2012
Determinarea Geometriei Coloanei
Vertebrale in Regim Static
2
Cuprins:
Capitolul 1: Generalitati..........................................................................................................3
1.1 Stabilirea Geometriei Coloanei Vertebrale........................................................................3
1.2 Aparate Clasice de Stabilire a Geometriei Coloanei Vertebrale........................................4
1.3 Aparate Moderne de Stabilire a Geometriei Coloanei Vertebrale.....................................5
1.3.1 Aparatul de Determinare a Geometriei Coloanei Vertebrale cu Ultrasunete de la
Zebris.........................................................................................................................................6
1.3.2 Aparatul de Determinare a Geometriei Coloanei Vertebrale Visual cu Lini Raster......9
1.3.3 Aparatul de Determinare a Geometriei Coloanei Vertebrale Spinal Mouse.................12
Capitolul 2: Solutii de Principiu............................................................................................14
2.1 Aparat de Stabilire a Geometriei Coloanei Vertebrale folosind Ultrasunete.........14
2.2 Aparat de Stabilire a Geometriei Coloanei Vertebrale folosind Lini Raster..........17
2.3 Concluzii Solutii de Principiu.................................................................................19
Capitolul 3: Breviar de Calcul...............................................................................................20
3.1 Calcule Bazate pe Principiul Triangulatiei..............................................................20
3.2 Modelul Geometric al Instalatiei cu Ultrasunete....................................................22
Capitolul 4: Caiet de Sarcini..................................................................................................23
4.1 Fisa tehnica..............................................................................................................23
4.2 Manual de Utilizare.................................................................................................25
4.3 Metode de Ambalare, Transport si Depozitare.......................................................27
Capitolul 5: Contributii Personale si Perspective de Dezvoltare........................................29
5.1 Contributii Personale...............................................................................................29
5.2 Perspective de Dezvoltare.......................................................................................30
Bibliografie..............................................................................................................................37
3
1. Generalitati
1.1 Stabilirea Geometriei Coloanei Vertebrale
Aparatura de masurare a coloanei vertebrale are o istorie indelungata, de la aparate simple cu
masuratori mecanice pana la cele mai moderne care masoara cu ultrasunete. Coloana
vertebrala este structura care sustine partea superioara a corpului si adaposteste cea mai
importanta magistrala nervoasa, motiv pentru care tulburarile si deformarile vertebrale au
frecvent si urmari neurologice. Parte a aparatului locomotor, coloana vertebrala intervine atat
in repaus, pentru sustinerea si axarea corpului, cat si in dinamica, prin multitudinea de miscari
pe care le permite.
Fig. 1 - Aparat de stabilire si corectare a geometriei coloanei vertebrale
Lipsa activitatii fizice si pozitiile vicioase (in special in perioada de crestere) au efecte
nefavorabile si asupra structurilor care stabilizeaza coloana vertebrala si se poate ajunge pana
la modificari structurale, care agraveaza tulburarile initiale. Cu trecerea anilor afectiunile de
tip reumatic afecteaza si ele coloana vertebrala, care devine motiv de disconfort si grade
diferite de impotenta functionala. In toate afectiunile coloanei, exercitiul fizic bine condus
poate avea efecte spectaculoase.
4
1.2 Aparate Clasice de Stabilire a Geometrie Coloanei Vertebrale
O trusa medicala clasica de masurate a aparului locomotor contine:
Inclinometru (boloboc) si suport - folosit pentru masurarea de precizie a unghiurilor de
miscare pentru diferite parti ale corpului; instrumentul poate fi fixat la segmentele corpului;
poate fi folosit pentru masurarea rapida radiografica (toleranta 0.5o)
Fig. 2 - Inclinometru (boloboc)
Gibometru - folosit pentru masurarea cocoasei (in mm) in cazul scoliozei coloanei vertebrale
(toleranta 1 mm)
Torsiometru - folosit la radiografii pentru evaluarea rotatiei metamerice (Cobbs) si a rasucirii
coloanei vertebrale prin simpla ajezare a lui pe imaginea radiografica
Fig. 3 - Gibometru
Cirtometru - folosit pentru masurarea perimetrului toracic, a curburilor spinale si a regiunii
lombopelvine, prin plasarea instrumentului pe apofizele spinoase. Mai poate fi folosit pentru
evaluarea conturului cocoasei in scolioza. Acest instrument gradat si flexibil isi mentine
forma si pozitia care i se da.
