(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ領域におけるシェル本体の、連続部分または段状部分に分解される外部軸方向の輪郭が湾曲しており、寛骨臼内にねじ入れするための自らねじ切りするねじと、少なくとも一つの応力ノッチとを備え、前記ねじは前記シェル本体の外周から突出するねじ歯断面を有するねじ入れ可能な人工股関節臼であって、軸方向におけるねじピッチが変化するよう設定されたことを特徴とする、股関節臼。
【請求項２】
ねじ歯が現れる個所（39）とその完全な歯の高さに達する個所（38）との間における、ねじの極領域側開始領域において、ねじ関節臼のねじ山のその他のピッチより、極領域側のねじ歯フランクのピッチが小さく、かつ赤道側のねじ歯フランクのピッチが大きい、請求項１に記載のねじ入れ可能な股関節臼。
【請求項３】
ねじ歯断面が半径方向平面から角度（γ）だけ傾斜した請求項１または２に記載のねじ入れ可能な人工股関節臼であって、股関節臼の対応する片側軸方向断面に分散するねじ山のねじ歯の中心線（15）がそれぞれ互いに平行な複数の線上に配置される、股関節臼。
【請求項４】
寛骨臼にセメントを用いずに固定するために、半径方向に作用する切削エッジが、自らねじ切りするねじの外部歯頭部に設けられた請求項１から３のいずれかに記載のねじ入れ可能な人工股関節臼。
【請求項５】
ねじ歯頭部に向けて任意の角度で先細るねじ歯断面と、旋回する応力ノッチ（27、28、29）とを備える、請求項１または２に記載のねじ入れ可能な人工股関節臼であって、股関節臼の片側軸方向断面においてシェル被覆上に分散するねじ山のねじ歯（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）の、ねじ歯フランク（12、13）の側線の交点（14）が、修正済みの突起線と呼ばれる等間隔線（2、3、4、5、6）上に、すなわち平行な、互いに同じ間隔をおいてそれぞれ延びる複数の線上に配置された股関節臼。
【請求項６】
ねじ歯頭部に向けて任意の角度で先細り、半径方向平面から角度（γ）だけ傾斜するねじ歯断面と、旋回する応力ノッチ（27、28、29）とをねじが備える、請求項１または２に記載のねじ入れ可能な人工股関節臼であって、股関節臼の片側軸方向断面においてシェル被覆上に分散するねじ歯（22、23、24、25、26）の、ねじ歯フランク（12、13）の側線の交点（14）が、修正済みの突起線と呼ばれる等間隔線（2、3、4、5、6）上に、すなわち平行な、互いに同じ間隔をおいてそれぞれ延びる複数の線上に配置され、これらの線の角度位置は両ねじ歯フランク（12、13）の間に定められた股関節臼。
【請求項７】
前記ねじが、平行なフランクを有し、半径方向平面から角度（γ）だけ傾斜するねじ歯断面と、旋回する応力ノッチとを備え、股関節臼の片側軸方向断面においてシェル被覆上に分散するねじ歯が、修正済みの突起線と呼ばれる等間隔線（2、3、4、5、6）上に、すなわち平行な、互いに同じ間隔をおいてそれぞれ延びる複数の線上に配置され、これらの線の角度位置は両ねじ歯フランクの間に定められ、前記ねじ歯断面におけるねじの先端部が前記修正済みの突起線の旋回点となるよう構成された、請求項１に記載の股関節臼。
【請求項８】
修正済みの突起線が、ねじ歯断面の、切削力による負荷がより少ないフランクの方向に向けて中心線（15）から旋回される、請求項５、６、または７に記載のねじ入れ可能な人工股関節臼。
【発明の詳細な説明】
この発明は、人工関節の一部として人体に用いられる、請求項１に記載されたような、特殊ねじを備える股関節臼に関するものである。
ねじを備えるそのような股関節臼は、工具によってあらかじめ切削した後、または自らねじ切りしながら骨床内にねじ入れ可能であるので、いわゆるねじ関節臼のグループに属する。このグループのシェル本体の被覆形状については、例えば亜球形、半球形、超球形、または準球形、円錐形、円錐球形、放物線状、環状面体、楕円体、等が知られている。
