Brevet FR2472169A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un ex- tensomètre pour détecter des ligaments traumatisés. Les techniques actuelles utilisées pour détecter des ligaments traumatisés sont imprécises et nécessitent une chirurgie à genou ouvert pour inspecter visuellement le ligament afin de déterminer s'il est traumatisé, c'est-à-dire s'il a été rompu ou a été l'objet d'une élongation, etc... Les appareils connus servant à mesurer des déformations sont trop grands pour être utilisés pour mesurer les ligaments du genou et un grand nombre de ces appareils ne sont pas suffisamment précis pour effectuer une mesure correcte. D'autres appareils connus sont construits de telle sorte que leurs sondes endommageraient le ligament si on essayait d'utiliser de tels appareils sur des ligaments. Ainsi, du fait de manque d'appareils de diagnostic pour détecter des ligaments traumatisés, la technique utilisée actuellement par les médecins n'est pas prCcise et est souvent inappropriée. L'une des caractéristiques de l'inven- tion consiste dans la réalisation d'un extensomètre pour détecter des ligaments traumatisés qui supprime pratiquement tous les inconvénients ci-dessus mention- nés. Une autre caractéristique de la présente invention r(side dans la réalisation d'un extensomè- tre pour détecter des ligaments traumatisés qui mesure l'allongement d'un ligament lorsque le ligament est tendu, cette tension du ligament étant produite par la flexion du genou dans le cas des ligaments du genou. Une autre caractéristique de l'invention réside dans la réalisation d'un extensomètre qui donne une mesure précise de l'allongement du ligament entre deux points donnés. Une autre caractéristique de la présente invention réside dans l'utilisation d'un procédé de détection de ligaments traumatisés à l'aide d'un extensomètre qui mesure l'allongement d'un ligament tendu. Une autre caractéristique de la présente invention, réside dans l'utilisation d'un procédé de détection de ligaments traumatisés au moyen d'un ex- tensomètre du type miniaturisé qui peut être utilisé avec un arthroscope. Conformément aux caractéristiques ci- dessus, et considérée sous son aspect général, la présente invention a pour objet un extensomètre pour détecter la déformation d'éléments allongeables. L'ex- tensomètre comporte au moins un organe flexible sur lequel est fixée une jauge de contrainte pour mesurer le fléchissement de l'organe flexible par rapport à sa configuration normale. L'organe flexible a une ex- trémité libre et il est fixé, à son autre extrémité, à une base support. Des moyens de serrage sont prévus pour retenir l'extrémité libre de l'organe flexible sur un élément allongeable tout en maintenant la base support approximativement stationnaire par rapport à l'élément allongeable de telle sorte que l'allongement de l'élément allongeable est détecté par la flexion de l'organe flexible par rapport à sa configuration normale. Selon un autre aspect général de la pré- sente invention, il est prévu un procédé de détection de l'allongement d'éléments allongeables. Le procédé comporte les étapes qui consistent à utiliser au moins un organe flexible portant une jauge de contrainte, cet organe ayant une extrémité libre et une extrémité opposée fixée à une base support. L'extrémité libre de l'organe flexible est serrée sur un élément allon- geable et la base support est retenue approximativement stationnaire par rapport à l'élément allongeable. L'élément allongeable est alors tendu axialement et son allongement est détecté par le fléchissement de l'organe flexible par rapport à sa configuration initiale. On décrira maintenant un mode de réali- sation préferé de l'invention en se référant à des exemples représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de c8té de l'extensomètre de la présente invention; - la figure 2 est une vue en plan d'un organe flexible de l'extensomètre, cette vue montrant la jauge de contrainte; - la figure 3 est une vue de c8té de l'extensomètre cette vue montrant son fonctionnement lors de la mesure de l'allongement d'un ligament tendu; - la figure 4 est une vue en perspective d'un extensomètre construit conformément à l'inven- tion; - la figure 5 est une vue en élévation latérale de l'extensomètre représenté sur la figure 