein' Vorsprung aus Polyethylen und dem Gelenkplateau eine Ausnehmung aus einem Metall zugeordnet ist. Hierdurch wird ein optimales Verhältnis der Wärmedehnungskoeffizienten erreicht, so dass bereits eine Temperaturdifferenz von ca. 10°C zu einer Dehnungsdifferenz von ca. 0,1 mm führt. Die Handhabung des Gelenkplateaus und der Gelenkauflage zur Montage wird dadurch erleichtert und gestattet daher eine entsprechend der jeweiligen individuellen Anforderungen des Patienten vorzunehmende Auswahl der geeigneten Gelenkauflage während der Behandlung.
Weiterhin hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Vorsprung und die Ausnehmung an einer umlaufende Kontaktfläche gegeneinander liegen, die einen stetigen Verlauf hat. Hierdurch wird eine gleichmäßige Krafteinleitung über die gesamte Länge der Kontaktfläche realisiert, wodurch die Belastbarkeit der Verbindung weiter verbessert werden kann. Dabei weist nach einer weiteren besonders günstigen Abwandlung der vorliegenden Erfindung das Gelenkplateau die Ausnehmung und die Gelenkauflage den Vorsprung auf.
Die zweitgenannte Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere als Kniegelenkprothese ausgeführten künstlichen Gelenks zu schaffen, bei dem ein Gelenkplateau mit einer Gelenkauflage mittels einer durch eine Ausnehmung und einen darin eingesetzten Vorsprung gebildeten Kontaktfläche verbunden wird, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kontaktfläche bzw. das Übermaß insbesondere ortsabhängig unterschiedlich derart bemessen werden, dass aufgrund der auf den Vorsprung wirkenden Fixierkräfte bei Körpertemperatur des Patienten in der Gelenkauflage ein Spannungszustand erzeugt wird, durch den die Belastbarkeit und/oder Haltbarkeit erhöht ist. Hierdurch wird eine in einfacher Weise zu handhabende Fixierung zwischen dem Gelenkplateau und der Gelenkauflage realisiert, die eine wesentlich höhere Belastbarkeit aufgrund des durch die Schrumpfverbindung eingebrachten Spannungszustandes gestattet.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.1 eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen künstlichen Gelenks;
Fig.2 eine Detaildarstellung des in Figur 1 gezeigten künstlichen Gelenks;
Fig.3 eine Draufsicht auf das in Figur 1 gezeigte Gelenk. Figur 1 zeigt ein insbesondere als Kniegelenkprothese ausgeführtes künstliches Gelenk 1 in einer geschnittenen Seitenansicht. Zu erkennen ist ein mit einem Zapfen 2 ausgestattetes Gelenkplateau 3, das mit einer Gelenkauflage 4 kraft- und formschlüssig verbunden ist. Hier- zu hat die Gelenkauflage 4 einen Vorsprung 5, welcher gegenüber einer Ausnehmung 6 des Gelenkplateaus 3 ein in Figur 2 näher dargestelltes Übermaß 7 aufweist. Um den Vorsprung 5 in die Ausnehmung 6 einsetzen zu können, wird zunächst eine von der Körpertemperatur des Patienten deutlich abweichende Temperatur durch Erwärmung bzw. Abkühlung des Vorsprunges 5 und / oder der Ausnehmung 6 eingestellt und dadurch werden jeweils unter- schiedliche thermische Dehnungen erreicht. Nach dem Einsetzen des Vorsprunges 5 in die Ausnehmung 6 erfolgt ein Temperaturausgleich, wodurch sich der Vorsprung 5 in der Ausnehmung 6 verspannt und zugleich flächig anlegt. Die mittels der Temperaturdifferenz realisierte thermische Schrumpfverbindung kann zugleich auch in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, mittels der auf diese Weise eingebrachten Fixierkräfte und dadurch erzeugten Spannungen die Belastbarkeit des Gelenkes 1 zu erhöhen. Hierzu werden die Spannungen in optimaler Weise derart eingestellt, dass diese der lastbedingten Krafteinwirkung entgegenwirken. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Spannungszustand erzeugt werden, bei dem die Gelenkauflage 4 lediglich durch Druckkräfte belastet wird, hingegen die Einwirkung von Zugkräften aufgrund der Vorspannung ausgeschlossen ist.
Die genaue Formgebung des Vorsprungs 5 und der Ausnehmung 6 wird anhand der Figur 2 näher dargestellt, die eine Detaildarstellung des in Figur 1 gezeigten künstlichen Gelenks 1 zeigt. Dargestellt ist die gebrauchsbereite Funktionsstellung, in welcher der Vorsprung 5 bereits kraft- und formschlüssig in die Ausnehmung 6 eingesetzt ist. Das ursprüngliche, ledig- lieh gestrichelt dargestellte Übermaß 7 des Vorsprunges 5 wird durch Abkühlung zunächst auf ein ebenfalls gestrichelt dargestelltes Schrumpfmaß 8 reduziert, so dass eine problemlose Montage ermöglicht wird. Bei dem nachfolgenden Temperaturausgleich wird der Vorsprung 5 flächig gegen die Ausnehmung 6 angepresst und dort kraftschlüssig fixiert. Bedingt durch eine geneigte Anordnung einer Kontaktfläche 9 der Ausnehmung 6 ist eine Hinter- schneidung 10 gebildet, die zusätzlich zu einer formschlüssigen Fixierung des Vorsprungs 5 in der Ausnehmung 6 führt. Zugleich werden dadurch im Bereich der Hinterschneidung 10 gegenüber einem Randbereich 11 der Ausnehmung 6 voneinander abweichende Spannungsverläufe erreicht, so dass die resultierende Kraftkomponente zu einer Vorspannung in Richtung des Vorsprunges 5 gegenüber der Ausnehmung 6 führt.