シェル本体上のねじの形態については、例えば、ねじ歯およびねじ溝からなるねじの断面や、ピッチおよび被覆された広がりの形態に関して、ある程度の幅がある。一方、ねじの断面については木ねじのねじ山におけると同様、細いねじ歯と幅広のねじ溝とに分けるのが有利である、というのが一般の認識である。なぜなら、そうすることによって、材料である金属と骨との間の強度の関係が考慮され、かつ、ねじ歯の間に残留する骨のリブの幅／高さのより有利な関係が、骨自体を保護する助けとなるからである。
専門家の間では、ねじ歯の形態に関して、細い長方形の断面を有するいわゆる角ねじと、あるいは細い三角形ないし台形状のねじ歯とのどちらがより好ましい選択かについて、依然として議論が重ねられている。これについて適切な評価を下すには、一方では切り込み過程における入力を、他方では達成可能な瞬間固定および長期間固定を考慮に入れなければならない。双方のねじに共通して言えるのは、切り込み過程において必要となる力をわずかに抑えるためには、ねじ関節臼のねじ山に、いわゆる正のすくい角を有する切削歯が備わっていなければならない、ということである。切り込み過程における締め付け効果が強くなり過ぎないように、応力ノッチおよび、それと共に形成される切削歯の数、ならびに歯の形状に従って、切削歯の後ろにそれぞれ逃げ角を設けることが必要であるかもしれない。角ねじでは通常この目的のために、旋回する輪郭が歯頭領域後方に刻まれる。
特に、そのような股関節臼が早期にゆるんで外れてしまうというケースを減らすために、ここ数年様々な技術上の改良が重ねられてきた。ねじ断面の最適化、ねじ基部のシェル被覆の輪郭へのよりすぐれた適合、および表面の起伏構造化を図ることによって、患者が生涯、問題なく利用できるようにするという、この当然の目的に徐々に近づいてきた。にもかかわらず、この目標を達成するためには、適切な精密作業によってこの移植物にさらに改良を加えるという課題が残る。移植物から寛骨臼への力の伝達をさらに均一化する他に、ここでは、移植の際のねじ入れ力の大幅な削減と、ねじ関節臼のシェル被覆が骨の窪みに収まる位置が極めて良好に知覚されることが求められる。これによって、装入の深さが不十分であるという危険、または移植物を過剰回転させる危険がより制御可能となる。
上述の課題は、この発明において、請求項１に記載の特徴を備えるねじ関節臼によって解決する。すなわち、シェル被覆と、歯の断面と、さらにその傾斜角との軸方向における輪郭の湾曲と、応力ノッチの旋回角度と、さらに表面の起伏とに従って、移植の際、またはあらかじめ切削する際に生じる切削力の分布に基づき、シェル被覆上に展開するねじの、軸方向において測定されるピッチに、通常の軸方向に一定の延びとは異なる変化がつけられることによって、ねじ入れ入力を最小化することができる。適切にピッチが変化することによって、股関節臼をねじ入れするための力が著しく軽減され、早期に挟まって動かなくなる危険や、骨盤が破砕される危険が取り除かれる。その際、骨床表面上へのねじ関節臼のシェル被覆の装着点が、ねじ入れの際の強いトルクの急上昇で明確に知覚可能であるので、絶えず箱スパナを取り外す必要がなく、視覚的ないし機械的制御も実際不要となる。極めてまれなケースではあるがこの関節臼が万一ゆるんだ場合、移植物をねじをゆるめて引き抜いた後、当該個所の骨の縁部にはごくわずかな溝の跡が残るだけで、骨を十分残して摘出されるため、骨床は再度の移植に備え得る。
同時にこの発明によって以下の提案がなされる。すなわち、後に規定どおりの負荷の下、移植物から骨床に力が伝達されることを考慮して、上部複合体に含まれるねじの断面を関節臼キャップないし関節臼の極領域に向けて、好ましくは従来より大きく傾斜させるよう、提案される。このようにねじを形成することによって、一方的にねじ溝にかかる負荷ピークが減じられ、または静荷重および動荷重の総計がより均等に、かつより広い平面に分散されるので、この発明による移植物と骨床との間における動力伝達関係が改善され、さらに傾斜安定度および固定度が高まる。
