WO1996004867A1

WO1996004867A1 - Künstliches gelenk, insbesondere künstliches menschliches hüftgelenk

Info

Publication number: WO1996004867A1
Application number: PCT/EP1995/003164
Authority: WO
Inventors: Dietmar Kubein-Meesenburg; Hans NÄGERL; Peter Adam
Original assignee: Theusner, Joachim
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1996-02-22
Also published as: EP0774936A1; JPH10504212A; AU3258195A; DE19580850D2; DE4428290A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein künstliches Gelenk zum Ersatz insbesondere von menschlichen Gelenken. Es besteht aus mindestens zwei Gelenkteilen mit zueinander sich bewegenden Funktionsflächen, wobei die Funktionsflächen der Gelenkteile (1, 2) sphärisch und/oder toroidförmig und/oder rotationssymmetrisch gestaltet sind. Im eingesetzten Zustand, d.h. in deren Funktionsstellung, ist ein linienförmiger Kraftübertragungsbereich KL zwischen den Gelenkteilen (1, 2) ausgebildet.

Description

Künstliches Gelenk, insbesondere künstliches menschliches Hüftgelenk

Die vorliegende Erfindung betrifft ein künstliches Gelenk zum Ersatz insbesondere von menschlichen Gelenken, beste¬ hend aus mindestens zwei Gelenkteilen mit zueinander sich bewegenden Funktionsflächen, und zwar einem Gelenkkopf und einer Gelenkpfanne, wobei das Gelenk mindestens drei Freiheitsgrade der Bewegung besitzt. Im Falle von drei Gelenkteilen, einem Gelenkkopf, einem Druckverteilungs- körper und einer Gelenkpfanne, besitzt das Gelenk fünf Freiheitsgrade .

Bei den bekannten künstlichen Gelenken, insbesondere künstlichen menschlichen Gelenken, besteht grundsätzlich eine geringe Radiusdifferenz zwischen der Gelenkpfanne und dem Gelenkkopf, damit ein Einsetzen des Gelenkkopfes in die Gelenkpfanne möglich ist, so daß ein punktförmiger Kontakt zwischen diesen beiden Gelenkteilen vorhanden ist. Dieser punktförmige Kontakt wird bei Kompression der Gelenkteile durch elastische Verformung der Materialien zu einer kleinen kreisförmigen Fläche erweitert, auf der ein hoher Kontaktdruck herrscht, so daß ein hoher Verschleiß derartig belasteter künstlicher Gelenkteile vorhanden ist. Hieraus resultiert nur eine begrenzte Haltbarkeit der künstlichen Gelenkteile.

Bei den bekannten künstlichen Gelenken besteht weiter das Problem der Reibung. Da die Gelenke nicht umlaufen, kann sich in der Regel ein hydrodynamischer Flüssigkeitsfilm nicht ausbilden, so daß eine Flüssigkeitsschmierung nicht einsetzt und Trockenreibung gegeben ist. Die Körperflüssig¬ keit kann zudem nur die aus der Gelenkpfanne herausragenden Teile des Gelenkkopfes benetzen. Dies führt zu einem hohen Verschleiß und damit zu einer begrenzten Haltbarkeit der künstlichen Gelenkteile . Außerdem resultiert durch die Trockenreibung ein Abrieb der aneinander gleitenden Flä¬ chen. Die hierdurch erzeugten Fremdpartikel belasten den lebenden Organismus in besonderer Weise.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit künstlicher Gelenkteile, insbesondere von künstlichen menschlichen Gelenken zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Funk- tionεflächen der Gelenkteile sphärisch und/oder toroidför- mig und/oder rotationssymmetrisch gestaltet sind und zwischen den kontaktierenden Funktionsflächen im eingesetz¬ ten Zustand, d.h. in der Funktionsstellung, e n linienför- miger Kraftübertragungsbereich ausgebildet ist. Rotations¬ symmetrisch bedeutet, daß um eine Rotationsachse rotierte Konturen vorhanden sind. Hierdurch wird erfindungsgemäß bei gleicher Kraftübertragung der Druck am Ort der Kraftüber¬ tragung punktuell deutlich verringert, woraus eine erheb¬ lich reduzierte Materialbelastung und ein verringerter Materialabrieb folgen. Somit wird erfindungsgemäß die Lebensdauer der künstlichen Gelenkteile beträchtlich erhöht . Der linienförmige Kraftübertragungsbereich kann erfindungsgemäß kreisförmig, ellipsoid, trapezförmig oder aber auch hufeisenförmig ausgebildet sein. Die Ausbildung des linienförmigen Kraftübertragungsbereichs wird im wesentlichen durch die vorherrschenden, besonderen Funk¬ tionsrichtungen bestimmt. Erfindungsgemäß wird ein linien- förmiger Kraftübertragungsbereich beispielsweise dadurch erhalten, daß eine sphärisch gestaltete Gelenkfläche mit einer toroidförmig gestalteten Gelenkfläche oder zwei toroidförmig gestalteten Gelenkflächen miteinander kon¬ taktieren. Die Ausbildung eines linienförmigen Kraftüber¬ tragungsbereichs gemäß der Erfindung erbringt sowohl Vorteile bei künstlichen Gelenken mit drei als auch mit fünf Freiheitsgraden.