Fig. 4 - Cirtometru
5
1.3 Aparate Moderne de Stabilire a Geometrie Coloanei Vertebrale
Apartele moderne de determinare a formei coloanei vertebrale folosesc metode mai vansate,
cum ar fi masurare visuala, masurare cu ultrasunete. Aceste aparate sunt mai ergonomice,
deoarece nu incomodeaza pacientul si ofera o masurare exacta. Un exemplu de astfel de
aparat este aparul Zebris de masurat cu ultrasunete. Aparatul de masurat cu ultrasunete Zebris
conţine markeri, formaţi din mici microfoane cu ultrasunete. Distanţa până la
microfoane se determină prin măsurarea timpului de funcţionare a acestor impulsuri. Prin
triangulaţie sunt calculate coordonatele. Acesta are in componenta :
Marcher ultrasonic pentru marcher de referinta pentru masurarea statica a coloanei vertebrale
Fig. 5 - Marcar ultrasonic
Fig. 6 - Unitate de masurat CMS10 cu suport.
Fig.7 - Emitatoare ultrasonice.
Aparatele de masurat moderne folosesc programe special concepute pentru a functiona in
domeniul medical si de obicei pentru fiecare aparat exista un altfel de program, acestea ofera
date mai exacte si mai detaliate despre masuratorile luate cu aparatul cu ultrasunete.
6
1.3.1 Aparatul de Determinare a Geometriei Coloanei Vertebrale cu Ultrasunete de la Zebris
Aparatul de masurat cu ultrasunete Zebris conţine markeri, formaţi din mici microfoane cu
ultrasunete. Acestea pot fi conectate la unitatea de bază în mod direct sau prin adaptor de
cablu. Unitatea de măsură conţine trei emiţătoare secvenţiale cu ultrasunete. Ele sunt aranjate
la distanţe definite şi sunt echipate cu electronică specialã pentru evaluare .
În timpul funcţionării emiţătoare cu ultrasunete transmit impulsuri continuu. Distanţa până la
microfoane se determină prin măsurarea timpului de funcţionare a acestor impulsuri. Prin
triangulaţie sunt calculate coordonatele absolute 3D.
Fig. 8 - Sistem aparat de masurat cu ultrasunete
Pentru o măsurare bilateralã este necesarã adiţional unitatea de măsurare MA-HS.
Fig. 9 - Sistem aparat de masurat cu ultrasunete
Unitatea de măsurare trebuie să fie configurată astfel încât "contactul vizual" cu toţi markerii sa
fie posibil, aceasta este singura cale de a obţine rezultate corecte de măsurare. Unitatea trebuie să
7
fie ajustată orizontal, înclinările în alte planuri pot fi compensate prin intermediul software-ului.
Unele programe zebris folosesc o procedura de calibrare utilizând un cadru de calibrare sau un
pointer cu ultrasunete pentru determinarea poziţiei unităţii de măsură. În acest caz, o ajustare
exactă a poziţie unităţi de măsură nu este necesară. Numărul de emiţătoare de ultrasunete: 3 + 3
(un set pentru funcţionarea normală + un set de rezervă).
Fig. 10 - Receptoare de ultrasunete
Date tehnice:
Dimensiuni: 360 x 340 x 50 mm (W x H x D)
Greutate: aprox. 1,2 kg
Lungime cablu: 3,5 m
Impreuna cu aparatul de masurat Zebris este nevoie si de un program special, acesta se numeste
Wingait.
Programul WinGait pentru analiza corpului uman include o bază de date, în care proiectele,
pacienţii, şi măsurătorile individuale sunt depuse. Pe baza acestor date, măsurătorile sunt
conduse.
După ce măsurătorile au fost finalizate, aceste perioade de timp care sunt automat analizate în
raport pot fi interactiv selectate în vizualizatorul de semnal. În plus, programul include o
opţiune de măsurare de export de date din editor.
Acest sistem de masurare permite o analiza obiectiva a coloanei vertrebrale in regim static cat si
in regim dinamic. Sistemul zebris de analiza a miscarii ofera posibilitatea unei analize statice a
8
coloanei vertebrale folosindu-se o sonda cu ultrasunete care marcheaza puncte pe coloana
vertebrala, aceste puncte find recunoscute de aparatul de masurat cu ultrasunete si astfel se ofera
o masurare exacte a formei spatelui si a coloanei vertebrale in regim static.
