Mesurer les petits mouvements d'une aiguille et d'une seringue

Ma question est de savoir comment mesurer les très petits mouvements d'une aiguille et d'une seringue lors de l'injection. Lorsque les médecins injectent un anesthésique local, ils aspirent toujours (aspirent) en premier pour s'assurer qu'ils ne sont pas dans un vaisseau sanguin. Mon argument, en particulier si l'aspiration se fait d'une seule main, est que le changement de direction des forces sur la combinaison aiguille / seringue pendant l'aspiration provoque un mouvement significatif de l'extrémité de l'aiguille - probablement plusieurs mm - ce qui annule le but de l'aspiration dans la première place.

Je veux faire une étude in vitro, dans laquelle j'ai une combinaison d'aiguille et de seringue et que j'injecte dans un morceau de viande ou similaire - et que je fasse ensuite aspirer / injecter des volontaires dans 3 circonstances:

1. stabiliser avec l'autre main et injecter directement
2. stabiliser avec l'autre main, aspirer puis injecter
3. aspirer d'une main puis injecter

J'ai réussi à trouver une méthode pour mesurer ces mouvements de la pointe de l'aiguille jusqu'à 0,1 mm. Je pensais qu'un accéléromètre pourrait être le chemin, mais je n'ai rien trouvé de suffisamment petit pour être monté sur la pointe de l'aiguille.

La seule autre façon que j'ai pensé de le faire était d'utiliser une caméra montée sur le côté de la pointe de l'aiguille qui dépasserait à travers une sorte de `` peau '' artificielle, puis d'avoir un réticule calibré pour mesurer la distance parcourue.

Un accéléromètre est définitivement sorti en termes de bruit.

Un système de bras mécanique, bien que suffisamment précis, pourrait bien influencer suffisamment le scénario d'injection pour rendre vos résultats dénués de sens. Je soupçonne qu'un élève qui a du mal à contrôler la position d'une petite seringue serait distrait par un grand bras de mesure, peu importe son équilibre et son faible frottement.

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Il devrait être possible de marquer la seringue aux deux extrémités du cylindre avec des marqueurs fiduciaux. La résolution que vous pouvez obtenir est limitée par l'optique permettant de pointer plusieurs caméras vers la cible. Si le site de test est petit et l'emplacement bien défini, vous pouvez utiliser une optique de zoom pour que l'image remplisse une quantité importante du cadre. Les caméras HD et l'emplacement sous-pixel des fiduciaires via quelque chose comme OpenCV devraient rendre votre résolution cible réalisable.

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Je m'éloignerais d'un accéléromètre. Obtenir le déplacement d'un accéléromètre signifie intégrer deux fois - une fois pour obtenir la vitesse, et encore une fois pour obtenir la position. Cela signifie que les erreurs ont tendance à s'accumuler. De plus, l'accéléromètre devrait être attaché à l'aiguille, et il serait probablement préférable d'utiliser une aiguille et une seringue qui semblent et se sentent aussi normales que possible pour le volontaire.

L'idée avec la caméra me semble meilleure. Vous voudrez probablement mesurer tous les axes de mouvement de l'aiguille et de la seringue - donc les trois directions de mouvement et les trois directions de rotation. Vous devriez être en mesure de le faire assez facilement avec deux caméras, l'une regardant à travers la surface de la "peau", l'autre regardant vers le haut. Éloignez bien les caméras du sujet et utilisez un objectif long, ce qui réduira les effets de perspective. Si vous mettez quelques points de couleurs vives sur une seringue peinte en noir, il sera assez facile de les suivre dans une vidéo en utilisant quelque chose comme ImageJ et un plugin de suivi. Vous pouvez ensuite utiliser le mouvement de ces points pour reconstruire le mouvement de la seringue entière.

Notez que la mise en place de cette étude sera un gros problème. Obtenir la bonne instrumentation sera une étude en soi. Je suggère de parcourir Medline ou Google Scholar pendant quelques jours pour voir si quelqu'un a fait quelque chose de similaire. Regardez les articles que vous avez lus qui vous mènent à ce domaine de recherche pour vous guider.

Personnellement, je me tournerais vers l'imagerie par ultrasons pour vous dire ce que vous devez savoir. En fait, je soupçonne que c'est ainsi que l'anesthésiste guide généralement les aiguilles, et si la pointe bougeait trop pendant l'aspiration, ils le sauraient probablement déjà.