Bei der Ausbildung eines Gelenks mit fünf Freiheitsgraden, wie es z.B. aus der deutschen Patentanmeldung P 39 08 958.4 bekannt ist, bei dem zwischen dem Gelenkkopf und der Ge¬ lenkpfanne ein Druckverteilungskörper angeordnet ist, kann die Ausbildung des linienförmigen Kontaktes sowohl zwischen Gelenkpfanne und Druckverteilungskörper als auch zwischen Druckverteilungskörper und Gelenkkopf vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß können die Gelenkteile derart ausgebildet sein, daß ein Zutritt von Körperflüssigkeit im Zentrum des Gelenks erreicht wird. Erfindungsgemäß wird ein solcher Zutritt von Körperflüssigkeit erhalten, dadurch, daß im Zentrum der Gelenkpfanne ein Loch ausgebildet ist . Hier¬ durch kann körpereigene Gelenkflüssigkeit vom Zentrum her in die Gelenkspalte zwischen den Gelenkteilen eindringen. Vorteilhafterweise ist dieses Loch kreisförmig ausgebildet. Bei der Ausbildung eines Gelenkes mit fünf Freiheitsgraden, wie es z.B. aus der deutschen Patentanmeldung P 39 08 958.4 bekannt ist, bei dem zwischen Gelenkkopf und der Ge¬ lenkpfanne ein Druckverteilungskörper angeordnet ist, wird durch die Ausbildung eines Loches in der Gelenkpfanne und im Druckverteilungskörper die zusätzliche Schmierungs- möglichkeit der Gelenkflächen eröffnet. Es wird ein Gleit¬ film erzeugt, der den Abrieb zwischen den Gelenkteilen deutlich verringert . Die Ausbildung eines Loches in der Gelenkpfanne bietet weiterhin den Vorteil, daß nach einer Einheilungsphase in dem Lochbereich körpereigene, bindege- webige und/oder knorpelige Strukturen entstehen, die nicht nur das Reibungsproblem vermindern, sondern auch die Stabilität der Gelenkpfanne im Becken vergrößern.

Damit die erfindungsgemäße Reduzierung des Kontaktdruckes besonders effektiv ist, kommt es auf die relative Dimensio¬ nierung der Krümmungsradien der Gelenkflächen an der Kontaktstelle an. Diese Dimensionierung hängt von den verwendeten Materialien ab. Bei Metall-Metall-Kontakt kann es deshalb vorteilhaft sein, daß sich die Krümmungsradien nur geringfügig unterscheiden. Die Radiendifferenz kann beispielsweise kleiner als 2% bis einige Promille des größeren Radius sein.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unter¬ ansprüchen enthalten.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 bis

Fig. 14 unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen künstlichen Gelenks im Quer¬ schnitt durch den Drehpunkt des jeweiligen Gelenks.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß ein erfindungsgemäßes künstliches Gelenk aus einem künstlichen Gelenkkopf 1 und einer künstlichen Gelenkpfanne 2 gebildet ist. Bei der Verwendung als künstliches Hüftgelenk für den Menschen ist die Gelenkpfanne 1 die Fossa und der Gelenkkopf 2 der Kondylus. In der dargestellten Ausführungsform bilden die Gelenkpfanne 1 und der Gelenkkopf 2 ein Kugelgelenk mit drei Freiheitsgraden, dessen Drehpunkt P ist. Der Radius R_x des Gelenkkopfes 1 und der der Gelenkpfanne 2 sind bis auf einen geringen Spalt quasi gleich groß. In der Gelenkpfanne 2 kann ein Loch 3 ausgebildet sein, und zwar derart, daß das Zentrum des Loches 3 in der Hauptkraftwirkungslinie des künstlichen Gelenks in der Gelenkgrundstellung liegt. Die Hauptkraftwirkungslinie ist mit X-X angegeben.

Durch das Loch 3 ist der Zutritt von Körperflüssigkeit von der Beckenseite her gegeben. Außerdem wird durch Auffüllen des Lochs mit Binde- bzw. Knorpelgewebe durch den Einhei- lungsprozeß nach Operation die Gelenkpfanne natürlich er¬ weitert. Da diese natürliche Erweiterung der Gelenkpfanne kraftmäßig entlastet ist, weil die Gelenkkraft sich auf den künstlichen Teil der Gelenkpfanne 2 verteilt, wird auch vom zentralen Bereich des Gelenkes her Schmierung möglich, was die Ausbildung eines Schmierfilms auf der gesamten Kondy- lusoberflache unterstützt. Denn gleichzeitig wird mit der Vergrößerung der benetzten Fläche des Gelenkkopfes durch das Loch die zu benetzende Fläche der Gelenkpfanne deutlich vermindert und besonders die jeweilige Schmierstrecke eingeschränkt. Hierdurch kann die Abnutzung durch Abrieb im Gelenk deutlich verringert werden.

Die Größe des Loches kann 1/6 bis 5/6 der Gelenkpfannen¬ fläche bis zu deren Äquator bilden, so daß der Öffnungs- winkel a entsprechend veränderbar ist . Die Größe des Öffnungswinkels a hängt von der Materialpaarung der Mate¬ rialien von dem Gelenkkopf 1 und der Gelenkpfanne 2 ab. Die Form des Loches 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmig. Jedoch ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt, besonders kann auch eine ellipsoide, trapezförmige oder aber auch hufeisenförmige Lochform vorgesehen sein. Durch dieses Loch 3 wird auch ein linien- förmiger Kraftübertragungsbereich K_L zwischen dem Gelenkkopf

1 und der Gelenkpfanne 2 im Randbereich des Loches geschaf¬ fen, und somit der Kraftübertragungsbereich vergrößert. Bei gleicher Kraftübertragung reduziert sich der Druck am Ort der Kraftübertragung, und es resultiert eine deutlich ver¬ ringerte Materialbelastung hieraus.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gelenk handelt es sich um ein Kugelgelenk mit drei Freiheitsgraden. Die vorliegende Erfindung ist aber auch bei einem Gelenk mit fünf Frei¬ heitsgraden anwendbar, wie es aus der deutschen Patentan¬ meldung P 39 08 958.4 bekannt ist, wobei auf dieses Patent im vollen Umfange Bezug genommen wird. Zur Erläuterung dient die Darstellung in der beiliegenden Fig. 2. Bei diesem dargestellten Gelenk ist zwischen der Gelenkpfanne

2 und dem Gelenkkopf 1 ein Druckverteilungskörper 4, ein sogenannter Druckverteilungskörper 4, angeordnet. Der Gelenkkopf 1 besitzt ein Rotationszentrum M_: und die Gelenkpfanne 2 ein Rotationszentrum M_;. Die kreisförmige, konvexe Schnittkontur des Gelenkkopfes 1 besitzt den Radius Ri und die konkave, kreisförmige Schnittkontur der Ge¬ lenkpfanne 2 den Radius R₂. Der Druckverteilungskörper 4 hat eine Dicke D auf der Verlängerung der Verbindungslinie zwischen M_x und M₂. Der Druckverteilungskörper 4 besitzt Gleitflächen 5, 6, deren Radien denjenigen der anliegenden Flächen der Gelenkpfanne 2 und des Gelenkkopfes 1 ent¬ sprechen. Der Radius R der Gelenkachsenbahn der dimeren Gelenkkette mit zwei Gelenkachsen durch die beiden Rota¬ tionszentren M_λ und M₂ ist

R = R₂ - R_λ - D,

d.h. R hat einen positiven Betrag, so daß R₂ > R_x + D ist.

