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WO2014079753A1 - Endoprosthetic head for a hip joint - Google Patents

Endoprosthetic head for a hip joint Download PDF

Info

Publication number
WO2014079753A1
WO2014079753A1 PCT/EP2013/073744 EP2013073744W WO2014079753A1 WO 2014079753 A1 WO2014079753 A1 WO 2014079753A1 EP 2013073744 W EP2013073744 W EP 2013073744W WO 2014079753 A1 WO2014079753 A1 WO 2014079753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
hüftgelenkendoprothesenkopf
ball
femoral head
receiving space
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/073744
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Fabry
Hans-Georg Neumann
Ernst-Dieter Klinkenberg
Original Assignee
Dot Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dot Gmbh filed Critical Dot Gmbh
Publication of WO2014079753A1 publication Critical patent/WO2014079753A1/en

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    • A61F2002/3611Heads or epiphyseal parts of femur

Definitions

  • the invention relates to a H-gelenkendoprothesenkopf with a bearing element having a part-spherical inner bearing surface, a bearing ball which is intended to be connected to a hip stem, a plurality of spherical rolling elements, which are arranged between the inner bearing surface and the bearing ball and a receiving space for further rolling elements.
  • the pan body is usually made of metal or ceramic and forms the positive connection of the endoprosthesis to the milled bone bearing of the pelvis. Furthermore, it serves as a receptacle for the usually made of polyethylene or ceramic socket insert, which represents the counter bearing for the sliding ball with its inner spherical sliding surface.
  • the sliding ball is positively connected to the implant shaft, which is anchored in the prepared medullary cavity of the dissected femur. Due to the ligament and muscle apparatus, the hip ball is held in the basin-side slide bearing and grants an approximately physiological joint function.
  • the indicated thin-walled delimitation of the ball return space for acting forces, such as during stumbling, is greatly undersized. Any deformation of this boundary leads to a catastrophic failure of the whole implant.
  • the fact that no rolling friction endoprostheses are used to date shows that the previous designs are biomechanically unqualified and not suitable for the patient.
  • the object of the invention is to provide a H Cosmetic and Medical Applications, which granted an approximately physiological range of motion and guaranteed by low material abrasion a long service life with the highest possible reliability.
  • the receiving space connects directly to the inner bearing surface of the femoral head shell, via which the load transfer between the femoral head shell and the bearing ball takes place, whereby unnecessary friction losses are avoided by longer distances of the rolling elements.
  • the ratio of the cross-sectional dimensions of the receiving space to the diameter of the rolling elements in the range of 2: 1 to 3: 1. This ratio leads to a particularly high reliability, since jamming of the rolling elements and thus blocking the WälzSystemumlaufs is avoided.
  • the receiving space adjacent to the inner bearing surface of the femoral head shell in the region of the inner equator of the bearing ball, whereby a maximum range of movement of the bearing element is achieved with low-friction storage.
  • the receiving space extends substantially on the side facing the opening of the femoral head shell side of the inner equator of the bearing element.
  • the receiving space is defined by the space between the bearing ball, the femoral head shell and a locking ring.
  • the closure ring has a bearing surface designed in such a way for the neck of a hip stem that, in the case of contact, there is linear contact with the neck. In this way, damage to the hip stem and the locking ring is counteracted because the neck of the hip stem and the locking ring have the greatest possible flatness.
  • the bearing ball undergoes a battered contact by a bead on the edge of the receiving area of the hip stem such that their range of motion is limited, so that the rolling elements can not leave the space between the inner bearing surface and the bearing ball and the receiving space. This prevents the escape of rolling elements from the hip joint endoprosthesis head, which would impair its function.
  • the closure ring is provided with transport openings for synovial fluid, so that the rolling elements can be lubricated in the contact area and in the receiving area by the synovial fluid.
  • the femoral head shell is designed as a bearing shell, which has a spherical outer bearing surface, which in turn is slidably mounted in a H-gelenkendoprothesenschale.
  • This design of a second bearing increases the range of motion of the HSUgelenkendoprothesenkopfes additionally.
  • the centers of curvature of the ball bearing and the HSURISchalenau 7 are different, in particular that the Center of curvature of the bearing ball in the normal position closer to the surface of the part-spherical inner bearing surface is located as the center of curvature of the HSUKKschalenau touch Scheme, and therefore when force is transmitted via the ball bearing an aligning moment for the HSUmannschale such that after resulting alignment, the centers of curvature of the ball bearing and the Hdynamickopfschalenau callseite the force line are located. In this way, the tilting of the femoral head shell is prevented in an extreme Varusposition.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a hip joint endoprosthesis with the hip joint endoprosthesis head according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through the hip joint endoprosthesis head according to FIG. 1
  • FIGS. 3a) and 3b) show cross sections of the hip joint endoprosthesis head according to FIG. 1.
  • the hip joint endoprosthesis 10 in an exploded view consisting of a hip socket 12 with an insert 14, the hip joint endoprosthesis head 16, 18, 20, 32 according to the invention and a hip stem 24.
  • the hip joint endoprosthesis 10 consists of a cup-shaped acetabulum 12 which is equipped with a milled out bone bearing of the pelvis (not shown) is positively connected by pressing or screwing.
  • a likewise cup-shaped insert 14 is received, in turn, a femoral head shell 16 engages positively as a bearing element.
  • the insert 14 and the Hsymmetrickopfschale 16 in sliding contact and thus form a sliding bearing.
  • a bearing ball 20 is movably received in the femoral head shell 16 and is largely enclosed by this.
  • the bearing ball 20 is held by a locking ring 22 which is attached to the femoral head shell 16 in the femoral head shell 16.
  • one end of the hip stem 24 is fixedly mounted, with his the other side is anchored in a femur (not shown) of the patient.
  • the femur is rotatably connected via the hip stem 24 and the bearing ball 20 in the femoral head shell 16 and thus - via the insert 14 and the acetabular cup 12 - movably connected to the pelvis.
  • the hip joint endoprosthesis 10 with the inventive
  • the femoral head shell 16 has a cup-shaped outer contour, which is designed as a spherical bearing shell outer surface 26.
  • the bearing shell outer surface 26 has a radius of curvature Ri.
  • the femoral head shell 16 has a part-spherical inner bearing surface 28 with a radius of curvature R 2 , see also FIG. 3a.
  • the centers of curvature of the bearing shell outer surface 26 (Z G ) and the inner bearing surface 28 (Z R ) are not in the same point.
  • the thickness of the femoral head shell 16 increases from its pole.
  • the inner bearing surface 28 of the femoral head shell 16 extends from the pole of the femoral head shell 16 into the region of the equator of the radially inner contour of the femoral head shell 16.
  • the inner bearing surface 28 immediately adjoins the receiving space 30.
  • the receiving space 30 is formed from a recess in the femoral head shell 3 with an approximately semicircular cross-section and a region which extends radially between this recess and the bearing ball 20.
