Brevet FR2834220A1 — publié le 20030704

La présente invention a pour objet un appareil d'éducation et de rééducation médico-sportive. L'appareil selon l'invention a notamment pour objet l'éducation et/ou la rééducation médico-sportive du rachis lombaire et des membres inférieurs. Cet appareil est destiné à équiper aussi bien les hôpitaux et les centres de rééducation, que les lieux d'entraînement sportif tels que des salles de musculation et de remise en forme. Dans le domaine de l'éducation et de la rééducation fonctionnelle, on utilise actuellement majoritairement des appareils à poids tels que de presses, que l'on charge en fonction du travail recherché. Ces appareils présentent un certain nombre d'inconvénients, notamment en ce qu'ils sont d'un usage limité et qu'ils ne permettent pas un contrôle précis du travail effectivement fourni par l'utilisateur. Par ailleurs ces appareils ne permettent en général qu'un travail à charge constante. Le travail du rachis lombaire fait intervenir essentiellement les muscles de la ceinture lombo-abdominale, et donc principalement les muscles abdominaux à savoir les grands droits, les transverses et les obliques. Le travail, de ces muscles est traditionnellement réalisé par la répétition de mouvements de flexion du corps sur les jambes, et inversement, avec éventuellement blocage des jambes, respectivement du corps. Il est par ailleurs possible d'augmenter l'effort en utilisant des charges. On connaît également des appareils permettant de faciliter la pratique de ces exercices, tels que par exemple celui décrit dans le document WO 96/33778, lequel comprend deux parties correspondant aux parties inférieures et supérieures du dos, et articulées l'une à l'autre selon un axe transversal coïncidant en un point qui restreint la flexion de la colonne vertébrale afin de permettre un réglage de la résistance aux mouvements effectués en cours d'exercice. Ces mouvements, s'ils sont réalisés correctement, avec ou sans l'appareil précité ou analogue, donnent des résultats très satisfaisants, par contre rien ne permet ni le contrôle de l'efficacité du travail réalisé, ni le suivi des progrès. En effet, s'il est bien entendu possible de compter le nombre de répétitions du mouvement et de comptabiliser les variations de ce nombre, rien ne permet de déterminer si tous les mouvements sont réalisés avec la même intensité, que ce soit dans une même série de mouvements ou dans des séries de mouvements différentes. On connaît par ailleurs des appareils utilisant, en remplacement des charges qu'il est possible d'utiliser pour accroître les efforts à fournir, des moto-réducteurs aptes à exercer des efforts de réaction. Outre leur encombrement réduit, ces appareils offrent d'autres possibilités de travail, telles que la musculation isokinétique ou la musculation isotonique. Un tel appareil a déjà été proposé par l'un des présents inventeurs dans le document FR 2.619. 723, et qui consiste en un appareil d'éducation et de rééducation des membres inférieurs. Cet appareil est capable de répondre par des mouvements fins, dynamiques et précis aux sollicitations des utilisateurs, il permet ainsi de pallier les inconvénients des appareils existants, et de réaliser un contrôle des exercices réalisés. Cet appareil se présente sous la forme d'un fauteuil comprenant une assise et un dossier, et il comporte, en extrémité de ladite assise, un pivot d'axe transversal sur lequel est articulé par l'une de ses extrémités un bras dont l'autre extrémité est destinée à être solidarisée à l'un ou les deux membres inférieurs de l'utilisateur, au niveau des chevilles. Le bras est relié à un moyen moteur, tel qu'un vérin hydraulique, apte à offrir un effort résistant dans un sens ou dans un autre selon que l'on exerce un mouvement concentrique ou excentrique, tandis que des moyens capteurs permettent de déterminer l'intensité des efforts. Cet appareil représente un progrès important dans le domaine de l'éducation et de la rééducation fonctionnelle des membres inférieurs, mais il n'existe pas d'appareil équivalent pour l'éducation et la rééducation médico-sportive du rachis lombaire et/ou des membres inférieurs, et la présente invention a pour but de remédier à cette carence. L'appareil d'éducation et de rééducation médico-sportive selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il se présente sous la forme d'un fauteuil comportant un dossier et une assise, ledit dossier, qui est équipé de moyens réglables d'assujettissement de l'utilisateur, est articulé à ladite assise selon un axe transversal en sorte de permettre à l'utilisateur de réaliser des mouvements de flexion du buste