この発明の特定の形態および実施例、ならびにねじおよびピッチ変化の実際の構造については、従属項から理解されるであろう。
この発明は以下の認識に基づいている。すなわち、ねじ関節臼のねじ歯の三つの自由表面、すなわち赤道側面、頭部側面および極領域側面（位置を示す「赤道」という語は、厳密な意味においては半球形のシェル形状にのみあてはまるものであるが、簡略化のため以下においては全てのシェル形状において利用する）には、移植のための本来のねじ入れ過程の際、および規定どおりに使用される際に諸々の不均一な力が生じる、という認識である。この発明によって提案されるのは、これらの力を考慮してねじ関節臼上のねじ山を形成しまたは配置し、そのためには特に、多少なりとも緩やかに変化するねじピッチを利用する、ということである。
この発明を適用する極めて簡単な方法は、通常は一定のピッチで刻まれたねじを備える従来のねじ関節臼を、その歯の高さが零から完全な高さに至る極領域側のねじ立ち上がり領域においてのみ異なるピッチを有するように製造し、このようにして得られた歯の断面に働く諸々の力を適切に分散させる、というものである。従来の方法によって製造されたねじ関節臼におけるこのねじ開始部の極領域側のねじ歯フランクは、旋回技術を用いた下加工によって得られる平面または錘面の環状断面の一部である。このピッチ面は、ねじ入れ方向に対してかなり斜めに配置されているので、この個所にはより高いねじ入れ抵抗が生じる。このねじセグメントを極領域方向へ向けて適切に旋回させることによって、ねじ入れ力はより均等に分散され、その分軽減される。例えば旋回技術を用いて製造する際に、上述の領域においては、極領域側のフランクを刻む工具は通常のねじピッチより小さいピッチを有するものを、また赤道側のフランクを刻む工具にはより大きなピッチを有するものを用いるよう、提案される。
この発明のより高度な実施例としては、ねじ歯の断面を通常の中立位置から関節臼の極領域の方向へ向けて傾ける、または通常より大きく傾斜させる方法がある。現在一般に知られているねじ関節臼の大多数では、中立の歯の位置が選択されている。すなわち、ねじ歯の各中心軸は軸方向断面において関節臼の軸に垂直である。したがって従来の角ねじにおいては、歯の両フランクは互いに平行して、かつ両面ともこの中心軸に対して等間隔で延び、また三角ねじを有するねじ関節臼では、この中心軸は歯の両フランクに挟まれる角の角等分線にあたる。三角ねじを有するねじ関節臼のグループの中では、赤道方向に向けて傾斜した断面を有するモデルもまた知られており、例えば、以前MECRON社によって製造されていたモデルMECRINGや、HOWMEDICA社のモデルACCUPATHが挙げられる。関節臼極領域に向けて傾斜した歯を備えるねじ関節臼は極めてまれであるが、JOHNSON＆JOHNSON社のモデルULTIMAやAESCULAP社の
0003807681.tif 000002
が知られている。上記の２種類のモデルの内、前者のモデルの中心軸の傾斜角はわずか４°であり、後者の歯断面は、極領域側の横揺れ角が０°となるように傾けられている。しかしながら、シェル被覆の軸方向断面における輪郭が湾曲しており、かつフランクが真っ直ぐなねじ歯を備え、さらにねじ断面の極領域側の横揺れ角が関節臼の極領域に向けて、この０°の値を超えて傾斜するねじ関節臼は、全く知られていない。
