DE2418956B1

DE2418956B1 - Gelenksimulator zum Testen von Gelenkprothesen, insbesondere von Totalendoprothesen für das Hüftgelenk, und Fixationsvorrichtung zum Einbetten der Gelenkpfanne in den Pfannenadapter des Gelenksimulators

Info

Publication number: DE2418956B1
Application number: DE19742418956
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Ungethuem
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2418956C2

Description

Zunehmende Bedeutung in der orthopädischen Chirurgie gewinnt der Ersatz des durch Krankheit oder Trauma geschädigten Hüftgelenkes durch Totalendoprothesen. Wichtigste Voraussetzung für ein auf lange Sicht zufriedenstellendes Behandlungsergebuis ist die dauerhafte und störungsfreie Funktion der Endoprothesenteile. Auf Grund der hohen Beanspruchung der aus Kugel und Pfanne bestehenden künstlichen Gelenkteile müssen die gegeneinander gleitenden Prothesenoberflächen einen sehr hohen Verschleißwiderstand, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine ausreichende Druckbelastbarkeit aufweisen. Eine wirkungsvolle Stoßdämpfung ist ebenfalls von Bedeutung.
Über diese für eine erfolgreiche Implantationsdauer wichtigen mechanischen Einflußgrößen kann man durch Tests der Prothesen in einem Gelenksimulator Aufschluß und Kenntnis erhalten. Dabei soll unter simulierten physiologischen Bedingungen eine Dauerprüfung des Materials und der Konstruktion verschiedenartiger Gelenkprothesen vollzogen werden.
Simulierte physiologische Bedingungen bedeuten in erster Linie gleiche Bewegungs- und Kraftverhältnisse im Simulator wie im Hüftgelenk. Unter Bezugnahme auf F i g. l können die Bewegungen im Hüftgelenk in einzelne Komponenten zerlegt werden: Drehung in der Frontalebene um die x-Achse: Abduktion!Adduktion; Drehung in der Transversalebene um die y-Achse: Innen-/Außenrotation; Drehung in der Sagittalebene um die z-Achse: Flexion/Extension.
Das Bewegungsausmaß beim normalen Gang beträgt bei AbduktionlAdduktion etwa 120, Innen-/Außenrotation etwa 140, Flexion/Extension etwa 450.
Die resultierende Kraft im Gelenk, die sich aus dem statischen und dynamischen Körpergewicht und aus der Muskelkraft ergibt, hat in der Standphase des Gehvorganges den aus Fig. 2 ersichtlichen charakteristischen »double peak«-Verlauf. Die Kurve zeigt, daß die Druckbeanspruchung bei Übertragung der Körperlast auf das Standbein auf einen Höchstwert ansteigt, durch die Wirkung dynamischer Kräfte vorübergehend absinkt und beim Lösen des Standbeinfußes vom Boden wieder auf die ursprüngliche Höhe zurückfällt. Bei einem Körpergewicht von etwa 60 kp tritt im Hüftgelenk des Standbeines eine maximale Kraft von etwa 260 kp auf.
Simulierte physiologische Bedingungen bedeuten aber auch Vorsehen eines temperierten »Schmierstoffes« und Einhaltung der in vivo auftretenden Temperaturen. Schließlich ist für das subjektive Empfinden beim Tragen der Prothese deren Dämpfungsfaktor und die Höhe des zwischen den Gleitflächen auftretenden Reibmomentes wesentlich, woriiber der Simulator Auskunft geben sollte.
Bekannte Hüftgelenksimulatoren (John T. Scales et al in R. M. Kenedi Biomechanics and Related Bio-Engineering Topics Pergamon Press, 1965, S.237, und siehe Literaturverzeichnis zu M. Ungethüm »Ein neuer Simulator zur Testung von Totalendoprothesen für das Hüftgelenk« im Archiv für orthopädische und Unfallchirurgie 77, S. 304 bis 314, L F. Bergmann, München, 1973) weisen alle eine oder mehrere der nachfolgend genannten Unzuliinglichkeften in bezug auf die Nachahmung der tatsächlichen physiologischen Verhältnisse auf: zweiaxiale anstatt dreiaxiale Bewegung; keine Variierbarkeit von Schwenkwinkel, Belastung und Zyklusdauer; keine Selbstzentrierung; Prüfmöglichkeit nur von präparierten an Stelle von handelsüblichen Prothesen.