par rapport au bassin, et il est relié à un moyen moteur apte à l'entraîner en pivotement selon ledit axe, et en ce qu'il comporte des moyens de traitement d'informations aptes d'une part à piloter ledit moyen moteur en sorte qu'il exerce un effort résistant d'une intensité donnée et éventuellement à une vitesse angulaire également donnée, et d'autre part, en coopération avec des moyens capteurs aptes à enregistrer les efforts fournis par l'utilisateur par rapport audit dossier, à établir les caractéristiques de l'effort fourni, de manière à permettre une comparaison avec celles de l'effort demandé, et de réaliser une correction. Selon une caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, le dossier est prévu apte à pivoter sur une amplitude maximum d'approximativement 1250 à partir d'une position en alignement avec l'assise. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, le dossier est réalisé en deux parties, inférieure et supérieure, articulées l'une à l'autre selon un axe parallèle à celui d'articulation dudit dossier sur l'assise, tandis que des moyens moteurs sont aptes à faire pivoter ladite partie supérieure sur ladite partie inférieure d'un angle d'une amplitude donnée, à un moment donné lors du déplacement en pivotement dudit dossier sur l'assise, et dans le même sens que ce dernier. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, la partie supérieure du dossier est prévue apte à pivoter par rapport à la partie inférieure d'un angle d'une amplitude maximum d'environ 35 . De manière préférentielle, le pivotement de la partie supérieure sur la partie inférieure du dossier intervient antérieurement à celui dudit dossier sur l'assise, notamment lorsque la position de départ est l'horizontale ou proche de l'horizontale, en sorte de permettre un placement approprié des vertèbres lombaires. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, il comporte des moyens aptes à permettre le blocage des membres inférieurs lors de la réalisation des exercices. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, il comporte des moyens aptes à permettre la réalisation d'exercices d'éducation et de rééducation médicosportive des membres inférieurs, et qui consistent en un bras monté pivotant par une extrémité sur un pivot disposé en avant de l'assise, et dont l'autre extrémité est destinée à être solidarisée à l'un ou les deux membres inférieurs de l'utilisateur, au niveau de la cheville, ledit bras étant apte à être entraîner en pivotement selon ledit axe par un moyen moteur piloté par des moyens de traitement d'informations aptes en sorte que ledit moyen moteur exerce un effort résistant d'une intensité donnée et éventuellement à une vitesse angulaire également donnée, tandis que des moyens capteurs permettent l'enregistrement des efforts fournis par l'utilisateur par rapport audit bras en sorte d'établir les caractéristiques relatives à l'effort fourni, de manière à permettre une comparaison avec celles de l'effort demandé, et de réaliser une correction. De manière avantageuse, l'appareil selon l'invention autorise le travail simultané des muscles de la ceinture lombo-abdominale et de ceux des membres inférieurs. Il permet toutefois un travail indépendant, le bras pivotant constituant le moyen de blocage des jambes lors des exercices du rachis, tandis que le blocage du haut du corps sur le dossier permet le travail des membres inférieurs. De préférence, l'appareil selon l'invention comporte des moyens moteurs distincts pour le travail du rachis et celui des membres inférieurs, il est toutefois possible d'utiliser un seul moyen moteur associé à des moyens de transmission débrayables. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, il comporte des moyens de représentation graphique aptes à permettre la visualisation des caractéristiques du travail effectué. Les moyens de représentation graphiques permettent de modifier pratiquement instantanément les exercices en cours de réalisation, notamment par leur comparaison avec les objectifs à atteindre. Ils peuvent être accessibles soit directement par l'utilisateur, soit par le thérapeute ou l'entraîneur selon que l'appareil est utilisé dans le domaine de la rééducation ou dans celui de l'entraînement sportif. De manière avantageuse, l'appareil peut incorporer des moyens d'enregistrement des données recueillies, et également d'impression de celles-ci. Cette caractéristique autorise la mémorisation et la modification des différentes courbes de forces réalisées par le sportif. Ce qui permet d'associer un mouvement d'amplitude totale avec une résistance prédéterminée limitée à une portion de cette amplitude. Cela