Brevet FR3012315A1 — publié le 20150501

62FDEP.docx 1 La présente invention concerne le domaine médical, notamment orthopédique, et concerne plus particulièrement un dispositif de prévention de la luxation d'une articulation entre deux segments du corps d'un être vivant. Certaines personnes ont des articulations sujettes à des luxations intempestives dès lors que les segments du corps de cette personne franchissent une orientation limite entre eux. Ces personnes ne sont toutefois pas en mesure d'apprécier les risques de luxation auxquels elles s'exposent lors de leurs activités quotidiennes. Par ailleurs, certaines personnes qui ont été opérées récemment pour la pose d'une articulation prothétique ont une période de convalescence relativement longue au cours de laquelle la mobilité de leur articulation va progressivement augmenter. Lors de cette période de convalescence, il est important que l'articulation prothétique ne soit pas sollicitée au-delà d'orientations limites progressives entre les segments du corps qui s'étendent de part et d'autre de ladite articulation. En effet, un dépassement de certaines orientations limites peut entraîner une luxation de l'articulation, et une nouvelle opération chirurgicale peut alors être nécessaire. Et les orientations limites dépendent du stade de convalescence. Un problème proposé par la présente invention est de limiter les risques de luxation d'une articulation naturelle ou prothétique entre deux segments du corps d'un être vivant sans pour autant entraver mécaniquement ladite articulation afin de ne pas gêner l'être vivant. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention propose un dispositif de prévention de la luxation d'une articulation entre deux segments du corps d'un être vivant ; selon l'invention, ledit dispositif comprend : - des moyens de capteur, aptes à générer des signaux représentatifs des orientations dans un ou plusieurs référentiels d'un premier segment et d'un deuxième segment reliés l'un à l'autre par une articulation, - des moyens de mémorisation contenant des paramètres d'orientations relatives prédéterminées du premier segment par rapport au deuxième segment, - des moyens de traitement, aptes à traiter les signaux émis par les moyens de capteur pour calculer les paramètres de l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment et pour comparer ces paramètres aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées, et les moyens de traitement actionnent des moyens d'alerte locale pour générer un signal d'alerte locale perceptible par l'être vivant selon que l'un ou plusieurs des 62FDEP.docx 2 paramètres de l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment correspondent ou non aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées. Les paramètres d'orientations relatives peuvent consister en des plages d'amplitude de mouvements considérés sans danger, par exemple définies par des plages d'amplitude d'angles selon trois axes de rotation. Lorsque les segments du patient sont à proximité ou en dehors des bornes d'amplitude des plages de mouvements considérés sans danger, le dispositif de prévention le détecte grâce aux moyens de capteur et de traitement. Le patient est alors immédiatement averti par les moyens d'alerte afin que celui-ci ne poursuive pas plus loin son mouvement pour ne pas risquer une luxation. Les plages d'amplitude peuvent être déterminées au cours d'un étalonnage par un praticien à l'aide d'un système d'imagerie médicale et/ou à l'aide de manipulations de l'être vivant lui-même. Une certaine marge de sécurité peut être intégrée par le praticien dans le choix des bornes des plages d'amplitude de mouvement. En alternative, les paramètres d'orientations relatives peuvent consister en des plages d'amplitude de mouvements considérés dangereux, par exemple définies par des plages d'amplitude d'angles selon trois axes de rotation. Lorsque les segments du patient sont à proximité ou compris dans des bornes d'amplitude des plages de mouvements considérés dangereux, le dispositif de prévention le détecte grâce aux moyens de capteur et de traitement. Le patient est alors immédiatement averti par les moyens d'alerte afin que celui-ci ne poursuive pas plus loin son mouvement ou revienne dans une position admissible pour ne pas risquer une luxation. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour la surveillance d'une articulation naturelle ou d'une articulation prothétique. Dans le cas d'une articulation prothétique, on pourra adapter les bornes des plages d'amplitude de mouvement en fonction du temps écoulé de l'étape de convalescence de l'être vivant et d'une progression constatée par des évaluations régulières. De préférence, les moyens de capteurs peuvent effectuer une analyse continue pour permettre la détermination en temps réel de l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment. On effectue ainsi une surveillance en temps réel de l'être vivant. Avantageusement, les moyens de capteur peuvent comprendre : - une première unité de capteur destinée à être rapportée sur le premier segment par des premiers moyens d'attachement, et comportant des premiers capteurs 62FDEP.docx 3 permettant de déterminer l'orientation du premier segment dans un référentiel terrestre, - une deuxième unité de capteur destinée à être rapportée sur le deuxième segment par des deuxièmes moyens d'attachement, et comportant des deuxièmes capteurs