Weiterhin verwenden einige der bekannten Hüftgelenksimulatoren keinen temperierten »Schmierstoff« und fehlt es häufig an ausreichenden Kontrollmöglichkeiten der mechanischen Größen im Simulator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gelenksimulator zum Testen von Gelenkprothesen, insbesondere von Hüftgelenk-Totalendoprothesen, unter möglichst genau adaptierten physiologischen Bedingungen zu schaffen. Dieser Simulator soll zur Testung des Langzeitverhaltens handelsüblicher Prothesen und zur Weiterentwicklung von Totalendoprothesen hinsichtlich Materialkombination und Konstruktion dienen. Außerdem soll eine Fixationsvorrichtung zum Einbetten der Gelenkpfanne in den Pfannenadapter des Gelenksimulators angegeben werden.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Gelenksimulator zum Testen von Gelenkprothesen, insbesondere von Totalendoprothesen für das Hüftgelenk, mit einem in einem Rahmengestell schwenkoszillierend angetriebenen Adapter zur Aufnahme der Gelenkpfanne im Schnittpunkt der Schwenkachsen und mit einer entsprechend einem »double peak«-Verlauf druckbeaufschlagten Halterung für den Gelenkkopf erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Pfannenadapter, in welchem die Gelenkpfanne mit einer Fixationsvorrichtung genau positioniert ist, in einem dreiaxialen Kardangelenk aufgehängt ist, das drei in einer Transversal-, Frontal-und Sagittalebene mit einzeln variierbaren Schwenkwinkeln schwenkbare Gelenkteile aufweist, daß die druckbeaufschlagbare Halterung eine eine ganze Gelenkkopfprothese aufnehmende Schafthalterung darstellt, die über ein Kreuzgelenk mit Druck beaufschlagt wird, und daß Meßelemente zur Kontrolle der mechanischen Eigenschaften, wie Gleitflächentemperatur, Reibverhalten und Dämpfungsverhalten, vorgesehen sind.
Der erfindungsgemäße Gelenksimulator zeichnet sich dadurch aus, daß mit ihm die Testung handelsüblicher Prothesen unter genau adaptierten physiologischen Bedingungen möglich ist. Es ist nicht nur eine dreiaxiale Bewegung der Gelenkpfanne gegeben, sondern auch eine Selbstzentrierung des Gelenkes auf Grund der Anordnung eines Kreuzgelenkes au der Schafthalterung. Außerdem sind sämtliche Schwenkwinkel zur Simulierung unterschiedlicher Gangarten einzeln variierbar.
Indem gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Schwenkantriebe des Kardangelenkes hydraulische Drehkolbenzylinder verwendet werden und die Druckbeaufschlagung der Schafthalterung durch einen hydraulischen Druckzylinder erfolgt, kann die Schwenkgeschwindigkeit bzw.
Zyklusdauer einfach durch Anordnen von Stromregelventilen in die Zufuhrleitungen der Drehkolbenzylinder und die Höhe und der Verlauf der Druckbelastung mittels entsprechend geschalteter Ventile gesteuert werden.
Zweckmäßig ist eine den Prothesenkopf und die Pfanne abgedichtet umschließende Gummimanschette zum Zirkulieren von ständig auf Körpertemperatur gehaltener Pseudosynovialflüssigkeit vorgesehen, wobei zur Ausfilterung der Abriebsprodukte ein Filterglied in den Kreislauf eingeschaltet ist.
Durch die entsprechende Anordnung von Meßelementen, z.B. eines Thermoelements nahe der Gleitfläche der Gelenkpfanne oder eines Kraft-Dreh-Inomentaufnehmers- und eines induktiven Wegaufnehmers an der Schafthalterung, bietet der erfindungsgemäße -Gelenksimulator ausreichende Kontrolimöglichkeiten der mechanischen Größen.
