volumétrique des membres »

Domaine technique

La présente invention concerne un dispositif non vulnérant de caractérisation bio-morphologique d'un membre humain et d'évaluation biomécanique des vaisseaux sanguins, ainsi qu'un procédé d'aide à la définition de l'orthèse de compression adaptée au membre à traiter.

La présente invention se situe dans le domaine de l'instrumentation médicale.

Etat de la technique antérieure

Bien que très largement utilisées dans de nombreux cas, comme le traitement de l'insuffisance veineuse chronique et du lymphœdème, les orthèses de compression ne sont pas toujours parfaitement adaptées ni à la morphologie du membre sur lequel elles sont mises en place ni aux caractéristiques biomécaniques des veines, de leur paroi et de leur environnement tissulaire. En effet, les orthèses de compression sont fabriquées à partir de normes relatives à un standard morphologique, sans prendre en compte les caractéristiques individuelles de chaque patient, notamment morphologiques. Le résultat thérapeutique n'est ainsi pas toujours atteint de manière optimale.

Plusieurs techniques de caractérisation morphologiques et de volumétrie sont connues et applicables dans le domaine médical :

- Une première technique consiste à mesurer le volume d'eau déplacé lors de l'immersion du membre à traiter. Cette technique, bien que théoriquement simple, n'est pas toujours facile à mettre en œuvre selon le degré de mobilité et/ou l'état de santé du patient, par exemple après une chirurgie récente ou en cas de lésions cutanées. Par ailleurs, elle ne permet pas de réaliser des mesures locales ou segmentaires, et elle ne permet donc pas de mettre en évidence la répartition d'un œdème sur le membre.

- Une autre technique consiste à réaliser des mesures périmétriques à différents niveaux du membre. Cette technique est très simple à mettre en œuvre et largement pratiquée dans le milieu hospitalier ; cependant, elle est très approximative, fastidieuse et mal reproductible.

- D'autres techniques utilisent divers procédés, comme des faisceaux de lumière infrarouge, pour effectuer des mesures de diamètres étagées le long du membre et reconstruire sa silhouette (généralement en deux plans), mais ces mesures restent approximatives, notamment en cas de déformations liées à l'œdème, et ne précisent pas le volume de l'extrémité (main ou pied).

- Enfin, la volumétrie laser 3D est déjà exploitée dans le domaine médical pour la caractérisation morphologique de parties du corps

(face, membre...), mais n'a pas fait l'objet de développements techniques spécifiques à l'usage médical (particulièrement en termes d'ergonomie ou de rapidité d'acquisition), ni d'exploitation pour la personnalisation des orthèses fonction des caractéristiques morphologiques et biomécaniques veineuses du patient.

Par ailleurs, si de nombreuses études ont été menées pour l'étude des effets de la compression veineuse, aucune n'a permis d'évaluer en temps réel les caractéristiques biomécaniques de la paroi veineuse ainsi que les contraintes subies et transmises par les tissus d'un membre sur lequel une orthèse de compression doit être mise en place.

La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents tout en offrant d'autres avantages.

Un autre but de l'invention est de résoudre au moins un de ces problèmes par un nouveau système de mesures volumétriques et de caractérisation morphologique d'un membre humain, en parallèle avec l'évaluation anatomique et biomécanique des vaisseaux sanguins du membre, et les mettre, le cas échéant, en rapport avec les paramètres de compression. Un autre but de l'invention est de proposer un tel système d'ergonomie adaptée à l'usage médical, facile à mettre en œuvre, non invasif et non- vulnérant. Un autre but de l'invention est de proposer un tel système capable de réaliser des mesures reproductibles, fiables et précises.

Exposé de l'invention

On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un système non vulnérant de caractérisation bio-morphologique d'un membre humain comprenant :

- un dispositif de mesures géométriques - de préférence tridimensionnelle (3D) - et volumétriques comprenant :

- une pluralité de systèmes d'acquisition d'images tridimensionnelles agencés pour imager ledit membre,

- un cadre articulé et motorisé, agencé d'une part pour positionner au moins une partie de la pluralité des systèmes d'acquisition de manière périphérique audit membre, et d'autre part pour déplacer au moins une partie de la pluralité des systèmes d'acquisition par rapport audit membre,

- un dispositif de traitement des données géométriques et/ou volumétriques, agencé pour représenter les données d'acquisition sous la forme d'une pluralité de points présentant un jeu de coordonnées dans un référentiel tridimensionnel, et par exemple sous la forme d'un maillage incluant éventuellement une information texturée du membre observé et fournie par les systèmes d'acquisition d'images, et - un dispositif de mesures anatomiques et biomécaniques comprenant un porte-sonde comprenant :

- une sonde échographique pour imager le système vasculaire relatif audit membre, et

- un capteur de force agencé pour mesurer la pression exercée par ladite sonde sur le membre, ledit capteur de force étant relié solidairement à la sonde échographique. Ainsi, le système de caractérisation selon l'invention permet de proposer un nouveau dispositif de caractérisation d'un membre, dans lequel le dispositif de mesure et de volumétrie permettant de reconstruire un modèle numérique 3D dudit membre est complété par un dispositif de mesures anatomiques et biomécaniques permettant de déterminer un certain nombre de variables morphologiques et/ou biomécaniques du système vasculaire afférent audit membre. Il est ainsi possible de mesurer et comprendre, entre autres, le rôle des contraintes mécaniques sur les parois vasculaires dans la maladie vasculaire affectant ledit membre, et de prévoir les effets des différentes modalités et forces de compression afin d'en affiner la prescription.