  • the receiving space 30 extends parallel to the equator of the femoral head shell 16 along the entire inner circumference of the femoral head shell 16 and can thus be considered approximately as a torus about the ball bearing 20.
  • the bearing ball 20 is used with the radius of curvature R 3 , so that their center of curvature coincides with the center of curvature Z R of the inner bearing surface 28.
  • a bearing gap 32 is formed between the bearing ball 20 and the inner bearing surface 28.
  • the bearing gap 32 is filled with a plurality of spherical rolling elements 18, wherein the radial width of the bearing gap 32 corresponds approximately to the diameter of the rolling elements 18.
  • the receiving space 30 is filled with rolling elements 18.
  • the femoral head shell 16 and the bearing ball 20 thus form by means of the rolling elements 18 a rolling friction pairing.
  • the degree of filling with Rolling elements is highly selected so that a free movement in the rolling friction pairing can take place.
  • the femoral head shell 16 is closed on its side remote from the acetabulum 12 by a locking ring 22.
  • the closure ring 22 also simultaneously closes the bearing gap 32 so that the rolling elements 18 can not leave the bearing gap 32 and the receiving space 30.
  • transport openings 34 for synovial fluid which extend in the axial direction through the closure ring 22, are provided in the closure ring 22.
  • the surface of the closure ring 22 facing away from the acetabulum 12 is made beveled towards its center in such a way that it provides a linear fit for the neck of the hip stem 24, in order to provide the largest possible contact surface in the case of contact.
  • the hip joint endoprosthesis head uses a rolling friction and a sliding friction pairing to realize the approximate range of movement of the natural hip joint, a nut joint.
  • the femoral head shell 16 and the bearing ball 20 with the rolling elements 18 arranged between them form the rolling friction pairing, their center of rotation being the center of curvature Z R of the ball bearing 20.
  • the sliding friction mating is provided by the insert 1 and the femoral head shell 16 sliding therein.
  • the center of rotation of this pairing is the center of curvature Z G of the bearing shell outer surface 26.
  • Movements of the hip stem 24 are made possible by the rigidly connected to the hip stem 24 ball bearing 20 can rotate in the Hsymmetrickopfschale 16 friction.
  • the bearing ball 20 rolls on the rolling elements 18, which thereby move through the bearing gap 32.
  • the rolling elements 18, which have arrived at the end of the bearing gap 32, are moved out of the bearing gap 32 through the bearing ball 20 into the receiving space 30. Since the volume of the receiving space 30 and the bearing gap 32 is almost completely filled with rolling elements 18, at the same time on the opposite side of the bearing ball 20 rolling elements 18 are forced out of the receiving space 30 in the bearing gap 32. In this way, a complete circulation of the rolling elements 18 is realized.
  • the femoral head cup 16 is slid over the locking ring 22 from the hip stem 24 slidably in the acetabulum cup.
  • the range of motion of the rolling friction pairing is supplemented by that of the sliding friction pairing.
  • the staggered arrangement of the centers of rotation of the rolling friction pairing Z R and the sliding friction pairing Z G is utilized.
  • the distance of the Rotationszent Z R , Z G causes a torque M on the H-claimedkopfschale 16.
  • the torque M is directed from the pole of the femoral head shell 16 to the force line F and causes a rotation of the femoral head shell 16 in just this direction until the centers of rotation Z R and Z G have aligned along the line F of force.
  • the hip joint endoprosthesis head has now, as seen in FIG. 3b), been transferred back to its starting position. Thus, his full range of motion for the rolling friction is available again.

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Abstract

The invention relates to an endoprosthetic head for a hip joint with a hip head cup (16) which has a partly spherical inner bearing surface (28), a bearing sphere (20) which is provided to be connected to a hip stem, a plurality of spherical roller bodies (18) which are arranged between the inner bearing surface of the hip head cup and the bearing sphere, and a reception space (30) for further roller bodies. The minimum cross-sectional dimension of the reception space is noticeably larger than the diameter of the roller bodies, particularly larger than 1.5 times the diameter of the roller bodies.

Description

Hüftgelenkendoprothesenkopf  Hüftgelenkendoprothesenkopf
Die Erfindung betrifft einen Hüftgelenkendoprothesenkopf mit einem Lagerelement, das eine teilsphärische innere Lagerfläche aufweist, einer Lagerkugel, die dafür vorgesehen ist, mit einem Hüftschaft verbunden zu sein, einer Vielzahl von sphärischen Wälzkörpern, die zwischen der inneren Lagerfläche und der Lagerkugel angeordnet sind und einem Aufnahmerraum für weitere Wälzkörper. The invention relates to a Hüftgelenkendoprothesenkopf with a bearing element having a part-spherical inner bearing surface, a bearing ball which is intended to be connected to a hip stem, a plurality of spherical rolling elements, which are arranged between the inner bearing surface and the bearing ball and a receiving space for further rolling elements.
Im natürlichen, gesunden Hüftgelenk artikuliert der Femurkopf in einer pfannenähnlichen Struktur des Beckenknochens (Acetabulum). Die Gelenkflächen der Artikulationspartner sind mit einer hyalinen Knorpelschicht überzogen, welche eine schmerzfreie und reibungsarme Bewegung gewährleistet. Der Verschleiß des natürlichen Gelenkknorpels ist neben Frakturen, Nekrosen und Entzündungen die häufigste Indikation für den künstlichen Hüftgelenksersatz (siehe „The Swedish Hip Arthroplasty Register", Annual Report 2010. Dept of Orthopedics, Lund University Hospital, 2010 und Closhisy J.C., Calvert G., Tull F., McDonald D., Maloney W.J.: "Reasons for revision hip surgery - a retrospective review", Clin. Orthop. Relat. Res. 2004; 188- 92). In the natural, healthy hip joint, the femoral head articulates in a pan-like structure of the pelvic bone (acetabulum). The joint surfaces of the articulation partners are covered with a hyaline cartilage layer, which ensures a pain-free and low-friction movement. Natural joint cartilage wear is the most common indication for hip replacement in addition to fractures, necrosis, and inflammation (see "The Swedish Hip Arthroplasty Register," Annual Report 2010. Dept of Orthopedics, Lund University Hospital, 2010, and Closhisy JC, Calvert G., et al. Tull F., McDonald D., Maloney WJ: "Reasons for revision hip surgery - a retrospective review", Clin. Orthop. Relat. Res. 2004; 188-92).
