Suivi de Speckle en ligne dans les images ultrasonores pour le contrôle de la main prothétique | par Lohit Kapoor | avr, 2021

Introduction

Pourquoi les ultrasons pour le contrôle des prothèses ?
Lorsque les membres sont blessés ou amputés, les signaux biologiques du corps restent intacts à des degrés divers (Stegman, Djurickovic, &amp ; Dechev). Les chercheurs ont obtenu et utilisé ces signaux biologiques de diverses manières afin de contrôler les prothèses des membres. Cependant, de nombreuses techniques de prothèses électriques, telles que celles contrôlées par l’électromyographie de surface, ne peuvent être utilisées.
(EMG) ont une fonctionnalité limitée pour obtenir des signaux indépendants en raison de la diaphonie des capteurs et de la résolution spatiale. (Stegman, Djurickovic, &amp ; Dechev). Par conséquent, ces prothèses de main électriques conventionnelles ont des degrés de liberté motorisés limités. Une nouvelle et meilleure méthode non électrique pour collecter les biosignaux d’une personne blessée ou amputée consiste à mesurer le déplacement du tendon, à proximité du poignet, à partir des séquences d’images ultrasonores du tendon du FDS dans la région du poignet. (Stegman, Djurickovic, &amp ; Dechev). “La mesure du mouvement des tendons présente une solution pour mesurer l’intention/le désir d’une personne de bouger les doigts de sa main, puisque les tendons sont attachés à des articulations interphalangiennes et métacarpophalangiennes individuelles dans les doigts. Ainsi, la mesure des déplacements de plusieurs tendons dans les images ultrasonores nous donne plusieurs signaux indépendants pour contrôler les prothèses de main à plusieurs degrés de liberté. (Stegman, Djurickovic, &amp ; Dechev).” En outre, par rapport à d’autres modalités d’imagerie, l’échographie est rentable, plus sûre et très portable à utiliser.

Imagerie ultrasonore B-Scan et suivi de taches (Speckle Tracking)
Les images ultrasonores B-Scan sont produites comme une vue en coupe transversale bidimensionnelle des organes internes du corps. L’onde sonore réfléchie, lors de la génération d’images ultrasonores B-Scan, subit des interférences constructives et destructives et une texture mouchetée est obtenue sur les images qui contiennent des informations sur la sous-structure du tissu sous-jacent. (Stegman, Djurickovic, &amp ; Dechev). Bien que le chatoiement soit souvent considéré comme un artefact ou un bruit en
Bien que le chatoiement soit souvent considéré comme un artefact ou un bruit dans l’imagerie ultrasonore conventionnelle, il fournit une signature pour le suivi précis du mouvement. Les diffuseurs acoustiques produisant les mouchetures se déplacent avec le tissu en mouvement, et conduisent donc à des mouchetures mobiles qui peuvent être suivies. Cette propriété a déjà été exploitée pour estimer le mouvement dans un large éventail d’applications, notamment l’échocardiographie et l’imagerie de l’élasticité. (Jacob, Lehnert-LeHouillier, Bora, McAleavey, Dalecki, &amp ; McDonough, 2008)..

“Le suivi du chatoiement par ultrasons fait appel à des techniques de mise en correspondance de blocs dans lesquelles une zone d’une image modèle (noyau) est comparée aux images suivantes à l’aide d’une mesure de similarité. Parmi les exemples de mesures de similarité, on peut citer la somme des différences absolues (SAD) et une technique bayésienne comme celle de Rayleigh (ou Fisher-Tippett). Le succès du suivi du speckle dépend toutefois fortement de paramètres tels que la fréquence d’images du système à ultrasons, la fréquence du transducteur, la mesure de similarité choisie, la vitesse du tissu, la taille du modèle (noyau) et la région de recherche, etc. (Stegman, Djurickovic, &amp ; Dechev).”

Description du programme

Partie droite du schéma fonctionnel

Partie gauche du schéma fonctionnel

Partie droite du panneau avant

Partie gauche du panneau avant

Déplacements des tendons (delta x et delta z) parmi les cadres allant du 150e au 160e :

Conclusion

Code complet sur mon repo GitHub ici.

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