A titre d'exemples non limitatifs, l'invention, pour le volet des mesures anatomiques et biomécaniques, vise à caractériser d'une part l'anatomie et la géométrie - notamment diamètre, circonférence, section, épaisseur pariétale - et d'autre part les caractéristiques biomécaniques - telles que le module d'élasticité - des vaisseaux sanguins afin de mieux adapter l'orthèse de compression sur ledit membre.

Les mesures anatomiques et biomécaniques sont principalement, mais non exclusivement, réalisées par un système d'échographie couplé à une mesure de la force exercée par la sonde échographique sur ledit membre durant la mesure. Le couplage de la sonde échographique et du capteur de force est réalisé par le porte-sonde. Ce couplage astucieux et intégré de manière innovante à un dispositif de caractérisation d'un membre humain permet à la fois de contrôler la pression exercée par l'opérateur et d'enregistrer la force exercée en retour sur ladite sonde échographique, représentative de la pression interstitielle ainsi que de la pression sanguine locale et ses variations.

Les mesures échographiques permettent avantageusement de déterminer notamment les propriétés dimensionnelles et/ou transversales desdits vaisseaux sanguins. Plus particulièrement, la position et l'orientation de la section transverse du vaisseau sanguin est déterminée, éventuellement en différentes positions. La mesure de force concomitante à la mesure échographique peut aussi être utilisée pour normaliser les mesures biomécaniques ainsi réalisées, par exemple à l'aide d'un asservissement permettant de maintenir à un niveau de consigne la force, la pression, ou leurs effets. Le système de caractérisation selon l'invention permet ainsi de mesurer des variables vasculaires et/ou artérielles sans insertions de capteurs et/ou dispositifs médicaux à l'intérieur dudit membre, concourant ainsi à améliorer l'ergonomie du système de mesure et le confort du patient, tout en excluant les risques divers (notamment hémorragiques ou infectieux) afférant aux techniques vulnérantes.

Selon un mode de réalisation particulier, l'imagerie échographique est réalisée en temps réel afin de pouvoir étudier l'évolution dynamique des variables morphologiques et biomécaniques du système vasculaire, comme par exemple la variation du diamètre artériel durant les cycles cardiaques. II est aussi possible d'évaluer en temps réel l'effet des différentes modalités et paramètres de compression sur la géométrie des vaisseaux superficiels et profonds.

Les mesures de géométrie 2D et de volumétrie du membre à caractériser sont réalisées par une pluralité de capteurs tridimensionnels placés autour dudit membre.

Le nombre de capteurs tridimensionnels peut varier en fonction de la taille et de la forme dudit membre, des degrés de liberté du cadre sur lequel ils sont montés, ainsi que des caractéristiques intrinsèques des dits capteurs tridimensionnels (résolution, champ couvert, portée...) et des contraintes de durée de numérisation.

Afin de réaliser une numérisation complète ou partielle du membre à caractériser, il est nécessaire que la surface de ladite zone à numériser soit imagée entièrement par la pluralité de capteurs tridimensionnels. Ainsi, si seule une partie segmentaire dudit membre doit être imagée, la pluralité de capteurs tridimensionnels mis en œuvre doit être agencée de manière à balayer au moins collectivement l'ensemble de la surface de ladite partie segmentaire. Si tout le membre doit être imagé, alors la pluralité de capteurs tridimensionnels mis en œuvre doit être agencée de manière à balayer, au moins collectivement, l'ensemble de la surface dudit membre. Le nombre et la disposition des capteurs tridimensionnels mis en œuvre peuvent-être adaptés en fonction des situations.

Le balayage complet de la partie segmentaire ou du membre entier peut être obtenu par tout moyen et peut ainsi comprendre des moyens de déplacements, éventuellement motorisés, desdits capteurs tridimensionnels autour du membre à caractériser si le champ de mesure des capteurs tridimensionnels ne permet pas d'imager l'ensemble de la surface depuis une seule position ou afin de raccourcir la durée de numérisation.

Dans le cas où un déplacement desdits capteurs autour dudit membre est nécessaire, il peut être réalisé par le cadre articulé qui possède au moins un moyen agencé d'une part pour supporter au moins un capteur tridimensionnel, et d'autre part pour réaliser un mouvement relatif par rapport audit membre.