Erfindungsgemäß kann die Gelenkpfanne 2 ein Loch 3 auf¬ weisen, das entsprechend dem Loch 3 in Fig. 1 ausgebildet ist und entsprechend angeordnet sein kann. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn auch im Druckverteilungskörper 4 ein Loch 7 ausgebildet ist.

Durch diese Ausgestaltung der Gelenkpfanne 2 und des Druckverteilungskörpers 4 werden die Kontaktflächen zwi¬ schen dem Druckverteilungskörper 4 und dem Gelenkkopf auch vom Zentrum her geschmiert. Dadurch wird eine gleichförmige Ausbildung des Schmierfilms zwischen allen aufeinander gleitenden Flächen gewährleistet. Durch diese Ausgestaltung der Gelenkpfanne 2 und des Druckverteilungskörpers 4 werden auch linienförmige Kraftübertragungsbereiche im Randbereich der Löcher zwischen den anliegenden Gelenkteilen erzeugt mit der bereits beschriebenen Reduzierung des Druckes am Ort der jeweiligen Kraftübertragung und der damit gewonne¬ nen verringerten Materialbelastung. In den folgenden Figuren sind gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugsziffern versehen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen künstlichen Gelenks gezeigt. Hierbei ist der Gelenkkopf 1 kugelförmig mit einer kreisförmigen Schnittkontur und dem Radius R_: in P ausgebildet. Die Gelenkpfanne 2 ist, ma¬ thematisch gesehen, ein Toroid. Seine Rotationsachse ist X- X. Die kreisförmigen Schnittkonturen mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ und den zugehörenden Radien R_2: und R₂₂ stellen mathematisch den das Toroid erzeugenden Kreis dar, der zur Erzeugung der Toroidfläche um die Rationsachse X-X rotiert wird. R₂₁ ist deshalb gleich R₂₂:

R₂ ist also der Radius des das Toroid erzeugenden Kreises. Weiterhin gilt R_λ < R₂. R_τ ist ein äußerer Torusradius . Er ist durch jenen Punkt der Toroidfläche definiert, der den größten Abstand von der Rotationsachse X-X besitzt. Die Kontaktlinie K_L ist ein Kreis. Der zugehörige Mittelpunkt liegt auf der Rotationsachse X-X des Toroidε . Der Radius ist R₃. ß ist ein Kegelwinkel zum Kontaktradius R₃. Die Gelenkpfanne kann im unteren Teil ein Loch enthalten, das den Eintritt von Flüssigkeit erlaubt, und somit die Schmie¬ rung des Gelenkes erhöhen hilft.

Dieses Gelenk der Fig. 3, das in Grundstellung gezeichnet ist, stellt in Funktion ein Kugelgelenk mit drei Freiheits¬ graden dar. Der Gelenkkopf kann sich nur um den Drehpunkt P drehen, der in diesem Beispiel gleichzeitig der geome¬ trische Mittelpunkt des Gelenkkopfes ist. Weiterhin gilt: R_τ = R₂ - (R_a - R_x) ^• sin (ß/2 ) ; R₃ = R_α ^• sin (ß/2 ) .

Der Winkel ß bestimmt Lage und Größe des Kontaktkreises K_L. Seine Größe hängt von den gewählten Materialien der Gelenk¬ flächen ab. In der Regel ist ein Winkel ß = 90° besonders vorteilhaft.

Die Radiendifferenz δ R = (R₂ - R , zwischen dem toroid- erzeugenden Radius R₂ und dem Radius R_λ der Gelenkkopfkugel ist in der Regel klein. Sie kann z.B. kleiner als 2% bis zu einigen Promille von R₂ sein. In dieser Ausführungsform muß die Gelenkfläche der Gelenkpfanne nicht unbedingt ein Toruε sein. Es kann auch die im Schnittbild konkave Oberfläche eines anderen Körpers mit Rotationssymmetrie sein. Auf der Kontaktlinie für die Radiendifferenz δ R zwischen Kugelra¬ dius und Krümmungsradius der Schnittkontur sinngemäß die obigen Aussagen.

In Fig. 4 ist eine Variante zu der Gelenkauεbildung gemäß Fig. 3 dargestellt. Auch hierbei ist wiederum der Gelenk¬ kopf 1 kugelförmig mit einer kreisförmigen Schnittkontur um den Drehpunkt P ausgebildet, wobei die kreisförmige Schnittkontur den Radius R_λ um P besitzt. Die Gelenkpfanne 2 stellt ein Toroid dar. Zu seiner Erzeugung wird um die Rotationsachse X-X der toroiderzeugende Kreis mit R₂ rotiert. Im Schnittbild entstehen so zwei konvexe, kreis¬ förmige Pfannenkonturen 9, 10 mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ und dem Radius R₂. Die Kontaktlinie K_L ist ein Kreis. Der zugehörige Mittelpunkt liegt auf der Rotationsachse X-X des Toroids . Der Radius ist R₃. ß ist der Kegelwinkel zum Kontaktradius R₃. Dieses Gelenk der Fig. 4, das in Grundstellung gezeichnet ist, stellt in Funktion ein Kugelgelenk mit drei Freiheits¬ graden dar. Der Gelenkkopf kann sich nur um den Drehpunkt P drehen, der in diesem Beispiel gleichzeitig der geome¬ trische Mittelpunkt des Gelenkkopfes ist. Verläuft der resultierende Kraftvelitor außerhalb des Winkelbereichs von ß, so verändert sich das Gelenk in ein Gelenk mit fünf Freiheitsgraden. Weiterhin gilt:

R_τ = R₂ - (R₂ + R_x) • εin(ß/2) ; R₃ = R_ ^• sin(ß/2) .