Fig. 11 - Exemplu de masurate cu marcar ultrasonic
Sistemul de masurare ofera o evaluare obiectiva a analizei si ofera o perspectiva 3D a coloanei.
Documentarea si tipologia coloanei vertebrale este astfel afisata incat poate fi inteleasa si
interpretat foarte usor atat de specialist cat si de pacient. Un raport al unei masuratori de arata
positia spatelui, conturul acestui din toate cele 3 planuri, sagital, frontal si horizontal.
Componentele Apartului De Masurat cu Utrasunete Zebris
Fig. 12 - Componete aparat de masurat cu ultrasunete: receptor, emitatoare si marcar de
ultrasunete
In concluzie este un aparat bun, dar ergonomic este de nivel mediu deoarece este nevoie de
interactiunea cu pacientul pentru a puncta punctele de masurate cu ultrasunete.
9
1.3.2 Aparatul de Determinare a Geometriei Coloanei Vertebrale Visual cu Lini Raster de la
Biometrix Medica
Aparatul de masurat visual cu lini raster este dezvoltarea si cercetarea a 20 de ani de munca in
domeniul masuratorilor corporale. Tehnologia masurarii corpului cu rasteroscropie combinata cu
tehnologiea biomedicala de modelare 3D a corpului uman au dus la dezvoltarea unui aparat de
masurare a coloanei vertebrale care nu produce nici un fel de radiatii sau sunete, acesta masurand
cu mare acuratete forma spatelui, a pelvisului si a coloanei vertebrale. Acesta aparat este folosit
deja de mari universitati si de clinicile private de ortopedie. Aparatul este deja in stadiu de
continua dezvoltare si imbunatatire cu speranta de a fi accesibil si utilizat cat mai des.
Fig. 13 - Aparat de determinarea a coloanei vertebrale cu lini raster
Una dintre modalitățile de a îndeplini obiectivul de dezvoltare și producerea unui aparat fara ca
acesta sa emita radiații a fost utilizarea combinației de măsurători 3D și modelare biomecanică
pentru a reconstrui și afișa structura coloanei vertebrale și a calcula parametrii coloanei
vertebrale si a pelvisului.
Fig. 14 - Model 3D coloana vertebrala
10
Masurarea si capturarea parametrilor coloanei vertebrale se face folosind un program special
conceput pentru acest aparat, acesta se numeste DiCAM.
Fig. 15 - Reconstituire 3D a coloanei vertebrale
Capturarea se face prin triangulizarea linilor albe de lumina raster trimise de aparat spre corp,
acestea ofera posibilitatea scanarii 3D prin faptul ca sunt proiectate pe suprafata corpului si sunt
capturate de camere de filmat.
Programul foloseste algoritmi de triangulatie, toate punctele de raster sunt calculate, rezultând
într-un nor dens de puncte distribuite aleatoriu, puncte care descriu suprafața de măsurat. Aceste
puncte de date sunt transformate grila regulata folosindu-se interpolarea, care va simplifica
calculele ulterioare. În acest fel, sistemul captează și analizeaza o forma corpului static sau
dinamic. Aceasta metoda excelează prin precizia foarte mare cu o eroare mai mica de ≤ 0,1 mm.
Viteza de măsurare este rapida, doar 0,04 secunde și toata suprafața dorsală este înregistrata
simultan.
Fig. 16 - Reconstituire 3D din lini raster
11
Recunoașterea automata a structurii anatomice prin identificarea de repere anatomice pe
suprafața corpului oferă o baza pentru o reconstrucție unui profil 3D a suprafetei dorsale si a
coloanei vertebrale. Pentru masurare pacientul este nevoit sa stea drept in fata aparatului, nu este
nevoie de nici o conectare a pacientului la un aparata sau orice alta pregatire.
Fig. 17 - Structura Anatomica a coloanei
Scopul, analiza si masurarea formei dorsale este acea de obtine informatii despre forma
tridimensionala a coloanei vertebrale. Este bine documentat faptul că rotația vertebrală este
corelată cu suprafața de rotație, iar acest lucru permite stabilirea relației dintre forma spatelui și
forma liniei mediane a spinarii.
Fig. 18 - Reconstituire 3D a geometriei coloanei vertebrale
In concluzie este un aparat foarte bun din punct de vedere ergonomic care nu necesita interventia
asupra pacientului cu a nici unui marcher sau alt mijloc de masurare.
