Вимірювання невеликими рухами голки та шприца

Моє питання - як виміряти дуже невеликі рухи голки та шприца при введенні. Коли лікарі вводять місцевий анестетик, вони завжди спочатку прагнуть (відсмоктують), щоб переконатися, що вони не знаходяться в судині. Моє заперечення, особливо якщо аспірація робиться однорукою, полягає в тому, що зміна напрямку сил на комбінацію голки / шприца при аспірації спричиняє значне переміщення кінця голки - можливо, на кілька мм -, що заперечує мету аспірації в перше місце.

Я хочу зробити дослідження in vitro, в якому я маю комбінацію голки та шприца і вводять у шматок м'яса чи подібне - а потім змушують добровольців аспірувати / вводити за три обставини:

1. стабілізуйте іншою рукою і введіть безпосередньо
2. стабілізуйте іншою рукою, відсмоктуйте і потім введіть
3. відсмоктуйте однією рукою, а потім введіть

Я потрапив у блок з точки зору пошуку способу вимірювання цих рухів кінчиком голки вниз, можливо, до 0,1 мм. Я подумав, що акселерометр може бути таким, але не знайшов нічого достатнього для встановлення на кінчику голки.

Єдиний інший спосіб, який я думав зробити це, - це використовувати камеру, встановлену збоку на кінчику голки, яка буде виступати через якусь штучну «шкіру», а потім мати ґрунтовку, відкалібровану для вимірювання пройденої відстані.

Акселерометр, безумовно, вийшов за рівнем шуму.

Механічна система кронштейна, хоча і є потенційно достатньо точною, цілком може впливати на сценарій введення, щоб зробити результати безглуздими. Я підозрюю, що студент, який намагається контролювати положення маленького шприца, відволікатиме велику вимірювальну руку, незалежно від того, наскільки добре врівноважене і низьке тертя.

Єдині реальні ∗ варіанти - оптичні.$^*$

Потрібно мати можливість позначити шприц на обох кінцях стовбура довідковими маркерами. Роздільна здатність, яку ви можете досягти, обмежена оптикою для наведення декількох камер на ціль. Якщо тестовий майданчик невеликий, а місце розташування чітко визначене, тоді ви можете використовувати оптику масштабування, щоб зображення заповнило значну кількість кадру. Камери високої чіткості та розташування підпікселів у фідукулярі через щось на зразок OpenCV повинно зробити ваше цільове дозвіл досяжним.

real => низька вартість, забезпечує чіткість обсягу зображення, і очевидно, як ви отримаєте дозвіл. Існує безліч інших способів, наприклад, МРТ, ПЕТ-томографія, УЗД, магнітна томографія, рентгенівська томографія, резистивна томографія - які потребують різного калібрування, розробки, дорогого обладнання тощо.$^*$

Я б помилявся від акселерометра. Отримати зсув з акселерометра означає двічі інтегрувати - один раз, щоб отримати швидкість, і знову отримати положення. Це означає, що помилки, як правило, накопичуються. Також акселерометр повинен бути прикріплений до голки, і, мабуть, було б краще використовувати голку та шприц, які виглядають і почуваються якнайкраще нормально для добровольця.

Ідея з камерою мені звучить краще. Ви, мабуть, хочете виміряти всі осі руху голки та шприца - тому всі три напрямки руху та всі три напрямки обертання. Ви можете це зробити досить легко за допомогою двох камер, одна дивиться по поверхні "шкіри", а друга дивиться зверху. Поставте камери добре від об'єкта та використовуйте довгий об'єктив, що зменшить перспективні ефекти. Якщо ви покладете кілька яскравих кольорів на шприц із пофарбованим чорним кольором, відстежити їх у відео буде досить просто, використовуючи щось на зразок ImageJ та плагін для відстеження. Потім можна використовувати рух цих точок для відновлення руху всього шприца.

Зауважте, що створення цього дослідження буде великою справою. Визначення інструментарію правильно буде дослідженням саме по собі. Я пропоную кілька днів перенести Medline чи Google Scholar, щоб побачити, чи хтось зробив щось подібне. Подивіться на прочитані вами документи, які приводять вас до цього напряму досліджень для орієнтування.