Ce mouvement peut être prédéfini par l'intermédiaire d'au moins une liaison cinématique particulière. Il peut s'agir par exemple d'un mouvement de rotation et/ou d'un mouvement de translation. D'une manière générale, l'au moins un moyen est agencé pour permettre audit au moins un capteur tridimensionnel de mesurer au moins une autre partie de la surface du membre à caractériser ou de la partie segmentaire dudit membre.

Avantageusement, le cadre articulé peut être motorisé afin de contrôler plus finement lesdits mouvements des capteurs par rapport au membre à mesurer.

Préférentiellement, les moyens de motorisation dudit cadre peuvent être agencés pour être pilotés à distance afin de programmer des mouvements particuliers et/ou prédéfinis.

Les capteurs tridimensionnels peuvent être de n'importe quel type, et sont conçus pour réaliser un maillage volumique de la surface imagée. Préférentiellement, le dispositif selon l'invention met en œuvre une pluralité de caméras laser tridimensionnelles, avantageusement sept.

A titre d'exemple non limitatif, chaque capteur tridimensionnel réalise ainsi un maillage de la surface dudit membre ou de la partie segmentaire dudit membre de manière indépendante. Chaque capteur tridimensionnel numérise la surface d'au moins une partie dudit membre sous la forme d'un ensemble de points présentant un jeu de coordonnées particulier dans un référentiel tridimensionnel particulier.

Afin de pouvoir reconstruire un maillage volumique complet d'au moins une partie dudit membre, le dispositif selon l'invention met en œuvre des moyens de traitement des données de mesures qui sont agencés pour agréger les différents ensembles de points des différents capteurs dans un référentiel tridimensionnel unique.

Alternativement, au moins un capteur tridimensionnel peut être utilisé pour enregistrer les positions successives d'au moins une partie des autres capteurs tridimensionnels, ledit au moins un capteur utilisé pour enregistrer leurs positions successives pouvant être immobile et/ou à au moins une position prédéterminée.

Par ailleurs, de manière avantageuse, chaque capteur tridimensionnel est étalonné et/ou possède des moyens d'étalonnage intrinsèques qui permettent de rendre compatibles les référentiels tridimensionnels de chaque ensemble de points.

Avantageusement et/ou alternativement, le système de caractérisation morphologique met en œuvre des moyens d'étalonnage communs à au moins une partie des capteurs tridimensionnels afin de rendre compatible et/ou identiques les référentiels tridimensionnels de ladite au moins une partie des capteurs tridimensionnels.

Le dispositif de mesures géométriques et volumétriques permet ainsi de numériser au moins une partie du membre à caractériser de manière rapide et précise. En effet, en utilisant une pluralité de capteurs tridimensionnels éventuellement mobiles autour dudit membre, les temps d'acquisition des images sont réduits puisque chaque capteur n'a en charge que de mesurer une partie au moins dudit membre. Le maillage volumique ainsi obtenu est plus précis car la mesure ainsi réalisée est plus confortable pour le patient, plus rapide et donc moins exposée à un mouvement parasite du membre durant l'enregistrement du fait de l'inconfort du patient.

Le dispositif de caractérisation est ainsi plus ergonomique puisqu'il répond en même temps à un besoin d'amélioration du confort durant cette phase de numérisation.

Les mesures réalisées avec le système de caractérisation selon l'invention peuvent être réalisées indifféremment en présence ou en l'absence de l'orthèse afin de mesurer précisément les effets de celle-ci sur au moins une partie du membre.

Par ailleurs, les mesures anatomiques et biomécaniques peuvent être réalisées en même temps que les mesures volumétriques ou, alternativement.

Selon un mode de réalisation particulier, le système selon l'invention peut comprendre par ailleurs un dispositif d'analyse, agencé d'une part pour fusionner au moins une partie des données volumétriques et au moins une partie des données anatomiques et biomécaniques, et d'autre part pour déterminer des variables morphologiques dudit membre et/ou des variables biomécaniques du système vasculaire dudit membre.

La fusion de donnée consiste en un ensemble de processus qui visent à intégrer des données multiples, représentant un nombre varié de mesures physiques différentes (par exemple optiques, mécaniques, électriques...) d'un même objet, afin de les agréger dans une représentation unique, cohérente, précise et utile.

A titre d'exemple non limitatif, la fusion de données peut par exemple consister à superposer les mesures échographiques - et les variables morphologiques du système vasculaire ainsi caractérisé - au modèle volumique numérique du membre afin de visualiser une représentation numérique et fidèle à la réalité du système vasculaire durant au moins un cycle cardiaque ou une manœuvre dynamique (mouvement, compression...) et sa localisation dans ledit membre.

Le dispositif d'analyse selon l'invention permet ainsi d'agréger au moins une partie des données volumétriques et au moins une partie des données biomécaniques afin notamment d'établir des relations entre les données biométriques mesurées par le dispositif de mesures biomécaniques et le modèle numérique de l'au moins une partie du membre.