12
1.3.3 Aparatul de Determinare a Geometriei Coloanei Vertebrale Spinal Mouse
Spinal Mouse este un instrument care cu ajutorul unui program de calculator evalueaza
postura si mobilitatea coloanei vertebrale fara utilizarea nici unui tip de radiatie nociva.
Fig. 19 -Aparat Spinal Mouse
Spinal Mouse verifica:
alinierea coloanei vertebrale, masurand unghiurile globale si segmentale in plan sagital
si frontal
postura si mobilitatea coloanei vertebrale
functiile si performantele coloanei vertebrale
Masuratorile sunt:
rapid si usor de efectuat
precise si fiabile
fara nici un fel de durere pentru pacient
Spinal Mouse este alcătuit din două rotiţe aşezate pe un suport mobil, care permite urmărirea
conturului apofizelor spinoase ale coloanei vertebrale.
Acest contur este înregistrat de către 3 senzori, câte unul pentru fiecare plan din sistemul
tridimensional de axe carteziene x, y, z, care printr-o conexiune Bluetooth transmit
programului software de pe computer date relevante clinic.
Fig. 20 - Unghiuri ale coloanei vertebrale
13
Fig. 21 - Tabel cu valori masurate
Instrumentul este ghidat manual pe piele de-a lungul coloanei vertebrale. Exista o relatie
stransa intre linia de suprafata pe care se face masuratoarea si linia mediana a coloanei
vetrebrale din punct de vedere al aliniamentului, al intervalului de miscare, al functiilor si
performantei acesteia.
Capul de masurare urmareste automat conturul acesteia in plan sagital si frontal si
inregistreaza datele relevante clinic. Un program software folosind un algoritm sofisticat
foloseste aceasta informatie pentru a calcula parametri clinici.
Fig. 22 - Pozitii de masurare a geometriei coloanei vertebrale
In comparatie cu alte metode existente, SpinalMouse ofera multe avanataje precum: precizie,
obiectivitate, reproductibilitate, prezentarea datelor, non-invazivitate, absenta radiatiilor
nocive, usurinta in folosire si un excelent raport cost-beneficii.
In concluzie este un aparat bun, din punct de vedere ergonomic este de nivel mediu deoarece
necesita contactul cu pacientul, dar are un mare avantaj ca este portabil.
14
2. Solutii de Principiu
2.1 Aparat de Stabilire a Geometriei Coloanei Vertebrale folosind Ultrasunete
Aparatul conceput pentru a determina geometria coloanei vertebrale este un aparat modern, non
invaziv si foloseste metode de ultima generatie. Acest aparat foloseste undele sonore
(ultrasunetele) pentru a determina in spatiu unde se afla anumite puncte pe care noi le vom
puncta pe coloana vertebrala pentru ai determina forma acesteia. Aparatul reuseste determinarea
formei coloanie vertebrale folosint principiul triangulizarii, determind exact unde in spatiu se afla
emitatoarele cu ultrasunete.
Fig. 23 - Suport cu receptor de ultrasunete
Pentru acest aparat am ales un concept simplu, folosim 2 receptoare de ultrasunete care se afla
pe un tripod stabil, pe spatele pelvisului pacientului avem o curea cu 2 ultrasunete care ne ajuta
sa determinam daca pacientul s-a miscat in raport cu receptoarele de ultrasunete, astfel se poate
corecta miscarea pacientului si avem o determinare cat mai precisa a geometrie coloanei. Mai
folosim o unitate de masurat care are 4 emitatoare, iar cu aceasta punctam fiecare vertebra a
coloanei vertebrale.
Cunoastem distanta dintre emitatoare care sunt fixe si cunoastem distanta dintre receptoarele
care se afla pe un tripod fix. Astfel vom determina cu exactitate geometria coloanei vertebrale.
Aparatul va putea determina cu exactitate pozitia fiecare vertebre, astfel ne putem da seama care
sunt pozitile vertebrelor in comparatie una cu cealalalta. De asemenea ne mai putem da seama
care este unghiul COB.
15
Montarea aparatului ar trebui sa fie intr-o incapere unde receptoarele de pe tripod sa aibe linie
visuala directa cu unitatea de masurat mobila pentru o determinare cat mai exacta.
Fig. 23 - Marcar Ultrasonic
Aparatul foloseste un stand (tripod) care are 2 receptoare de ultrasunete, acesta este legat la un
calculator care primeste un semnal electric de la receptoare si il interpreteaza cu ajutorul unui
program.