Damit die Gelenkpfanne mit ihrem Mittelpunkt bis auf i/oo mm exakt im Schnittpunkt der Rotationsb#zw. Schwenkachsen des Kargangelenkes zu liegen kommt, schlägt die Erfindung weiterhin eine Fixationsvorrichtung zur exakten Positionierung der Gelenkpfanne in dem Pfannenadapter vor, welche durch den Gegenstand des Anspruchs 12 beschrieben wird.
Ein -Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieheu. Es zeigt Fig. 3 eine teilweise geschnittene Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gelenksimulators in einer Frontalebene, Fig. 4 eine teilweise geschnittene Gesamtansicht des Gelenksimulators von Fig. 3 in einer Sagittalebene, Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht in Richtung des Pfeils V in F i 3, Fig. 6 das hydraulische Schaltschema und Fig. 7 im Schnitt eine Fixationsvorrichtung zur Einbettung einer Pfanne in den Pfannenadapter.
Grundbestandteil des Gelenksimulators stellt ein äußerst massives Rahmengestell 1 dar, an dessen Deckplatte 2 ein dreiaxiales Kardangelenk 3 aufgehängt ist. Dieses Kardangelenk soll die Bewegungen des Hüftgelenkes in der Transversal-, Frontal-(F i g. 3) und Sagittalebene (Fig. 4) nachahmen.
Hierzu weist das Kardangelenk drei Gelenkteile auf, wobei das -erstere, in der Transversalebene schwenkende Gelenkteil4 in der Form eines Bügels mit vertikaler Achse im Rahmengestell 1 hängt, das zweite, in der Frontalebene schwenkende Gelenkteil 5 in der Form eines Rechteckrahmens mit horizontaler Achse x zwischen den Bügelenden 6, 7 gelagert ist und letzteres, in der Sagittalebene schwenkende Gelenkteil 8 mit horizontaler Achse z innerhalb des Rechteckrahmens dreht und im Schnittpunkt der drei Schwenkachsen einen Pfannenadapter 9 trägt.
Die Lagerung der einzelnen Gelenkteile erfolgt zweckmäßig über hochpräzise Schrägkugellager.
Der Pfannenadapter 9 dient zur Aufnahme der Gelenkpfanne 10 der zu testenden Totalendoprothese 11, und zwar derart, daß der Pfannenmittelpunkt exakt in den Schnittpunkt der drei Schwenkachsen fällt. Die Pfanne wird mit Methylmethacrylat in gleicher Position wie im menschlichen Körper in diesen Adapter einzementiert, wobei zur genauen Positionierung eine später zu beschreibende Fixationsvorrichtung vorgesehen ist.
In die in den Adapter 9 einzementierte Pfanne 10 greift die Gelenkkopf- oder Femurkopf-Prothese 12 mit dem Schaft 13 nach unten ein. Der Schaft 13 ist in einer in etwa vertikalen röhrenförmigen Halterung 14 ebenfalls mittels Methylmethacrylat fixiert. Die Schafthalterung 14 sitzt mit ihrem unteren Ende auf einem Kreuzgelenk 15, das seinerseits über vertikale Führungsbolzen 16 mit einem auf einer Zwischenplatte 17 im unteren Teil des Rahmengestells 1 in einer Horizontalebene diagonal verstellbaren Querschlitten 18 verbunden ist. Ein vertikaler zylindrischer Druckbolzen 19 in der Mitte des Querschlittens 18 überträgt die von einem darunterliegenden senkrecht angeordneten Druckzylinder 20 erzeugte Kraft auf das mit dem Kreuzgelenk verbundene Ende der Schafthalterung.
Das Kreuzgelenk gewährleistet bei eventuell auftretenden Ungenauigkeiten, z. B. durch elastisch Verformung der gesamten Apparatur bei Druckbelastung oder durch Verschleiß, eine ständige Selbstzentrierung des Prothesenkopfes in der Pfanne.