4; - la figure 6 est une vue en perspective d'un autre modèle de l'extensomètre de l'invention; et - les figures 7 et 8 sont des vues de côté montrant la manière suivant laquelle un ligament est serré contre les plaques flexibles de l'extenso- mètre. Cn se réfèrera maintenant aux dessins et plus particulièrement aux figures 1 à 3 sur les- quelles on a désigné par la référence générale 10 l'extensomètre de la présente invention. L'extensomè- tre comprend essentiellement deux plaques flexibles 11 sur chacune desquelles est fixée une jauge de contrain- te 12. La plaque flexible 11 a une extrémité libre 13 destinée à venir en contact avec un élément allongea- ble pour-en détecter l'allongement. L'autre extrémité est une extrémité de fixation 14 qui est fixée à l'in- térieur d'une base support 15. Sur la figure 2 à laquelle on se réfère- ra plus particulièrement, on a représenté la construc- tion de la jauge de contrainte 12 (bien connue dans la technique) qui est constituée par un fil fin 16 disposé dans un trajet sinueux constitué par des ran- gées parallèles de fil disposée côte-à-c8tes l'axe longitudinal de chaque rangée 17 s'étendant coaxiale- ment avec l'axe de flexion ou axe longitudinal 18 de la plaque 11.-Dans l'exemple représenté ici, les pla- ques flexibles Il sont conçues pour s'adapter à des ligaments et elles sont formées avec une partie étroi- te dans la région du trajet sinueux du fil du fait de la présence d'échancrures 29 dans les bords longitu- dinaux opposés de la plaque 11. Les échancrures 19 rendent la plaque plus flexible dans la région de la jauge de contrainte. Les extrémités du fil se termi- nent par des bornes 20 destinées à être connectées àû un appareil de mesure approprié ou à un circuit élec- tronique (non représenté) qui fournit un signal de sor- tie représentatif d'un changement de la résistance du fil 16 résultant de la flexion de la plaque qui provo- que le changement de la caractéristique de résistance du fil. L'extrémité libre 13 de chaque plaque 11 se termine par des moyens d'accrochage qui sont consti- tués par des saillies 21 du type dents formées par des échancrures 22 découpées dans le bord inférieur de la placue 11. Ces saillies du type dents permettent un meilleur accrochage du ligament et elles se terminent par des extrémités arrondies ou émoussées 23 pour ne pas endommager la surface du ligament. Les plaques flexibles 11 sont des plaques très minces de dimen- sions miniaturisées. Naturellement, l'extrémité li- bre 13 peut avoir une configuration différente per- mettant d'obtenir les m6mes résultats. La figure 3 illustre le fonctionnement de l'extensomètre 10 et, comme représenté, des moyens de serrage 30, que l'on décrira en détail ci-après lors de la description des modes de réalisation re- présentés sur les figures 4 et 6, retiennent les ex- trémités libres 13 des deux plaques flexibles Il en appui contre un côté d'un ligament 31 par application d'une force F orientée dans la direction de la flèche 32, poussant ainsi le ligament transversalement en ap- pui contre les plaques 11. L'organe de serrage 30 main- tient également la base support 15 approximativement stationnaire par rapport au ligament 31. Lorsque le ligament est tendu entre ses extrémités, dans la di- rection des flèches 33, l'allongement du ligament est détecté par la flexion des organes flexibles 11, comme représenté par leur position 34 tracée en traits inter- rompus. Ce fléchissement provoque un changement de la résistance du fil 16 de la jauge de contrainte 12 et ce changement est mesuré par un circuit électronique, dans le cas du présent exemple, en connectant la jau- ge de contrainte dans un circuit en pont de Wheatstone (non représenté) qui produit un signal représentatif du fonctionnement correct du ligament. On peut voir que, si le ligament a été sectionné, la force appliquée dans la direction des flèches 33 provoque le déplacement de ligament dans les deux sens en éloignement du point de rupture, c'est-à-dire dans le sens de chacune des flèches 33. Selon la position de l'extensomètre par rapport au point de rupture, les plaques flexibles 11 fléchissent anormalement en éloignement l'une de l'autre si le point de rupture est situé entre les plaques. Cependant, si l'extensomètre est positionné d'un côté du