O componenta importanta a aparatului este marcarul cu ultrasunete. Acest marca are pe el 3
emitatoare de ultarsunete, cu ajutorul acestui marcar se puncteaza pe coloana verterbala mai
multe puncte pentru a determina forma acesteia. Atunci cand este marcat un punct, cele 3
emitatoare emit in acelasi timp un semnal ultrasonic si se poate calcula exact unde se afla capul
marcarului in spatiu. Pentru determinarea pozitiei se foloseste metoda de triangulizare
cunoscandu-se distanta si unghiurile dintre emitatoare si receptoarele care se afla pe stand.
16
Fig. 24 - Centura de corectare a miscarilor cu ultrasunete
O componenta important este cureaua cu 2 emitatoare de ultarsunete folosita pentru corectarea
miscarilor pacientului. Astfel in caz ca pacientul se misca, calculatorul va sesiza acest lucru si va
corecta masuratorile care sunt punctate cu marcarul cu ultrasunete. Cureaua foloseste 2
emitatoare la care se stie distanta intre ele si cu ajutorul formulei de triangulizare se corecteaza
miscarile pacientului. Astfel se ofera rezultate cat mai exacte.
Formula matematica pentru Triangulizare
Cureaua de corectare trebuie sa aibe linie vizuala directa cu receptoarele de pe tripod pentru a
putea calcula corect pozitia, altfel pot apararea erori de pozitie.
17
2.2 Aparat de Stabilire a Geometriei Coloanei Vertebrale folosin Lini Raster
Aparatul conceput pentru determinarea geometriei coloanei vertebrale folosind lini raster este un
aparat de ultima generatie, acesta nu este invaziv si nu necesita nici macar o data atingerea
pacientului.
Aparatul foloseste linile de lumina pentru a determina geometria unui obiect in spatie, de
exemplu geometria coloanei vertebrale. Acest aparat are o camera care captureaza linile raster.
Capturarea se face prin triangulizarea linilor albe de lumina raster trimise de aparat spre corp,
acestea ofera posibilitatea scanarii 3D prin faptul ca sunt proiectate pe suprafata corpului si sunt
capturate de camere de filmat. Programul foloseste algoritmi de triangulatie si toate punctele de
raster sunt calculate, rezultând într-un nor dens de puncte distribuite aleatoriu, puncte care
descriu suprafața de măsurat. Aceste puncte de date sunt transformate grila regulata folosindu-se
interpolarea, care va simplifica calculele ulterioare.
Fig. 25 - Proiector de lini raster
Aparatul este recomandat sa fie montat intr-o camera cat mai intunecata pentru a avea rezultate
cat mai exacte. Aparatul conceput are doua camera atasate pe o bara fixa. Camera de sus care
proiecteaza linile raster este o camera fixa, iar pe bara se afla o a doua camera mobila care se
18
misca pe bara astfel captandu-se linile raster din cat mai multe pozitii posibile pentru a forma cat
mai exact geometria coloanei vertebrale in format 3D. Formatul in 3D a coloanei vertebrale este
redat pe un calculator cu un program special creat pentru calcularea pozitiei linilor raster in
spatiu 3D. Incaperea unde se afla aparatul este recomandat sa fie cat mai intunecata pentru o
citire a linilor raster cat mai exacta.
Fig. 26 - Camera mobila de captare lini raster
O componenta importanta a aparatului este camera care recepteaza linile raster de pe suprafata
pe care sunt proiectate si le transmite ca semnal electric la un calculator. Acesta folosind un
program le interpreteaza si incepe sa creeze un model 3D al coloanei vertebrale.
Camera are un motor pas cu pas care ii permite miscarea pe verticala, acesst lucru e foarte bun
deoarece nu toti pacientii au aceasi inaltime. Camera are un senzor CCD de captare a luminii care
ii ofera o calitate foarte buna a imaginii 3D.
19
2.3 Concluzii Solutii de Principiu
Ambele aparate concepute sunt non invazive, folosesc tehnologii fara expunere la radiatii si au o
foarte mare precizie in determinarea geometriei coloanei vertebrale.
Aparatul cu ultrasunete este un aparat care necesita o cooperare mai mare din partea pacientului
si cunostinte tehnice de operare din partea medicului. Aparatul are o acuratete inalta de redare a
geometriei unui obiect in spatiu, dar poate fi afectate de pozitionarea acestuia in incapere si
manevrarea incorecta a aparatului de masurat mobil.