permet d'éviter la surcharge d'une articulation sensible ou pathologique, et de corriger une courbe de force musculaire anormale séquellaire d'un traumatisme ancien et de l'identifier à celle du membre controlatéral, et également de modifier la courbe de force musculaire du sportif, de la comparer ou l'identifier au meilleur de la discipline. Selon une autre caractéristique additionnelle de l'appareil selon l'invention, les moyens moteurs consistent en des moteurs à rotor non bobiné. Pour les membres inférieurs, les forces d'entraînement varient de 0 à 170 Déca newton, avec des vitesses comprises entre 0 et 400 degrés par seconde, tandis que pour la ceinture lombo-abdominale, les forces d'entraînement varient de 0 à 100 Déca newton avec des vitesses comprises entre 0 à 200 degrés par seconde. Les différents mouvements pourront être réalisés en concentrique avec raccourcissement du muscle concerné et en excentrique, avec allongement du muscle concerné. La rééducation de la ceinture lombo-abdominale et des deux membres inférieurs, en simultané ou non, est aisément réalisable en mode : - isocinétique, déplacement avec limitation du seuil maximal de vitesse, - isotonique, déplacement avec charge constante, - isométrique, le muscle garde la même longueur au cours de la contraction musculaire. - physiotonique, la charge et la vitesse sont variables, ce qui permet un mouvement parfaitement physiologique. - isocinématique, déplacement à vitesse réellement constante. Ce mode est une variante du mode isocinétique, qui est indispensable dans les cas où l'utilisateur doit réaliser réellement des mouvements à la vitesse prédéterminée. Ce mode est plus particulièrement réservé aux sportifs, et plus précisément aux sprinters pour lesquels des entraînements à vitesse rapide sont nécessaires. L'appareil selon l'invention permet également la stimulation de la boucle neuromusculaire gamma. En association avec un mouvement volontaire moteur ou résistant, des impulsions mécaniques spécifiques sont produites par l'appareil afin de stimuler les faisceaux neuromusculaires gamma situés dans le muscle, et de déclencher le réflexe médullaire gamma. Ceci a pour but de majorer la force de contraction musculaire en additionnant la contraction réflexe à la contraction volontaire et de dépasser de façon transitoire les possibilités de l'entraînement sportif. Les avantages et les caractéristiques de l'appareil selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique d'un appareil selon l'invention. - les figures 2a et 2b représentent des vues schématiques de plusieurs positions successives de l'appareil selon l'invention lors de son utilisation. - la figure 3 représente une vue schématique partielle d'un mode de réalisation particulier du même appareil. En référence à la figure 1, on peut voir un appareil selon l'invention où sont schématisés une assise 1 et un dossier 2. Le dossier 2 est articulé sur l'assise 1 selon un axe transversal 3, et il est animé en pivotement sur ce dernier par des moyens moteurs, non représentés, du type ensemble bielle-manivelle entraîné par un moto-réducteur à rotor non bobiné. Par ailleurs, le dossier 2 est muni de moyens 23, non représentés sur la figure 1 mais visibles sur la figure 3, de type harnais, permettant d'y solidariser le buste de l'utilisateur. On notera que sur cette figure sont représentées les deux trois positions extrêmes A et B du dossier 2. La position A correspond à une position allongée, à l'horizontale, laquelle constitue dans la majorité des exercices d'éducation ou de rééducation, en la position de départ. On notera toutefois que, de préférence, l'assise 1 n'est pas parfaitement alignée avec le dossier 2 qui est à l'horizontale, mais est légèrement relevée d'un angle a d'environ 50. La position B correspond au repliement du buste sur les jambes, cette position étant bien entendu la position extrême, elle peut varier d'un exercice à un autre, et également d'un patient à un autre selon la morphologie et les aptitudes physiques de celui-ci. En référence également aux figures 2a, 2b et 2c, on peut voir que le dossier 2 est réalisé en deux parties 20 et 21 articulées l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'un axe 22 parallèle à l'axe 3, et qui se situe à une distance d'environ 35 cm du plan d'assise. La partie 20, dite inférieure, est articulée sur l'assise 1 et est reliée aux moyens moteurs du dossier 2, tandis que la partie 21, dite supérieure, est apte à pivoter sur la partie inférieure 20 selon un angle p sous l'action de moyens moteurs, non représentés, de préférence solidaires de la partie inférieure 20. Le pivotement de la partie supérieure 