Jedoch verschleißt auch der Hüftgelenksersatz, sodass Wechseloperationen (Revisionen) der Endoprothesen immer mehr an Bedeutung gewinnen. Als Hauptursache für eine geringe Verweildauer und dem folgenden notwendigen Revisionseingriff ist die aseptische Implantatlockerung bekannt, welche, abgesehen von Fixationsproblemen in den ersten postoperativen Monaten, vor allem auf Gewebereaktionen infolge von Materialverschleiß (Partikelkrankheit) zurückzuführen ist (vgl. Harris W. H.:„Wear and Periprosthetic Osteolysis: The Problem", Clin. Orthop. 2001 ; 393: 66-70 und Kadoya Y., Kobayashi A., Ohashi H.:„Wear and Osteolysis in Total Joint Replacements", Acta Orthop. Scand.Suppl 1998; 278: 1 -16). However, the hip replacement also wears out, so that replacement operations (revisions) of the endoprostheses become more and more important. Aseptic implant loosening is the main cause of a short residence time and the following necessary revision surgery, which, apart from fixation problems in the first postoperative months, is mainly due to tissue reactions as a result of material wear (particle disease) (see Harris WH: "Wear and Periprosthetic Osteolysis: The Problem, "Clin Orthop., 2001; 393: 66-70, and Kadoya Y., Kobayashi A., Ohashi H.," Weare and Osteolysis in Total Joint Replacements ", Acta Orthop., Scand.Suppl 1998; 278: 1 -16).
Ausgehend von dem ursprünglichen Prothesendesign nach Charnley ( Charnley J.:„Surgery of the hip joint", Br. Med. J. 1960; i:821-6) aus den 60er Jahren haben sich mehrere Designvarianten für den vollständigen Hüftgelenkersatz etabliert, die bis heute vorzugsweise aus folgenden Prothesenelementen bestehen: Based on the original prosthetic design according to Charnley (Charnley J.: "Surgery of the hip joint", Br. Med. J. 1960; i: 821-6) from the 60s, several design variants for the complete Hip replacement, which to this day preferably consists of the following prosthesis elements:
1 . ein Pfannengrundkörper, 1 . a pan body,
2. ein Pfanneneinsatz mit einer inneren Gleitfläche für eine Hüftkugel, 3. eine Gleitkugel (Hüftkugel, Lagerkugel), 2. a socket insert with an inner sliding surface for a hip ball, 3. a sliding ball (hip ball, ball bearing),
4. ein Schaft (Hüftschaft). 4. a shaft (hip stem).
Der Pfannengrundkörper besteht in der Regel aus Metall oder Keramik und bildet die formschlüssige Verbindung der Endoprothese zum ausgefrästen Knochenlager des Beckens. Weiterhin dient er als Aufnahme für den meist aus Polyethylen oder Keramik gefertigten Pfanneneinsatz, welcher mit seiner inneren sphärischen Gleitfläche das Gegenlager für die Gleitkugel darstellt. Die Gleitkugel ist formschlüssig mit dem Implantatschaft verbunden, welcher im präparierten Markraum des sezierten Oberschenkelknochens verankert wird. Bedingt durch den Band- und Muskelapparat wird die Hüftkugel im beckenseitigen Gleitlager gehalten und gewährt eine annähernd physiologische Gelenkfunktion. The pan body is usually made of metal or ceramic and forms the positive connection of the endoprosthesis to the milled bone bearing of the pelvis. Furthermore, it serves as a receptacle for the usually made of polyethylene or ceramic socket insert, which represents the counter bearing for the sliding ball with its inner spherical sliding surface. The sliding ball is positively connected to the implant shaft, which is anchored in the prepared medullary cavity of the dissected femur. Due to the ligament and muscle apparatus, the hip ball is held in the basin-side slide bearing and grants an approximately physiological joint function.
Eine Übersicht zu den verschiedenen Endoprothesenausführungen wird ausführlich in Effenberger H., Imhof M.: „Implantat-Atlas" ISBN 3-9501520-0-8 gegeben. Zur Verringerung des technischen Verschleißes wurden große Anstrengungen unternommen, insbesondere durch modifizierte Gleitpaarungsmaterialien. Dabei werden die Materialienpaarungen Keramik- Polymer, Keramik-Keramik und Metall-Metall (Hüftkopf - Pfanneneinsatz) bevorzugt benutzt. Neben den materialtechnischen Bemühungen wurde eine Reihe von konstruktiven Implantatdesignvarianten erprobt, die den Verschleiß verringern und zusätzlich die Gefahr der Luxation des Gelenks durch erhöhte Bewegungsumfänge senken sollten. In den 70er Jahren wurde durch die Nutzung des Bousquet-Prinzips ein Endoprothesensystem mit erhöhter Luxationssicherheit präsentiert. Eine PE-Schale wird dabei über eine Hüftkugel gestülpt und artikuliert direkt im Acetabulum oder in einer monolithischen Pfanne. Bei der Mehrzahl der Bewegungen erfolgt die Artikulation in der inneren Gleitpaarung zwischen Hüftkugel und PE-Schale. Eine Sonderform dieses Designs ist der bizentrische Gelenkkopf. Im Gegensatz zu dem Bousquet-Design besitzen die PE-Kopfschale und die Hüftkugel kein gemeinsames Rotationszentrum. Stattdessen ist das Rotationszentrum der Hüftkugel zum hüftseitigen Pol der PE-Schale hin verschoben. Der Abstand der Rotationszentren bewirkt unter Krafteinwirkung ein Drehmoment auf die PE- Schale, welche sich dadurch in Richtung der Kraft ausrichtet. Bei dieser Anordnung von Schale und Kopf kann die PE-Schale nicht unkontrolliert abkippen und im Folgenden in ungünstiger Lage ungleichmäßig verschleißen. An overview of the various types of endoprostheses is given in detail in Effenberger H., Imhof M .: "Implant Atlas" ISBN 3-9501520-0-8 Great efforts have been made to reduce the technical wear, in particular by means of modified sliding mating materials Ceramic polymer, ceramic-ceramic and metal-metal (femoral head - socket insert) material combinations have been favored In addition to material engineering efforts, a number of constructive implant design variants have been tested which should reduce wear and also reduce the risk of dislocation of the joint due to increased range of motion. In the 1970s, using the Bousquet principle, an endoprosthesis system with increased luxation security was presented, a PE shell being placed over a hip ball and articulated directly in the acetabulum or in a monolithic pan. In the majority of the movements, the articulation takes place in the inner sliding pairing between the hip ball and the PE shell. A special form of this design is the bicentric condyle. In contrast to the Bousquet design, the PE head shell and the hip ball do not share a common center of rotation. Instead, the center of rotation of the hip ball is shifted towards the hip-side pole of the PE shell. The distance between the centers of rotation causes a force on the PE shell, which thereby aligns itself in the direction of the force. In this arrangement of the shell and head, the PE shell can not tilt uncontrollably and wear unevenly in the following unfavorable position.
Eine weitere und wesentliche Verringerung des problematischen Abriebs ist nur durch eine Umstellung des Lagerungsprinzips von Gleitreibung auf Rollreibung möglich, für die man in der Patentliteratur Vorschläge findet. A further and substantial reduction of the problematic abrasion is possible only by a change of the bearing principle of sliding friction to rolling friction, for which one finds suggestions in the patent literature.