In Fig. 5 ist eine weitere Alternative eines erfindungs¬ gemäßen künstlichen Gelenks gezeigt. Bei dieser Ausfüh¬ rungsform ist der Gelenkkopf 1 toroidförmig ausgebildet, und die Gelenkpfanne 2 ist kugelförmig. Ihre konkave, kreisbogenförmige Schnittkontur hat den Mittelpunkt P und den Radius R₂. Der toroidförmige Gelenkkopf 1 besitzt im Schnittbild zwei kreisförmige, konvexe Konturen mit den Radien R_1X und R₂₂, die durch den toroiderzeugenden Kreis R. gegeben εind.

R₁ = R_1X = R₁₂ (Mittelpunkte M_ι:, M₁₂) .

Hierbei ist R, > R,

Im übrigen sind die gleichen Radien und Winkel wie in den vorhergehenden Figuren eingezeichnet .

In der Gelenkpfanne 2 ist wiederum ein Loch 3 ausgebildet, und zwar in der zu Fig. 1 beschriebenen Art. Bei dieser Ausführungsform ist der linienförmige Kraftübertragungs- bereich auf dem Gelenkkopf ausgebildet. Es gilt: R_τ = R_u + (R₂ - R_ ) ^• sin (ß/2 ) ; R₃ = R₂ ^• sin (ß/2 ) .

Dieses Gelenk der Fig. 5, das in Grundstellung gezeichnet ist, stellt in Funktion ein Kugelgelenk mit drei Freiheits¬ graden dar. Der Gelenkkopf kann sich nur um den Drehpunkt P drehen, der in diesem Beispiel gleichzeitig der geome¬ trische Mittelpunkt der Gelenkpfanne 2 ist. Grundsätzlich gilt auch hier, daß statt eines Toroids auch ein anderer rotationssymmetrischer Körper als Gelenkkopf 1 Verwendung finden kann.

Die Radiendifferenz δ R = (R₂ - R_λ ) , zwischen dem Radius R₂ der kugelförmigen Gelenkpfanne und dem Radius R_A. des toroidförmigen Gelenkkopfeε iεt in der Regel klein. Sie kann z.B. kleiner als 2% bis zu einigen Promille von R₂ sein.

In dieser Ausführungsform muß die Gelenkfläche des Gelenk¬ kopfes 1 nicht unbedingt ein Torus sein. Es kann auch die im Schnittbild konkave Oberfläche eines anderen Korpers mit Rotationssymmetrie sein. Auf der Kontaktlinie für d e Radiendifferenz δ R zwischen Kugelradius und Krümmungs¬ radius der Schnittkontur sinngemäß die obigen Ausεagen.

In den Fig. 6 und 7 lεt eine weitere Auεführungεform eines erfindungsgemäßen Gelenks, bestehend aus dem Gelenkkopf 1 und der Gelenkpfanne 2 dargestellt. Hierbei ist sowohl der Gelenkkopf 1 als auch die Gelenkpfanne 2 toroidförmig gestaltet. Dabei haben in Grundstellung (Fig. 6) beide Toroide dieselbe Rotationsachse X-X. Die Drehachse P dieses Gelenks ist nicht stationär, wie dies aus den Fig. 6 und 7 erkennbar ist, wobei Fig. 7 eine Beugestellung des Gelenkes zeigt. Der Gelenkkopf 1 zeigt im Schnittbild zwei konvexe, kreisförmige Konturen mit den Mittelpunkten M_1X und M₁₂ und den Radien R_ιrt und R₁₂. Sie entsprechen dem Kreis R_x = R_1X = R₁₂ : das ist wiederum der Kreis, der das Toroid bei Rotation um die Toroidachse X-X erzeugt. Entsprechend zeigt die Schnittfigur der Gelenkpfanne zwei konkave, kreisförmige Konturen mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ und den Radien R₂₁ und R₂₂. Sie entsprechen dem toroiderzeugenden Kreis R₂ = R₂₁ = R₂₂. Die Verbindungslinie der Mittelpunkte M₂₂ und M₁₂ schneidet die Verbindungslinie der Mittelpunkte M₂₁ und M_1X in der Drehachse P.

L₂ ist das Koppelglied zwischen M₂₁ und M₂₂ und L_x ist das Koppelglied zwischen M_X1 und M₁₂. δ R₂ und δ R_: sind die Pleuelglieder. Es gilt:

(L₂ - L / (2 ^• (R₂ - R_j)) = sin(ß/2) .

δ R₂ = δ R_x = δ R.

Die Ausbildung dieses Gelenks hat die Vorteile, daß die linienförmigen Kontaktbereiche auf beiden Gelenkoberflächen wandern. Weiterhin wird eine Pumpwirkung für die Gelenk- flüεεigkeit erzeugt, und es beεteht ein stabiles mechani¬ sches Gleichgewicht in der Ruhestellung (Grundstellung) und eine Selbεtεtabiliεierung beim Einnehmen der einzelnen Beugestellungen.

In Fig. 8 ist eine weitere Alternative eines erfindungs¬ gemäßen künstlichen Gelenks dargestellt. Hierbei sind sowohl der Gelenkkopf 1 als auch die Gelenkpfanne 2 als toroidförmige Körper ausgebildet mit gemeinsamer Rotations¬ achse X-X in Grundstellung. Der Gelenkkopf 1 besitzt, im Querschnitt gesehen, zwei konvexe, kreisförmige Konturen mit den Mittelpunkten M_X1 und M₁₂ und den Radien R_X1 und R₁₂. Sie entsprechen dem Kreis R = R_1X = R₁₂: das ist wiederum der Kreis, der das Toroid bei Rotation um die Toroidachse X-X erzeugt. Die Gelenkpfanne 2 weist im Schnittbild zwei konkave, kreisförmige Konturen mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ und den Radien R₂₁ und R₂₂ auf. Sie entsprechen dem Kreis R₂ = R₂₁ = R_22/ mit dem die Toroidfläche erzeugt werden kann. Der Schnittpunkt P der Verbindungslinie M₂₂M₁₂ mit der Ver¬ bindungslinie M₂₁M_X1 ist die Drehachεe deε Systems. Die Abstände M₂₂M₁₂ = δ R₂ und M₂₁M_ι:ι = δ R_x sind gleich groß. Sie sind die Pleuel. Der Vorteil dieser Gelenkvariante besteht darin, daß die linienförmigen Kraftübertragungsbereiche K_L auf beiden Gelenkoberflächen wandern und eine Pumpwirkung für die Gelenkflüssigkeit gegeben ist, die wiederum durch das in der Gelenkpfanne ausgebildete Loch 3 , wie schon zu vorstehenden Figuren beschrieben, in das Gelenk eindringen kann. Diese Ausführungsform besitzt jedoch ein instabiles Gleichgewicht in Ruhelage. Es gilt:

(L₂ + L / (2 ^■ (R₂ + R ) = sin(ß/2) .