In Verbindung mit dem Querschlitten ist die Möglichkeit gegeben, auch bei zur vertikalen Achse geneigtem Prothesenschaft die Kraft auf das Kugel-Pfanne-Gelenk zu übertragen.
Die Schwenkbewegungen der Pfanne in den drei Ebenen werden von hydraulischen Drehkolbenzylindern erzeugt. Je solch ein Zylinder 21, 22, 23 ist fluchtend zu der jeweiligen Schwenkachse y, x bzw. z des Kardangelenkes 3 angeordnet. Da bei dreiaxialer Bewegung des Kardangelenkes stets zwei Drehkolbenzylinder mitschwenken, sind für die Ölzufuhr flexible Schlauchleitungen erforderlich. Alle drei Drehkolbenzylinder und der hydraulische Druckzylinder 20 werden von berührungslosen Endschaltern in Verbindung mit einer hydraulischen Krafteinheit gesteuert.
Jeweils zwei Endschalter sind einer Schwenkbewegung des Kardangelenkes in einer Ebene zugeordnet.
Die Endschalter 24, 25 für die Schwenkbewegung in der Transversalebene sind beispielsweise gegen die Unterseite der Deckplatte 2 befestigt. Sie wirken mit Fahnen 26 bzw. 27 zusammen, die mit dem ersten Gelenkteil 4 mitschwenken. Zur Variierbarkeit des Schwenkwinkels sind die Fahnen 26, 27 einstellbar.
In gleicher Weise-sind den Schwenkbewegungen in den übrigen Ebenen Endschalter und einstellbare Fahnen zugeordnet, die an den jeweiligen Gelenkteilen befestigt sind. Das-in der Sagittalebene schwenkende dritte Gelenkteil 8 trägt eine dritte Fahne 28 vorbestimmter Breite, die mit einem dritten, die Druckbeaufschlagung des Druckzylinders 20 steuernden, auf dem zweiten Gelenkteil 5 befestigten Endschalter 29 zusammenwirkt.
Das Hydraulikschema des erfindungsgemäßen Gelenksimulators ist aus Fig. 6 ersichtlich. Je zwei Drehkolbenzylinder 21, 22 und der Drehkolbenzylinder 23 und der Druckzylinder 20 werden über ein Zahnraddoppelpumpenaggregat 30 bzw. 31 aus einem Ölbehälter 32 gespeist. In die Zufuhrleitungen der Drehkolbenzylinder 21 bis 23 sind eingeschaltet: ein Druckbegrenzungsventil 33 mit Manometer 34, ein Rückschlagventil 35, ein Stromregelventil 36 und ein elektromagnetisches 4/3 Wegeventil 37. In die Zufuhrleitung des Druckzylinders 20 sind eingeschaltet: ein Druckbegrenzungsventil 33 mit Manometer 34, ein Rückschlagventil 35, in Parallelschaltung je ein Druckminderventil 38 mit Manometer 39 und ein elektromagnetisches 4/3 Wegeventil 40, und schließlich wiederum in Parallelschaltung einerseits ein Rückschlagventil 41 und andererseits ein Druckbegrenzungsventil 42 mit Manometer 43 und Rückschlagventil 44.
Zur Inbetriebnahme des Gelenksimulators sind die mit den Endschaltern zusammenwirkenden Fahnen, die Druckbegrenzungs-, Druckminder- und Stromregelventile einzustellen. Mit den Fahnen wird die Größe der einzelnen Schwenkwinkel, mit den Stromregelventilen die Schwenkgeschwindigkeit bzw.
Zyklusdauer und mit den Druckminderventilen 38 einerseits die maximale und andererseits die minimale Druckbeaufschlagung des Druckzylinders gemäß dem »double peak«-Druckverlauf festgelegt. Das Druckbegrenzungsventil 42 bestimmt die Höhe der Vorspannkraft des Druckzylinders 20.
Hervorzuheben ist, daß einzeln die Größe sämtlicher Schwenkwinkel, die Schwenkgeschwindigkeiten und die Druckbeaufschlagung bezüglich Maximal-, Minimal- und Vorspannkraft eingestellt werden können.