Lösungsvorschläge wie zum Beispiel EP 0 481 855 und US 2006/0271200 zeigen in der Konstruktion Schwächen. Offenbart wird eine Hüftgelenkendoprothese mit einer Rollreibungspaarung. Zur Rückführung der Wälzkörper ist ein Rücklauf vorgesehen, der nur durch eine dünne Wandung vom Lager abgetrennt ist. Hierbei ist zum einen der erreichbare Bewegungsumfang für typische Alltagsbewegungen unzureichend, sodass für das Implantat gefährliche Impingementsituationen zu erwarten sind. Zum anderen ist die angegebene Wälzkörperführung nur bei geringen und axial gerichteten Kräften problemfrei. Untersuchungen zu Kontaktkräften im Hüftgelenk ergaben jedoch, dass die Richtung der resultierenden Gelenkkraft je nach Tätigkeit stark variiert ( siehe Bergmann G.: HIP98, „Loading of the hip joint", Compact Disc, Freie Universität Berlin 2001 und Fabry C, Herrmann S., Kaehler M., Klinkenberg E.- D., Woernle C, Bader R.: „Generation of physiological parameter sets for hip joint motions and loads during daily life activities for application in wear Simulators of the artficial hip joint", Med. Eng. Phys. 2012, in press). Darüber hinaus gilt es zu berücksichtigen, dass der Pfannengrundkörper in den meisten Fällen mit 45° Inklination in Bezug auf die Hauptkraftrichtung positioniert wird. Demnach ist die aufgezeigte dünnwandige Abgrenzung des Kugelrückführungsraumes für einwirkende Kräfte, wie beispielsweise während des Stolperns, stark unterdimensioniert. Jegliche Deformation dieser Abgrenzung führt zu einem katastrophalen Versagen des ganzen Implantats. Die Tatsache, dass bis zum heutigen Zeitpunkt keine rollreibungsgelagerten Endoprothesen genutzt werden, zeigt, dass die bisherigen Konstruktionen biomechanisch nicht qualifiziert und für den Patienten nicht geeignet sind. Solution proposals such as EP 0 481 855 and US 2006/0271200 show weaknesses in the design. Disclosed is a hip joint endoprosthesis with a rolling friction pairing. To return the rolling elements, a return is provided, which is separated only by a thin wall from the camp. On the one hand, the achievable range of movement for typical everyday movements is insufficient, so that dangerous impingement situations are to be expected for the implant. On the other hand, the specified Wälzkörperführung is problem-free only at low and axially directed forces. Investigations on contact forces in the hip joint showed, however, that the direction of the resulting joint force varies greatly depending on the activity (see Bergmann G .: HIP98, "Loading of the hip joints", Compact Disc, Free University Berlin 2001 and Fabry C, Herrmann S., Kaehler M., Klinkenberg E.- D., Woernle C, Bader R .: "Generation of physiological parameter sets for hip joint motions and loads during daily life activities for application in wear Simulators of the artificial hip joint", Med. Eng. Phys. 2012, in press). In addition, it should be noted that in most cases the socket body is positioned at 45 ° inclination with respect to the main force direction. Accordingly, the indicated thin-walled delimitation of the ball return space for acting forces, such as during stumbling, is greatly undersized. Any deformation of this boundary leads to a catastrophic failure of the whole implant. The fact that no rolling friction endoprostheses are used to date shows that the previous designs are biomechanically unqualified and not suitable for the patient.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hüftgelenkendoprothesenkopf bereitzustellen, welcher einen annähernd physiologischen Bewegungsumfang gewährt und durch geringen Materialabrieb eine lange Nutzungszeit bei höchstmöglicher Funktionssicherheit garantiert. The object of the invention is to provide a Hüftgelenkendoprothesenkopf, which granted an approximately physiological range of motion and guaranteed by low material abrasion a long service life with the highest possible reliability.
Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Hüftgelenkendoprothesenkopf der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die minimale Querschnittsabmessung des Aufnahmeraumes merklich größer als der Durchmesser der Wälzkörper ist, insbesondere größer als das 1 ,5-fache des Durchmessers der Wälzkörper. Durch die Erfindung wird vermieden, dass die Ausbildung eines Aufnahmeraumes für die Wälzkörper zu Lasten der Funktionssicherheit erfolgt. Weiterhin ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aufnahmeraums eine einwandfreie Wälzkörperführung auch bei starken und nicht axial gerichteten Kräften gewährleistet. The solution to this problem is achieved in a Hüftgelenkendoprothesenkopf of the type mentioned fact that the minimum cross-sectional dimension of the receiving space is significantly larger than the diameter of the rolling elements, in particular greater than 1, 5 times the diameter of the rolling elements. By the invention it is avoided that the formation of a receiving space for the rolling elements takes place at the expense of functional reliability. Furthermore, a perfect Wälzkörperführung is ensured even with strong and not axially directed forces by the inventive design of the receiving space.
Beispielsweise schließt sich der Aufnahmeraum unmittelbar an die innere Lagerfläche der Hüftkopfschale an, über die die Lastübertragung zwischen der Hüftkopfschale und der Lagerkugel erfolgt, wodurch unnötige Reibungsverluste durch längere Wegstrecken der Wälzkörper vermieden werden. For example, the receiving space connects directly to the inner bearing surface of the femoral head shell, via which the load transfer between the femoral head shell and the bearing ball takes place, whereby unnecessary friction losses are avoided by longer distances of the rolling elements.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Querschnittsabmessungen des Aufnahmeraums zum Durchmesser der Wälzkörper im Bereich von 2:1 bis 3:1. Dieses Verhältnis führt zu einer besonders großen Funktionssicherheit, da ein Verklemmen der Wälzkörper und somit ein Blockieren des Wälzkörperumlaufs vermieden wird. Preferably, the ratio of the cross-sectional dimensions of the receiving space to the diameter of the rolling elements in the range of 2: 1 to 3: 1. This ratio leads to a particularly high reliability, since jamming of the rolling elements and thus blocking the Wälzkörperumlaufs is avoided.