In Fig. 9 ist eine Variante zu Fig. 6 dargestellt, wobei der Gelenkkopf 1 wie der Gelenkkopf gemäß Fig. 6 ausgebil¬ det ist. Die Gelenkpfanne besteht entsprechend der Ausbil¬ dungsform von Fig. 4 aus zwei konvexen Pfannenbereichen 9, 10 mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ ihrer kreisförmigen Schnittkonturen mit den Radien R₂₁ und R₂₂, die gleich groß sind und größer sind als die Radien R_u und R₁₂. Diese Aus¬ bildung ermöglicht ein Wandern der linienförmigen Kontakt¬ bereiche auf den Gelenkteilen, und es wird eine Pumpwirkung für die Gelenkflüssigkeit erreicht. Hierbei weist das Gelenk ein stabiles Gleichgewicht in der Ruhelage auf. Es gelten hier ebenfalls die übrigen aus den obigen Figuren bekannten Größen. Es ist:

^21 ⁼ ^22 ⁼ ^2 /^' ^11 ⁼ ^12 ⁼ ^1

(L₂ + L / (2 ^• (R₂ + ) = sin(ß/2) .

In Fig. 10 ist eine weitere Variante eines erfindungs¬ gemäßen künstlichen Gelenks dargestellt. Hierbei ist der Gelenkkopf 1 entsprechend der Ausbildung von Fig. 5. Die Ausbildung der Gelenkpfanne 2 entspricht derjenigen gemäß Fig. 7. Die Radien R und R₁₂ sind gleich und kleiner als die gleich großen Radien R₂₁ und R₂₂. Bei dieεer Ausbildung wird ein Wandern der linienförmigen Kontaktbereiche auf beiden Gelenkteilen bewirkt und eine Pumpwirkung für die Gelenkflüssigkeit erzielt. Hierbei ist jedoch ein instabi¬ les Gleichgewicht in der Ruhestellung gegeben. Es gilt:

(L₂ - L / (2 • (R₂ - R ) = εin(ß/2) .

In Fig. 11 iεt eine weitere Gelenkvariante eines erfin¬ dungsgemäßen künstlichen Gelenks gezeig . Hierbei sind wiederum sowohl der Gelenkkopf 1 als auch die Gelenkpfanne 2 alε toroidförmige Körper auεgebildet . Der Gelenkkopf 1 besteht aus einem Toroid wie er Gelenkkopf in Fig. 5. Die konkave Gelenkpfanne 2 stellt eine Toroidfläche vom glei¬ chen Typ dar, wobei der erzeugende Radius größer ist. Die Gelenkpfanne kann wiederum ein Loch 3 aufweisen. Auch bei dieser Gelenkausbildung wandern die linienförmigen Kon¬ taktbereiche auf beiden Gelenkteilen, und es ist eine Pumpwirkung für die Gelenkflüsεigkeit gegeben. Eε ist ein mechanisch stabileε Gleichgewicht in der Ruheεtellung vorhanden. Eε gilt: R₂ - R₂₁ = R₂₂ ; R_x - R_X1 - R₁₂ (L₂ - L_x) / ( 2 • (R₂ - R ) = sin (ß/2 ) .

Alle Varianten der Fig. 1, 3 - 11 haben drei Bewegungs¬ freiheitsgrade. Über die Größenverhältnisse der kontaktie¬ renden Radien gelten bei allen Ausführungsformen die Angaben, die zur Ausführungsform der Fig. 3 gemacht worden sind.

Grundsätzlich können alle Kugelgelenke durch Hinterein¬ anderschaltung oder durch Einfügen eine zweiten Gelenkkugel zu einem Gelenk mit drei künstlichen Gelenkteilen erweitert werden. Damit wird ein Gelenk geschaffen, das fünf Frei¬ heitsgrade besitzt. Hierbei ist immer dann mechanische Druckstabilität des Druckverteilungskörpers gewährleistet, wenn der Drehpunkt P des Teilgelenks Gelenkpfanne-Druck¬ verteilungskörper "oberhalb" des Drehpunkteε P_τ des Teilge¬ lenks Druckverteilungskörper-Gelenkkopf liegt: Eine Kom¬ pressionskraft hält den Druckverteilungkörper mechanisch stabil zwischen Gelenkkopf und Gelenkpfanne.

Fig. 12 und Fig. 13 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer solchen Hintereinanderschaltung.

In Fig. 12 ist eine Hintereinanderεchaltung zweier Kugelge¬ lenke mit "linienförmiger" Kraftübertragung bestehend aus den Typen: toroidförmige Gelenkpfanne - kugelförmiger Gelenkkopf (Fig. 3) und kugelförmige Gelenkpfanne - toroid- förmiger Gelenkkopf (Fig. 5) dargestellt.

Es entstehen drei künstliche Gelenkteile: Gelenkpfanne 2, beweglicher Druckverteilungskörper 4, Gelenkkopf 1. P_IT ist der Drehpunkt des Gelenkpfannenkugelgelenks, gegeben durch die Gelenkflächen der Gelenkteile 2 und 4. Die Gelenkfläche der Gelenkpfanne 2 ist toroidförmig. Die mit ihr artikulierende Oberfläche des Druckverteilungskörperε 4 ist kugelförmig und hat den Radius R₂ (entspricht Fig. 3) . Die mit dem Gelenkkopf 1 artikulierende Gelenkfläche des Druckverteilungskörpers 4 ist kugelförmig. Ihr Mittelpunkt ist Ε>_j , der zugehörige Radiuε iεt R_x. Die Gelenkfläche des Gelenkkopfes 1 ist toroidförmig (entspricht Fig. 5) .

