DE20302179U1

DE20302179U1 - Gelenkelement und Implantat

Info

Publication number: DE20302179U1
Application number: DE20302179U
Authority: DE
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2013-02-06
Also published as: WO2004069089A3; DE10305795A1; WO2004069089A2

Description

A 57 140 u Aesculap AG & Co. KG

5. Februar 2003 Am Aesculap-Platz

z-286 78532 Tuttlingen 5

Gelenkelement und Implantat

Die Erfindung betrifft ein Gelenkelement eines Implantats zum Ersetzen eines Teils eines von mindestens einem ersten und einem zweiten Knochenende gebildeten Gelenks, wobei das Implantat ein erstes, an dem ersten Knochenende anordenbares Implantatelement, ein zweites, an dem zweiten Knochenende anordenbares Implantatelement und das Gelenkelement umfaßt, wobei das Gelenkelement eine erste, an dem ersten Implantatelement anliegende Lagerfläche, eine zweite, an dem zweiten Implantatelement anliegende Lagerfläche und eine Kontaktfläche umfaßt, die sich zwischen einem zwischen der ersten Lagerfläche und der Kontaktfläche gebildeten ersten Randbereich und zwisehen einem zwischen der zweiten Lagerfläche und der Kontaktfläche gebildeten zweiten Randbereich erstreckt und mit das Gelenkelement umgebendem Gewebe in Kontakt treten kann.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Implantat zum Ersetzen mindestens eines Teils eines von mindestens einem ersten und einem zweiten Knochenende gebildeten Gelenks, mit einem ersten, an dem ersten Knochenende anordenbaren Implantatelement, mit einem zweiten, an dem zweiten Knochenende anordenbaren Implantatelement und mit einem Gelenkelement.

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Implantate mit Gelenkelementen der eingangs beschriebenen Art werden als Endoprothesen beispielsweise zum Ersetzen eines Kniegelenks eingesetzt. Abhängig von durch Abnutzung zerstörten natürlichen Gelenkoberflächen kann es ausreichen, wenn beim Kniegelenk nur ein Teil des Femurs durch ein erstes Implantatelement und ein Teil der Tibia durch ein zweites Implantatelement ersetzt wird. Damit eine möglichst natürliche Bewegung erreicht werden kann, ist zusätzlich zu den beiden Implantatelementen ein zwischen diesen beweglich gelagertes und üblicherweise an diesen anliegendes Gelenkelement vorgesehen. Dieses Gelenkelement kann sich während einer Artikulation des Gelenks zwischen den beiden Implantatelementen mehr oder weniger frei bewegen. Häufig wird es durch Führungsmittel in seiner freien Beweglichkeit eingeschränkt. Sind jedoch keine die Bewegung des Gleitelements einschränkende Elemente vorgesehen, so kann das Gelenkelement während der Artikulation, insbesondere in extremen Artikulationssituationen, beispielsweise bei hoher Flexion und/oder überlagerter Rotation an umliegendes Gewebe anstoßen. Dabei kann es zu Reizungen oder Verletzungen der das Gelenkelement umgebenden Weichteile kommen, wenn die Kontaktfläche und/oder die Randbereiche des Gelenkelements kantig, scharf oder spitz ausgebildet sind, wie beispielsweise bei der in der US 4,950,297 beschriebenen Endoprothese.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gelenkelement und ein Implantat der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß bei mindestens gleichbleibender Beweglichkeit des Gelenkelements die Gefahr von Verletzungen von das Gelenkelement umgebenden Gewebe verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gelenkelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktfläche zwischen dem ersten

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und dem zweiten Randbereich mindestens einen Kontaktflächenbereich aufweist, der vom Gelenkelement weg weisend allseitig konvex gekrümmt ist. Dies bedeutet, daß der mindestens eine Kontaktflächenbereich sowohl in einer Umfangsrichtung der Kontaktfläche als auch quer dazu konvex gekrümmt ist. Durch den mindestens einen atraumatisch geformten Kontaktflächenbereich kann es weder zu Reizungen noch zu Verletzungen das Implantat umgebender Weichteile kommen. Ferner wird bei einem Anschlagen des Gelenkelements an die Weichteile zuerst der konvex gekrümmte bauchige Wandabschnitt des mindestens einen Kontaktflächenbereichs mit den Weichteilen in Kontakt treten, so daß weder der erste noch der zweite Randbereich des Gelenkelements in Kontakt mit den Weichteilen kommen kann.