Gemäß einer Ausführungsform grenzt der Aufnahmeraum im Bereich des inneren Äquators der Lagerkugel an die innere Lagerfläche der Hüftkopfschale an, wodurch ein größtmöglicher Bewegungsumfang des Lagerelements bei gleichzeitig reibungsarmer Lagerung erreicht wird. Beispielsweise erstreckt sich der Aufnahmeraum im Wesentlichen auf der der Öffnung der Hüftkopfschale zugewandten Seite des inneren Äquators des Lagerelements. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass der gesamte belastete Bereich des Hüftgelenkendoprothesenkopfes für die Rollreibungspaarung aus innere Lagerfläche, Wälzkörper und Lagerkugel verwendet werden kann und die innere Lagerfläche nicht durch den „dahinter" (also in einem Bereich, durch den die Belastungsrichtung verläuft) angeordneten Aufnahmeraum in ihrer Belastbarkeit geschwächt wird. According to one embodiment, the receiving space adjacent to the inner bearing surface of the femoral head shell in the region of the inner equator of the bearing ball, whereby a maximum range of movement of the bearing element is achieved with low-friction storage. For example, the receiving space extends substantially on the side facing the opening of the femoral head shell side of the inner equator of the bearing element. By this arrangement it is achieved that the entire loaded area of Hüftgelenkendoprothesenkopfes for the rolling friction mating of inner bearing surface, rolling elements and bearing ball can be used and the inner bearing surface is not weakened by the "behind" (ie in an area through which the loading direction) arranged receiving space in their capacity.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufnahmeraum durch den Raum zwischen der Lagerkugel, der Hüftkopfschale und einem Verschlussring definiert. Hierdurch ist eine einfache Herstellung des Aufnahmeraums gewährleistet. Vorzugsweise weist der Verschlussring eine derart geformte Auflagefläche für den Hals eines Hüftschafts auf, dass im Kontaktfall ein linienhafter Kontakt mit dem Hals gegeben ist. Auf diese Weise wird einer Beschädigung des Hüftschafts und des Verschlussrings entgegengewirkt, da der Hals des Hüftschafts und der Verschlussring eine größtmögliche ebene Anlage haben. In einer Ausführungsvariante der Erfindung erfährt die Lagerkugel durch einen Wulst am Rand des Aufnahmebereiches des Hüftschafts einen angeschlagenen Kontakt derart, dass ihr Bewegungsbereich begrenzt ist, so dass die Wälzkörper den Raum zwischen der inneren Lagerfläche und der Lagerkugel und den Aufnahmeraum nicht verlassen können. Dadurch wird der Austritt von Wälzkörpern aus dem Hüftgelenkendoprothesenkopf verhindert, was seine Funktion beeinträchtigen würde. According to a further embodiment of the invention, the receiving space is defined by the space between the bearing ball, the femoral head shell and a locking ring. As a result, a simple production of the receiving space is guaranteed. Preferably, the closure ring has a bearing surface designed in such a way for the neck of a hip stem that, in the case of contact, there is linear contact with the neck. In this way, damage to the hip stem and the locking ring is counteracted because the neck of the hip stem and the locking ring have the greatest possible flatness. In one embodiment of the invention, the bearing ball undergoes a battered contact by a bead on the edge of the receiving area of the hip stem such that their range of motion is limited, so that the rolling elements can not leave the space between the inner bearing surface and the bearing ball and the receiving space. This prevents the escape of rolling elements from the hip joint endoprosthesis head, which would impair its function.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Verschlussring mit Transportöffnungen für Gelenkflüssigkeit versehen, damit die Wälzkörper im Kontaktbereich und im Aufnahmebereich durch die Gelenkflüssigkeit geschmiert werden können. According to a further embodiment, the closure ring is provided with transport openings for synovial fluid, so that the rolling elements can be lubricated in the contact area and in the receiving area by the synovial fluid.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die Hüftkopfschale als Lagerschale ausgeführt, die eine sphärische Lageraußenfläche aufweist, die wiederum gleitend in einer Hüftgelenkendoprothesenschale gelagert ist. Diese Ausbildung eines zweiten Lagers erhöht den Bewegungsumfangs des Hüftgelenkendoprothesenkopfes zusätzlich. In a further embodiment of the invention, the femoral head shell is designed as a bearing shell, which has a spherical outer bearing surface, which in turn is slidably mounted in a Hüftgelenkendoprothesenschale. This design of a second bearing increases the range of motion of the Hüftgelenkendoprothesenkopfes additionally.
Vorzugsweise sind die Krümmungsmittelpunkte der Lagerkugel und der Hüftkopfschalenaußenseite verschieden, insbesondere dass sich der Krümmungsmittelpunkt der Lagerkugel in Normalstellung näher an der Oberfläche der teilsphärischen inneren Lagerfläche befindet als der Krümmungsmittelpunkt der Hüftkopfschalenaußenfläche, und sich deshalb bei Krafteinleitung über die Lagerkugel ein ausrichtendes Moment für die Hüftkopfschale derart ergibt, dass sich nach resultierender Ausrichtung die Krümmungsmittelpunkte der Lagerkugel und der Hüftkopfschalenaußenseite auf der Kraftlinie befinden. Auf diese Weise wird das Abkippen der Hüftkopfschale in eine extreme Varusposition verhindert. Preferably, the centers of curvature of the ball bearing and the Hüftkopfschalenaußen are different, in particular that the Center of curvature of the bearing ball in the normal position closer to the surface of the part-spherical inner bearing surface is located as the center of curvature of the Hüftkopfschalenaußenfläche, and therefore when force is transmitted via the ball bearing an aligning moment for the Hüftkopfschale such that after resulting alignment, the centers of curvature of the ball bearing and the Hüftkopfschalenaußenseite the force line are located. In this way, the tilting of the femoral head shell is prevented in an extreme Varusposition.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:
Figur 1 eine Explosionszeichnung einer Hüftgelenkendoprothese mit dem erfindungsgemäßen Hüftgelenkendoprothesenkopf, FIG. 1 shows an exploded view of a hip joint endoprosthesis with the hip joint endoprosthesis head according to the invention,
Figur 2 einen Querschnitt durch den Hüftgelenkendoprothesenkopf nach Figur 1 , und die Figuren 3a) und 3b) Querschnitte des Hüftgelenkendoprothesenkopfes nach Figur 1 . 2 shows a cross section through the hip joint endoprosthesis head according to FIG. 1, and FIGS. 3a) and 3b) show cross sections of the hip joint endoprosthesis head according to FIG. 1.
Die Figur 1 zeigt eine Hüftgelenkendoprothese 10 in Explosionsansicht bestehend aus einer Hüftpfanne 12 mit einem Einsatz 14, dem erfindungsgemäßen Hüftgelenkendoprothesenkopf 16, 18, 20, 32 und einem Hüftschaft 24. Die Hüftgelenkendoprothese 10 besteht dabei aus einer schalenförmigen Hüftpfanne 12, die mit einem ausgefrästen Knochenlager des Beckens (nicht gezeigt) durch Pressung oder Verschraubung formschlüssig verbunden ist. In die schalenförmige Hüftpfanne 12 ist ein ebenfalls schalenförmiger Einsatz 14 aufgenommen, in den wiederum eine Hüftkopfschale 16 als Lagerelement formschlüssig eingreift. Dabei stehen der Einsatz 14 und die Hüftkopfschale 16 in gleitendem Kontakt und bilden so ein Gleitlager. 1 shows a hip joint endoprosthesis 10 in an exploded view consisting of a hip socket 12 with an insert 14, the hip joint endoprosthesis head 16, 18, 20, 32 according to the invention and a hip stem 24. The hip joint endoprosthesis 10 consists of a cup-shaped acetabulum 12 which is equipped with a milled out bone bearing of the pelvis (not shown) is positively connected by pressing or screwing. In the cup-shaped acetabulum 12, a likewise cup-shaped insert 14 is received, in turn, a femoral head shell 16 engages positively as a bearing element. In this case, the insert 14 and the Hüftkopfschale 16 in sliding contact and thus form a sliding bearing.