Wesentlich für eine mechanisch stabile Konfiguration ist, daß P_I( von P_:I aus gesehen, zum Gelenkteil 2 hin verschoben liegt, P also "oberhalb" von P_:. Dadurch ist es möglich, daß bei kompressivem Kraftschluß Gelenkteil 4 herausge¬ drückt wird.

Hält man Gelenkteil 2 fest, so kann Gelenkteil 4 um P_TI rotieren. Gelenkteil 1 wird von dieser Rotation mitgenom¬ men, kann dann aber noch zusätzlich um P_j rotieren.

Der Abstand R der Drehzentren P_:: und P- ist konstant und stellt das Kettenglied der dimeren Gelenkkette dar. Es gilt :

D iεt der minimale Abstand der Kreise um P_ι: bzw. P- mit den Radien R₂ bzw. R und damit die minimale Dicke des Druckver¬ teilungskörpers .

Für die Radien der toroidförmigen Gelenkfläche des Gelenk¬ kopfes 1 und der toroidförmigen Gelenkfläche der Ge¬ lenkpfanne 2 gelten sinngemäß die Formeln der Auεführungs- formen entsprechend Fig. 5 bzw. Fig. 3. Auch für die Dimensionierung der Radienverhältnisse gilt das dort Angemerkte.

Besonderer Vorteil dieser Anordnung: Der Druckverteilungs- körper 4 hat nur kugelförmige Gelenkflächen. Dadurch bleiben die Kontaktringe K_L2 und K_L1 auf der Gelenkfläche der Gelenkpfanne 2 und auch auf der des Gelenkkopfes 1 ortsfest bei Bewegung des Druckverteilungεkörperε 4 und des Gelenk¬ kopfes 1. Das hat zur Folge, daß die Kraftübertragung zwischen dem Druckverteilungskörper 4 und Gelenkpfanne 2 nie auf ein zentrales Loch in der Gelenkpfanne treffen kann.

Ein Loch 3 in der Gelenkfläche der Gelenkpfanne hat den Vorteil, daß Gelenkflüssigkeit auch von unten her in das Gelenk eindringen kann. Dadurch wird die Lubrikation erhöht. Das Loch kann auch für den Druckverteilungskörper vorgesehen werden.

In Fig. 13 iεt die Hintereinanderschaltung zweier Kugel¬ gelenke mit "linienförmiger" Kraf übertragung vom Typ: kugelförmige Gelenkpfanne - toroidförmiger Gelenkkopf entsprechend Fig. 5 gezeigt.

Es entstehen drei künstliche Gelenkteile: Gelenkpfanne 2, Druckverteilungskörper 4, Gelenkkopf 1.

P_XI ist der Drehpunkt des Gelenkpfannenkugelgelenks, gegeben durch die Gelenkflächen der Geienkteile 2 und 4. Die Gelenkfläche der Gelenkpfanne 2 ist kugelförmig und hat den Radius R₂. Die mit ihr artikulierende Oberfläche des Druckverteilungskörpers 4 ist toroidförmig. Die mit dem Gelenkkopf 1 artikulierende Gelenkfläche des Druckver¬ teilungskörpers 4 ist kugelförmig. Ihr Mittelpunkt ist P_τ, der zugehörige Radius ist R . Die Gelenkfläche des Gelenk¬ kopfes 1 ist toroidförmig.

Wesentlich für eine mechanisch stabile Konfiguration ist, daß P_τ, von P aus gesehen, zum Gelenkteil 2 hin verschoben liegt. Dadurch ist es unmöglich, daß bei kompressivem Kraftschluß Gelenkteil 4 herausgedrückt wird.

Hält man Gelenkteil 2 fest, so kann Gelenkteil 4 um P_n rotieren. Gelenkteil 1 wird von dieser Rotation mitgenom¬ men, kann dann aber noch zusätzlich um P_: rotieren.

Der Abstand R der Drehzentren P_n und P_: ist konstant und stellt das Kettenglied der dimeren Gelenkkette dar. Es gilt:

R = R₂ - R_j_ - D.

D ist der minimale Abstand der Kreise um P_:ι bzw. P_: mit den Radien R₂ bzw. R_:.

Für die Radien der toroidförmigen Flächen des Gelenkkopfeε 1 und des Druckverteilungεkörpers 4 auf ihrer der Ge¬ lenkpfanne 2 zugewandten Gelenkfläche gelten sinngemäß die Formeln der Fig. 3.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung entsteht durch die Existenz der beiden artikulierenden Flächen mit einer linienförmigen oder bandförmigen Kontaktfläche, letztere kommt bei elastischem Verhalten der beiden Kontaktkörper zustande, ein Hohlraum, der durch die Kontaktlinie (-Band) abgegrenzt ist .

Dieser Hohlraum ist veränderlich bei elastischen Form¬ änderungen unter Be-/Entlaεtungszyklen und/oder durch die entsprechende Formgebung (siehe Fig. 6 bis 11) . Durch den veränderlichen Hohlraum kommt eine Saug-/Pumpwirkung für Flüssigkeiten zustande, die der Gelenkεchmierung dienen.

Die Vielfalt der möglichen Kombination sei durch die Benennung zweier weiterer Anordnungen dokumentiert:

a) Hintereinanderschaltung zweier Kugelgelenke mit "linienförmiger" Kraftübertragung vom Typ: toroidför¬ mige Fossa - kugelförmiger Kondylus, entsprechend Fig. 3.

b) Hintereinanderschaltung eines Kugelgelenkε mit "linienförmiger" Kraftübertragung vom Typ: toroid- förmige Fossa - kugelförmiger Kondylus (entsprechend Fig. 3) mit einem "normalen", konventionellen Kugelge¬ lenk, wie es z .Zt . in der Endoprothetik Verwendung findet .