Pour ce faire, le dispositif d'analyse peut mettre en œuvre par exemple le procédé d'analyse suivant :

- détermination de l'influence de l'orthèse sur au moins une partie du système vasculaire, et plus particulièrement sur sa variation de section,

- couplage de ces résultats avec les mesures des variations dimensionnelles du membre,

- détermination des conditions d'écoulement sanguin dans l'au moins une partie du système vasculaire, par exemple en présence de pathologie (insuffisance, sténose, thrombose...), afin de comprendre les différentes forces mises en jeu,

- intégration de ces données sur le modèle numérique de l'au moins une partie du membre.

Les conditions d'écoulement sanguin dans le système vasculaire sont déterminées à l'aide d'au moins une variable représentative de type numérique préférentiellement. Cette variable est déduite / calculée à partir des différentes mesures réalisées. Elle est ensuite fusionnée au modèle géométrique afin de visualiser sur une représentation numérique tridimensionnelle la distribution de ladite variable représentative du système vasculaire du membre.

La fusion de données permet ainsi de superposer des mesures dimensionnelles, éventuellement dynamiques, avec des mesures biomécaniques superficielles ou profondes réalisées sur l'au moins une partie du membre afin de localiser précisément lesdites mesures biomécaniques et d'améliorer la compréhension des effets de l'orthèse sur ledit membre.

Avantageusement, au moins une partie de la pluralité de systèmes d'acquisition d'images tridimensionnelles du système selon l'invention peut fonctionner de manière synchrone.

Il est ainsi possible de réduire le temps de numérisation de l'au moins une partie du membre à caractériser.

Préférentiellement au système selon l'invention, le dispositif de mesures volumétriques peut comprendre par ailleurs un outil d'aide à la mesure géométrique et volumétrique dudit membre, agencé pour déterminer des zones représentatives dudit membre pour la détermination de sa forme et de son volume.

Les zones représentatives sont celles qui peuvent permettre de mieux comprendre une pathologie donnée affectant ledit membre et/ou être située autour d'une manifestation ou conséquence de la pathologie. L'outil d'aide à la mesure volumétrique peut être notamment agencé pour détecter des volumes particuliers sur un membre, comme par exemple des déformations représentatives de certaines pathologies. A titre d'exemple non limitatif, l'outil d'aide à la mesure volumétrique peut comparer la morphologie dudit membre à une base de données comprenant des morphologies types desdits membres, telles que décrites dans les normes.

Dans une version particulière du système selon l'invention, le cadre peut comprendre au moins un bras pour supporter au moins une partie de la pluralité de systèmes d'acquisition d'images tridimensionnelles. Eventuellement, ledit au moins un bras est agencé pour pivoter autour dudit membre.

Avantageusement, l'amplitude de rotation de l'au moins un bras dudit cadre peut être comprise entre 0 et 90°. L'amplitude de la rotation des bras du cadre et supportant au moins une partie des capteurs tridimensionnels est, comme décrit plus haut, conditionnée notamment par le besoin de réaliser un recouvrement des surfaces du membre à caractériser entre au moins une partie des capteurs tridimensionnels et au moins une autre partie. Typiquement, l'amplitude de rotation nécessaire est de l'ordre de la quinzaine de degrés.

Selon une version préférentielle de l'invention, le porte-sonde peut être monté sur un bras articulé et/ou motorisé, solidaire ou non du cadre et agencé pour mettre en contact ledit porte-sonde avec le membre et/ou déplacer ledit porte-sonde sur ledit membre.

Le bras articulé permet de réaliser des mouvements dans l'espace en soutenant le porte-sonde, permettant ainsi de réaliser un examen plus précis sur le membre à caractériser.

Selon un mode de réalisation de cette version préférentielle, le bras articulé peut être motorisé afin de réaliser des mouvements de manière automatique et/ou prédéfinis.

Avantageusement, un asservissement de la sonde échographique au contact du membre à caractériser en fonction de la pression mesurée par le capteur de force peut permettre de réaliser des mesures plus fiables et plus reproductibles.

D'autre part, le porte-sonde a une forme et des proportions qui le rendent facilement préhensible. Il est notamment conçu dans des matériaux légers afin de minimiser son poids et faciliter la manipulation de la sonde lors de la caractérisation du membre examiné. Le choix des matériaux peut aussi être conditionné par le caractère médical de son application : il peut être conçu préférentiellement en matière plastique.

Avantageusement, le dispositif de mesures biomécaniques du système selon l'invention peut comprendre au moins un capteur pour mesurer la pression d'interface, placé en contact avec la peau dudit membre.