ドイツ特許明細書DE  37  01  381  C1において開示されるねじ関節臼においては、三日月形の横断面を有するねじ歯は少なくとも頭部領域で関節臼極領域に向けて傾斜しており、それらの歯の先端部は、それらを包む想像上の円筒に沿って延びている。このコンセプトによると、ねじ入れ過程に必要な全切削作業を、極領域側のねじ開始部にある一つか二つの切削エッジによってのみ行わねばならないが、これは実際には不可能である。さらに問題なのは、歯の断面が完全には一致しないことによって、ねじ入れの際の断面に変動が生じることであって、これによって必然的に、ねじ歯と骨に刻まれたねじ溝との間に遊びが生じざるを得ない。これらの欠点がおそらくまた、そのような関節臼が製品として市場に出回らない理由であろう。
出願者の独自の算定によると、ねじ関節臼のねじ溝に嵌合する骨のリブにかかる負荷は、その形状に関する諸要件に極めて大きく依存する。移植されたねじ関節臼のほぼ垂直上部にある主要な負荷領域を見ると、力を均等に配分しながら最小限に抑えるには、ねじ歯の傾斜角が関節臼の極領域に向けて少なくとも45°の領域内にあることが必要であることがわかる。今日市場に出回っているねじ関節臼で、おおよそでもこの値に達しているものはない。ねじ歯が中立位置（ねじ関節臼の半径方向平面におけるねじ歯の中心軸）に向けて大きく傾斜すればする程、当該個所の骨にかかる不均一な負荷が不均衡に増大するというモデル結果が計算上得られ、負荷の値もまたその強度に従って大きくなる。
本体中央に向う主要負荷方向に直角に位置するねじ関節臼領域における、負荷伝達に関する形状の関係を分析しても、歯の断面を関節臼の極領域に向けて傾斜させると有利であることが証明される。この方法によると、傾斜角が増大するにつれて複雑な力の伝達におけるせん断成分が嵌合する骨のリブに向けて押し戻され、より強く、より有利な曲げ力、ないしさらに一層有利な圧縮力となる。
ここに提案されたねじ断面の傾斜を純粋に医療技術上の観点から推奨するこれらの議論の他に、この傾斜によって、赤道側のねじ歯フランクとシェル被覆との間の極領域近くにおける楔の角があまり鋭角にはならないため製造が容易になる、という利点もまた同時に存在する。したがって、かんな仕上げにはより幅広の、したがってより安定した旋回切削プレートが使用可能である。
ここに提案されたようなねじは、従来のような切削分割で用いられる送りによって容易に刻めるものではない。さらに大部分のねじ関節臼形状では、全くねじ入れできないか、骨側の歯ベットが広域にわたって破砕されるか、または極めて大きなねじ入れトルクを必要とする、という重大な欠点がある。これらの許容され得ない欠点は、通常の軸方向において一定したねじピッチに必然的に伴うものである。そこでこの発明は、切削力の分布によって規定される規則性に従ってねじのピッチに変化をつけることによって、上記の欠点を取り除き、さらに前述の利点を利用可能にすることを提案する。
この発明の特殊ねじを確定するための手順については、よりよく理解できるように、段階を追った説明がなされるべきであろう。第一段階では、ねじ関節臼の片側の軸断面においてねじ山の個々の歯をシェル被覆上に配置するにあたり、個々の歯頭の突起中央部が一直線の等間隔上に、すなわち互いに平行に等間隔をおいて延びる複数の直線上にくるようにする。典型的な三角ねじの場合は、前記突起中央部は精確に歯頭先端部上にくるが、細い台形状の歯の場合は、延長されたフランク線の交点上にくる。角ねじでは、ねじ歯頭の前額面の中心が突起中央部として利用される。このようにして形成された複数の線の一つ一つが、以下においては突起線と呼ばれる。さしあたり角度の修正が加えられないこれらの突起線は、軸方向断面における個々のねじ歯の中心線ないし角等分線として延びる。
これらの突起線の角度を最終的に確定するために、この発明では補正角が導入される。この補正角の値は、ねじ入れ過程におけるねじ歯の両フランク間において求められる切削力の分布に適合させることが可能である。補正角は最大でも、歯のフランク間に挟まれる角度の半分に限定され、その結果、修正された突起線は、その正および負の補正角の変動幅をもって、突起中央部を支点として極側および赤道側の歯のフランク間を旋回可能である。