In Fig. 14 ist dargestellt, daß es zweckmäßig sein kann, das in der Gelenkpfanne 2 befindliche Loch 3 mittels eines Verschlußkörpers 12 zu verschließen, wobei der Verschluß¬ körper 12 in das Loch 3 z.B. einschraubbar iεt. Dieser Verschlußkörper 12 dient dazu, die Gelenkpfanne 2 und das Loch 3 während des Einεetztenε verschlossen zu halten, so daß kein Knochenzement in den Bereich des Loches 3 ein¬ dringen kann und nach dem Einsetzen und Aushärten des Knochenzements wird der Verschlußkörper 12 aus der Ge¬ lenkpfanne 3 herausgedreht, so daß er dann das Loch 3 freigibt. Der Verschlußkörper 12 kann zusätzlich als Positionierungshilfe beim Einsetzen der Gelenkpfanne dienen.

Claims

Anεprüche

Künstliches Gelenk zum Ersatz insbesondere von mensch¬ lichen Gelenken, bestehend aus mindeεtens zwei Gelenk¬ teilen mit zueinander sich bewegenden Funktionsflä¬ chen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Funktionsflächen der Gelenkteile (1, 2, 4) sphärisch und/oder toroidförmig und/oder rotationssymmetriεch geεtaltet εind und im eingeεetzten Zuεtand, d.h. in deren Funktionsstellung, ein linienförmiger Kraftüber¬ tragungsbereich K_L zwischen den Gelenkteilen (1, 2, 4) ausgebildet ist.

Künstliches Gelenk zum Ersatz insbesondere von mensch¬ lichen Gelenken, bestehend aus mindestens zwei Gelenk¬ teilen mit zueinander sich bewegenden Funktionsfla¬ chen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gelenkteile (1,

2, 4) sphärisch und/oder toroidförmig und/oder rotationssymmetrisch und derart ausgestaltet sind, daß im eingesetzten Zustand, d.h. in deren Funktionsstellung, ein Zutritt von Körperflüssigkeit im Zentrum des Gelenks erreicht wird.

3. Künstlicheε Gelenk nach Anεpruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Gelenkpfanne (2) ein Loch (3) auεgebildet iεt, und vorzugεweise derart, daß daε Zentrum des Loches (3) in der Hauptkraftwirkungslinie des künstlichen Gelenkes in der Grundstellung liegt.

4. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gelenkteile auε einem Gelenkkopf (1) und einer Ge¬ lenkpfanne bestehen sowie auε einem zwiεchen der Gelenkpfanne (2) und dem Gelenkkopf (1) gleitend angeordneten Druckverteilungεkörper (4) und im Druck¬ verteilungskörper vorzugsweise ein Loch (7) vorhanden ist, dessen Zentrum insbesondere in der Hauptkraftwir¬ kungslinie des Gelenks in der Grundstellung liegt .

5. Künstliches Gelenk nach Anεpruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Größe des Loches (3) in der Gelenkpfanne (2) ein 1/6 bis 5/6 der Gelenkpfannenfläche bis zu deren Äquator beträgt .

6. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das in der Gelenkpfanne (2) befindliche Loch (3) mit einem Verschlußkörper (12) insbeεondere schraubmäßig ver¬ schließbar ist.

7. Künstliches Gelenk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gelenkteile aus einem Gelenkkopf (1) und einer Ge¬ lenkpfanne (2) beεtehen sowie aus einem zwischen der Gelenkpfanne (2) und dem Gelenkkopf (1) gleitend angeordneten Druckverteilungskörper (4) , der Gleit¬ flächen (5, 6) besitzt.

8. Künstlicheε Gelenk nach einem der Anεprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Funktionsflächen der Gelenkteile (1, 2, 4) im einge¬ setzten Zustand, d. h. in deren Funktionsεtellung, einen linienförmiger Kraftübertragunεbereich K_L zwischen den Gelenkteilen (1, 2, 4) aufweisen.

9. Künstlicheε Gelenk nach einem der Anεprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) ein Rotationszentrum yi_x und die Gelenk¬ pfanne (2) ein Rotationεzentrum M₂ besitzen, wobei die kreisförmige, konvexe Schnittkontur des Gelenkkopfes (1) den Radius R_: und die konkave, kreisförmige Schnittkontur der Gelenkpfanne (2) den Radius R₂ besitzt und der Druckverteilungskörper (4) eine Dicke D auf der Verlängerung der Verbindungslinie zwischen M_: und M₂ besitzt und der Radius R der Gelenkachsenbahn der dimeren Gelenkkette mit zwei Gelenkachsen durch die beiden Rotationszentren M_x und M₂ sich ergibt aus R = R₂ - R_x - D, wobei R₂ > R_x + D iεt.

10. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 3 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Gelenkpfanne (2) ein Loch (3) auεgebildet iεt, und zwar derart, daß das Zentrum des Loches (3) in der Hauptkraftwirkungslinie des künstlichen Gelenks in der Gelenkgrundstellung liegt, wobei der Lochrand den linienförmigen Kraftübertragungsbereich bildet.

11. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für eine Artikulation zwiεchen dem Gelenkkopf (1) und dem Druckverteilungskörper (4) ein Rotationszentrum P_τ und für die Artikulation zwischen dem Druckverteilungs¬ körper (4) und der Gelenkpfanne (2) ein Rotationszen¬ trum P_n vorhanden iεt, wobei die erste Artikulation einen Radius R_x (Radius der sphärischen Fläche des entsprechenden Gelenkflächenpaares) und die zweite Artikulation einen Radius R₂ (Radius der sphärischen Fläche des entsprechenden Gelenkflächenpaares) , deren minimaler Abstand D ist, und wobei der Radius R der Gelenkachsenbahn der dimeren Gelenkkette mit den Gelenkachsen durch die beiden Rotationszentren P_x und P sich ergibt aus R = R₂ - R_λ - D, wobei R₂ > R_λ + D (Fig. 12, 13) .