permettant de déterminer l'orientation du deuxième segment dans ledit référentiel terrestre. En connaissant l'orientation de chaque segment dans un même référentiel (qui est ici le référentiel terrestre), on peut en déduire l'orientation relative entre ceux-ci, calculer les paramètres de ladite orientation relative à l'aide des moyens de traitement, puis comparer ces paramètres aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées contenus dans les moyens de mémorisation afin de vérifier leur admissibilité pour l'être vivant. Pour ce faire, les premiers et deuxièmes capteurs peuvent avantageusement comprendre chacun un magnétomètre et un accéléromètre. De préférence, les premiers et deuxièmes capteurs peuvent chacun comprendre également un gyroscope. L'utilisation d'un magnétomètre, d'un accéléromètre et d'un gyroscope dans les premiers et deuxièmes capteurs permet une certaine redondance d'informations sur l'orientation concourant à une meilleure précision dans la détermination de l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment. De préférence, les signaux émis par les moyens de capteur peuvent être transmis aux moyens de traitement par une liaison sans fil. Les première et deuxième unités de capteur, étant fixées aux segments, ne sont en effet pas toujours nécessairement visibles ou découvertes. Il est donc souhaitable de transmettre les signaux des moyens de capteur sans incommoder le patient par des entraves à ses mouvements. Avantageusement, le signal d'alerte locale peut comporter un stimulus visuel et/ou sonore et/ou tactile. La nature des signaux peut être adaptée aux préférences de l'être 30 vivant, de sa réceptivité, ou des circonstances extérieures (assemblées, cérémonies...). De préférence, selon que l'un ou plusieurs des paramètres de l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment correspondent ou non aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées, les 35 moyens de traitement peuvent actionner des moyens d'alerte distante pour générer un signal d'alerte distante apte à alerter les secours. Ceci est particulièrement utile 62FDEP.docx 4 lorsqu'une personne vulnérable est isolée et qu'on repère une orientation incorrecte. On peut ainsi lui apporter une aide extérieure au plus vite. Avantageusement, le dispositif peut comporter des moyens d'enregistrement pour enregistrer dans les moyens de mémorisation les orientations relatives successives du premier segment par rapport au deuxième segment au cours d'une période de temps. On obtient ainsi un relevé de l'activité de l'être vivant au cours d'une période de temps pouvant être d'une journée ou plus. On peut ainsi mieux connaître le mode de vie de l'être vivant, en évaluer les risques et, le cas échéant, apprécier le bon fonctionnement de la prothèse récemment implantée. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé une méthode de prévention de la luxation d'une articulation entre deux segments du corps d'un être vivant ; selon l'invention, ladite méthode comprend les opérations suivantes : a) repérer l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment reliés l'un à l'autre par une articulation, b) comparer cette orientation relative avec des orientations relatives prédéterminées, c) selon que l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment correspond ou non à une orientation relative prédéterminée, générer un signal d'alerte locale perceptible par l'être vivant. Avantageusement, le repérage de l'orientation relative peut être effectué en continu, pour permettre la détermination en temps réel de l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment. En complément, on peut prévoir que, selon que l'orientation relative du premier segment par rapport au deuxième segment correspond ou non à une orientation relative prédéterminée, on génère un signal d'alerte distante perceptible par les secours. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique d'un être vivant, à savoir un humain, muni d'un dispositif selon la présente invention ; et - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif selon la présente invention. Sur la figure 2 est illustré un exemple de mode de réalisation de dispositif 1 de prévention de la luxation d'une articulation 7 d'un humain 6 (figure 1). 62FDEP.docx Le dispositif 1 comprend : - des moyens de capteur 2, aptes à générer des signaux représentatifs des orientations dans un ou plusieurs référentiels d'un premier segment 4 (qui est ici la cuisse droite d'un humain 6) et d'un deuxième segment 5 (qui est ici le bassin de 5 l'humain 6) reliés l'un à l'autre par une articulation 7 (qui est ici l'articulation coxo- fémorale), - des moyens de mémorisation 8 contenant des paramètres d'orientations relatives prédéterminées du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5, - des moyens de traitement 9, aptes à traiter les signaux émis par les moyens de capteur 2 pour calculer les paramètres de l'orientation relative du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 et pour comparer ces paramètres aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées. Les moyens de traitement 9 actionnent des moyens d'alerte 10 locale pour générer un signal d'alerte locale perceptible par l'humain 6 selon que l'un ou plusieurs des paramètres de l'orientation relative du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 correspondent ou non aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées. De