Mittels Wälzkörpern 18 ist eine Lagerkugel 20 beweglich in der Hüftkopfschale 16 aufgenommen und wird größtenteils von dieser umschlossen. Die Lagerkugel 20 wird dabei von einem Verschlussring 22, der an der Hüftkopfschale 16 angebracht wird, in der Hüftkopfschale 16 gehalten. An der Lagerkugel 20 ist ein Ende des Hüftschafts 24 fest angebracht, der mit seiner anderen Seite in einem Oberschenkelknochen (nicht gezeigt) des Patienten verankert ist. Somit ist der Oberschenkelknochen über den Hüftschaft 24 und die Lagerkugel 20 drehbar in der Hüftkopfschale 16 und damit - über den Einsatz 14 und die Hüftpfanne 12 - beweglich mit dem Becken verbunden. In Figur 2 ist die Hüftgelenkendoprothese 10 mit dem erfindungsgemäßenBy means of rolling elements 18, a bearing ball 20 is movably received in the femoral head shell 16 and is largely enclosed by this. The bearing ball 20 is held by a locking ring 22 which is attached to the femoral head shell 16 in the femoral head shell 16. On the bearing ball 20, one end of the hip stem 24 is fixedly mounted, with his the other side is anchored in a femur (not shown) of the patient. Thus, the femur is rotatably connected via the hip stem 24 and the bearing ball 20 in the femoral head shell 16 and thus - via the insert 14 and the acetabular cup 12 - movably connected to the pelvis. In Figure 2, the hip joint endoprosthesis 10 with the inventive
Hüftgelenkendoprothesenkopf 16, 18, 20, 32 als Querschnitt dargestellt. Zu erkennen ist, dass das die Hüftkopfschale 16 eine schalenförmige Außenkontur hat, die als sphärische Lagerschalenaußenfläche 26 ausgeführt ist. Die Lagerschalenaußenfläche 26 hat einen Krümmungsradius Ri . An seiner radial innenliegenden Seite weist die Hüftkopfschale 16 eine teilsphärische innere Lagerfläche 28 mit Krümmungsradius R2 auf, siehe auch Figur 3a. Dabei liegen die Krümmungsmittelpunkte der Lagerschalenaußenfläche 26 (ZG) und der inneren Lagerfläche 28 (ZR) nicht in demselben Punkt. Somit vergrößert sich die Dicke der Hüftkopfschale 16 von ihrem Pol ausgehend. Die innere Lagerfläche 28 der Hüftkopfschale 16 erstreckt sich vom Pol der Hüftkopfschale 16 bis in den Bereich des Äquators der radial innen liegenden Kontur der Hüftkopfschale 16. An die innere Lagerfläche 28 schließt unmittelbar Aufnahmeraum 30 an. Der Aufnahmeraum 30 wird aus einer Ausnehmung in der Hüftkopfschale 3 mit annähernd halbkreisförmigem Querschnitt und einem Bereich gebildet, der sich zwischen dieser Ausnehmung und der Lagerkugel 20 radial erstreckt. Der Aufnahmeraum 30 erstreckt sich parallel zum Äquator der Hüftkopfschale 16 entlang dem gesamten Innenumfang der Hüftkopfschale 16 und kann also annähernd als ein Torus um die Lagerkugel 20 angesehen werden. In die Hüftkopfschale 16 ist die Lagerkugel 20 mit dem Krümmungsradius R3 eingesetzt, so dass ihr Krümmungsmittelpunkt mit dem Krümmungsmittelpunkt ZR der inneren Lagerfläche 28 übereinstimmt. In dieser Anordnung bildet sich zwischen der Lagerkugel 20 und der inneren Lagerfläche 28 ein Lagerspalt 32 aus. Der Lagerspalt 32 ist mit einer Vielzahl von sphärischen Wälzkörpern 18 ausgefüllt, wobei die radiale Breite des Lagerspaltes 32 in etwa dem Durchmesser der Wälzkörper 18 entspricht. Auch der Aufnahmeraum 30 ist mit Wälzkörpern 18 gefüllt. Die Hüftkopfschale 16 und die Lagerkugel 20 bilden somit mittels der Wälzkörper 18 eine Rollreibungspaarung. Der Auffüllungsgrad mit Wälzkörper wird höchstmöglich so gewählt, das eine freie Bewegung in der Rollreibungspaarung erfolgen kann. Hüftgelenkendoprothesenkopf 16, 18, 20, 32 shown as a cross section. It can be seen that the femoral head shell 16 has a cup-shaped outer contour, which is designed as a spherical bearing shell outer surface 26. The bearing shell outer surface 26 has a radius of curvature Ri. On its radially inner side, the femoral head shell 16 has a part-spherical inner bearing surface 28 with a radius of curvature R 2 , see also FIG. 3a. The centers of curvature of the bearing shell outer surface 26 (Z G ) and the inner bearing surface 28 (Z R ) are not in the same point. Thus, the thickness of the femoral head shell 16 increases from its pole. The inner bearing surface 28 of the femoral head shell 16 extends from the pole of the femoral head shell 16 into the region of the equator of the radially inner contour of the femoral head shell 16. The inner bearing surface 28 immediately adjoins the receiving space 30. The receiving space 30 is formed from a recess in the femoral head shell 3 with an approximately semicircular cross-section and a region which extends radially between this recess and the bearing ball 20. The receiving space 30 extends parallel to the equator of the femoral head shell 16 along the entire inner circumference of the femoral head shell 16 and can thus be considered approximately as a torus about the ball bearing 20. In the femoral head shell 16, the bearing ball 20 is used with the radius of curvature R 3 , so that their center of curvature coincides with the center of curvature Z R of the inner bearing surface 28. In this arrangement, a bearing gap 32 is formed between the bearing ball 20 and the inner bearing surface 28. The bearing gap 32 is filled with a plurality of spherical rolling elements 18, wherein the radial width of the bearing gap 32 corresponds approximately to the diameter of the rolling elements 18. Also, the receiving space 30 is filled with rolling elements 18. The femoral head shell 16 and the bearing ball 20 thus form by means of the rolling elements 18 a rolling friction pairing. The degree of filling with Rolling elements is highly selected so that a free movement in the rolling friction pairing can take place.
Die Hüftkopfschale 16 ist auf seiner der Hüftpfanne 12 abgewandten Seite durch einen Verschlussring 22 abgeschlossen. Der Verschlussring 22 schließt gleichzeitig auch den Lagerspalt 32 ab, so dass die Wälzkörper 18 den Lagerspalt 32 und den Aufnahmeraum 30 nicht verlassen können. Zudem sind in dem Verschlussring 22 Transportöffnungen 34 für Synovialflüssigkeit vorgesehen, die sich in axialer Richtung durch den Verschlussring 22 erstrecken. Die der Hüftpfanne 12 abgewandte Oberfläche des Verschlussrings 22 ist zu Ihrem Mittelpunkt hin derart abgeschrägt ausgeführt, dass sie eine lineare Anlage für den Hals des Hüftschafts 24 bietet, um im Kontaktfall eine möglichst große Kontaktfläche bereitzustellen. The femoral head shell 16 is closed on its side remote from the acetabulum 12 by a locking ring 22. The closure ring 22 also simultaneously closes the bearing gap 32 so that the rolling elements 18 can not leave the bearing gap 32 and the receiving space 30. In addition, transport openings 34 for synovial fluid, which extend in the axial direction through the closure ring 22, are provided in the closure ring 22. The surface of the closure ring 22 facing away from the acetabulum 12 is made beveled towards its center in such a way that it provides a linear fit for the neck of the hip stem 24, in order to provide the largest possible contact surface in the case of contact.