上記の切削力は、ねじ関節臼をねじ入れする際のねじ歯の切り込み過程と関連がある。この切削力は、ねじ歯の切削エッジによってもたらされる実際の切削力と、ざらざらの表面によって生じるやすり力と、さらに、ねじのある程度不十分な配置および当該骨フリンジの弾力性によって生じる圧砕ないし排除力とから構成される。そこで、硬質の骨構造においても移植物のスムーズで柔軟なねじ入れが可能となるよう、ねじのピッチを適切に調整することによって、この複合切削力を最小限に軽減する努力がなされる。
上記の切削エッジは、人工股関節臼のねじにねじリブのスリットを入れ、応力ノッチを形成することによって形成される。スリットの数、従って切削エッジの数が多いということは、個々の切削エッジにかかる特定の切削力負荷がより少なくなる、ということと同義である。通常、これは切削入力が総じて減じられることを意味する。切削入力はさらに、すくい角、切削刃の鋭さ、およびいわゆる逃げ角の影響を受ける。
典型的な角ねじでは、本来の切削エッジは歯頭に形成される。斜めに沈み込むスリットを入れることによって、ここではわずかに正のすくい角が実現可能である。通常そのような角ねじは、求められる逃げ角を実現するため、切削エッジの後ろの歯頭領域にスライス盤で切削される。ねじのスリット入れはその際一般に比較的中立であり、大きなねじれは有しない。この場合、純粋な切削力は実際、専らねじ歯の頭部側で生じ、平滑な表面のフランクはほとんど関与しない。いずれにせよ、ねじリブに例えば砂噴射によって起伏がつけられている場合、フランクにはやすり力が生じ得る。この場合、ねじ入れの後にも確かな嵌め合いを保証するために、通常は平行に延びる角ねじの歯フランクに、極めて小さな円錐形の、歯頭部に向けて次第に細る角度を設けることが提案される。そうすると、歯のフランクから形状に応じてある程度のやすり力が伝達されても、このやすり力は原則として対称形に均一化される。その結果、前述の突起線群のための補正角は不要となる。これは、いわゆる三角ねじや、その応力ノッチが中立に延びる場合の変形三角ねじにもあてはまる。
応力ノッチが斜めに延びる場合は状況が全く異なる。というのは、この場合切削力は旋回方向に従って、ねじ歯の両フランクの内の一つに向けて移されるからである。この際、移行の程度は応力ノッチの旋回角度に依存する。より大きな旋回角度の場合、切削力は専ら片側だけにかかる。したがって、そのようなねじ関節臼をねじ入れする過程においては事実上、あらかじめ予想されるように片側だけの切削エッジがその効力を発揮し得るので、基本的に半径方向において生じる歯の断面の「押し出し」の角度に影響を与えることが必要である。これは、この発明によると、修正済みの突起線を確定する際に前述の補正角を利用して、それらの修正済み突起線をそれらの支点を中心に、切削力によってより強い負荷を受けている歯フランクからそむけるように旋回させることで、成立する。これに関連して、各々のフランク側の全切削力の割合、すなわち切削力、やすり力、および排除力の総計の割合に比例して補正の角度を決めるのが、有利な方法として提案される。
ねじピッチの大まかな変化を決めるには、製造すべきねじ関節臼について、そのねじ歯断面の傾斜角、応力ノッチの回転角度、および表面の性状がわかっていなければならない。これらのデータに基づいて、ねじ入れの際にねじ歯に働く力の分散を概算で確定することができる。ねじ入れ入力の絶対最小値を得るには、試作モデルを用いてねじ入れ実験を行うのが望ましい。