Günstig ist es, wenn die Kontaktfläche zwei konvex gekrümmte Flächenbereiche aufweist, insbesondere zwei, vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen weisende. Insbesondere dann, wenn das Gelenkelement im wesentlichen in anterior-posteriorer Richtung bewegt wird, kann es ausreichen, wenn die Kontaktfläche in zwei Bereichen atraumatisch geformt wird, die voneinander wegweisen.

Um eine besonders schlanke Bauform des Gelenkelements zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, wenn die Kontaktfläche mindestens einen ebenen Flächenbereich aufweist, insbesondere zwei, vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen weisende. Auf diese Weise läßt sich das Gelenkelement vorteilhaft an ein erstes Implantatelement anpassen, welches besonders schmal ausgebildet sein kann, beispielsweise eine künstliche Femurkondyle.

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Günstig ist es, wenn die Kontaktfläche kantenfrei ist. Dadurch werden Reizungen und Verletzungen von das Gelenkelement umgebenden Gewebe vermieden.

Vorteilhaft ist es, wenn eine senkrechte Projektion mindestens einer im wesentlichen quer zur Kontaktfläche verlaufenden Schnittebene die vom ersten Randbereich eingeschlossene Fläche vollständig überdeckt und wenn eine senkrechte Projektion der Schnittebene die vom zweiten Randbereich eingeschlossene Fläche vollständig überdeckt. Diese Ausgestaltung stellt sicher, daß die bauchige, allseitig konvex geformte Kontaktfläche nach allen Seiten über die beiden Lagerflächen vorsteht, so daß in jedem Fall zunächst die Kontaktfläche mit das Gelenkelement umgebendem Gewebe in Kontakt tritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß eine Tangentialebene an die Kontaktfläche im Übergangsbereich zur ersten Lagerfläche mit der ersten Lagerfläche einen Winkel einschließt, der größer als 90°, insbesondere größer als 110° ist. Durch Ausbildung eines stumpfen Winkels zwischen der Tangentialebene und der Lagerfläche wird sichergestellt, daß auch bei eventuell vorhandenen Kanten im Übergangsbereich zwischen der Kontaktfläche und der ersten Lagerfläche immer zuerst die Kontaktfläche mit das Gelenkelement umgebendem Gewebe in Kontakt tritt, wodurch Verletzungen oder Reizungen vermieden werden.

Ferner ist es von Vorteil, wenn eine Tangentialebene an die Kontaktfläche im Übergangsbereich zur zweiten Lagerfläche mit der zweiten Lagerfläche einen Winkel einschließt, der größer als 90°, insbesondere größer als 110° ist. Damit wird gleichfalls sichergestellt, daß das Gelenkelement umgebendes Gewebe

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immer erst mit der Kontaktfläche in Kontakt tritt, bevor es, wenn überhaupt, mit der Lagerfläche in Kontakt kommen kann.

Das Gelenkelement könnte auf unterschiedliche Weise realisiert werden, beispielsweise als Rollelement. Günstig ist es jedoch, wenn das Gelenkelement ein Gleitelement ist und wenn die erste und/oder die zweite Lagerfläche Gleitflächen sind. Dadurch wird die Zahl der beweglichen Teile am Implantat und damit auch am Gelenkelement minimiert, da die Lagerflächen direkt mit den Implantatelementen in Kontakt stehen.

Um die Gefahr von Verletzungen von das Gelenkelement umgebendem Gewebe noch weiter zu reduzieren, ist es günstig, wenn ein Übergangsbereich des ersten Randbereichs zwischen der Kontaktfläche und der ersten Lagerfläche in Umfangsrichtung des ersten Randbereichs mindestens abschnittsweise abgerundet und kantenfrei ist, vorzugsweise vollständig abgerundet und kantenfrei ist.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn ein Übergangsbereich des zweiten Randbereichs zwischen der Kontaktfläche und der zweiten Lagerfläche in Umfangsrichtung des zweiten Randbereichs mindestens abschnittsweise abgerundet und kantenfrei ist, vorzugsweise vollständig abgerundet und kantenfrei ist. Dadurch wird die Gefahr von Verletzungen von das Implantat umgebendem Gewebe weiter vermindert.

Der erste Randbereich könnte grundsätzlich vollständig eben ausgebildet sein, so daß eine den ersten Randbereich berührende Ebene diesen längs einer in sich geschlossenen Linie berührt. Besonders günstig ist es jedoch, wenn der

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erste Randbereich bezogen auf eine den ersten Randbereich berührende Berührebene konkav gekrümmt ist. In einer Seitenansicht des Gelenkelements ergeben sich dadurch heruntergezogene Randbereiche, wodurch einerseits Material eingespart werden und zudem eine Baubreite des Implantats besonders klein gehalten werden kann.