Особисто я б дивився на ультразвукове дослідження, щоб сказати, що вам потрібно знати. Насправді я підозрюю, що анестезіолог, як правило, веде голки, і якби кінчик занадто сильно рухався під час аспірації, вони, мабуть, уже знали це.

Мені не подобається "Гугл - твій друг", але я додам, що пошук "вимірювання руху голки" в науковці google приносить тони звернень, і перший удар для мене дійсно вказує на УЗД: http: / /scitation.aip.org/content/aapm/journal/medphys/33/8/10.1118/1.2218061

Я заперечую, що єдиним засобом було оптичне або фіксування кріплення до вимірювальної системи. Я пропоную інший підхід:

Резистивне зондування

Поряд з кровоносною судиною прикріплюють смужку з масивом електродів. На шприц подається невелика напруга. Після калібрування та розробки хорошого алгоритму, я думаю, можна точно визначити положення кінчика голки, проаналізувавши зміну струму / напруги на різних електродах. Щоб зберегти низькі фізіологічні ефекти, ви можете використовувати радіочастотні напруги вище 300 кГц. Це також дозволяє оцінити фазове підвищення надійності цього методу.

недолік: Ділянка, в якій має відбуватися випробування, може бути затемнена смугою.

індуктивне зондування

Зображення ряду індуктивних датчиків, розміщених у вродливості судини. Вони повинні мати можливість доставити 3D дані голки.

Обидва підходи передбачають широку роботу з розвитку. Хоча результатом може бути система, здатна взагалі замінити процес прагнення.

Існує багато потенційних методів.
Уточнення проблеми покращить шанси знайти хорошу систему.

Якщо рух голки відносно цілі (м'ясо, людина тощо), так що довжина чистої голки всередині мішені змінюється, то вимірювання опору (постійного струму, змінного струму, ...) голки до цільового шляху може дозволяти виявити рух. Абсолютне значення майже точно не повториться точно між "пробіжками", але дельта-рух повинен спостерігатися для дуже малих рухів.

Якщо проходження голки відносно цільової поверхні відбувається під час відведення, то датчик, який вимірює абсолютне положення голки щодо площини цілі у точці входу, може бути досягнутий різними способами. Одне з декількох - мати «диск на голці біля поверхні та вимірювати зміну ємності - невеликий в абсолютних показниках, але придатний для виконання.

Якщо імітаційний інжектор може виглядати дещо нереально, точно моделюючи ключові необхідні дії, ви могли б телеметрія рухатись клітинами холу або датчиками та магнітами GMR, датчиками LVDT, механічними муфтами, ....

тобто здається, головним чином, справді зрозуміти дрібну деталь саме того, що ви хочете виміряти, а потім з'єднати з ним один із ряду датчиків.

Я не думаю, що у вашій посаді є питання електричного проектування, але я думаю, що ви шукаєте 6-осеву координатну вимірювальну машину. Це як у знайомих 6-осевих роботів, що використовуються у виробництві автомобілів, але не має двигунів - лише кодери для читання положення.

Малюнок 1. Система вимірювання 6-осі координат системи координат Mitutoyo Spin-arm Apex серії .

Я не читав документ, але вам знадобиться щось із розпущеними суглобами, щоб вимірювальний прилад не стабілізував голку і не додав інерції до операції.

Датчики, які слід враховувати: LVDT, тензодатчик, п’єзо. Врахування всього цього потрібно робити на кінчику голки, а не на кінчику. Я припускаю, що ви можете змінити свою «тестову голку» за допомогою цього приладу ... всередині корпусу голки (ручної частини) має бути достатньо місця для розміщення подібних датчиків. Механічне кріплення та з'єднання цих датчиків не є темою, що підходить для цього сайту.
З них датчики LVDT дуже надійні і можуть бути непроникними для рідкого середовища. І багато хто має чудову чутливість. Приклад один із багатьох: http://www.disensors.com/downloads/products/MHR%20Miniature%20LVDT_521.pdf