Medir los pequeños movimientos de una aguja y una jeringa

Question

Mi pregunta es cómo medir los movimientos muy pequeños de una aguja y una jeringa al inyectar. Cuando los médicos inyectan anestesia local, siempre aspiran (aspiran hacia atrás) primero para asegurarse de que no están en un vaso sanguíneo. Mi argumento, en particular si la aspiración se hace con una sola mano, es que el cambio de dirección de las fuerzas en la combinación aguja/jeringa mientras se aspira provoca un movimiento significativo del extremo de la aguja - probablemente de varios mm - lo que anula el propósito de la aspiración en primer lugar.

Quiero hacer un estudio in vitro, en el cual tengo una combinación de aguja y jeringa e inyectar en un pedazo de carne o similar - y luego conseguir voluntarios para aspirar / inyectar bajo 3 circunstancias:

1. estabilizar con la otra mano e inyectar directamente
2. estabilizar con la otra mano, aspirar y luego inyectar
3. aspirar con una mano y luego inyectar

He dado con un bloqueo en cuanto a encontrar un método de medir estos movimientos de la punta de la aguja hasta tal vez 0,1 mm. Pensé que un acelerómetro podría ser el camino, pero no he encontrado nada lo suficientemente pequeño para ser montado en la punta de la aguja.

La única otra forma en la que pensé en hacerlo fue usar una cámara montada lateralmente en la punta de la aguja que sobresaldría a través de una especie de "piel" artificial y luego tener una cuadrícula calibrada para medir la distancia recorrida.

Answer 1

Un acelerómetro está definitivamente fuera en términos de ruido.

Un sistema de brazo mecánico, aunque potencialmente preciso, puede influir en el escenario de la inyección lo suficiente como para que sus resultados no tengan sentido. Sospecho que un estudiante que lucha por controlar la posición de una pequeña jeringa se distraería con un gran brazo de medición, no importa lo bien equilibrado y la baja fricción.

El único verdadero \$^*\$ las opciones que tienes son ópticas.

Debería ser posible marcar la jeringa en ambos extremos del barril con marcadores de referencia. La resolución que se puede lograr está limitada por la óptica para apuntar varias cámaras al objetivo. Si el lugar de la prueba es pequeño y la ubicación está bien definida, entonces puede usar la óptica de zoom para que la imagen llene una cantidad significativa del cuadro. Las cámaras HD, y la ubicación sub-píxel de los fiduciales a través de algo como OpenCV debe hacer que la resolución del objetivo sea alcanzable.

\$^*\$ real => bajo costo, mantiene el volumen de la imagen clara, y es evidente cómo se obtiene la resolución. Hay muchas otras modalidades, por ejemplo, resonancia magnética, tomografía PET, ultrasonido, tomografía magnética, tomografía de rayos X, tomografía resistiva - que necesitan varias calibraciones, desarrollo, equipos costosos, etc.

Answer 2

Me alejaría de un acelerómetro. Obtener el desplazamiento de un acelerómetro significa intergrar dos veces - una para obtener la velocidad, y otra para obtener la posición. Esto significa que los errores tienden a acumularse. Además, el acelerómetro tendría que estar conectado a la aguja, y probablemente sería mejor usar una aguja y una jeringa que se vea y se sienta lo más normal posible para el voluntario.

La idea de la cámara me suena mejor. Probablemente quieras medir todos los ejes de movimiento de la aguja y la jeringa - así que las tres direcciones de movimiento y las tres direcciones de rotación. Deberías ser capaz de hacerlo con bastante facilidad con dos cámaras, una mirando a través de la superficie de la "piel" y la otra mirando hacia abajo desde arriba. Coloca las cámaras bien atrás del sujeto y usa una lente larga, que reducirá los efectos de la perspectiva. Si pones unos puntos de colores brillantes en una jeringa pintada de negro, será bastante fácil seguirlos en un vídeo usando algo como ImageJ y un plugin de seguimiento. Luego puedes usar el movimiento de esos puntos para reconstruir el movimiento de toda la jeringa.

Answer 3

Tengan en cuenta que la creación de este estudio será una gran cosa. Conseguir la instrumentación correcta será un estudio en sí mismo. Sugiero que se estudie en Medline o Google Scholar durante unos días para ver si alguien ha hecho algo similar. Miren los artículos que han leído y que los conducen a esta área de investigación como guía.

Personalmente, estaría mirando hacia las imágenes de ultrasonido para decirte lo que necesitas saber. De hecho, sospecho que así es como el anestesiólogo suele guiar las agujas, y si la punta se moviera demasiado durante la aspiración, probablemente ya lo sabrían.

No me gusta "google es tu amigo" - escribe mensajes, pero añadiré que la búsqueda de "medición del movimiento de la aguja" en el erudito de google produce toneladas de aciertos, y el primer acierto para mí de hecho apunta al ultrasonido: http://scitation.aip.org/content/aapm/journal/medphys/33/8/10.1118/1.2218061

Answer 4

Está describiendo dos mecanismos diferentes de enfriamiento del cuerpo humano:

1) Cuando sudamos, nuestro cuerpo produce fluidos que transfieren el calor de nosotros a través de su evaporación (los fluidos obtienen el calor de nuestro cuerpo y se evaporan).

Uno puede entender fácilmente que cuanto más el ambiente circundante tiene un alto valor de humedad, más difícil se hace esta transferencia de calor, así que nos sentimos más calientes.

Esta es la razón por la que las unidades de aire acondicionado regulan ambos temperatura y humedad ver también..: https://en.wikipedia.org/wiki/Air_conditioning

2) Por otro lado, en el segundo caso, cuando estamos en el agua, la transferencia de calor (si el agua es más fría) se produce a través de convección - no tiene nada que ver con la humedad.

Answer 5

Hay muchos métodos potenciales.
Refinar el problema mejorará las posibilidades de encontrar un buen sistema.

Si el movimiento de la aguja es relativo al objetivo (carne, persona, etc.) de manera que la longitud neta de la aguja dentro del objetivo varía, entonces la medición de la resistencia (DC, AC, ...) de la trayectoria de la aguja al objetivo puede permitir detectar el movimiento. Es casi seguro que el valor absoluto no se repetirá con precisión entre "corridas", pero el movimiento delta debe ser observable para movimientos muy pequeños.

Si el paso de la aguja en relación con la superficie del objetivo se produce durante el retroceso, entonces se podría conseguir por diversos medios un sensor que midiera la posición absoluta de la aguja en relación con el plano del objetivo en el punto de entrada. Uno de varios es tener un "disco en la aguja cerca de la superficie y medir el cambio de capacidad - pequeño en términos absolutos pero factible.

Si el simulador de inyección puede ser algo poco realista en apariencia mientras modela con precisión las acciones clave requeridas, podría telemedir el movimiento con células de pasillo o sensores e imanes GMR, sensores LVDT, acoplamientos mecánicos, ... .

es decir, parece principalmente una cuestión de entender realmente el fino detalle de lo que se quiere medir exactamente y luego acoplar uno de un número de sensores a él.