通過球窩嵌件和髖球窩的限定的背面碰撞提高用於髖關節假體的陶瓷的球窩嵌件的斷裂負荷的製作方法

2023-05-28 17:14:06 2

專利名稱：通過球窩嵌件和髖球窩的限定的背面碰撞提高用於髖關節假體的陶瓷的球窩嵌件的斷裂負荷的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種用於髖關節假體(Hiiftgelenkprothese)的髖球窩(Hiiftpfanne)和球窩嵌件(Pfanneneinsatz),其中，球窩嵌件與髖球窩經由錐形的夾持連接(Klemmverbindung)的夾持維(Klemmkonus)在兩個組件的赤道的(Equatorial)區域中相連結並且在夾持錐之下直至極布置有在兩個組件之間的間隙，其由兩個組件的徑向的輪廓線(Konturzug)限制。
背景技術：
對於現代的髖關節假體，使用不同的材料用於實現生物兼容 的、耐磨損的支承。在此，根據現有技術，所謂的硬-硬配對(Hart-Hart-Paarung)最適合用於患者的持久可靠的保障(Versorgung)。在這些配對中不僅裝配在髖胚(Hiiftschaft)上的球頭而且裝配在髖球窩中的球窩嵌件由在技術含義上硬的材料構成。目前應用陶瓷-陶瓷配對和金屬-金屬配對。當前的研究也研究陶瓷-金屬配對的臨床效果。為了給運用的手術者提供在內科手術上(intra-operativ)為患者選擇最佳的滑動配對的可能性，現代的髖關節假體模塊化地來構建(見圖I)。植入物通常由與球頭2相連結的柄(Schaft) I和與球窩嵌件3相連結的髖球窩4構成。柄和髖球窩通常由金屬合金構成且通過生長到大腿骨或髖骨中而與軀幹相連接。它們是對球頭或球窩嵌件的載體。球頭以帶有自由度一的方式可旋轉地支承在球窩嵌件的球冠中。在球窩嵌件與髖球窩之間的連結在沒有使用適配材料(Adaptermaterial)(例如塑料)的直接連結的情況下實現，並且通常通過錐形的夾持連接。例如在文件EP O 64964UEP O 826 347和DE 196 54 409中說明了對此的解決方案。在此引人注目的是，組件的連結大多通過處於髖球窩的所謂的赤道區域中的夾持錐實現。為了解釋概念「赤道的」參見圖2，附圖標記5。在組件的所謂的極區域中沒有接觸，取而代之，設置有明顯的間隙，以便避免在該區域中組件的接觸，見文件EP O 649 641圖I或文件EP O 826 347圖I至4。為了解釋概念「極的」參見圖2，附圖標記6。避免在球窩嵌件的背面的區域(在夾持錐之下直至極的幾何區域)中組件的接觸的必要性如下得出
I.通過球窩嵌件的加載實現球窩嵌件依賴於負荷地略微沉入髖球窩中。在此如果在背面的區域中提早出現組件之間的接觸，這導致夾持錐的卸載。由此，連結的卡緊カ不繼續升高，而是保持在可能過低的水平上。如果然後通過在球頭與球窩嵌件之間的附著將拉カ傳遞到球窩嵌件上，可將其從髖球窩中抬起。連結的該幹擾最終可在活的有機體內導致假體系統的失效。而如果在組件之間存在足夠的間隙，則夾緊力無阻地隨著球窩嵌件的負載增加而增高，從而確保組件的足夠的卡紫。2.如果在背面的區域中出現組件之間的接觸，則必須保證，該接觸非點狀地出現，而是面接觸。點接觸導致局部的應カ過高，其導致過載和提早失效。然而，在所示出的幾何結構中不能保證面接觸。很小的幾何偏差(如其在允許的公差的範圍中總是可能的那樣)以及由不對稱的負載等引起的在髖球窩中的很小的翻傾已導致點接觸並且由此導致提早失效。特有的研究表明，在背面的區域中的受控的面接觸利用現有的幾何結構是不可能的。可由此出發，即由於組件的受控的背面的接觸在避免或解決所說明的問題的情況下出現在球窩嵌件中的拉應カ的減小，這尤其在使用陶瓷的球窩嵌件時正面地起作用。由此可明顯提高球窩嵌件的斷裂負荷(Bruchlast)。在使用由金屬合金構成的球窩嵌件時可期待，由於應カ的減小而出現更小的變形。這可導致，減少由負載引起的滑動面的形狀偏差並且減小滑動副的磨損。特有的研究著重於在帶有該或類似的幾何結構的組件之間的背面的間隙的必要性。