その手順が、例を引いて以下に説明される。旋回した状態の、従って比較的平滑な表面を有する三角ねじ（歯の高さ2.5mm、ねじピッチ4mm、ねじの長さ16mm）を備える、公称直径54mmの従来のねじ関節臼を用いた実験モデルが、硬質泡沫体にねじ入れされる際、シェル被覆が装着されるまでに20Nmの最大トルクを必要とすると仮定すると、砂噴射された場合（例えば4μmの粗さRa）のねじ入れトルクは例えば50Nmである、と二回目の実験によって算出され得る。この場合、全ねじ入れトルクに占めるやすり力の成分は30Nmで、ちょうど60％にあたる。このやすり力は表面に均一に分散されるので、ねじ歯フランクあたり30％となる。これに対して、先に算出された20Nmの基礎トルク（40％に相当）は基本的に、圧砕ないし排除力を一定の成分として含む切削力に基づくものである。この切削力が応力ノッチの旋回によって専らねじ歯のフランクにのみかかると、ねじ歯の切削エッジが設けられたフランクにおける全ねじ入れトルクに占める割合は70％となり、したがって30％が反対側に残ることになる。ねじ歯の中心線の傾斜角が10°で、間に挟まれたフランク角が20°とすると、ねじ入れ力の70％対30％の分布をフランク角の比とすることによって、中心線から突起線が割り出される。したがって、応力ノッチが右旋回する右ねじ山では、突起線の傾斜角は14°と算出される。
所望されるより平均的なねじピッチと、歯の断面の傾斜角と、さらに、所望される切断力分布に基づいて修正された突起線の線群が確定した後、次の段階として、ねじ関節臼の所望のシェル形状（例えば球形、放物線状、等）において、ねじリブの個々の旋回におけるそれぞれの歯の高さと、それぞれの上述の突起点が確定される。次にこれに基づいて、ねじ歯断面の選択された横揺れ角が設けられ、シェル被覆におけるその各々の垂線の足が算出される。これらの垂線の足は、この発明のねじを数値制御機械において製造するための加工プログラムを作成する際の、基礎となる。
一般に特殊ねじの製造については、特許文献から様々な工程が知られており、それらを部分的に調整ないし変更することによって、ここに提供される特殊ねじ、およびそれに対応する移植物の製造に利用することが可能である。特に、ドイツ特許出願P  44  00  001.4、およびこれに由来する国際出願WO  95/18586は、変動調整可能なねじ断面を有するねじの加工について様々な可能性を提示する。すなわち、連続的にその値が変化するピッチも含め、様々なピッチの利用や、単数または複数の加工工具における様々なオフセット値の利用である。この際、これらの引用文献におけるこれらのパラメータはねじ輪郭に影響を与えるためにのみ用いられ、軸方向における本来のねじのピッチは一定のままである。しかしながら、この工程を利用することによってまた、加工サイクル内において斜めのねじ溝を刻み込み、極めて高い分解度でねじ基盤を目標輪郭に合わせ、かつ同時に、歯の高さのみでなく、各々の歯の位置をこの発明によって得られる規範に従って極めて精確に実現することが、可能である。特にコストが安いのは、CNC旋盤によるかんな仕上製造である。現在、そのような旋盤の制御装置では、ねじピッチの連続的変更を直接プログラムすることが可能である。ピッチ変更の特定の機能は、例えばそのような制御ユニットを連動させることによって、ないし適切な下位プログラム（例えば変数プログラミング）を導入することによって得られる。そのようなCNCプログラムの特定旋盤における製作は、平均的専門家にとって何ら問題ではないであろう。
以下においては五つの図面を参照に、この発明がより詳細に説明される。第１図は、ねじリブの輪郭構造を確定するための例を示す概略図であり、第２図は、第１図の例に示されたねじ歯の拡大図において角の定義を示し、さらに第３図は、この発明によるばね関節臼の例を示す。第４図には、股関節臼の従来のねじ開始部が、第５図にはこの発明によるねじ開始部が、概略的に示される。