Aparatul cu lini raster este un aparat care nu necesita atingerea pacientului sau cunostinte tehnice
avansate despre aparat. Este un aparat foarte simplu, se conecteaza la un calculator, se porneste si
aproape ca isi face singur treaba. Amplasarea lui necesita o incapere unde sa fie mai intuneric,
faptul ca nu necesita o manevrare a acestuia, totul facandu-se automat este un mare avantaj.
Din punct de vedere ergonomic cel mai eficient si ergonomic aparat de determinare a geometriei
coloanei vertebrale este aparatul cu ultrasunete. Acesta nu necesita nici o interventie fizica asupra
pacientului si costurile de fabricare al unui astfel de aparat sunt mai mici. In concluzie aparatul
cu ultrasunete este mai ergonomic decat aparatul cu lini raster.
Medicul care opereaza acest aparat nu necesita cunostiinte avansate, programul este foarte
simplu, pacientul nu trebuie sa stea intr-o incapare intunecata ca la aparatul cu linii raster, deci un
mare avantaj pentru aparatul cu ultrasunete.
In concluzie aparatul cu ultrasunete este mai ergonomic atat din punct de vedere al pacientului
cat si al cadrului medical care opereaza aparatul.
20
Capitolul 3: Breviar de Calcul
3.1 Calcule Bazate pe Principiul Triangulatiei
În continuare voi prezenta relaţiile de calcul ale coordonatele punctelor A, B, C, D în funcţie
de lungimile segmentelor notate cu l ( Al , Bl , Cl si Dl ) necunoscute şi a unghiurilor cunoscute
de tip şi (unghiurile de baleiere A, A, B, B, C, C, D, D măsurate analog).
Cu ajutorul coordonatelor acestor puncte:
A A A A A A A A A A Ax l cos cos , y l cos sin , z l sin (relatia 1)
B B B B B B B B B B Bx l cos cos , y l cos sin , z l sin (relatia 2)
C C C C C C C B C C Cx l cos cos , y l cos sin , z l sin (relatia 3)
D D D D D D D D D D Dx l cos cos , y l cos sin , z l sin (relatia 4)
unde lungimile segmentelor Al , Bl , Cl si Dl se determină aplicând teorema sinusurilor în
triunghiul AOB, OBC şi BOD. Astfel se pot scrie relaţiile:
A B
1 1
l l d
sin sin sin (relatia 5)
CA
1 2
ll 2d
sin sin sin( )
, (relatia 6)
B D
33
l l d
sin sinsin
. (relatia 7)
1 2
1 2
l A
d
d
A
C
B
l B
l C
y
x O
z
D
d
3
l D
A
A ’
B
y
z
x
O A A
Fig. 27 - Modelul geometric al instalaţiei Fig. 28 - Unghiurile de baleiere
Fig.1 Instalaţia de scanare laser cu patru tinte active
21
Prin eliminarea lungimii d între relaţiile (5) şi (6) se obţine raportul:
B
C 1
l sinp
l 2sin
. (relatia 8)
Astfel conform (8) şi relaţiilor (5), (6) şi (7) rezultă lungimile segmentelor necunoscute
2
B 2 22 2
d dl
p 2pcos 1 p 2pcos 1
, (relatia 9)
C2
2
p dl
p 2pcos 1
, (relatia 10)
2 2A B
21 2 1 2 2
sin sin dl 2 l 2
sin( ) sin( ) p 2pcos 1
, (relatia 11)
2 2 2
D B 3 B 3l d l sin l cos . (relatia 12)
Unghiurile 1 , 2 şi 3 se vor determina ca unghiurile dintre vectorii OA
, OC
şi OD
faţă de OB
B2
B2
B2
B2
B2
A2
A2
A2
A2
A2
BABBAABBAA1
sinsincoscoscossinsincoscoscos
sinsinsincossincoscoscoscoscosarccos
,
(relatia 13)
C2
C2
C2
C2
C2
B2
b2
B2
B2
B2
CBCCBBCCBB2
sinsincoscoscossinsincoscoscos
sinsinsincossincoscoscoscoscosarccos
,
(relatia 14)
D2
D2
D2
D2
D2
B2
B2
B2
B2
B2
DBDDBBDDBB3
sinsincoscoscossinsincoscoscos
sinsinsincossincoscoscoscoscosarccos
.(relatia 15)
Folsind aceste formule se determina forma coloanei vertebrale intr-un spatiu 3D.