Damit unabhängig von einer Artikulationsstellung des Gelenks stets ein optimaler Kontakt zwischen dem ersten Implantatelement und dem Gelenkelement gewährleistet ist, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß die erste Lagerfläche des Gelenkelements eine von dem Gelenkelement weg weisende konkave Form aufweist, insbesondere eine hohlsphärische Form. Dies ermöglicht eine Gleitbewegung nach allen Richtungen hin, und zwar so, daß es zu keinem Verkanten zwischen dem Gelenkelement und dem ersten Implantatelement kommt.

Eine besonders einfache Ausbildung des Gelenkelements ergibt sich, wenn die zweite Lagerfläche des Gelenkelements eine ebene Form aufweist. Damit läßt sich das Gelenkelement relativ zum zweiten Implantatelement in der von der zweiten Lagerfläche definierten Ebene beliebig verschieben, falls keine zusätzliehen Führungsmittel an den Implantatbestandteilen vorgesehen sind.

Besonders günstig ist es, wenn die Kontaktfläche im wesentlichen eine Ringform aufweist. Durch eine derartige, von oben gesehen ringförmig ausgebauchte Kontaktfläche kann sichergestellt werden, daß das Gelenkelement umgebende Gewebe nicht verletzt wird.

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Eine besonders schlanke, an die beiden Implantatelemente angepaßte Ausgestaltung des Gelenkelements ergibt sich, wenn die Ringform im wesentlichen oval ist.

Ferner wird der Aufbau des Gelenkelements zusätzlich vereinfacht, wenn es mindestens eine Symmetrieebene aufweist, die quer zur zweiten Lagerfläche verläuft.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Implantat der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gelenkelement eines der oben beschriebenen Gelenkelemente ist.

Dadurch läßt sich sicherstellen, daß insgesamt durch das Implantat keine Verletzungen oder Reizungen von das Implantat umgebendem Gewebe hervorgerufen werden können.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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Figur 1: eine Seitenansicht eines Kniegelenks mit eingesetztem, das Kniegelenk teilweise ersetzendem Implantat;

Figur 2: eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Figur 1; und 25

Figur 3: eine perspektivische Ansicht eines Gleitlagers des Implantats in Figur 1.

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In den Figuren 1 und 2 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenes Implantat dargestellt, das als partielle Kniegelenkendoprothese verwendet werden kann. Es umfaßt zwei als Verankerungselemente ausgebildete Implantatelemente, nämlich ein Femurteil 12 und ein Tibiateil 14, sowie ein als Gelenkelement dienendes Gleitlager 16. Das Implantat 10 dient in seiner Gesamtheit dazu, eine mindestens teilweise zerstörte Gelenkoberfläche 18 einer von zwei Kondylen 20 und 21 eines von einem Femur 22 und einer Tibia 24 gebildeten Kniegelenks zu ersetzen.

Das Tibiateil 14 umfaßt eine langgestreckte quaderförmige Lagerplatte 26, von deren Unterseite 28 ein sich in Längsrichtung der Lagerplatte 26 erstreckender, ebenfalls quaderförmiger Verankerungsvorsprung senkrecht absteht. An ihrer Oberseite 32 ist an der Lagerplatte 26 eine sich in Längsrichtung erstreckende, seitliche Knochenabdeckung 34 angeordnet, die sich senkrecht von der Oberseite 32 weg erstreckt und im wesentlichen parallel zum Verankerungsvorsprung 30 verlaufend angeordnet ist. Insgesamt ergibt sich somit ein L-förmiger Querschnitt der Lagerplatte 26 mit der Knochenabdeckung 34. Auf den Führungsrand 34 kann auch verzichtet werden.

Die Knochenabdeckung 34 dient in erster Linie dazu, Knochenwucherungen nach dem Einsetzen des Tibiateils 14 zu verhindern. Außerdem wird ferner ein Kontakt von mit unter Umständen zwischen dem Gleitlager 16 und der Oberseite 32 entstehendem Abrieb und Knochensubstanz der Tibia 24 verhindert.

In einer Grundstellung des Gleitlagers 16, wie sie beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist, sind die Knochenabdeckung 34 und das Gleitlager 16 voneinander beabstandet. Nur in Extremsituationen, also bei starken seitlichen Bewegun-

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gen des Gleitlagers 16, kann es zu einem Kotakt des Gleitlagers 16 und der Knochenabdeckung 34 kommen.