Figur 3 zeigt ergänzend eine Draufsicht auf das in Figur 1 gezeigte Gelenk 1. Zu erkennen ist die umlaufende Kontaktfläche 9 zwischen dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorsprung 5 und der Ausnehmung 6. Die Kontaktfläche 9 weist dabei einen stetigen Verlauf auf, durch den eine gleichmäßige Einleitung der Fixierkraft über den gesamten Umfang sichergestellt ist. Hierdurch kann die Belastbarkeit des künstlichen Gelenks 1 weiter gesteigert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ein künstliches Gelenk (1) mit einem Gelenkplateau (3) und einer Geleπkauflage (4), die mittels einer durch eine Ausnehmung (6) und einen darin eingesetzten Vorsprung (5) be- stimmte Kontaktfläche (9) miteinander verbunden sind, wobei der Vorsprung (5) gegenüber der Ausnehmung (6) bei Körpertemperatur des Patienten ein Übermaß (7) aufweist und mittels einer Temperaturdifferenz des Vorsprunges (5) und/oder der Ausnehmung (6) gegenüber der Körpertemperatur des Patienten in die Ausnehmung (6) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (9) bzw. das Übermaß (7) insbesondere ortsab- hängig unterschiedlich derart bemessen ist, dass aufgrund der auf den Vorsprung (5) wirkenden Fixierkräfte bei Körpertemperatur des Patienten in der Gelenkauflage (4) und/oder Gelenkplateaus (3) ein Spannungszustand realisiert ist, durch den die Belastbarkeit und/oder Haltbarkeit des künstlichen Gelenks (1) erhöht ist.
2. Künstliches Gelenk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Fixierkräfte ein gezielter Druckzustand in der Gelenkauflage (4) einstellbar ist.
3. Künstliches Gelenk (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (9) derart ausgeführt ist, dass der Spannungszustand oder der Druckzustand hinsichtlich des Betrages und/oder und der Richtung einstellbar ist.
4. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des aufgrund der Fixierkräfte eingebrachten Spannungszustandes oder Druckzustandes größer als der Betrag einer äußeren Krafteinwirkung ist.
5. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck- bzw. Spannungszustand in Abhängigkeit der Hauptbelastungsebene des künstlichen Gelenkes (1) einstellbar ist.
6. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungszustand durch eine einer äußeren Krafteinwirkung entgegenwirkende Vorspannung gegeben ist.
7. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kontaktfläche ein zur Einstellung des Spannungszustandes vorgesehenes Zwischenelement vorgesehen ist.
8. Künstliches Gelenk (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement in unterschiedlichen Positionen festlegbar ist.
9. Künstliches Gelenk (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement als eine Schale ausgeführt ist.
10. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) eine den Vorsprung (5) formschlüssig fixierende
Hinterschneidung (10) aufweist, die durch eine Kontur oder eine Topographie der Gelenkauflage (4), insbesondere der Materialstärke, bestimmt ist.
11. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Gelenkplateau (3) und die Gelenkauflage (4) jeweils einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
12. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Gelenkplateau (3) und die Gelenkauflage (4) konturbündig miteinander verbunden sind.
13. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (9) zwischen dem Vorsprung (5) und der Ausnehmung (6) mit einer die Kraftübertragung verbessernden Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere Rauhigkeit oder Strukturierung, ausgestattet ist.
14. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkauflage (4) ein Vorsprung (5) aus Polyethylen und dem Gelenkplateau aus einem Metall (3) eine Ausnehmung (6) zugeordnet ist.
5. Künstliches Gelenk (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (5) und die Ausnehmung (6) an einer umlaufenden Kontaktfläche (9) gegeneinander liegen, die einen stetigen Verlauf hat.
16. Verfahren zum Verbinden eines Gelenkplateau mit einer Gelenkauflage eines künstli- chen Gelenks nach Anspruch 1 , bei dem das Gelenkplateau mit der Gelenkauflage mittels einer durch eine Ausnehmung und einen darin eingesetzten Vorsprung gebildeten Kontaktfläche verbunden wird, wobei zunächst mittels einer Temperaturdifferenz gegenüber der Körpertemperatur des Patienten eine unterschiedliche Wärmedehnung und / oder Schrumpfung zwischen dem Vorsprung und der Ausnehmung erreicht und anschließend der Vor- Sprung in die Ausnehmung eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche bzw. das Übermaß insbesondere ortsabhängig unterschiedlich derart bemessen werden, dass aufgrund der auf den Vorsprung wirkenden Fixierkräfte bei Körpertemperatur des Patienten in der Gelenkauflage ein Spannungszustand erzeugt wird, durch den die Belastbarkeit und/oder Haltbarkeit erhöht ist.
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