Brevet FR2745901A1 — publié le 19970912

PROCEDE ET APPAREIL DE MESURE DE L'ANGLE VARIABLE QUE FORME UN ELEMENT MOBILE PAR RAPPORT A UNE POSITION DE REFERENCE PREDETERMINEE NOTAMMENT POUR LA DETIRMINATION DES ANGLES DE VARUS ET/OU DE VALGUS. La présente invention concerne un procédé et un appareil de mesure de i'angle variable que forme un élément mobile par rapport à une position de référence prédéterminée, utilisables plus particulièrement et non exclusivement pour la détermination des angles de varus et/ou de valgus, c'est-à-dire l'angle mesuré par rapport à la verticale ou l'horizontale, dans un plan frontal, d'un os ou d'un segment d'os, d'un membre ou d'un segment de membre. Pour pouvoir soigner certains dysfonctionnements de l'être humain, par lesquels le pied ne repose pas sur ses appuis normaux il est nécessaire de pouvoir étudier, entre autres choses, les angles de varus et de valgus et d'observer leurs variations au cours de la marche. Jusqu'à présent cette étude a été effectuée d'une manière relativement empirique et les procédés mis en oeuvre à cet effet sont longs et manquent totalement de précision. On a notamment filmé, au moyen d'un camescope, le sujet de l'étude en train de marcher sur un tapis roulant. Le thérapeute peut ensuite, en relisant la bande de prise de vues au ralenti, estimer empiriquement les angles de valgus et de varus. Une telle façon de faire donne une mesure totalement imprécise compte tenu de l'inertie du système employé. Ce problème de ~'étude précise de mouvements se pose également dans d'autres domaines tels que ceux de la rééducation et du sport. Nota.mmen~, dans le domaine sportif, il est important de pouvoir étudier avec précision la position des membres et du corps d'un sportif lors de ses divers mouvements, par exemple dans le cas d'un saut, d'un plongeon, d'un lancement de javelot ou de poids etc..., en vue d'améliorer les performances. I1 est égaiement utile de pouvoir étudier avec précision l'évolution de la position des différents membres et du corps lors de la pratique de sports tels que le golf, le tennis etc.... Dans l'industrie, il est également important de pouvoir analyser avec précision les déplacements d'une pièce mobile dans son environnement. La présente invention a pour but de fournir un procédé et un appareil de mesure de conception particulièrement simple et permettant de donner à l'opérateur des résultats de mesure aisément accessibles et utilisables. A cet effet, ce procédé de mesure de l'angle variable que forme un élément mobile par rapport à une position de référence prédéterminée est caractérisé en ce que l'on prend une succession de vues de l'élément mobile au cours de son mouvement, on produit, pour chaque vue prise, un signal vidéo caractérisant cette vue, on produit une donnée de référence caractérisant la position de référence, on effectue une comparai son entre cette donnée de référence et chacun des signaux vidéo successivement, après une transformation éventuelle de ceux-ci, correspondant respectivement aux vues individuelles, on calcule, à partir du résultat de cette comparaison, l'écart angulaire entre chaque position individuelle de l'élément mobile et la position de référence et on affiche sur un support d'affichage d'une unité d'affichage du genre monteur vidéo ou imprimante, une succession d'images représentant l'élément mobile dans ses positions différentes successives, en indiquant également la valeur de l'angle d'inclinaison de l'élément mobile par rapport à la position de référence, dans chacune de ses positions successives. L'invention a également pour objet un appareil de mesure de l'angle variable que forme un élément mobile par rapport à une position de référence prédéterminée, est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de prise de vues successives de l'élément mobile pendant son mouvement, produisant, pour chaque vue prise, un signal vidéo caractérisant cette vue, un ordinateur comportant une mémoire pour stocker, en des emplacements de mémoire respectifs, les signaux vidéo successifs correspondant aux diverses vues individuelles prises, et un circuit de calcul de l'angle de l'élément mobile par rapport à la position de référence pour chaque signal vidéo, et une unité de sortie, du genre moniteur vidéo ou imprimante, pour faire apparaltre, sur un support d'affichage de cette unité, constitué par l'écran du moniteur vidéo ou une feuille de papier de l'imprimante, une succession d'images, correspondant aux signaux vidéo respectifs et représentant l'élément mobile dans ses positions différentes successives par rapport à la position de référence de manière à permettre une observation visuelle de la variation de l'angle de l'élément mobile par rapport à la position de référence et d'obtenir une indication automatique de la valeur de cet angle pour chaque position de l'élément mobile. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé qui est un schéma d'un appareil de mesure suivant l'invention. L'appareil de mesure qui est représenté schématiquement sur le dessin, est destiné à mesurer l'angle variable a d'un élément mobile 1 par rapport à une position de référence qui est représentée par un plan Z. L'élément mobile 1 peut être, par exemple, une jambe d'un sujet marchant sur un tapis roulant, cette jambe prenant, au cours de la marche, une inclinaison variable par rapport au plan sagittal Z du corps du sujet de l'examen, ce plan étant orienté d'avant en arrière et passant par l'axe du corps. Si on considère l'élément mobile 1 comme étant une jambe droite vue de l'arrière, cette jambe forme un angle de valgus a c'est-à-dire correspondant à une déviation de la jambe en dehors ou vers l'extérieur, dans la partie du mouvement située à droite du plan sagittal Z, et à un angle de varus, correspondant à une déviation de la jambe en dedans ou vers l'intérieur, dans la partie du mouvement située à gauche du plan sagittal Z. La variation de l'angle de valgus ou de varus de la jambe 1 est observée tandis que le sujet marche sur le tapis roulant. L'appareil de mesure suivant la présente invention comprend au moins une caméra de prise de vues 2 filmant le mouvement de la jambe 1 de l'arrière et/ou de l'avant. A la place d'une telle caméra de prise de vues ou d'un camescope, on pourrait utiliser n'importe quel autre type d'appareil de prise de vues, tel qu'un appareil photographique sur support magnétique ou disque, à condition que sa capacité de prise de vues en nombre d'images par seconde soit suffisante. Pour l'étude du mouvement de la jambe 1, l'opérateur déclenche manuellement, par appui sur un bouton 3, le début d'une ou plusieurs séquences de prise de vues commençant avant que l'angle a étudié n'ait atteint sa valeur maximale. Le déclenchement de la séquence de prise de vues peut être aussi réalisé d'une manière entièrement automatique, au moyen d'un ou plusieurs capteurs de position tels que des cellules photoélectriques, placés à des endroits appropriés. L'appareil de mesure comporte également un ordinateur 4 comprenant une mémoire 5 pour stocker, en des emplacement de mémoire respectifs, les signaux vidéo, analogiques ou numériques, émis par l'appareil de prise de vues 2 et caractérisant les vues prises successivement. Le nombre total de signaux vidéo inclus dans une seule et même séquence de prise de vues dépend de la cadence de la prise de vues, c'està-dire du nombre de vues prises par seconde, et de la durée de la séquence de prise de vues. Le stockage des signaux vidéo correspondant aux vues prises peut se faire dans une mémoire vive, sur un disque dur ou sur n'importe quel autre support d'enregistrement approprié. L'ordinateur 4 comporte également un circuit 6 permettant de calculer pour chaque vue prise, c'est-à-dire pour chaque signal vidéo mis en mémoire, la valeur de l'angle a de la jambe 1 par rapport au plan sagittal z. Ce calcul peut être fait à partir d'une signalisation manuelle de repères ou d'un procédé de reconnaissance automatique de ces repères. L'ordinateur 4 comporte également un circuit interface de sortie 7 qui est connecté à une unité de sortie 8 constituée par un moniteur vidéo et/ou une imprimante. Sur le support d'affichage 8a de l'unité de sortie 8, c'est-à-dire sur l'écran du moniteur vidéo ou la feuille de papier de l'imprimante, est affichée une succession d'images représentant la jambe mobile 1 dans les diverses positions qu'elle occupe par rapport au plan sagittal Z, au cours de son mouvement. Le nombre des images affichées sur l'écran ou la feuille de papier dépend naturellement de la surface de l'écran ou de la feuille, de la dimension des images individuelles etc.... Suivant une forme d'exécution particulièrement intéressante, l'ordinateur 4 permet, pour chaque vue prise, c'est-à-dire pour chaque signal vidéo stocké dans la mémoire 5, d'afficher en clair, dans l'unité de sortie 8, la valeur de l'angle a pour chacune des images affichées correspondant aux différentes positions prises par la jambe 1 pendant la séquence de prise de vues. Les valeurs de l'angle a, indiquées par al,a2 ... an, peuvent être ainsi affichées sur l'écran du moniteur vidéo ou imprimées sur la feuille de papier dans les zones où sont formées les images respectives de la jambe 1. L'appareil de mesure suivant la présente invention comporte également un circuit 9 connecté à la mémoire 5 et à un clavier 10 permettant à l'opérateur d'effacer, dans la mémoire 5, les signaux vidéo correspondant à des vues intermédiaires jugées inutiles. Dans ce cas, tous les signaux vidéo conservés dans la mémoire 5 sont décalés de manière à combler les emplacements vides de telle façon qu'une image effacée dans l'unité de sortie 8 soit remplacée par l'image immédiatement suivante. L'opérateur peut ainsi conserver en mémoire et afficher uniquement les images correspondant à des prises de vues intéressantes donnant les résultats recherchés par l'étude. Les images conservées peuvent être imprimées, transférées dans un dossier pour un réexamen ultérieur ou tout simplement effacées. Le clavier 10 est utilisable également pour introduire, dans la mémoire 5 de l'ordinateur 4, une donnée correspondant à la position de référence Z avec laquelle doivent être comparées toutes les positions successives prises par l'élément mobile 1 et représentées Far les signaux vidéo respectifs. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de l'angle variable que forme un élément mobile (1) par rapport à une position de référence (Z) prédéterminée, caractérisé en ce que l'on prend une succession de vues de l'élément mobile au cours de son mouvement, on produit, pour chaque vue prise, un signal vidéo caractérisant cette vue, on produit une donnée de référence caractérisant la position de référence (Z), on effectue une comparaison entre cette donnée de référence et chacun des signaux vidéo successivement, après une transformation éventuelle de ceux-ci, correspondant respectivement aux vues individuelles, on calcule, à partir du résultat de cette comparaison, l'écart angulaire entre chaque position individuelle de l'élément mobile (1) et la position de référence (Z) et on affiche sur un support d'affichage (8a) d'une unité d'affichage (8) du genre moniteur vidéo ou imprimante, une succession d'images représentant l'élément mobile dans ses positions différentes successives, en indiquant également la valeur de l'angle d'inclinaison de l'élément mobile par rapport à la position de référence, dans chacune de ses positions successives. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'on affiche la valeur de l'angle d'inclinaison de l'élément mobile (1) sur le support d'affichage (8a), dans la zone affectée à l'affichage de chaque image représentant l'élément mobile (1) dans l'une de ses positions. 3. Appareil de mesure de l'angle variable que forme un élément mobile (1) par rapport à une position de référence (Z) prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (2) de prise de vues successives de l'élément mobile (1) pendant son mouvement, produisant, pour chaque vue prise, un signal vidéo caractérisant cette vue, un ordinateur (4) comportant une mémoire 5) pour stocker, en des emplacements de mémoire respectifs, les signaux vidéo successifs, correspondant aux diverses vues individuelles prises, et un circuit de calcul de l'angle (a) de l'élément mobile par rapport à la position de référence (Z) pour chaque signal vidéo, et une unité de sortie (8), du genre moniteur vidéo ou imprimante, pour faire apparaître, sur un support d'affichage (8a) de cette unité (8), constitué -par l'écran du moniteur vidéo ou une feuille de papier de l'imprimante, une succession d'images, correspondant aux signaux vidéo respectifs et représentant l'élément mobile dans ses positions différentes successives par rapport à la position de référence (Z) de manière à permettre une observation visuelle de la variation de l'angle (a) de l'élément mobile (1) par rapport à la position de référence (Z) et d'obtenir une indication automatique de la valeur de cet angle (a) pour chaque position de l'élément mobile. 4. Appareil suivant la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un bouton (3) pour déclencher manuellement le début de chaque séquence de prise de vues commençant avant que l'angle (a) n'ait atteint sa valeur maximale. 5. Appareil suivant la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de position placé de manière à déclencher automatiquement le début de chaque séquence. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (9) connecté à la mémoire (5) et à un clavier (10) permettant à l'opérateur d'effacer, dans la mémoire (5), les signaux vidéo correspondant à des vues ntermédiaires jugées inutiles et de décaler tous les signaux vidéo conservés dans la mémoire (5) de manière à combler les emplacements vides de telle façon qu'une image effacée dans l'unité de sortie '8) soit remplacée par l'image immédiatement suivante. 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que l'ordinateur (4) est conçu de manière à permettre, pour chaque vue prise, c'est-à-dire pour chaque signal vidéo stocké dans la mémoire (5), d'afficher en clair, dans l'unité de sortie (8), la valeur de l'angle (a) pour chacune des images affichées correspondant aux différentes positions prises par l'élément mobile (1) pendant la séquence de prise de vues, les différentes valeurs (al,a2 ... an), de l'angle (a) étant ainsi affichées sur l'écran du moniteur vidéo ou imprimées sur la feuille de papier dans les zones où sont formées les images respectives de l'élément mobile (1). 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7 adapté à la détermination de l'angle de varus et/ou de valgus maximal d'une jambe (1) d'un sujet marchant sur un tapis roulant, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une caméra de prise de vues (2) filmant le mouvement de la jambe (1) de l'arrière et/ou de l'avant, cette caméra (2) étant connectée à l'ordinateur (4).