Zur Erzielung einer Synchronisation der Schwenkbewegungen untereinander und der Druckbeaufschlagung wird eine Schwenkebene, hier die Sagittalebene, als Leitebene bestimmt, während die Transversal- und Frontalebene Folgeebenen bilden. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gelenksimulators ist dann wie folgt: Mit Beginn der Standphase des simulierten Gehvorganges werden die Schwenkantriebe 21 bis 23 durch entsprechende Schaltung der 4/3 Wegeventile 37 in bestimmter Richtung in Gang gesetzt. In der Zufuhrleitung des Druckzylinders 20 öffnet das 4/3 Wegeventil 40, in dessen Zweig das das Druckmaximum bestimmende Druckminderventil 38 eingeschaltet ist. Kommt bei der Schwenkbewegung des in der Sagittalebene (Leitebene) schwenkenden Gelenkteils 8 die mitschwenkende dritte Fahne 28 in Überdeckung mit dem zugeordneten Endschalter 29, dann werden die 4/3 Wegeventile in der Zufuhrleitung des Druckzylinders 20 umgesteuert, so daß während der Dauer der Überdeckung des Endschalters 29 durch die Fahne 28 am Druckzylinder 20 der durch das zweite Druckminderventil 38 bestimmte Minimaldruck anliegt. Bei Wiederfreigabe des Endschalters 29 durch die Fahne28 kehren die 4/3 Wegeventile 40 in ihre Ausgangsstellung zurück.
Erreicht eine der zwei ersteren Fahnen der Leitebene als erste den ihr zugeordneten Endschalter, dann erfolgt eine Umsteuerung sämtlicher 4/3 Wegeventile 37 zur Umkehrung der Schwenkrichtung der Drehkolbenzylinder 21 bis 23. Außerdem wird der Druckzylinder 20 bis auf die durch das Druckbegrenzungsventil 42 bestimmte Vorspannkraft druckentlastet. Es folgt nunmehr die Schwungphase des Gehvorgangs, bis bei Erreichen des entsprechenden Endschalters die Standphase von neuem einsetzt.
Erreicht nicht wie zuvor eine Fahne der Leitebene, sondern eine Fahne der Folgeebene als erste den ihr zugeordneten Endschalter, so wird lediglich das zugehörige 4/3 Wegeventil 37 in die Sperrstellung gebracht, um den Schwenkantrieb anzuhalten. Erreicht schließlich auch die Fahne der Leitebene ihren Endschalter, dann erfolgt eine Umsteuerung der Schwenkrichtung sämtlicher Schwenkantriebe.
Um den physiologischen Verhältnissen möglichst gut zu entsprechen, ist auch die Anwesenheit einer Gelenkflüssigkeit zweckmäßig. Es wird deshalb in einem Kreislaufsystem Pseudosynovialflüssigkeit oder Rinderserum durch eine Gummimanschette 45 gepumpt, die Prothesenkopf und Pfanne umschließt.
In dieses Kreislaufsystem sind miteingeschaltet: ein Thermostat, um die Gelenkflüssigkeit ständig auf Körpertemperatur zu halten, und ein Filterglied zur Ausfilterung der Abriebprodukte.
Zur Registrierung der bei laufendem Versuch auftretenden Meßgrößen weist der Simulator folgende Meßwertaufnehmer auf: a) ein nahe der Gleitfläche der Gelenkpfanne angeordnetes Thermoelement 46 zur Untersuchung der Gleitflächentemperatur; b) einen zwischen Druckzylinder 20 und Schafthalterung 14 angeordneten Quarz-Kraft-Drehmomentaufuehmer 47 (wie er z.B. von der Firma Kistler, Schweiz, angeboten wird) und c) einen an der Prothese angreifenden (nicht dargestellten) induktiven Wegaufnehmer. Der Kraft-Drehmomentaufnehmer 47 dient einerseits zur Messung des Reibmoments zwischen Prothesenkopf und Pfanne und andererseits in Verbindung mit dem induktiven Wegaufnehmer zur Messung des Dämpfungsverhaltens der Prothese.
