我的问题是如何测量注射时针头和注射器的微小运动。当医生注射局部麻醉剂时，他们总是先吸出（吸回）以确保它们不在血管中。我的论点，特别是如果单手进行抽吸，是在抽吸时针/注射器组合上的力方向的变化导致针头的末端显着移动 - 可能几毫米 - 这否定了抽吸的目的第一名。
我想做一项体外研究，其中我有一个针头和注射器组合并注射到一块肉或类似物中 - 然后让志愿者在 3 种情况下抽吸/注射：
我在寻找一种方法来测量针尖的这些运动下降到大约 0.1 毫米方面遇到了障碍。我认为加速度计可能是一种方法，但还没有发现任何小到可以安装在针尖上的东西。
我想到的唯一另一种方法是使用安装在针尖上的摄像头，该针尖会突出通过某种人造“皮肤”，然后校准刻度以测量移动的距离。
加速度计在噪音方面肯定是出局的。
机械臂系统虽然可能足够准确，但可能会影响注射场景，足以使您的结果毫无意义。我怀疑一个努力控制小注射器位置的学生会被一个大的测量臂分散注意力，不管它的平衡性和低摩擦力如何。
您拥有的唯一真正的 \$^*\$ 选项是光学的。
应该可以用基准标记在针筒的两端标记注射器。您可以达到的分辨率受到将多个相机指向目标的光学元件的限制。如果测试站点很小且位置明确，那么您可以使用变焦光学器件使图像填充大量帧。高清摄像头和通过 OpenCV 之类的基准点的亚像素位置应该可以使您的目标分辨率达到。
\$^*\$ real => 低成本，保持成像体积清晰，并且很明显您将如何获得分辨率。还有很多其他方式，例如 MRI、PET 断层扫描、超声波、磁断层扫描、X 射线 CT、电阻断层扫描——它们需要各种校准、开发、昂贵的设备等。
我会错误地远离加速度计。从加速度计获得位移意味着积分两次 - 一次获得速度，再次获得位置。这意味着错误往往会累积。此外，加速度计需要连接到针头上，最好使用对志愿者来说外观和感觉尽可能正常的针头和注射器。
相机的想法对我来说听起来更好。您可能想要测量针头和注射器的所有运动轴 - 所以所有三个运动方向和所有三个旋转方向。你应该可以很容易地用两个摄像头来做到这一点，一个从“皮肤”的表面看，另一个从上面向下看。将相机远离拍摄对象并使用长镜头，这将减少透视效果。如果您在黑色注射器上放置一些颜色鲜艳的点，使用 ImageJ 和跟踪插件之类的东西在视频中跟踪它们将相当容易。然后，您可以使用这些点的移动来重建整个注射器的移动。
请注意，建立这项研究将是一件大事。正确使用仪器本身就是一项研究。我建议花几天时间研究 Medline 或 Google Scholar，看看是否有人做过类似的事情。查看您已阅读的论文，这些论文将您引导至该研究领域以获得指导。
就个人而言，我希望通过超声成像来告诉您您需要了解的内容。事实上，我怀疑这就是麻醉师通常引导针头的方式，如果在抽吸过程中针尖移动太多，他们可能已经知道了。
我不喜欢“谷歌是你的朋友”类型的消息，但我会补充一点，在谷歌学者中搜索“针运动测量”会产生大量点击，而对我来说，第一次点击确实指向超声波：http：/ /scitation.aip.org/content/aapm/journal/medphys/33/8/10.1118/1.2218061
我反对唯一的方法是光学或固定安装到测量系统。我提出了一种不同的方法：
在血管旁边附上一条带有电极阵列的条带。在注射器上施加小电压。在校准并开发出一个好的算法后，我认为可以通过分析不同电极上电流/电压的变化来准确地确定针尖的位置。为了保持较低的生理效应，您可以使用高于 300 kHz 的射频电压。这也允许评估该方法的相位增加可靠性。
缺点：应该进行测试的区域可能会被条带遮挡。
对放置在血管附近的多个感应传感器进行成像。他们应该能够提供针的 3D 数据。
这两种方法都涉及大量的开发工作。尽管结果可能是一个能够完全取代抽吸过程的系统。