發明內容
本發明目的在於如此改進根據權利要求I的前序部分的用於髖關節假體的髖球窩和球窩嵌件，使得實現在球窩嵌件中拉應カ的減小。根據本發明，該目的通過權利要求I的特徵來實現。因為兩個組件的徑向輪廓線從下部的錐端部出發直至極以相同的順序具有相同的幾何元素且在這些幾何元素之間出現相切的或近似相切的過渡部，實現在球窩嵌件中拉應カ的減小。在優選的實施形式中，該間隙是初始間隙，其在球窩嵌件的未加載的狀態中是最大的並且在負載施加到球窩嵌件上時減小並且從一定的負荷起至少部分地閉合，從而在夾持錐之下也發生組件的接觸。球窩嵌件的斷裂負荷通過受控的背面的接觸由此明顯提高。優選地，在球窩嵌件的未加載的狀態中在錐附近的區域中的在組件之間的初始間隙的寬度小於或等於在極的區域中的間隙的寬度。備選地，在球窩嵌件的未加載的狀態中在組件之間的初始間隙的寬度從錐附近的區域出發朝向極連續地増加。優選地，髖球窩由金屬構成並且薄壁地且由此特別柔性地來構造。由此，在施加負載到球窩嵌件上時髖球窩可擴張並且球窩嵌件在夾持錐上滑到髖球窩的內部中直至從ー定的負荷起在夾持錐之下也發生組件的接觸。有利地，球窩嵌件由陶瓷構成且優選地由氧化鋁陶瓷或基於氧化鋁或氧化鋯的混合陶瓷構成或者由娃-氮陶瓷構成。在本發明的ー實施形式中，球窩嵌件的背面就如髖球窩的內部的幾何結構那樣構造為球體(Kugelsphaere)的一部分。在ー實施形式中，在夾持錐外部，球窩嵌件的背面的半徑1^#_胃0(Ree)等於或大於髖球窩的內部的幾何結構的半徑(Rpp)。優選地，在夾持錐與球體之間的過渡部處，球窩嵌件的背面的倒圓半徑等於髖球窩的內部的幾何結構的倒圓半徑(R3isIffl)。ー優選的實施形式特徵在於，在夾持錐與球體之間的過渡部處相應存在倒圓半徑並且R嵌件-背面(Rer)接近R _-極(Rpp)而R嵌件-倒圓(Rev)大於R球窩-倒圓 (Rpv)，球窩嵌件由氧化鋁-混合陶瓷構成而髖球窩是薄壁的金屬球窩。為了避免另外上面所說明的問題並且為了獲得所謂的受控的背面的接觸或還有「受控的底部接觸」，提出以下解決方案
球窩嵌件的背面的幾何結構與髖球窩的內部的幾何結構彼此被如此相協調，使得
在徑向的輪廓線上，從下部的錐端部出發直至相應的組件的極，在幾何元素之間僅出現相切的或近似相切的過渡部；
徑向的輪廓線從下部的錐端部出發直至共同所屬的組件的極僅僅具有相同的幾何元素，其中，尺寸不必相同；
在錐附近的區域中的在組件之間的初始間隙(也就是說在未加載的狀態中)小於或等於在極的區域中的間隙。


接下來根據三個附圖詳細闡述本發明。
具體實施例方式圖I顯示了根據現有技術的髖關節假體12，其模塊化地來構建。髖關節假體12由與球頭2相連結的柄I和與球窩嵌件3相連結的髖球窩4構成。柄I和髖球窩4通常由金屬合金構成並且通過生長到大腿骨或髖骨中而與軀幹相連接。它們是對球頭2或球窩嵌件3的載體。球頭2以帶有自由度一的方式可旋轉地支承在球窩嵌件3的球冠中。在圖2和3中示出了根據本發明的用於髖關節假體12(見圖I)的球窩嵌件和髖球窩的ー優選的實施形式。球窩嵌件3利用夾持錐5錨固在髖球窩4中。利用附圖標記7表示赤道區域而利用附圖標記6表示板。在該實施形式中，球窩嵌件3的背面的幾何結構和髖球窩4的內部的幾何結構實施為球體或球體的部分。在至夾持錐5的過渡部處相應存在倒圓Rev和RPV。球窩嵌件3的背面11的球體的半徑胃bRek設計得略大於髖球窩4的內部的幾何結構的半徑在球窩嵌件4處的倒圓半徑R #-f_REV等於髖球窩4的內部的幾何結構的倒圓半徑由此得出的在組件3、4之間的間隙8從下部 的錐端部9附近的區域出發朝向組件3、4的極6増加。間隙8的寬度利用附圖標記10來表不。
權利要求
1.一種用於髖關節假體(12)的髖球窩(4)和球窩嵌件(3)，其中，所述球窩嵌件(3)與所述髖球窩經由錐形的夾持連接的夾持錐(5)在所述兩個組件(3，4)的赤道區域(7)中相連結並且在所述球窩嵌件(3)的未加載的狀態中在所述夾持錐(5)之下直至極(6)布置有在所述兩個組件(3，4)之間的間隙(8)，其由兩個組件(3，4)的徑向輪廓線限制，其特徵在於，所述兩個組件(3，4)的徑向輪廓線從下部的錐端部(9)出發直至所述極(6)以相同的順序具有相同的幾何元素，並且在所述幾何元素之間出現相切的或近似相切的過渡部。