Zur Implantation des Tibiateils 14 wird ein dem Femur 22 zugewandtes Tibiaplateau 38 im Bereich der zerstörten Kondyle 20 teilweise reseziert, so daß eine plane Tibiaebene 42 mit seitlichem, von verbliebenem Knochen gebildeten Rand 42 verbleibt. Das Tibiateil 14 wird so eingepaßt, daß die Unterseite 28 der Lagerplatte 26 an der Tibiaebene 40 und die Knochenabdeckung 34 am Rand 42 anliegt. Bei Bedarf kann das Tibiateil zusätzlich einzementiert werden.

Das Femurteil 12 dient zum Ersetzen einer mindestens teilweise geschädigten Kondyle 20, die zu diesem Zweck teilweise entfernt ist. Das Femurteil 12 umfaßt eine im implantierten Zustand vom Femur 22 weg weisende sphärische Kondylenfläche 44. Aufseiner Rückseite ist es über einen Winkelbereich von etwa 90° mit einer konkaven Zylinderfläche 46 versehen, die durch einen Knick 48 von einer ebenen Anlagefläche 50 getrennt ist.

Zur Verankerung des Femurteils 12 am Femur 22 wird die Kondyle 22 korrespondierend zur Zylinderfläche 46 und zur Anlagefläche 50 teilweise reseziert, so daß die beiden genannten Flächen 46 und 50 vollständig am verbliebenen Femur 22 anliegen.

Um eine Relativbewegung zwischen Femur 22 und Tibia 24 in definierter Weise zu ermöglichen, ist das Gleitlager 16 mit einer ersten, flachen Lagerfläche 54 versehen, die auf der Oberseite 32 der Lagerplatte frei 26 verschiebbar ist. Eine zweite, in Richtung auf den Femur 22 weisende hohlsphärische Ausnehmung 56 bildet eine zweite Lagerfläche, auf der die Kondylenfäche 44 des Fe-

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murteils 12 gleiten kann. Der Radius 58 der Ausnehmung 56 entspricht dem Radius 60 der sphärischen Kondylenfläche 44.

Eine einen oberen Rand 62 mit einem unteren Rand 64 des Gleitlagers 16 verbindende Wandfläche 66 ist insgesamt in vier aneinander angrenzende und ineinander übergehende Bereiche unterteilt, nämlich eine Vorderseite 70, eine Rückseite 72, eine innere Seitenfläche 72 und eine äußere Seitenfläche 76. Die Vorderseite 70 und die Rückseite 72 sind allseitig konvex gekrümmt ausgebildet, d.h. sowohl ein Längs- als auch ein Querschnitt des Gleitlagers 16 im Bereich der Vorderseite 70 und der Rückseite 72 bildet eine von dem Gleitlager 16 weg weisende Begrenzungslinie. Dadurch entstehen insgesamt zwei kantenfreie, große, weich geformte bauchige Kontaktflächen. Eine Projektion des Gleitlagers 16 senkrecht zur Lagerfläche 54 überdeckt diese vollständig, gleiches gilt für die senkrechte Projektion auf die Ausnehmung 56. Ein Abstand 68 zwischen einem vorne bzw. hinten am weitesten vorstehenden Punkt der Vorderseite 70 bzw. der Rückseite 72 von dem unteren beziehungsweise oberen Rand 64, 62 liegt im Bereich zwischen 0,5 und 5 mm, vorzugsweise beträgt er etwa 1,5 mm.

Sowohl der obere Rand 62 als auch der untere Rand 64 sind vollständig abgerundet, so daß das Gleitlager 16 einen insgesamt völlig kantenfreien, abgerundeten Körper bildet. Allerdings ist es auch denkbar, daß in Übergangsbereichen zwischen der Vorderseite 70 und der Rückseite 72 zu den inneren und äußeren Seitenflächen 74 und 76 Kanten ausgebildet sind, da insbesondere in diesen Bereichen ein Weichteil kontakt des Gleitlagers 16 eher unwahrscheinlich ist.

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Bei einer Artikulation des Kniegelenks kann es zu einem Anschlagen des Gleitlagers 16 mit der Vorderseite 70 und der Rückseite 72 an nicht dargestellte Weichteile kommen. Aufgrund der abgerundeten Ausgestaltung des Gleitlagers 16 vorne und hinten werden diese Weichteile jedoch weder gereizt noch verletzt. Grundsätzlich ist es auch möglich, auf die ebenen Seitenflächen 74 und 76 ganz zu verzichten und auch diese Bereiche der Wandfläche 66 vom Gleitlager 16 weg weisend allseitig konvex auszubilden.