Eventuellement, le dispositif peut aussi être complété par un capteur de pression intramusculaire pour mesurer la pression sanguine à l'intérieur d'un muscle dudit membre, et/ou un capteur de pression intravasculaire pour mesurer la pression sanguine à l'intérieur d'un vaisseau dudit membre. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif de mesures biomécaniques selon l'invention, l'acquisition des données issues d'au moins une partie des capteurs que comprend ledit dispositif de mesures biomécanique peut être réalisé de manière synchrone. L'adaptation du dispositif de mesures biomécaniques à l'évaluation de la physiopathologie vasculaire d'au moins une partie du membre à caractériser permet finalement de fusionner à l'aide du dispositif d'analyse selon l'invention un plus grand nombre de données provenant d'autres capteurs placés préférentiellement à la surface d'une partie au moins dudit membre et permettant de mesurer d'autres grandeurs physiques et/ou d'autres variables morphologiques, physiques, ou chimiques. Il est ainsi possible de mieux comprendre les effets de l'orthèse sur ledit membre.

Le dispositif d'analyse selon l'invention peut ainsi permettre en outre de mettre en relation les variations de pression d'interface avec par exemple la pression intramusculaire ou interstitielle et la pression sanguine d'une part, et la géométrie des différents vaisseaux examinés, superficiels et profonds, d'autre part.

La pression d'interface peut être mesurée par différents types de capteurs, préférentiellement hydrauliques ou pneumatiques par déplacement d'un fluide à l'intérieur d'une poche ou d'un ballonnet plat en contact avec la peau .

On connaît aussi des capteurs électriques (résistifs ou capacitifs) .

Les capteurs de pression d'interface sont répartis à la surface du membre à caractériser, préférentiellement selon une normalisation bien connue par l'homme du métier.

De manière préférentielle, les capteurs d'interface sont agencés pour être mis en place en contact avec le membre à caractériser, en présence ou en l'absence de l'orthèse de compression .

A titre d'exemple non limitatif, les capteurs de pression d'interface peuvent consister en des capteurs pneumatiques associés à des transducteurs de pression piézoélectriques. L'acquisition des données issues des différents capteurs utilisés pour les mesures biomécaniques et/ou de la pluralité de capteurs tridimensionnels utilisés pour les mesures volumétriques se fait par tout moyen connu, de manière analogique et/ou numérique. Finalement, les données sont toutes numérisées afin d'être exploitées par une unité de traitement, préférentiellement un ordinateur.

Eventuellement, un moyen pour conditionner, mettre en forme et/ou prétraiter les signaux issus de l'un au moins des différents capteurs compris dans le dispositif de mesures biomécaniques peut être mis en œuvre dans le système de caractérisation selon l'invention.

Typiquement, mais non limitativement, le dispositif selon l'invention mesure ainsi au moins une propriété mécanique du système vasculaire superficiel et/ou profond afin de, comme expliqué précédemment, déterminer un paramètre représentatif numérique et de le fusionner au modèle géométrique tridimensionnel .

Avantageusement, la propriété mécanique mesurée est la compression dudit système vasculaire sous l'effet de l'application de la sonde sur celui-ci et mesurée par le capteur d'effort embarqué par le porte-sonde.

La mesure est réalisée à un ou plusieurs endroits et sur une durée permettant de mesurer son évolution dans le temps, en fonction par exemple de l'appui et du retrait de la sonde. Cette mesure permet ainsi de mesurer la compression et la détente du système vasculaire sous l'effet de cette pression exercée.

La variable représentative calculée à partir de ces mesures est l'élasticité de la paroi du système vasculaire, permettant de mettre en avant la distensibilité et/ou la compliance de la paroi vasculaire correspondante.

Cette variable représentative est déduite de la mesure et de l'image échographique réalisées, et calculée ensuite selon plusieurs moyens connus, dont la modélisation. A titre d'exemple non limitatif, un modèle basé sur l'évaluation de l'hystérésis observée sur l'évolution de la paroi vasculaire durant la compression et la détente du système vasculaire permet de calculer in fine l'élasticité dudit système vasculaire.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un procédé d'aide à la définition ou à la sélection ou à l'adaptation d'orthèses de compression pour un membre, mettant en œuvre le système de caractérisation bio-morphologique selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention, comprenant au moins l'une des étapes suivantes :

- mesures géométriques et volumétriques dudit membre,

- mesures biomécaniques dudit membre,

- fusion des mesures géométriques et/ou volumétriques et biomécaniques afin de mettre en corrélation au moins une partie desdites mesures géométriques et/ou volumétriques et au moins une partie desdites mesures biomécaniques,

- détermination d'au moins une variable biométrique et/ou d'au moins une variable volumétrique.

Le procédé selon cet autre aspect de l'invention permet aussi d'adapter une orthèse préexistante à la géométrie du membre sur lequel elle était utilisée.

Selon un mode préféré de cet aspect de l'invention, les mesures biomécaniques peuvent être réalisées au moins durant l'étape de mesures géométriques et/ou volumétriques dudit membre.

Comme expliqué dans les paragraphes précédents, les données biomécaniques sont exploitées afin de déterminer un certain nombre de variables morphologiques et/ou biomécaniques représentatives du système vasculaire du système vasculaire dudit membre. Ces mesures peuvent être réalisées de manière dynamique.