Der Hüftgelenkendoprothesenkopf nutzt eine Rollreibungs- und eine Gleitreibungspaarung zur Realisierung des annähernden Bewegungsumfanges des natürlichen Hüftgelenks, eines Nussgelenks. Dabei bilden die Hüftkopfschale 16 und die Lagerkugel 20 mit den zwischen ihnen angeordneten Wälzkörpern 18 die Rollreibungspaarung, wobei ihr Rotationszentrum der Krümmungsmittelpunkt ZR der Lagerkugel 20 ist. Die Gleitreibungspaarung wird durch den Einsatz 1 und der darin gleitenden Hüftkopfschale 16 bereitgestellt. Das Rotationszentrum dieser Paarung ist der Krümmungsmittelpunkt ZG der Lagerschalenaußenfläche 26. The hip joint endoprosthesis head uses a rolling friction and a sliding friction pairing to realize the approximate range of movement of the natural hip joint, a nut joint. The femoral head shell 16 and the bearing ball 20 with the rolling elements 18 arranged between them form the rolling friction pairing, their center of rotation being the center of curvature Z R of the ball bearing 20. The sliding friction mating is provided by the insert 1 and the femoral head shell 16 sliding therein. The center of rotation of this pairing is the center of curvature Z G of the bearing shell outer surface 26.
Bewegungen des Hüftschafts 24 werden ermöglicht, indem die starr mit dem Hüftschaft 24 verbundene Lagerkugel 20 reibungsarm in der Hüftkopfschale 16 rotieren kann. Hierzu rollt die Lagerkugel 20 auf den Wälzkörpern 18 ab, die sich dadurch durch den Lagerspalt 32 bewegen. Dabei werden die Wälzkörper 18, die am Ende des Lagerspaltes 32 angelangt sind, aus dem Lagerspalt 32 durch die Lagerkugel 20 in den Aufnahmeraum 30 bewegt. Da das Volumen des Aufnahmeraumes 30 und des Lagerspaltes 32 nahezu vollständig mit Wälzkörpern 18 gefüllt ist, werden zeitgleich auf der gegenüberliegenden Seite der Lagerkugel 20 Wälzkörper 18 aus dem Aufnahmeraum 30 in den Lagerspalt 32 gezwungen. Auf diese Weise ist ein vollständiger Umlauf der Wälzkörper 18 realisiert. Dieser gewährleistet, dass der Lagerspalt 32 zu jeder Zeit mit beweglichen Wälzkörpern 18 gefüllt ist, sodass eine reibungsarme Bewegung der Lagerkugel 20 in der Hüftkopfschale 16 ermöglicht wird. Die Schmierung der Gleitreibungspaarung erfolgt durch Gelenkflüssigkeit, die durch die im Verschlussring 22 ausgebildeten Transportöffnungen 34 in den Lagerspalt 32 und den Aufnahmeraum 30 gelangen kann. Die Bewegung der Lagerkugel 20 und des Hüftschafts 24 wird erst durch den in Figur 2 dargestellten linienhaften Kontakt zwischen dem Hüftschaft 24 und dem Verschlussring 22 unterbrochen. Damit begrenzt dieser Kontakt den Bewegungsumfang der Rollreibungspaarung. Movements of the hip stem 24 are made possible by the rigidly connected to the hip stem 24 ball bearing 20 can rotate in the Hüftkopfschale 16 friction. For this purpose, the bearing ball 20 rolls on the rolling elements 18, which thereby move through the bearing gap 32. The rolling elements 18, which have arrived at the end of the bearing gap 32, are moved out of the bearing gap 32 through the bearing ball 20 into the receiving space 30. Since the volume of the receiving space 30 and the bearing gap 32 is almost completely filled with rolling elements 18, at the same time on the opposite side of the bearing ball 20 rolling elements 18 are forced out of the receiving space 30 in the bearing gap 32. In this way, a complete circulation of the rolling elements 18 is realized. This ensures that the bearing gap 32 is filled with movable rolling elements 18 at all times, so that a low-friction movement of the Bearing ball 20 in the femoral head shell 16 is made possible. The lubrication of the sliding friction pairing is effected by synovial fluid, which can pass through the transport openings 34 formed in the closure ring 22 into the bearing gap 32 and the receiving space 30. The movement of the bearing ball 20 and the hip stem 24 is interrupted only by the linear contact between the hip stem 24 and the locking ring 22 shown in FIG. Thus, this contact limits the range of motion of the rolling friction pairing.
Aktivitäten mit deutlich größeren Bewegungsumfängen, die nicht durch die Rollreibungspaarung befriedigt werden können, erfordern zusätzlich den Bewegungsspielraum der Gleitreibungspaarung. Die Funktionsweise der Gleitreibungspaarung ist in den Figuren 3a) und 3b) dargestellt. Activities with significantly larger ranges of motion, which can not be satisfied by the rolling friction pairing, additionally require the freedom of movement of the sliding friction pairing. The operation of the sliding friction pairing is shown in Figures 3a) and 3b).
Wird der Hüftschaft 24 über den Punkt, an dem er in linienhaften Kontakt mit dem Verschlussring 22 tritt, hinaus bewegt, so wird die Hüftkopfschale 16 über den Verschlussring 22 vom Hüftschaft 24 gleitend in der Hüftgelenkendoprothesenschale verschoben. Dadurch wird der Bewegungsumfang der Rollreibungspaarung um den der Gleitreibungspaarung ergänzt. If the hip stem 24 is moved beyond the point where it comes into linear contact with the locking ring 22, the femoral head cup 16 is slid over the locking ring 22 from the hip stem 24 slidably in the acetabulum cup. As a result, the range of motion of the rolling friction pairing is supplemented by that of the sliding friction pairing.