Claims

1. Gelenkelement eines Implantats zum Ersetzen mindestens eines Teils eines von mindestens einem ersten und einem zweiten Knochenende gebildeten Gelenks, wobei das Implantat ein erstes, an dem ersten Knochenende anordenbares Implantatelement, ein zweites, an dem zweiten Knochenende anordenbares Implantatelement und das Gelenkelement umfaßt, wobei das Gelenkelement eine erste, an dem ersten Implantatelement anliegende Lagerfläche, eine zweite, an dem zweiten Implantatelement anliegende Lagerfläche und eine Kontaktfläche umfaßt, die sich zwischen einem zwischen der ersten Lagerfläche und der Kontaktfläche gebildeten ersten Randbereich und zwischen einem zwischen der zweiten Lagerfläche und der Kontaktfläche gebildeten zweiten Randbereich erstreckt und mit das Gelenkelement umgebendem Gewebe in Kontakt treten kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (66) zwischen dem ersten und dem zweiten Randbereich (62, 64) mindestens einen Kontaktflächenbereich (70, 72) aufweist, der vom Gelenkelement (16) weg weisend allseitig konvex gekrümmt ist.

2. Gelenkelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (66) zwei konvex gekrümmte Kontaktflächenbereiche (70, 72) aufweist, insbesondere zwei, vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen weisende.

3. Gelenkelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (66) mindestens einen ebenen Flächenbereich (74, 76) aufweist, insbesondere zwei, vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen weisende.

4. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (66) kantenfrei ist.

5. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrechte Projektion mindestens einer im wesentlichen quer zur Kontaktfläche (66) verlaufenden Schnittebene die vom ersten Randbereich (62) eingeschlossene Fläche vollständig überdeckt und daß die senkrechte Projektion der Schnittebene die vom zweiten Randbereich (66) eingeschlossene Fläche vollständig überdeckt.

6. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tangentialebene an die Kontaktfläche (66) im Übergangsbereich (62) zur ersten Lagerfläche (56) mit der ersten Lagerfläche (56) einen Winkel einschließt, der größer als 90°, insbesondere größer als 110° ist.

7. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tangentialebene an die Kontaktfläche (66) im Übergangsbereich (64) zur zweiten Lagerfläche (54) mit der zweiten Lagerfläche (54) einen Winkel einschließt, der größer als 90°, insbesondere größer als 110° ist.

8. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement ein Gleitelement (16) ist und daß die erste und/oder die zweite Lagerfläche Gleitflächen (54, 56) sind.

9. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsbereich des ersten Randbereichs (62) zwischen der Kontaktfläche (66) und der ersten Lagerfläche (56) in Umfangsrichtung mindestens abschnittsweise abgerundet und kantenfrei ist, vorzugsweise vollständig abgerundet und kantenfrei ist.

10. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsbereich des zweiten Randbereichs (64) zwischen der Kontaktfläche (66) und der zweiten Lagerfläche (54) in Umfangsrichtung des zweiten Randbereichs (64) mindestens abschnittsweise abgerundet und kantenfrei ist, vorzugsweise vollständig abgerundet und kantenfrei ist.

11. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Randbereich (62) bezogen auf eine den ersten Randbereich (62) berührende Berührebene konkav gekrümmt ist.

12. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lagerfläche (56) des Gelenkelements (16) eine von dem Gelenkelement (16) weg weisende konkave Form aufweist, insbesondere eine hohlsphärische Form.

13. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerfläche (54) des Gelenkelements (16) eine ebene Form aufweist.

14. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (66) im wesentlichen eine Ringform aufweist.

15. Gelenkelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringform im wesentlichen oval ist.

16. Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (16) mindestens eine Symmetrieebene aufweist, die quer zur zweiten Lagerfläche (54) verläuft.

17. Implantat zum Ersetzen mindestens eines Teils eines von mindestens einem ersten und einem zweiten Knochenende gebildeten Gelenks, mit einem ersten, an dem ersten Knochenende anordenbaren Implantatelement, mit einem zweiten, an dem zweiten Knochenende anordenbaren Implantatelement und mit einem Gelenkelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkelement (16) ein Gelenkelement nach einem der voranstehenden Ansprüche ist.