Les variables morphologiques et/ou biomécaniques représentatives du système vasculaire sont principalement déduites des images échographiques, et complétées ensuite par les mesures d'au moins un autre capteur. A titre d'exemple non limitatif, un modèle basé sur l'évaluation de l'hystérésis observée sur l'évolution de la paroi vasculaire imagée par la sonde échographique durant la compression et la détente du système vasculaire permet de calculer in fine l'élasticité dudit système vasculaire. Avantageusement, les mesures biomécaniques sont réalisées en un seul point, permettant de mesurer ainsi une variable représentative du système vasculaire en ce point. La variable représentative est ensuite propagée à l'ensemble du système vasculaire, considérant que les propriétés biomécaniques dudit système vasculaire son isotropes et homogènes. Alternativement, un modèle mathématique peut propager la valeur de ladite variable représentative au travers du modèle numérique dudit système vasculaire afin de calculer des valeurs estimatives de ladite variable représentative en fonction de la valeur mesurée et calculée en un point.

Alternativement, les mesures sont réalisées en plusieurs point et/ou plusieurs zones différentes afin de raffiner ledit modèle mathématique et de calculer plusieurs valeurs de la variable représentative en fonction de la localisation de la portion du système vasculaire considérée.

Selon un mode de réalisation particulier, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de prétraitement des images échographiques réalisées, préalable à la fusion des données. Cette étape de prétraitement consiste notamment à traiter le bruit des images et/ou enlever ou identifier les artefacts (diffraction, réfraction, inclusions...) afin de faciliter l'extraction des informations géométriques.

Une étape suivante consiste par ailleurs à extraire les contours d'au moins une partie d'au moins une image échographique enregistrée. Pour ce faire, plusieurs méthodes bien connues de l'homme du métier existent, telles que les méthodes dérivatives, par segmentation, par contours actifs...

Ces prétraitements peuvent être réalisés une fois que toutes les mesures ont été réalisées - en post-traitement - ou alors réalisés en temps réel au fur et à mesure de l'acquisition des différentes données. Dans tous les cas de figure, ils permettent de mettre en concordance les données obtenues par les dites mesures

Sur la base des résultats de fusion de données et/ou en fonction des résultats de mesures volumétriques et biomécaniques, et selon une version avantageuse de cet aspect de l'invention, le procédé peut comprendre en outre une étape de définition, d'adaptation ou de sélection d'une orthèse de compression pour le membre, en fonction de l'au moins une variable biométrique et/ou de l'au moins une variable géométrique et/ou volumétrique. II peut aussi préférentiellement comprendre une étape supplémentaire d'élaboration d'un modèle biomécanique prédictif des effets de l'orthèse de compression sur le membre et son système vasculaire.

Description des figures et des modes de réalisation

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d'une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d'autre part, sur lesquels :

- la FIGURE 1A illustre une vue d'ensemble schématique du dispositif de mesure volumétrique selon l'invention,

- la figure 1B illustre un premier mode de réalisation du dispositif de mesure volumétrique selon l'invention,

- la FIGURE 2 illustre le porte-sonde utilisé pour réaliser une partie des mesures biomécaniques du système vasculaire du membre,

- la FIGURE 3 illustre un bras articulé pour le porte-sonde et selon un mode de réalisation particulier de l'invention,

- la FIGURE 4 illustre le principe de caractérisation bio-morphologique selon l'invention, et

- la FIGURE 5 illustre une séquence d'analyse d'images échographiques réalisées durant les mesures biomécaniques. Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état antérieur de la technique . Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état antérieur de la technique.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

Une orthèse est un appareillage qui compense une fonction absente ou déficitaire d'un membre, assiste une structure articulaire ou musculaire, stabilise un segment corporel pendant une phase de réadaptation ou de repos. Elle diffère de la prothèse, qui elle, a pour fonction de remplacer un élément manquant du corps humain.

La FIGURE 1A illustre une vue d'ensemble schématique du dispositif de mesure volumétrique 100 selon l'invention et la FIGURE 1 B illustre un mode de réalisation particulier de l'invention.

Le patient dont l'un des membres doit bénéficier de l'installation d'une orthèse est installé sur un banc de mesure dont une partie est représentée sur la FIGURE 1B. Le banc de mesure comprend typiquement une première structure - optionnelle et non représentée - permettant au patient d'être confortablement installé pour l'analyse morphologique de son membre sur lequel l'orthèse sera mise en place, ainsi qu'une deuxième structure 100 représentée sur les FIGURES 1A et 1B et qui permettent de placer ledit membre 110 à l'intérieur d'une zone de mesure. Plus particulièrement, la FIGURE 1A illustre schématiquement une telle installation pour caractériser un membre inférieur 110.