point de rupture, la déformation des plaques sera négligeable étant donné qu'il n'y aura pas de déforma- tion dans cette partie du ligament. Dans le cas d'un ligament endommagé mais non sectionné, la flexion des plaques 11 se traduira par un signal de sortie produit par le courant électrique corrélé pour représenter le degré de gravité de la blessure. Sur les figures 4 et 5 auxquelles on se référera maintenant, on a représenté un mode de réa- lisation de la construction de l'extensomètre. Dans le mode de réalisation représenté ici, le dispositif est constitué par un bottier 40 dans lequel la base support 15 est fixée et un écran protecteur 41 entoure les plaques flexibles 11 qui font saillie hors du boî- tier 40. L'écran protecteur 41 empêche que des domma- ges soient occasionnés au ligament et permet une fle- xion correcte des plaques 11. Un câble 42 connecte les jauges de contrainte au circuit électronique (non re- présenté) situé à distance. Le circuit pourrait être également avantageusement monté dans le boîtier 40. Dans le mode de réalisation représenté, les moyens de serrage 30 sont constitués par une lame ressort 43 qui comporte une partie de serrage 44 et une partie d'extrémité fixe 45 fixée à l'intérieur du bottier 40. La partie de serrage 44 s'étend obliquement et est disposée adjacente aux organes flexibles 11 pour serrer le ligament contre les extrémités libres 13 des organes flexibles, la pression étant appliquée au ligament par la force exercée par le ressort 43. Sur les figures 6 à 8 auxquelles on se ré- fèrera maintenant, on a représenté un autre mode de réalisation de la construction de l'extensomètre. Dans ce mode de réalisation, les moyens de serrage 30 sont construits sous forme d'une pince en forme d'étrier formée par ces parois 50 en vis-à-vis articulées à une extrémité commune par une charnière 51. Chacune des parois 50 a une forme arquée à son extrc6mité infé- rieure pour former une extr6émité 52 de réception de ligament qui comporte des parois opposées qui délimi- tent une ouverture d'entrée 53 entre les extrémités libres des parois 50. Un organe 55 du type ressort est fixé sur l'extrémité supérieure 56 de la base support 15 et s'étend entre les extrémités supérieures 54 des parois 50. Lorsqu'on serre les extrémités 54 l'une contre l'autre, les parois 50 divergent en éloignement l'une de l'autre, comme représenté sur la figure 7, pour ouvrir l'ouverture d'entrée 53 afin de permettre de saisir le ligament 31 dans l'ouverture et entre les parties 52 de réception de ligament. Lorsqu'on relâche les extrémités supérieures des parois 50 en vis-à-vis, les parois retournent à leur position initiale sous l'action de la force de sollicitation de l'organe 55 qui agit contre les extrémités supérieures 54 des pa- rois 50 et compriment le ligament 31 contre les extré- mités libres 13 des plaques flexibles 11. La pince pro- duit une pression insuffisante pour provoquer l'allon- gement du ligament 31 lorsqu'il est tendu entre ses extrémités. Il entre dans le cadre de la présente invention de couvrir toutes les modifications évidentes qui peuvent y être apportées sous réserve que de telles modifications entrent dans le cadre des revendications générales annexées. Par exemple, il est concevable qu' au lieu d'utiliser deux plaques flexibles, on n'utilise qu'une seule plaque flexible 11, la base support 15 étant maintenue stationnaire par rapport au ligament par les moyens de serrage. En outre, l'organe flexible peut 9tre constitué par une plaque ou par un autre élément flexible muni de moyens de détection capables de détecter la flexion. En outre, l'extensomètre de la présente invention peut être utilisé pour mesurer l'al- longement d'autres types d'éléments ou membranes défor- mables, par exemple pour mesurer la déformation de la peau ou pour déterminer les propriétés élastomériques de tissus ou de câbles construits avec des brins exten- sibles. REVENDICATIONS 1) Extensomètre pour détecter la défor- mation d'éléments allongeables, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe flexible (11) auquel est fixée une jauge de contrainte (12) pour mesurer le fléchissement de l'organe flexible par rapport à sa configuration normale, l'organe flexible ayant une extrémité libre (13) et étant fixé à son extrémité op- posée (14) à une base support (15) et des moyens de serrage (30) pour retenir l'extrémité libre de l'orga- ne flexible sur un élément allongeable (31) tout en maintenant la base support approximativement station- naire par rapport à l'organe allongeable de telle sor- te que l'allongement de l'organe allongeable est dé- tecté par la flexion de l'organe flexible provoquée par son déplacement axial. 