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An assistance system has been developed for the purpuse of supporting the surgeon during the repositioning phase of intramedullary nailing of femural shaft fractures. As a basic principle the high forces generated by femural muscles and ligaments are taken by a linear sledge and a threaded rod. In order to move bone fragments directly Schanz screws are used as bone-machine interface. Two more Schanz screws are used for fine tuning orientation and position of the fragments according to the well known Joystick technique. The screws are fixed to two articulated arms, one passive and one fully robotic with manipulator. Thanks to the serial kinematic configuration of the system only minmal space of the surgeons working area gets occupied. Running a realtime operating system, the central control unit consits could be implemented as an embedded system comprising of a ARM Cortex-M0 microcontroller at it’s heart. This enables realtime computation and motor control of each joints value of the robotic arm using inverse kinematics. As inverse kinematics solver the iterative FABRIK algorithm was chosen. Serving as innovative and single user interface for the surgeon an optical force-torque sensor is used. The robotic arm always follows the surgeons motion when interacting with the sensor. Using the proposed demonstrator system a positioning resulution of <0,1mm could be accomplished. Thus by using the proposed solution during intramedullary nailing of femural shaft fractures a tremendous gain in positioning precision of bone fragments can be achieved. Furthermore a massive reduction of x-ray exposition of the surgeon is possible when applying the proposed approach. Also this approach enables the chance of cost reduction of femural fracture therapy due to reduction of needed time and staff.
Feuerfestmaterialien nehmen in industriellen Prozessen, die hohe Temperaturen erfordern, eine maßgebliche Rolle ein. Eine vollständige Charakterisierung ihrer Eigenschaften ist erforderlich, um potentielle Defizite zu identifizieren und adäquate Struktur-Eigenschafts-Korrelationen prognostizieren zu können. Die vorliegende Arbeit evaluiert anhand von drei exemplarischen Anwendungsbeispielen die Eignung der Röntgen-Computertomographie (engl.: X-Ray Computertomography, XRT) als Analysemethode zur Untersuchung feuerfester Materialien. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf Strategien zur Untersuchung des Gefüges hinsichtlich seiner Strukturen, Defekte sowie Porosität bzw. Porenverteilung und -morpho-logie und darüber hinaus auch auf der Analyse von Rissen. Die XRT ermöglicht die hochauflösende, zerstörungsfreie, dreidimensionale (3D) und reproduzierbare Untersuchung innerer und äußerer Strukturen des Körpers. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Studien verdeutlichen, welches Potential sich insbesondere bei der Kombination der XRT mit konventionellen Methoden ergibt.