2.根據權利要求I所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，所述間隙(8)是初始間隙(8)，其在所述球窩嵌件(3)的未加載的狀態中是最大的並且在負載施加到所述球窩嵌件(3)上時減小並且從一定的負載起至少部分地閉合，從而在所述夾持錐(5)之下也發生所述組件(3，4)的接觸。
3.根據權利要求2所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，在所述球窩嵌件(3)的未加載的狀態中在錐附近的區域中的在所述組件(3，4)之間的所述初始間隙⑶的寬度(10)小於或等於在所述極(6)的區域中的間隙的寬度。
4.根據權利要求2所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，在所述球窩嵌件(3)的未加載的狀態中在所述組件(3，4)之間的所述初始間隙(8)的寬度(10)從所述錐附近的區域出發朝向所述極(6)連續地增加。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，所述髖球窩(4)由金屬構成並且薄壁地且由此特別柔性地來構造。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，所述球窩嵌件(3)由陶瓷構成並且優選地由氧化鋁陶瓷或基於氧化鋁或氧化鋯的混合陶瓷構成或者由矽-氮陶瓷構成。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，所述球窩嵌件(3)的背面(11)就如所述髖球窩(4)的內部的幾何結構那樣構造為球體的一部分。
8.根據權利要求7所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，在所述夾持錐(5)外部，所述球窩嵌件⑶的背面(11)的半徑(Ree)等於或大於所述髖球窩⑷的內部的幾何結構的半徑R3is- (Rpp)。
9.根據權利要求7或8所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，在所述夾持錐(5)與球體之間的過渡部處，所述球窩嵌件(3)的背面(11)的倒圓半徑Rsft_fs_ (Rev)等於所述髖球窩⑷的內部的幾何結構的倒圓半徑R3is-f_ (Rpv)。
10.根據前述權利要求中任一項所述的髖球窩和球窩嵌件，其特徵在於，在夾持錐(5)與球體之間的所述過渡部處相應存在倒圓半徑，並且(Ree)接近R3is-極(Rpp)而R餅-倒圓(Rev)大於R球窩-佳帽(Rpv)，所述球窩嵌件由氧化鋁-混合陶瓷製成而所述髖球窩⑷是薄壁的金屬球窩。
全文摘要
本發明涉及一種用於髖關節假體(12)的髖球窩(4)和球窩嵌件(3)，其中，球窩嵌件(3)與髖球窩經由錐形的夾持連接的夾持錐(5)在兩個組件(3,4)的赤道區域(7)中相連結並且在球窩嵌件(3)未加載的狀態中在夾持錐(5)之下直至極(6)布置有在兩個組件(3,4)之間的間隙(8)，其由兩個組件(3,4)的徑向的輪廓線限制。為了減小在球窩嵌件中的拉應力提出，兩個組件(3,4)的徑向輪廓線從下部的錐端部(9)出發直至極(6)以相同的順序具有相同的幾何元素，並且在這些幾何元素之間出現相切的或近似相切的過渡部。
文檔編號A61F2/34GK102858279SQ201180021518
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月29日 優先權日2010年4月30日
發明者R.普雷伊斯, T.潘多夫 申請人:陶瓷技術有限責任公司