2) Extensomètre selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe allongeable est un li- gament (31) et en ce que ledit extensomètre comporte deux organes flexibles (11) espacés l'un de l'autre et munis chacun d'une jauge de contrainte (12). 3) Extensomètre selon la revendication 2 caractérisé en ce que chacun des organes flexibles (11) comporte, à son extrémité libre, des moyens d'ac- crochage (23). 4) Extensomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes flexibles (11) sont constitués par de minces plaques flexibles, les moyens d'accrochage étant constitués par des saillies (23) en forme de dents formées dans l'extrémité libre (13) de chacune des plaques. ) Extensomère selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de serrage sont constitués par un organe de serrage (30) conçu pour pousser une partie du ligament en appui contre l'ex- trémité libre (13) des organes flexibles (11). 6) Extensomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des plaques flexibles (11) est formée plus étroite dans la région de la jau- ge de contrainte (12), la jauge de contrainte étant constituée par un fil (16) disposé en une série de tra- jets parallèles (17) placés côte-à-c8te, l'axe longi- tudinal de chacun de ces trajets s'étendant coaxiale- ment avec l'axe de flexion de la plaque correspondan- te. 7) Extensomètre selon la revendication 5, caractérisé en ce quel'organe de serrage (30) est constitué par une lame de ressort (43) ayant une partie de serrage (44) et une partie d'extrémité fixe (45), cette partie d'extrémité fixe étant rigidement fixée à la base support (15), la partie de serrage étant dis- posée adjacente aux organes flexibles (11) pour serrer le ligament (31) contre l'extrémité libre (13) desdits organes lorsqu'il est disposé entre ces organes et la partie de serrage. 8) Extensomètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de serrage (30à est cons- titué par une pince en forme d'étrier ayant des parois opposées (50) articulées à une extrémité commune, une extrémité (52) de réception du ligament (31) étant for- mée à une extrémité libre de chaque paroi, chaque ex- trémité de réception du ligament étant située sur l'un des c8tés opposés des organes flexibles (11) au-dessous des extrémités libres (13) de ces organes, les extrémi- tés de réception du ligament étant espacées l'une de l'autre pour délimiter une ouverture d'entrée (53), les extrémités de réception du ligament pouvant 9tre dé- placies l'une en éloignement de l'autre autour de leur extrémité articulée commune de manière à agrandir l'ouverture d'entrée pour recevoir un ligament entre elles puis rapprochées l'une de l'autre pour le rete- nir transversalement auxdits organes flexibles de tel- le sorte que ledit allongement peut être détecté. 9) Procédé pour détecter la déformation d'un élément allongeable caractérisé en ce qu'il con- siste (i) à utiliser au moins un organe flexi- ble (11) portant une jauge de contrainte (12) et ayant une extrémité libre (13) et une extrémité opposée (14) (ii) à serrer l'extrémité libre de l'or- gane flexible en appui contre un élément allongeable (31) et à retenir la base support approximativement stationnaire par rapport à l'organe allongeable; (iii) à tendre axialement l'élément allon- geable; et (iv) à détecter l'allongement de l'é16lément allongeable au moyen du fléchissement de l'organe fle- xible par rapport à sa configuration normale. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'6éé16ment allongeable est un li- gament et en ce que l'étape (ii) comporte les étapes qui consistent: a) à utiliser deux organes flexibles (11) espacés l'un de l'autre et portant chacun une jauge de contrainte (12); et b) à mesurer la résistance des jauges de contrainte à l'aide d'un circuit électronique de façon à détecter un changement de cette résistance indicatif du changement d'allongement du ligament.