22
3.2 Modelul Geometric al Instalatiei cu Ultrasunete
Principiul de funcţionare al instalaţiei de determinarea a geometriei coloanei vertebrale
bazează pe ultrasunetele receptate de la marcarul mobil de ultrasunete. Sistemul de
determinare a geometrie coloanei vertrebale cu ultrasunete conţine următoarele elemente
componente:
a. suport cu 2 receptoare de ultrasunete;
b. marcar mobil cu 3 emitatoare de ultrasunete;
c. curea de corectare a miscarilor cu 2 emitatoare de ultrasunete;
1 2
1 2
l A
d
d
A
C
B
l B
l C
y
x O
z
D
d
3
l D
A
A ’
B
y
z
x
O A A
Fig. 29 - Modelul geometric al instalaţiei Fig. 30 - Unghiurile de baleiere
Folosindu-se principiul triangulatiei se obtin rezultate foarte exacte si o geometrie a coloanei
cu o acuratete foarte mare.
23
Capitolul 4: Caiet de Sarcini
4.1 Fisa Tehnica
Fisa tehnica descrie marimile, caracteristicile si modul de utilizare a aparatului de masurat cu
ultrasunete.
Fig. 31 - Suport cu receptoare de ultrasunete
Inaltime: 1.5 Metri
Latime: 1 Metru
Greutate: 5 kg
24
Fig. 32 - Marcar ultrasonic
Lungime: 40 cm
Latime: 5 cm
Greutate: 1 kg
Fig. 33 - Curea de corectare a miscarii cu ultrasunete
Lungime: 30 cm
Latime: 5 cm
Greutate: 500 gr
25
4.2 Manual de Utilizare
Utilizarea produsului se face doar de catre personal calificat sau cu experienta in domeniul
aparaturii biomedicale. Pasi de montare si utilizare sunt:
se desigileaza pachetul in care este impachetat aparatul cu mare grija sa nu cream
pagube aparatului
dupa desigiliare se verifica sa fie toate componentele aparatului in cutie
aparatul se monteaza intr-o incapere la o temperatura intre +5 grade si +30 grade, cu
mediu uscat
dupa montarea componentelor aparatului acesta trebuie conectat la un calculator si la o
priza standard cu 220 V
dupa care se porneste aparatul
dupa pornirea aparatului se instaleaza softul de pe cd care a venit cu aparatul pe
calculator
dupa instalare se face un test la aparat ca sa se verifice ca totul functioneaza bine
se face calibrarea aparatului cu un cub cu latura de 10 cm
dupa calibrare aparatul este gata de a fi folosit
Atentionari!!!
Aparatul nu trebuie expus la nici un fel de substante lichide, acestea ii pot afecta partea
electronica.
Aparatul cu ultrasunete poate fi folosit pe toate categoriile de varsta, nu exista restrictii
deoarece foloseste o tehnologie non invaziva. Se recomanda citirea manualului de utilizare si
indicatile de ultilizare inainte de al folosi.
26
Fig. 34 - Eticheta aparat cu ultrasunete
27
4.3 Metode de Ambalare, Transport si Depozitare
Ambalea aparatului se face dupa ce acesta este verificat ca este intr-o stare de functionare
optima. Ambalarea se face intr-un mediu izolat de orice factori de mediu externi, acesta se
ambaleaza dezasamblat, urmand a fi ambalat la client cand este instalata. Ambalarea se face
intr-o cutie de carton care sa contina inauntru polistiren, acesta oferind o protectie impotrica
socurilor posibile din cauza transportarii. Pe langa polistiren acesta este sigilat cu o folie
transparenta de plastic pentru a preveni patrunderea oricarui fel de lichid in aparat si al
defecta. Dupa ambalarea aparatului pe cutia acestuia se scriecu litere mari "Fragil" pentru a se
cunoaste ca trebuie manevrat cu grija deoarece este un aparat vulnerabil la socuri.
Fig. 35 - Cutie de carton cu polistiren pentru protectie
Transportul aparatului se face doar rutier, feroviar si aerian, nu este permis transportul
maritim, deoarece acesta poate cauza vibratii prea mari si aparatul se poate defecta,
transportul maritim nu ofera o siguranta pentru transportul unui aparat fragil. Transportul
rutier, cutia aparatului trebuie pusa totdeauna in partea de sus, astfel incat pe cutie sa nu se
exercite nici o alta presiune de la vreo alta cutie.