第１図は、典型的な概略図によって、この発明による特殊ねじを確定するための手順を示す。輪郭線１が、ねじ関節臼の軸方向断面の片側の輪郭の一部として示されているが、ここでは例として球形の被覆形状が選択された。旋回するねじ山はこの断面において、個々の歯、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥによって示され、これらの歯はこの順番で、関節臼の赤道近くの端縁から極側の丸天井に向けて、球形のシェル被覆上に分散している。ねじ歯は、その断面が鋭角の三角形を成すよう形成され、その両フランク間の角度は22°である。これらの歯はさらに、中立の中心位置から21°関節臼の極領域へ向けて傾斜している。各々同じ距離aを隔てて並ぶ平行直線２、３、４、５および６の群、いわゆる修正済み突起線は、個々のねじ歯の位置を確定するために利用された。これらの突起線は、ねじ歯のフランクに挟まれた角度内を通るが、ここでの例は強く右傾旋回する応力ノッチに該当するものなので、その傾斜角は30°とされた。この図では応力ノッチ自体は示されない。これらの応力ノッチは、強く右に旋回しているため、図においては右に、すなわち極領域側にあるねじ歯のフランク上に切削エッジを形成する。したがって、これらの切削エッジから規定どおりの機能を得るには、切削力を極領域側のフランクにより強く設定することが必要である。これは、この発明によると、突起線の角度を補正値だけ旋回させることによって、成立する。こうすることによってねじ入れの際、歯の横断面が一定の作用方向に相応に「押し出し」される。ここに引用された例においては、ねじ関節臼の表面が例えば砂噴射によって製造されることによって、細かな凹凸を有するように仕上げられた。これによってねじ入れの際には、ねじ歯の両側に一定のやすり力が生じるので、歯のフランク間の切削力分布は9：91に定められた。この例では従って、切削力の91％が極領域側のねじ歯フランクから、9％が赤道側のねじ歯フランクから生じる。それゆえに、修正済みの突起線の傾斜角は、図において垂線に対して30°のみとされるが、ねじ歯の対応するフランク角は32°で、2°だけ大きい。各々記入された中心点の交差は突起線の旋回点であり、上記の例においては、それぞれねじ歯先端部と重なり、構造上選択された歯の高さから定められる。歯の先端部にあるこれらの中心点の交差は、関節臼の軸に対して垂直な構造補助線7、8、9、10および11によって形成され、これらの補助線は、その軸方向において測定された間隔ｂ、ｃ、ｄおよびｅによって、歯の先端部において測定されるねじピッチの変化を示す。比較のために、本来のピッチｓが突起線の水平間隔として示される。さらに、適切なCNC加工プログラムを製作するためには、ねじ歯の垂線の足の領域におけるねじピッチが、工具表示の対応する基準点と同時に使用されねばならないことが、指摘されるべきであろう。
第１図に示された状況についてよりよい理解を得、かつ様々な角度を明快に提示するために、第２図ではねじ歯の断面Ｃが拡大して示される。輪郭線１は同様に、その一部のみが示される。ねじ歯の極領域側のフランク12は、垂直な構造補助線９から10°の角度αだけ右回転で旋回された。歯フランク13の対応する横揺れ角βは32°である。したがって、歯フランクの間に挟まれる角度θは22°である。一点鎖線で示された角等分線15は同時に未修正の突起線であり、これは支点14（ここでは同時にねじ歯先端部）を中心に回転可能である。その傾斜角はγで示される。突起線15は9°の角度で右旋回しながら修正され、したがって修正済みの突起線４は30°の旋回角度χで形成された。
この発明による股関節臼の実施例が第３図に示される。ねじの形態は第１図ないし第２図の図面に従った。図示された半球形股関節臼16は、内壁およびねじの形をより明確にできるように、部分的に分解図および断面図で示されている。ばね関節臼の内部形状はさらに、円筒状領域17と、図示されないインレットを受容するための中空球体セグメント18とに分けられる。関節臼の内壁は、利用されるねじ入れ工具のための応力ノッチをスライス盤によって加工できるように、赤道に近い領域19においてより厚くなっている。関節臼の丸天井20に向けて壁強度は低減する。