Nachfolgend wird die bereits erwähnte Fixationsvorrichtung zum exakten Einbetten einer Gelenkpfanne in dem Pfannenadapter an Hand von Fig. 7 beschrieben. Die Fixationsvorrichtung besteht aus einer Halterung 48, in welcher der Pfannenadapter 9 in genau festgelegter Lage abgelegt werden kann. Zur Höhlung des Pfannenadapters hin gerichtet ist in der Halterung48 eine Führung49 vorgesehen. In dieser Führung 49 ist ein Führungsstab 50 beweglich, der an seinem vorderen Ende eine Kugel 51 zum Aufspannen der Gelenkpfanne trägt. Begrenzt durch einen Anschlag 52 ist die Kugel 51 mit aufgespannter Pfanne 10 so tief in die Höhlung des Pfannenadapters hineinbewegbar, daß später der Mittelpunkt der Kugel bzw. der Gelenkpfanne im Schnittpunkt der Schwenkachsen des Kardangelenkes 3 zu liegen kommt.
Der beschriebene Gelenksimulator zeichnet sich durch folgende Merkmale bzw. Vorteile aus: 1. Testmöglichkeit für ganze, handelsübliche Totalendoprothesen 2. leichter Ein- und Ausbau der Prothesen 3. dreiaxiales Verschwenken der Pfanne 4. Selbstzentrierung von Kugel und Pfanne 5. separate Einstellbarkeit jeden Schwenkwinkels und jeder Schwenkgeschwindigkeit und damit der Zyklusdauer 6. Einstellbarkeit der Druckbelastung nach Richtung und Höhe 7. Anwesenheit von Pseudosynovialflüssigkeit 8. Registrierung der bei laufendem Versuch auftretenden Meßgrößen (Gleitflächentemperatur, Druckbelastung, Reibmoment, Dämpfung) in absoluter Höhe.
Die Druckbeaufschlagung des Druckzylinders sowie die Einspeisung der Drehkolbenzylinder könnte anstatt über die 4/3 Wegeventile mit Druckminderventilen über einen Funktionsgenerator mit Servoventilen erfolgen.
Der erfindungsgemäße Simulator ist außer zur Testung von Hüftgelenkprothesen auch zum Testen von Kniegelenkprothesen oder anderen Gelenkbauteilen geeignet.

Claims

Patentansprüche: 1. Gelenksimulator zum Testen von Gelenkprothesen, insbesondere von Totalendoprothesen für das Hüftgelenk, mit einem in einem Rahmengestell schwenkoszillierend angetriebenen Adapter zur Aufnahme der Gelenkpfanne im Schnittpunkt der Schwenkachsen und mit einer entsprechend einem »double peak«-Verlauf druckbeaufschlagten Halterung für den Gelenkkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfannenadapter (9), in welchem die Gelenkpfanne (10) mit einer Fixationsvorrichtung (48 bis 52) genau positioniert ist, in einem dreiaxialen Kardangelenk (3) aufgehängt ist, das drei in einer Transversal-, Frontal- bzw. Sagittalebene mit einzeln variier baren Schwenkwinkeln schwenkbare Gelenkteile (4, 5, 8) aufweist, daß die druckbeaufschlagbare Halterung eine eine ganze Gelenkkopfprothese (12) aufnehmende Schafthalterung (14) darstellt, die über ein Kreuzgelenk (15) mit Druck beaufschlagt wird, und daß Meßelemente (46, 47) zur Kontrolle der mechanischen Eigenschaften, wie Gleitflächentemperatur, Reibverhalten und Dämpfungsverhalten, vorgesehen sind.
2. Gelenksimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erstere, in der Transversalebene schwenkbare Gelenkteil (4) mit vertikaler Achse (y) im Rahmengestell (1) hängt und letzteres, in der Sagittalebene schwenkbare Gelenkteil (8) den Pfannenadapter (9) trägt.