12. Künstlicheε Gelenk nach einem der Anεprüche 1 biε 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) kugelförmig mit einer kreiεförmigen Schnittkontur und dem Radiuε R_x um den Drehpunkt P des Gelenks ausgebildet ist und die Gelenkpfanne (2) eine toroidförmige Form aus zwei sich schneidenden, kreis¬ förmigen, konkaven Schnittkonturen mit den Mittel¬ punkten M₂₁ und M₂₂ und den zugehörigen Radien R₂₁ und R₂₂ besitzt, wobei R₂₁ = R₂₂ iεt und R_: < R₂₁ iεt.

13. Künstlicheε Gelenk nach einem der Anεprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) kugelförmig mit einer kreisförmigen Schnittkontur um den Drehpunkt P ausgebildet ist, und den Radius R_x aufweist, sowie daß die Gelenkpfanne (2) als Teil eines Torus auεgebildet iεt, der im Schnitt¬ bild den Radius R_τ aufweist sowie die Gelenkpfanne (2) aus zwei konvexen Pfannenflächen (9, 10) mit kreisför¬ migen Schnittkonturen um die zugehörigen Mittelpunkte M₂₁ und M₂₂ gebildet iεt, wobei die Mittelpunkte M₂₁ und M₂₂ und der Drehpunkt P jeweilε in den Ecken eineε gleichschenkligen Dreiecks liegen und die Grundlinie des Dreiecks durch die Verbindungslinie von M₂₁ und M₂₂ gebildet ist, wobei der Radius R₂ der kreisförmigen Schnittkontur der Gelenkpfannenfläche (9, 10) ist und R_x < R₂ ist.

14. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) toroidförmig ausgebildet iεt und die Gelenkpfanne (2) eine konkave, kreisbogenförmige Schnittkontur um den Drehpunkt P mit dem Radius R₂ aufweist, wobei der Gelenkkopf (1) zwei kreisförmige, im Schnitt konvexe Schnittkonturen mit den Radien R_1X und R₁₂ um die Mittelpunkte M_X1 und M₁₂ besitzt, wobei

15. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) und die Gelenkpfanne (2) toroidförmig ausgestaltet sind, wobei die Drehachse P nicht statio¬ när ist und der Gelenkkopf (1) aus zwei konvexen, kreisförmigen Schnittkonturen mit den Mittelpunkten M_xl und M₁₂ sowie den Radien R_u und R₁₂ gebildet ist, wobei ^Rn = ^Ri₂ i^{st un}^ die Gelenkpfanne (2) aus zwei kon¬ kaven, kreisförmigen Schnittkonturen mit den Mittel¬ punkten M₂₁ und M₂₂ und den Radien R₂₁ und R₂₂ gebildet ist, wobei R₂₁ = R₂₂ ist sowie die Verbindungslinie von M_1X und M₂₁ und die Verbindungslinie von M₁₂ und M₂₂ sich im Drehpunkt P schneiden und die Kontaktlinie K_L treffen.

16. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) und die Gelenkpfanne (2) als toroidför¬ mige Körper ausgebildet sind, wobei der Gelenkkopf (1) im Querschnitt gesehen aus zwei kreisförmigen Schnitt- konturen mit den Mittelpunkten M_lx und M₁₂ und den zugehörigen Radien R_X1 und R₁₂ gebildet ist und die Ge¬ lenkpfanne (2) aus zwei konkaven, kreisförmigen Schnittkonturen mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ beεteht und die Radien R₂₁ und R₂₂ aufweist, wobei diese gleich groß sind und größer sind als die Radien R₁₂ und R_llt die wiederum gleich groß sind und die Verbindungs¬ linie von M_X1 und M₂₁ und die Verbindungslinie von M₁₂ und M₂₂ sich im Drehpunkt P schneien und die Konktakt- linie K_L treffen.

17. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) und die Gelenkpfanne (2) als toroidför¬ mige Körper ausgebildet sind, wobei der Gelenkkopf (1) aus zwei konvexen, kreisförmigen Schnittkonturen mit den Mittelpunkten M_u und M₁₂ sowie den Radien R_X1 und R₁₂ gebildet ist, wobei R_1X = R₁₂ iεt und die Gelenkpfan¬ ne (2) aus zwei konvexen Pfannenbereichen (9, 10) mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ ihrer kreisförmigen Schnittkonturen und den Radien R₂₁ und R₂₂ gebildet ist, wobei R₂₁ und R₂₂ gleich groß und größer sind als die Radien R_X1 und R₁₂.

18. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) und die Gelenkpfanne (2) als toroidför¬ mige Körper ausgebildet sind, wobei der Gelenkkopf (1) zwei kreisförmige, im Schnitt konvexe Schnittkonturen mit den Radien R_1X und R₁₂ um die Mittelpunkte M_X1 und M₁₂ besitzt und die Gelenkpfanne (2) aus zwei konvexen Pfannenbereichen (9, 10) mit den Mittelpunkten M₂₁ und M₂₂ mit den Radien R₂₁ und R₂₂ gebildet ist, die gleich groß sind, wobei die Radien R_1X und R₁₂ gleich groß und kleiner als die gleich großen Radien R₂₁ und R₂₂ sind.

19. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gelenkkopf (1) und die Gelenkpfanne (2) als toroidför¬ mige Körper ausgebildet sind, wobei der Gelenkkopf (1) aus einer Schnittkontur mit den beiden Mittelpunkten M_1X und M₁₂ und den Radien R_1X und R₁₂ besteht, wobei R_u und R₁₂ gleich groß sind sowie die Gelenkpfanne (2) zwei kreisförmige Schnittkonturen mit den Mittel¬ punkten M₂₁ und M₂₂ und den Radien R₂₁ und R₂₂ besitzt, die gleich groß sind, sowie sich die Verbindungslinie M_n, M₂₁ mit der Verbindungslinie M₁₂, M₂₂ im Drehpunkt P schneidet und diese Verbindungslinien auf den Kontaktflächen die Berührungslinie K_L treffen.

20. Künstliches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sowohl die Gelenkpfanne (2) als auch der Gelenkkopf (1) toroidförmig gestaltet sind, und daß der Druckver¬ teilungskörper (4) zwei sphärische Gleitflächen (5, 6) aufweist.