21 sur la partie inférieure 20, lors d'un exercice partant d'une position initiale A, intervient à l'amorce de l'exercice, avant le pivotement du dossier 2, ou plus exactement de la partie inférieure 20, sur l'assise 1, comme cela apparaît sur les figures 2a et 2b. Le pivotement selon l'angle P est destiné à permettre le placement idéal du dos lors de la réalisation des exercices, et notamment à éviter d'entamer un mouvement de flexion du buste sur les jambes en lordose. Sur la figure 1, on peut voir que dans la position B la partie inférieure 20 du dossier 2 pivote d'un angle 5, dont la valeur est au maximum de 1250, tandis que la partie supérieure 21 a pivoté d'un angle ss, en sorte que l'angle moyen y, d'inclinaison du buste par rapport à la verticale ne soit pas supérieur à environ 450. On notera que le pivotement permet également, du fait du maintien de l'utilisateur, de réaliser des étirements précis de celui-ci selon des amplitudes angulaires choisies. Le fonctionnement des moyens moteurs, et donc le pivotement du dossier 2, est piloté par des moyens informatiques en fonction de données enregistrées, à savoir les caractéristiques physiques et morphologiques de l'utilisateur et les caractéristiques techniques de l'exercice à réaliser. Par ailleurs, des moyens capteurs, tels que des jauges de contrainte, interposées entre l'appareil et l'utilisateur, permettent d'apprécier le travail fourni par l'utilisateur, à savoir la force avec laquelle est réalisé l'exercice ainsi que la vitesse d'exécution de celui-ci. Les moyens informatiques comparent alors les caractéristiques du travail fourni avec celles du travail demandé, et ces caractéristiques sont représentées graphiquement sur un écran, par exemple sous forme d'une superposition de courbes, ce qui en permet la visualisation et l'interprétation, et donc une correction quasi instantanée. Les exercices peuvent ainsi être réalisés de manière très précise, et il est possible d'ajuster le travail demandé d'un utilisateur à un autre, et d'une séance à une autre pour un même utilisateur en sorte de déterminer avec justesse les progrès réalisés. Ces caractéristiques sont particulièrement avantageuses dans de domaine de la rééducation des hémiplégies flasques, où l'appareil selon l'invention permet au patient la réalisation de mouvements contre la pesanteur, partiellement aidés. L'aide à fournir par l'appareil est paramétrable par le rééducateur, et les possibilités de mémorisation de l'appareil autorisent, une rééducation précise et graduelle ainsi qu'une quantification précise des progrès réalisés par le patient. En référence maintenant à la figure 3, on peut voir que selon un mode de réalisation particulier, l'appareil selon l'invention permet un travail simultané des membres inférieurs. A cet effet il comporte, outre l'assise 1, le dossier 2 en deux parties 20 et 21 et les axes d'articulation 3 et 22, un bras 4 monté pivotant sur un axe 10 situé en avant et au-dessus de l'assise 1 en sorte de coïncider avec l'axe d'articulation des genoux. On notera à cet effet que la position de l'axe 10 est ajustable, soit par son déplacement, soit par celui de l'assise 1. Le bras 4 comporte à son extrémité, opposée à celle montée pivotante, des moyens 40 de blocage de chacun des pieds de l'utilisateur. On notera que ces moyens 40 de blocage sont avantageusement amovibles individuellement, en sorte de pouvoir être enlevés pour ne pas constituer une gêne lors du travail d'un seul membre. Le bras 4 est animé en pivotement par des moyens moteurs pilotés par des moyens informatiques, non représentés, analogues à ceux animant le dossier 2 en sorte de permettre des exercices équivalent avec les membres inférieurs. Ces moyens moteurs ne sont pas paramétrés de la même manière, les membres inférieurs étant bien entendu d'une plus grande force. Par ailleurs, et de préférence, les moyens moteurs du dossier 2 et ceux du bras 4 sont pilotés par les mêmes moyens informatiques. Avantageusement, il est possible de travailler uniquement le rachis, le bras 4 servant alors de cale-pied, inversement il est possible de ne travailler que les membres inférieurs. L'appareil selon l'invention offre de nombreux avantages par rapport à ceux existants, il permet notamment une éducation et une rééducation médico-sportive asservies et pilotées par ordinateur. Ainsi du point de vue médical il offre la possibilité : - de réaliser des stimulations du système neuromusculaire Gamma - de corriger la courbe de force musculaire du patient, - de réaliser, lors d'un flexum articulaire ou de rétractions musculaires, des étirements tel que : - l'étirement passif seul ou associé à une