3. Gelenksimulator nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkantriebe des Kardangelenks (3) hydraulische Drehkolbenzylinder (21, 22, 23) sind und zur Druckbeaufschlagung der Schafthalterung (14) ein hydraulischer Druckzylinder (20) angeordnet ist.
4. Gelenksimulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzgelenk (15) der Schafthalterung (14) in einem in einer Ebene diagonal verfahrbaren Schlitten (18) geführt ist, der den Druckzylinder (20) trägt.
5. Gelenksimulator nach Anspruch3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Variierbarkeit der Schwenkwinkel des Kardangelenkes (3) mit jedem Gelenkteil (21 bis 23) zwei mitrotierende, winkeleinstellbare Fahnen (26, 27) verbunden sind, die mit zwei bezüglich diesem Gelenkteil (4) ortsfesten Endschaltern (24, 25) zum Umsteuern der Schwenkrichtung zusammenwirken.
6. Gelenksimulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation der Schwenkantriebe eine der Schwenkebenen (Sagittalebene) eine Leitebene und die beiden anderen Schwenkebenen Folgeebenen bilden, derart, daß die Endschalter der Leitebene beim Ansprechen eine Umsteuerung der Schwenkrichtung aller Gelenkteile bewirken, während die Endschalter der Folgeebenen beim Ansprechen das Weiterschwenken des zugeordneten Gelenkteiles sperren.
7. Gelenksimulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem in der Sagittalebene (Leitebene) schwenkenden Gelenkteil (8) eine dritte Fahne (28) vorbestimmter Breite verbunden ist, die mit einem dritten, die Druckbeaufschlagung des Druckzylinders (20) steuern- den Endschalter (29) zusammenwirkt, indem während der »Sta#ndphase« des simulierten Gehvorganges bei nicht abgedecktem Endschalter der Druckzylinder (20) mit dem Druckmaximum und bei abgedecktem Endschalter der Druckzylinder mit dem Druckminimum des »double peak«-Druckverlaufes beaufschlagt wird.
8. Gelenksimulator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Schwenkgeschwindigkeit der Gelenkteile (4, 5, 8) des Kardangelenkes (3) bzw. zur Steuerung der Zyklusdauer in die Zufuhrleitungen der Drehkolbenzylinder (21 bis 23) Stromregelventile (36) eingeschaltet sind.
9. Gelenksimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine den Prothesenkopf (12) und die Pfanne abgedichtet umschließende Gummimanschette (45) zum Zirkulieren von ständig auf Körpertemperatur gehaltener Pseudosynovialfiüssigkeit, wobei zur Ausfilterung der Abriebprodukte ein Filterglied in den Kreislauf eingeschaltet ist.
10. Gelenksimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein nahe der Gleitfläche der Gelenkpfanne (10) angeordnetes Thermoelement (46) zur Untersuchung der Gleitflächentemperatur.
11. Gelenksimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen zwischen Druckzylinder (20) und Schafthalterung (14) angeordneten Kraft-Drehmomentaufnehmer (47) zur Messung des Reibmomentes zwischen Prothesenkopf (12) und Pfanne (10) sowie durch einen an der Prothese (11) angreifenden induktiven Wegaufnehmer, der in Verbindung mit dem Kraft-Drehmomentaufnehmer das Dämpfung verhalten der Prothese mißt.
12. Fixationsvorrichtung zum Einbetten einer Gelenkpfanne in den Pfannenadapter des Gelenksimulators nach einem der Ansprüche 1 bis ll, gekennzeichnet durch eine den Pfannenadapter (9) in genau festgelegter Lage aufnehmende Halterung (48) und durch eine Kugel (51) zum Aufspannen der Gelenkpfanne (10), welche Kugel am Ende eines Führungsstabes (50) sitzt und, begrenzt durch einen Anschlag (52), so tief in die mit Zementmasse ausgekleidete Höhlung des Pfannenadapters hineinbewegbar ist, daß später der Mittelpunkt der Kugel bzw. der Gelenkpfanne im Schnittpunkt der Schwenkachsen (x, y, z) des Kardangelenkes (3) zu liegen kommt.