底部開口部21がこれに続くが、この開口部によって移植の際、関節臼の座りを視覚的に制御することが可能となる。図示されたねじは分かりやすい実施例である。断面図では、シェル被覆上におけるねじ山の歯22、23、24、25、および26の分布が示される。これらの歯は明らかに関節臼の極領域の方向に向けて傾斜している。ねじ山には、面取りスライスによる適切なスリット入れによって応力ノッチが形成され、それらの応力ノッチの内三つ（27、28および29）が図示される。これらの応力ノッチは、関節臼の軸に向けて右寄りに角度φだけ旋回し、極領域側のフランクに正のすくい角を有する切削エッジを形成する。
第４図の簡略図には三角ねじを備える従来のねじ関節臼が示されるが、ここでは例えば透視図によるねじのひずみは考慮されなかった。ねじ関節臼（30）は半球形のシェル被覆を備える。底部開口部として、この側面図では偏平部（31）を備える。ばね歯断面は中立であり、傾斜角を有しない。応力ノッチは簡略化のため省略された。ねじ開始部（34）から延びるねじ歯は、移行点（33）に至ってその完全な高さに達する。次に、ねじリブ（32）は関節臼の赤道部までほぼ三回転する。ねじ歯の関節臼極領域側のフランクは、点34と33との間において全く傾斜しない。これは、通常の旋回技術による前加工によって得られる円錐環の一部である。このフランク領域がその他のねじ山の線に対して著しく斜めの位置にあることにより、ねじ関節臼を回転させながら装入する際に生じる力は、フランクに不均一に分散される。これによってねじ入れの際、ないし場合によっては工具によってあらかじめ切り込みを入れる際、不必要に大きな入力が必要となる。
第５図では、この発明によるねじ開始部を有するねじ関節臼の例が比較のために示される。比較可能なように、ねじ関節臼35のその他の細部については変更なく図示されたため、その半球形の形状、偏平部36、および点38と37との間のねじリブは、第４図に示されたねじ関節臼のものと同様である。ねじ開始部39から移行点38に至る部分は、ねじ開始部を関節臼の極領域の方向に向けて変位させることによって、ねじフランクに働く力が均一化されるように、旋回されている。その際、極領域側の歯のフランクは通常より小さなピッチを有するように、また赤道側のフランクは通常より大きなピッチを有するように、切削される。この形状によって、ねじ関節臼を移植する際のねじ入れ力、ないしあらかじめ切削する際の切削力が、従来の実施例に比して著しく軽減される。
総じて、この発明によると、変動幅のあるねじ関節臼が提供される。すなわち、一条または多条の右または左ねじ山、中立または右ないし左に旋回する応力ノッチ、およびほとんど任意の傾斜角を備えるねじ歯断面を、可能な全てのシェル被覆形状において適用できるねじ関節臼が、提供される。ねじ山のピッチ変化を、それぞれの構造に合わせて、かつねじ入れ力がねじリブに適切に分散するように、調節可能であるため、あらゆる実施例において、その表面の粗さがさまざまであっても、最小限のねじ入れトルクが達成可能である。
これによって、回転させながら装入する際、ねじ関節臼が早期に嵌まり込んで動かなくなったり、骨盤を破砕する危険が回避されるだけでなく、シェル被覆の骨床への装着の位置がより明確に知覚され得る。特に推奨されるようにねじ歯を関節臼の極領域の方向に向けて傾斜させると、非線形のねじピッチとあいまって、移植物を規定どおりに使用する際の負荷のピークが著しく軽減される。この発明のねじ関節臼はさらに、例えばCNC旋盤において問題なく、特別なコストもかけずに製造可能である。したがって、この発明のねじ関節臼の特性は、医療技術の当該分野における進歩を約束するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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