Je n'aime pas les messages de type "google is your friend", mais j'ajouterai que la recherche de "mesure du mouvement de l'aiguille" dans google scholar donne des tonnes de coups, et le premier coup pour moi pointe en effet vers l'échographie: http: / /scitation.aip.org/content/aapm/journal/medphys/33/8/10.1118/1.2218061

J'objecte que le seul moyen était un montage optique ou fixe sur un système de mesure. Je propose une approche différente:

Détection résistive

À côté du vaisseau sanguin, attachez une bande avec un réseau d'électrodes. Sur la seringue, une petite tension est appliquée. Après étalonnage et développement d'un bon algorithme, je pense qu'il est possible de déterminer avec précision la position de la pointe de l'aiguille en analysant le changement de courant / tension aux différentes électrodes. Pour limiter les effets physiologiques, vous pouvez utiliser des tensions RF supérieures à 300 kHz. Cela permet également d'évaluer la fiabilité de phase croissante de cette méthode.

inconvénient: la zone où le test doit avoir lieu peut être masquée par la bandelette.

détection inductive

Imagerie d'un certain nombre de capteurs inductifs placés à proximité d'un vaisseau sanguin. Ils devraient être en mesure de fournir des données 3D de l'aiguille.

Les deux approches impliquent un vaste travail de développement. Bien que le résultat puisse être un système capable de remplacer le processus d'aspiration.

Il existe de nombreuses méthodes potentielles.
Affiner le problème améliorera les chances de trouver un bon système.

Si le mouvement de l'aiguille est relatif à la cible (viande, personne, etc.) de sorte que la longueur nette de l'aiguille à l'intérieur de la cible varie, la mesure de la résistance (DC, AC, ...) de l'aiguille à la trajectoire cible peut permettre de détecter un mouvement. La valeur absolue ne sera certainement pas reproductible avec précision entre les "passages" mais le mouvement delta devrait être observable pour les mouvements très petits.

Si le passage de l'aiguille par rapport à la surface cible se produit pendant le retrait, un capteur qui mesure la position absolue de l'aiguille par rapport au plan cible au point d'entrée pourrait être obtenu par divers moyens. L'un des nombreux est d'avoir un "disque sur l'aiguille près de la surface et de mesurer le changement de capacité - petit en termes absolus mais réalisable.

Si le simulateur d'injection peut être quelque peu irréaliste en apparence tout en modélisant avec précision les actions clés requises, vous pouvez effectuer un mouvement de télémètre avec des cellules de hall ou des capteurs et aimants GMR, des capteurs LVDT, des couplages mécaniques, ....

c'est-à-dire qu'il s'agit principalement de vraiment comprendre les détails précis de ce que vous voulez mesurer, puis d'y coupler l'un des nombreux capteurs.

Je ne pense pas qu'il y ait une question de conception électrique dans votre article, mais je pense que vous recherchez une machine de mesure de coordonnées à 6 axes. C'est comme les robots à 6 axes familiers utilisés dans la construction automobile, mais n'a pas de moteurs - seulement des encodeurs pour lire la position.

Figure 1. Système de mesure de coordonnées à 6 axes Mitutoyo Spin-arm Apex Series .

Je n'ai pas lu le document, mais vous auriez besoin de quelque chose avec des articulations desserrées pour que l'appareil de mesure ne stabilise pas l'aiguille ou ajoute de l'inertie à l'opération.

Capteurs à considérer: LVDT, jauge de contrainte, piézo. La détection de tous ces éléments devrait être effectuée à l'extrémité du support d'aiguille, pas à l'extrémité. Je suppose que vous pouvez modifier votre "aiguille de test" avec cette instrumentation ... il devrait y avoir suffisamment de place à l'intérieur du corps de l'aiguille (pièce à main) pour accueillir des capteurs comme celui-ci. Le montage mécanique et le couplage de ces capteurs ne sont pas des sujets appropriés pour ce site.
Parmi ceux-ci, les capteurs LVDT sont très robustes et peuvent être imperméables à un environnement liquide. Et beaucoup ont une excellente sensibilité. Exemple unique: http://www.disensors.com/downloads/products/MHR%20Miniature%20LVDT_521.pdf