facilitation neuromusculaire active ou passive ou suivant des techniques de retenu relâché, contracté relâché, - de réaliser des mouvements assistés lors de rééducation d'hémiplégies flasques - d'envisager la rééducation et l'annulation de la spasticité lors d'hémiplégie spastique par stimulation de la boucle neuromusculaire Gamma du muscle antagoniste au muscle concerné, - de réaliser une rééducation dynamique couplée à l'électrostimulation neuromusculaire. Du point de vue sportif, il permet : - un mouvement conduit qui associe un mouvement d'amplitude totale avec une résistance sur une portion seulement de cette amplitude évitant la surcharge d'une articulation sensible ou pathologique, - des mouvements avec résistance variable suivant la courbe de force musculaire du sportif ou suivant une autre courbe de force : permettant ainsi de corriger la courbe du sportif et éventuellement de l'identifier aux meilleurs de la discipline, économisant de nombreuses heures d'entraînement sur le terrain. - une stimulation de la boucle neuromusculaire Gamma, un entraînement successif des muscles agonistes et antagonistes avec des techniques, des intensités des amplitudes identiques ou différentes suivant le choix du sportif. REVENDICATIONS 1) Appareil d'éducation et de rééducation médico-sportive, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un fauteuil comportant un dossier (2) et une assise (1), ledit dossier (2), qui est équipé de moyens (23) réglables d'assujettissement de l'utilisateur, est articulé à ladite assise (1) selon un axe transversal (3) en sorte de permettre à l'utilisateur de réaliser des mouvements de flexion du buste par rapport au bassin, et il est relié à un moyen moteur apte à l'entraîner en pivotement selon ledit axe (3), et en ce qu'il comporte des moyens de traitement d'informations aptes d'une part à piloter ledit moyen moteur en sorte qu'il exerce un effort résistant d'une intensité donnée et éventuellement à une vitesse angulaire également donnée, et d'autre part, en coopération avec des moyens capteurs aptes à enregistrer les efforts fournis par l'utilisateur par rapport audit dossier (2), à établir les caractéristiques de l'effort fourni, de manière à permettre une comparaison avec celles de l'effort demandé, et de réaliser une correction. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dossier (2) est prévu apte à pivoter sur une amplitude maximum d'approximativement 1250 à partir d'une position en alignement avec l'assise. 3) Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dossier (2) est réalisé en deux parties (20,21), inférieure et supérieure, articulées l'une à l'autre selon un axe (22) parallèle à celui (3) d'articulation dudit dossier (2) sur l'assise (1), tandis que des moyens moteurs sont aptes faire pivoter ladite partie supérieure (21) sur ladite partie inférieure (20) d'un angle d'une amplitude donnée, à un moment donné lors du déplacement en pivotement dudit dossier (2) sur l'assise (1), et dans le même sens que ce dernier. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie supérieure (21) du dossier (2) est prévue apte à pivoter par rapport à la partie inférieure (20) d'un angle d'une amplitude maximum d'environ 35 . 5) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (40) aptes à permettre le blocage des membres inférieurs lors de la réalisation des exercices. 6) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à permettre la réalisation d'exercices d'éducation et de rééducation médico-sportive des membres inférieurs, et qui consistent en un bras (4) monté pivotant par une extrémité sur un pivot (10) disposé en avant de l'assise (1), et dont l'autre extrémité est destinée à être solidarisée à l'un ou les deux membres inférieurs de l'utilisateur, au niveau de la cheville, ledit bras (4) étant apte à être entraîner en pivotement selon ledit axe (10) par un moyen moteur piloté par des moyens de traitement d'informations aptes en sorte que ledit moyen moteur exerce un effort résistant d'une intensité donnée et éventuellement à une vitesse angulaire également donnée, tandis que des moyens capteurs permettent l'enregistrement des efforts fournis par l'utilisateur par rapport audit bras (4) en sorte d'établir les caractéristiques relatives à l'effort fourni, de manière à permettre une comparaison avec celles de l'effort demandé, et de réaliser une correction. 7) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de représentation graphique aptes à permettre la visualisation des caractéristiques du travail effectué. 8) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens moteurs consistent en des moteurs à rotor non bobiné.