Um die Häufigkeit einer solchen Kontaktsituation zu verringern und um das Abkippen der Hüftkopfschale 16 in eine extreme Varusposition zu verhindern, wird die versetzte Anordnung der Rotationszentren der Rollreibungspaarung ZR und der Gleitreibungspaarung ZG ausgenutzt. Unter Belastung des Hüftgelenkendoprothesenkopfes entlang der Kraftlinie F bewirkt der Abstand der Rotationszenten ZR, ZG ein Drehmoment M auf die Hüftkopfschale 16. Das Drehmoment M ist dabei vom Pol der Hüftkopfschale 16 zur Kraftlinie F hin gerichtet und bewirkt eine Rotation der Hüftkopfschale 16 in eben diese Richtung bis sich die Rotationszentren ZR und ZG entlang der Kraftlinie F ausgerichtet haben. Der Hüftgelenkendoprothesenkopf ist nun, wie in Figur 3b) zu sehen, zurück in seine Ausgangstellung überführt worden. Somit steht wieder sein voller Bewegungsspielraum für die Rollreibung zur Verfügung. In order to reduce the frequency of such a contact situation and to prevent tilting of the femoral head shell 16 in an extreme Varusposition, the staggered arrangement of the centers of rotation of the rolling friction pairing Z R and the sliding friction pairing Z G is utilized. Under load of the Hüftgelenkendoprothesenkopfes along the force line F, the distance of the Rotationszent Z R , Z G causes a torque M on the Hüftkopfschale 16. The torque M is directed from the pole of the femoral head shell 16 to the force line F and causes a rotation of the femoral head shell 16 in just this direction until the centers of rotation Z R and Z G have aligned along the line F of force. The hip joint endoprosthesis head has now, as seen in FIG. 3b), been transferred back to its starting position. Thus, his full range of motion for the rolling friction is available again.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Hüftgelenkendoprothesenkopf mit einer Hüftkopfschale, die eine teilsphärische innere Lagerfläche aufweist, einer Lagerkugel, die dafür vorgesehen ist, mit einem Hüftschaft verbunden zu sein, einer Vielzahl von sphärischen Wälzkörpern, die zwischen der inneren Lagerfläche der1 . A hip joint endoprosthesis head having a femoral head shell having a part spherical inner bearing surface, a bearing ball intended to be connected to a hip stem, a plurality of spherical rolling elements disposed between the inner bearing surface of the
Hüftkopfschale und der Lagerkugel angeordnet sind, und einem Aufnahmeraum für weitere Wälzkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Querschnittsabmessungs des Aufnahmeraumes merklich größer als der Durchmesser der Wälzkörper ist, insbesondere größer als das 1 ,5-fache des Durchmessers der Wälzkörper. Hüftkopfschale and the bearing ball are arranged, and a receiving space for further rolling elements, characterized in that the minimum cross-sectional dimension of the receiving space is appreciably larger than the diameter of the rolling elements, in particular greater than 1, 5 times the diameter of the rolling elements.
2. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum sich unmittelbar an die innere Lagerfläche der Hüftkopfschale anschließt, über die die Lastübertragung vermittels Wälzkörper zwischen der Hüftkopfschale und der Lagerkugel erfolgt. 2. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to claim 1, characterized in that the receiving space connects directly to the inner bearing surface of the femoral head shell, via which the load transfer by means of rolling elements between the femoral head shell and the ball bearing takes place.
3. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnittsabmessungen des Aufnahmeraums zum Durchmesser der Wälzkörper im Bereich von 2:1 bis 3:1 liegt. 3. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to any one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the cross-sectional dimensions of the receiving space to the diameter of the rolling elements in the range of 2: 1 to 3: 1.
4. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der vorhergehenden4. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum im Bereich des inneren Äquators der Hüftkopfschale an die innere Lagerfläche angrenzt. Claims, characterized in that the receiving space adjacent to the inner bearing surface in the region of the inner equator of the femoral head shell.
5. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum sich im5. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving space is in
Wesentlichen auf der der Öffnung der Hüftkopfschale zugewandten Seite des inneren Äquators der Hüftkopfschale erstreckt. Substantially extends on the opening of the femoral head shell facing side of the inner equator of the femoral head shell.
6. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum zwischen der Lagerkugel, der Hüftkopfschale und einem Verschlussring definiert ist. 6. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving space between the bearing ball, the femoral head shell and a locking ring is defined.
7. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussring eine derart geformte Auflagefläche für den Hals eines Hüftschafts aufweist, dass im Kontaktfall ein linienhafter Kontakt mit dem Hals gegeben ist. 7. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to claim 6, characterized in that the closure ring has a support surface formed in such a manner for the neck of a hip stem, that in the contact case, a linear contact with the neck is given.
8. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkugel durch einen Wulst am Rand des Aufnahmebereichs des Hüftschafts einen anschlagenden Kontakt derart erfährt, dass ihr Bewegungsbereich begrenzt ist, sodass Wälzkörper den Raum zwischen der inneren Lagerfläche und der Lagerkugel und den Aufnahmeraum nicht verlassen können. 8. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to claim 7, characterized in that the bearing ball by a bead at the edge of the receiving area of the hip stem experiences a abutting contact such that their range of motion is limited, so that rolling elements do not leave the space between the inner bearing surface and the bearing ball and the receiving space can.
9. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussring mit Transportöffnungen für Gelenkflüssigkeit versehen ist. 9. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to one of claims 6 to 8, characterized in that the closure ring is provided with transport openings for synovial fluid.
10. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement als Lagerschale ausgeführt ist, die eine sphärische Lagerschalenaußenfläche aufweist, die wiederum gleitend in einer Hüftgelenkendoprothesenschale gelagert ist. 10. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing element is designed as a bearing shell having a spherical bearing shell outer surface, which in turn is slidably mounted in a Hüftgelenkendoprothesenschale.
1 1 . Hüftgelenkendoprothesenkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsmittelpunkte der Lagerkugel und der Lagerschalenaußenfläche der Hüftkopfschale verschieden sind, insbesondere das sich der Krümmungsmittelpunkt der Lagerkugel in Normalstellung näher an der teilsphärischen inneren Lagerfläche befindet als der Krümmungsmittelpunkt der Lagerschalenaußenfläche, und sich deshalb bei Krafteinleitung über die Lagerkugel ein ausrichtendes Moment für das Lagerelement derart ergibt, dass sich nach resultierender Ausrichtung die Krümmungsmittelpunkte der Lagerkugel und Lagerschalenaußenfläche, auf der Kraftlinie befinden. 1 1. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to claim 10, characterized in that the centers of curvature of the bearing ball and the bearing shell outer surface of the femoral head shell are different, in particular that the center of curvature of the bearing ball in the normal position is closer to the part-spherical inner bearing surface than the center of curvature of the bearing shell outer surface, and therefore when force on the Bearing ball an aligning moment for the bearing element results in such that are after resulting alignment, the centers of curvature of the bearing ball and bearing shell outer surface, on the line of force.
12. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussring mit Transportöffnungen für Gelenkflüssigkeit versehen ist. 12. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to one of claims 6 to 8, characterized in that the closure ring is provided with transport openings for synovial fluid.
13. Hüftgelenkendoprothesenkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationszentrum des zwischen Huftgelenkendoprothesenschale und Hüftkopfschale gebildeten Schwenkgelenks, bezogen auf den Mittelpunkt der Lagerkugel, auf der Seite des Hüftschafts liegt. 13. Hüftgelenkendoprothesenkopf according to claim 10, characterized in that the center of rotation of the formed between Huftgelenkendoprothesenschale and Hüftkopfschale pivot joint, based on the center of the ball bearing, on the side of the hip stem.
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