Le membre inférieur 110 est placé à l'intérieur d'un cadre articulé 120 qui dispose plusieurs capteurs tridimensionnels 131-137 dans l'espace périphérique audit membre 110. Le cadre 120 est constitué d'une base 124 à l'extrémité 123 de laquelle deux capteurs 137a, 137b permettent d'imager la voûte plantaire du membre 110. En extension par rapport à ladite base 124, un bâti 125 s'étend dans une direction sensiblement parallèle à l'élongation du membre inférieur 110. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le bâti 125 supporte un bras circulaire 121sur lequel sont fixés les capteurs tridimensionnels 131-135.

Le bras circulaire 121 est articulé afin de ménager un dégagement à droite ou à gauche et permettre ainsi au patient d'introduire ou d'enlever son membre 110 de la zone de mesure à l'intérieur dudit cadre 120.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, compatible avec n'importe quelle version du cadre 120, le bâti 125 peut être télescopique afin de s'adapter aux tailles des membres inférieurs de différents patients.

Sur la FIGURE 1A le bras circulaire 121 supporte cinq capteurs tridimensionnels 131-135 qui peuvent être articulés et/ou motorisés de manière à réaliser un balayage autour du membre inférieur 110.

Eventuellement, les bras circulaires 121, 122 peuvent aussi ou alternativement être articulés et/ou motorisés de manière à réaliser une rotation autour du membre inférieur 110. En d'autres termes, l'articulation des différents capteurs peut être collective, c'est-à-dire mise en œuvre par l'articulation et/ou la rotation du ou des bras qui les supporte(nt) et/ou du bâti ; alternativement, l'articulation des différents capteurs peut être individuelle, chaque capteur possédant ses propres moyens d'articulation et/ou de rotation par rapport au bâti ou au cadre qui le supporte. Les moyens d'articulation et/ou de rotation sont bien connus en tant que tels et non décrits ici.

La distance séparant les bras circulaire 121par rapport à la base 124 peut aussi être ajustable de manière à adapter le dispositif de mesure volumétrique 100 aux dimensions du membre 110 à caractériser.

En complément au dispositif de mesure volumétrique 100, la FIGURE 1A illustre aussi la mise en place de capteurs de pression superficielle 141-143 utilisés pour mesurer par exemple la pression exercée par l'orthèse sur le membre inférieur 110 lorsque celle-ci est mise en place, ou la pression superficielle en l'absence d'orthèse. Sur la FIGURE 1A, trois capteurs 141- 143 sont ainsi disposés le long du membre inférieur 110.

De manière préférentielle, la position des capteurs de pression superficielle 141-143 peut être choisie de manière à caractériser les zones qui sont par ailleurs imagées par les capteurs tridimensionnels 131-137 afin de pouvoir - in fine - fusionner les données et d'établir une analyse plus complète dudit membre 110 et de l'effet de l'orthèse.

Dans le mode de réalisation particulier illustré à la FIGURE 1B, le membre inférieur 110 est placé à l'intérieur d'un cadre articulé 120 qui dispose plusieurs capteurs tridimensionnels 131-137 dans l'espace périphérique audit membre 110. Le cadre 120 est constitué d'une base 124 à l'extrémité 123 de laquelle un premier capteur 137 permet d'imager la voûte plantaire du membre 110. En extension par rapport à ladite base 124, un bâti 125 s'étend dans une direction sensiblement parallèle à l'élongation du membre inférieur 110 et supporte deux bras circulaires 121, 122 sur lesquels sont fixés les capteurs tridimensionnels 131-136.

Dans cet exemple, chaque bras circulaire 121, 122 est agencé d'une part pour permettre une insertion aisée du membre 110 à caractériser a l'intérieur du dispositif 100 et d'autre part est articulé de manière déplacer les capteurs tridimensionnels 131-136 autour dudit membre.

Comme expliqué précédemment, le déplacement des capteurs tridimensionnels 131-136 autour dudit membre peut être collectif à l'aide d'une motorisation et d'une articulation indépendante de chaque bras et/ou par une articulation et une motorisation indépendante de chaque capteur afin de permettre - collectivement et/ou individuellement - à ces dernier d'imager plusieurs zones du membre. La FIGURE 2 illustre le porte-sonde 200 utilisé pour réaliser une partie des mesures biomécaniques du système vasculaire du membre 110.

Le porte-sonde est constitué d'un châssis 201 à l'intérieur duquel ou sur lequel sont fixés une sonde échographique 210 montée sur un support à translation linéaire et relié àun capteur de force 220. Le porte-sonde 200 est conçu de manière à autoriser l'insertion de plusieurs types de sondes échographiques 210. Il comprend ainsi des moyens de fixations de ladite sonde, non représentés sur la FIGURE 2, comme par exemple au moins un collier passant au travers du châssis 201 et autour de la sonde 210. L'extrémité active de la sonde échographique 210 dépasse du porte-sonde afin de pouvoir être mise en contact avec la peau du membre 110 à caractériser.

Le capteur de force 220 est fixé à proximité de la sonde échographique 230 grâce à des moyens de fixation quelconques 230, et de manière à ce qu'il soit en contact avec la peau du membre 110 à caractériser lorsque la sonde échographique 210 l'est.