Transportul feroviar este asemanator cu cel rutier, nu este permis ca pachetul in care este
ambalat aparatul sa fie pus sub orice presiune mecanica, pentru ca se poate distruge. Se
recomanda transportul cat mai direct pentru a nu avea o manevrabilitate foarte mare si pentru
a preveni riscul manevrari gresite a acestui, astfel se pot provoca distrugeri ale aparatului.
28
Fig. 36 - Tren de marfa
Vagonul in care este transportat se recomanda a fi ferit de factori externi.
Transportul aerian este cel mai rapid si se recomanda cel mai des, deoarece timpul de sosire a
apartului la client este foarte rapid.
Fig. 37 - Avion de transport marfa
Exista un risc de accident foarte mic si este un mod de transport foarte sigur. Transportul cu
avionul este cel mai recomandat dintre cele 3 moduri de transport mentionate.
Depozitarea aparatului se face intr-un mediu controlat, intre 5 C si 30 C, ferit de factori
externi de mediu (umezeala, vant, caldura, frig). De asemenea se recomanda ca aparatul sa nu
fie expus vreunei radiatii electromagnetice de intensitate mare, pentru ca aparatura electronica
se poate defecta. Se recomanda citirea manualului inainte de folosire.
Restrictii de transport: este interzis expunerea la vibratii puternice si la radiatii
electromagnetice.
29
Capitolul 5: Contributii Personale si Perspective de Dezvoltare
5.1 Contributii Personale
La crearea si dezvoltarea acestui proiect sau facut urmatoarele contributii personale:
Studiul Bibliografic in carti si pagini de internet
Studiul aparatelor de masurare deja existente pe piata
Alegerea tehnologiei care va sta la baza conceptului aparatului
Conceperea unui aparat de masurat cu ultrasunete
Desenarea componentelor aparatului
Dezvoltarea unui aparat de masurat cu ultrasunete
Realizarea de masuratori cu un aparat de ultrasunete deja existent
Efectuarea calculelor pentru demonstrarea matematica ca aparatul este functionabil
30
5.2 Perspective de Dezvoltare
Tehnologiile deja existente ofera rezultate de o calitate foarte inalta si sunt la un pret
accesibil pentru centrele medicale unde se efectueaza astfel de masuratori. Dar exista o
potentiala tehnologie mai avansata si mult mai exacta, cum ar fi masurarea cu laser. Aceasta
tehnologie este una foarte exacta si nu implica nici un efort sau factor de stres asupra
pacientului. Deja pe piata sunt tehnologii de masurare cu laser in alte domenii, ceea ce arata
ca este posibil sa se dezvolte o tehnologie laser si pentru determinarea geometriei coloanei
vertebrale, dar aceasta sa fie si la un pret accesibil. De exemplu pe piata sunt deja telemetre cu
laser, cum ar fi:
Fig. 38 - BOSCH GLM 80 Professional Telemetru cu laser + R 60 Tija (80 m)
Si dupa cum arata datele tehnice ale acestui aparat, precizia de masurare este una foarte
exacta.
Precizie masurare ±1,5 mm
In concluzie o potentiala perspectiva de dezvoltare este dezvoltarea unui aparat de
determinarea a geometriei coloanei vertebrale folosindu-se tehnologia laser.
31
32
33
34
35
36
37
Bibliografie
Pentru intocmirea proiectului s-au studiat urmatoarele carti:
Aparatura pentru explorări funcţionale – Dr. Ing Marius Mateiaş -Timişoara: Editura
Politehnică, 2002 ISBN 973-625-023-7
Inginerie Medicala - Ciupa V. Radu, Editura Casa Cartii de Stiinta Cluj - Napoca,
2000.
Investigatii Functionale in Medicina de Familie - Alexandru Gheorghiu, Editura All,
1988.
Aparatura Medicala Principile Fizice ale Aparaturii Medicale Moderne, ,2000
Aparatura Biomedicala - Maltoc I. , Editura Tehnica, 1996
Electronica Medicala - Strungarie R. , Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti,
1993
Aparatura Biomedicala - Vacarescu I. , Vacarescu V. , Editura Mirton Timisoara, 2001
Aparate Biomedicale - Vacarescu I. , Vacarescu V. , Editura Orizonturi Universitare
Timisoara, 2001
Recommended
