Enhancing needle puncture detection using high-pass filtering and diffuse reflectance
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Chest trauma or disease progression can lead to tension pneumothorax, a condition where mounting pressurization of the pleural cavity (the space between the chest wall and the lungs) leads rapidly to cardiac arrest. In pre-hospital settings, tension pneumothorax is treated by venting the pleural cavity via a needle introduced through the chest wall. Very high failure rates (up to 94.1%) have been reported for pre-hospital needle decompression, however, and the procedure can result in the accidental puncture of critical thoracic tissues because it is performed blind. Instrumented needles could help operators more reliably identify when the tool has entered the target space. Methods This paper investigates technical approaches to provide such support; we created an experimental system that acquires needle force and position signals, as well as the diffuse backscattered reflectance from white light carried to and collected from the needle’s tip via two in-bore optical fibers. Data collection occurred while two experimenters inserted a bevel-tipped percutaneous needle into an ex vivo porcine rib section simulating human chest anatomy. Four data-driven puncture-detection (DDPD) algorithms from the literature, which are appropriate for use with the variable tool velocities produced by manual insertions, were applied to the resulting data set offline. Grid search was performed across key signal-processing parameters, high-pass filters (HPFs) were applied to examine their impact on puncture detection, and a first exploration of multimodal (ensemble) methods was performed. Results Combining high-pass filters with DDPD methods resulted in a 2.7-fold improvement (from 8.2% to 21.9%) in the maximum overall precision (MOP) produced by force signals. Applying this HPF + DDPD scheme to reflectance data streams yielded a peak MOP of 36.4%, and combining reflectance with force generated the best MOP overall (42.1%); these results represent 4.4-fold and 5.1-fold improvements, respectively, over the best MOP produced by the traditional application of DDPD algorithms to force signals alone. Discussion These results strongly support the utility of high-pass filters combined with both reflectance-only and multimodal reflectance-plus-force data-driven puncture-detection schemes for needle decompression applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».