Les mesures de forces les plus significatives sont celles réalisées dans l'axe de la sonde échographique 210, c'est-à-dire sensiblement perpendiculaire à la surface active 211 de ladite sonde 210. Cependant, des mesures complémentaires de forces dans les directions transverses peuvent permettre d'affiner les mesures et de corriger certaines erreurs éventuelles liées à un défaut d'alignement du capteur de force 220 par rapport à ladite sonde échographique 210.

Le capteur de force 220 est agencé pour mesurer au moins la force normale à sa surface de contact 221. La FIGURE 3 illustre un bras articulé 300 pour le porte-sonde 200 et selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Le porte-sonde 200 est fixé sur un bras articulé 300 à l'aide de moyens de fixations 307. Le bras articulé 300 peut être indépendant du dispositif de mesures volumétriques 100, ou solidaire dudit dispositif de mesures volumétriques 100. A l'extrémité du bras articulé 300, une rotule 306 permet au porte-sonde

200 de réaliser trois rotations.

A la base 301 du bras articulé 300, une rotule 302 permet d'orienter ce dernier dans n'importe quelle direction.

Entre les deux extrémités, le bras articulé 300 peut comprendre un nombre indéfini de liaisons cinématiques. Sur l'exemple illustré dans la FIGURE 3, le bras articulé est composé de deux segments intermédiaires 303, 305 reliés entre eux par une rotule 304.

La FIGURE 4 illustre le principe de caractérisation bio-morphologique selon l'invention, et comprend les étapes suivantes :

- le patient est installé sur le banc d'analyse, et son membre 110 est placé à l'intérieur du cadre 120 supportant les capteurs 131-137. Eventuellement, le membre 110 sur lequel les mesures vont être réalisées peut être maintenu par un dispositif de contention temporaire ; - à l'étape 401, les mesures volumétriques sont réalisées. Le cadre 120 met en mouvement les capteurs tridimensionnels 131-137 afin de numériser au moins une partie dudit membre 110 ;

- à l'étape 402, au moins une mesure par échographie d'au moins une partie du système vasculaire dudit membre est réalisée à l'aide du porte-sonde 200, et plus particulièrement via la sonde échographique

210, afin de déterminer certaines variables morphologiques dudit système vasculaire, notamment le diamètre du vaisseau à l'étape 404

- à l'étape 405, l'évolution de la force exercée par la sonde 210 sur le membre 110 durant les mesures échographiques 402 est enregistrée via le capteur de force 220 embarqué sur le porte-sonde 200. - à l'étape 403, des mesures de la pression superficielle exercée par l'orthèse sur le membre 110 sont réalisées à l'aide des capteurs de pression d'interface 141-143;

- fusion des différentes données et mise en corrélation à l'étape 407, analyse des mesures réalisées afin notamment de déterminer l'efficacité et l'impact de l'orthèse de compression sur le système vasculaire dudit membre 110 et, finalement, de sélectionner ou adapter une orthèse de manière spécifique ;

- éventuellement, aide à la prescription d'orthèses de compression particulières à l'étape 408, résultant des mesures et des analyses précédentes.

La FIGURE 5 illustre une séquence d'analyse d'images échographiques réalisées durant l'étape des mesures biomécaniques.

Selon cette méthode d'analyse particulière, une région d'intérêt (ROI) est d'abord déterminée 501. Elle comprend notamment le vaisseau vasculaire 511 dont les caractères morphologiques sont recherchés.

Ensuite, la région d'intérêt est binarisée à l'étape 502 en fonction d'un seuil défini en fonction des paramètres de mesures et/ou de l'utilisateur ; il peut par exemple être réalisé suivant une méthode dite de calcul des gradients, permettant de réaliser un seuillage adaptatif. Il peut être aussi prédéfini, de manière invariante aux images et/ou patients.

L'étape suivante 503 consiste à reconstruire une géométrie cohérente de la cellule ainsi isolée dans la région d'intérêt, par le biais d'une opération de morphologie mathématique. II est alors possible de déterminer la position des parois du vaisseau à l'étape 504 et à l'étape 505. Suivant l'orientation de ces parois et au voisinage de la partie centrale de la région d'intérêt, le diamètre moyen du vaisseau est calculé. La position et l'évolution de la section transverse le long du vaisseau sanguin est mesurée. Avantageusement, la position, l'orientation et les dimensions des parois du vaisseau sont mesurées - éventuellement à l'aide d'une modélisation ellipsoïdale simplifiée de la section transverse dudit vaisseau - afin de calculer la surface transverse (et son évolution) dudit vaisseau en au moins une position.

Au moins une partie des diamètres et/ou positions et/ou dimensions et/ou orientations calculés est sauvegardée dans un fichier.

Une visualisation simplifiée 506 - sous la forme d'une représentation ellipsoïdale des vaisseaux permet d'observer en temps réel la variation du diamètre desdits vaisseaux, ladite variation étant calculée suivant une coupe longitudinale et/ou transversale. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.