façon plus détaillée, les moyens de capteur 2 comprennent : - une première unité de capteur 3a destinée à être rapportée sur le premier 20 segment 4 par des premiers moyens d'attachement, et comportant des premiers capteurs permettant de déterminer l'orientation du premier segment 4, dans un référentiel terrestre, - une deuxième unité de capteur 3b destinée à être rapportée sur le deuxième segment 5 par des deuxièmes moyens d'attachement, et comportant des 25 deuxièmes capteurs permettant de déterminer l'orientation du deuxième segment 5, dans ledit référentiel terrestre. Les premiers et deuxièmes moyens d'attachement peuvent comporter une couche adhésive destinée à fixer les première et deuxième unités de capteur 3a et 3b sur la peau de l'humain 6. En alternative, on peut avoir recours à des 30 bandes adhésives ou à des liens de fixation souples. Pour permettre la détermination de l'orientation dans le référentiel terrestre des premier et deuxième segments 4 et 5, les premiers et deuxièmes capteurs comprennent chacun un magnétomètre et un accéléromètre. La première unité de capteur 3a fixée sur le premier segment 4 est ainsi 35 associée à un premier trièdre de référence 30a dont l'orientation dans le référentiel terrestre est connue grâce au magnétomètre et à l'accéléromètre. 62FDEP.docx 6 Il en est de même pour la deuxième unité de capteur 3b à laquelle est attaché un deuxième trièdre de référence 30b grâce au magnétomètre et à l'accéléromètre des deuxièmes moyens de capteur. Afin de déterminer avec une précision accrue l'orientation des premier et deuxième trièdres de référence 30a et 30b dans le référentiel terrestre (et donc l'orientation dans le référentiel terrestre des premier et deuxième segments 4 et 5 auxquels sont fixées les première et deuxième unités de capteur 3a et 3b), les premier et deuxième capteurs comprennent en outre chacun un gyroscope. Le dispositif 1 comporte également des moyens d'enregistrement 11 pour enregistrer dans les moyens de mémorisation 8 les orientations relatives successives du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 au cours d'une période de temps qui peut par exemple être choisie égale à 24 heures. Le dispositif 1 pourra ainsi restituer les différents mouvements opérés par l'humain 6 au cours de son activité quotidienne, ce qui permet au praticien de vérifier le bon fonctionnement de l'articulation 7 entre le premier segment 4 et le deuxième segment 5. On peut également faire le choix d'une période de temps correspondant à une séquence de mouvements d'exercices imposés. Les moyens d'alerte locale 10 peuvent émettre différents stimuli grâce à des moyens lumineux 10a, des moyens sonores 10b et des moyens vibrants 10c. On peut ainsi choisir sélectivement d'émettre un ou plusieurs stimuli de type visuel, sonore ou tactile. Le choix d'un stimulus ou de stimuli est effectué par l'humain 6 lui-même en fonction des circonstances et événements extérieurs. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif 1 comporte un terminal portable 12 qui est ici du type montre-bracelet. Cette montre- bracelet inclut les moyens de mémorisation 8, les moyens de traitement 9, les moyens d'enregistrement 11 ainsi que les moyens d'alerte 10 locale. Le terminal portable 12 peut néanmoins se présenter sous une autre forme telle qu'un téléphone portable ou sous la forme d'une tablette numérique, ou encore sous la forme d'un pendentif ou d'une boucle de ceinture. Il est à noter que tout ou partie des éléments illustrés sur la figure 2 comme étant situés à l'intérieur du terminal portable 12 de type montre-bracelet peuvent en alternative être directement intégrés dans un unique boîtier contenant la première unité de capteur 3a ou la deuxième unité de capteur 3b. D'autres répartitions sont également envisageables. Afin de ne pas entraver l'humain 6 dans ses gestes, et d'éviter chez lui une démarche contrainte ou non naturelle, les signaux émis par les moyens de 62FDEP.docx 7 capteur 2 peuvent être transmis aux moyens de traitement 9 par une liaison sans fil 13. En pratique, les moyens de mémorisation 8 contiennent des paramètres d'orientations relatives prédéterminées du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5. Dans le mode de réalisation illustré, à savoir ici l'articulation coxo-fémorale 7 de l'humain 6, ces paramètres correspondent à une enveloppe pyramidale 14 dont le sommet S coïncide avec l'articulation 7 et dont la base B correspond aux amplitudes maximales estimées admissibles pour l'humain 6 en question. Lors de l'utilisation du dispositif 1, les moyens de capteur 2 effectuent une analyse continue permettant la détermination en temps réel de l'orientation relative du premier segment 4 (cuisse) par rapport au deuxième segment 5 (bassin). Pour ce faire, la première unité de capteur 3a émet des signaux représentatifs de l'orientation du premier trièdre de référence 30a dans le référentiel terrestre tandis que la deuxième unité de capteur 3b émet des signaux représentatifs de l'orientation du deuxième trièdre de référence 30b dans le référentiel terrestre. Les moyens de mémorisation 8, recevant les signaux émis par les moyens de capteur 2, calculent alors les paramètres de l'orientation relative du 20 premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 et comparent ces paramètres calculés aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées 8 contenus dans les moyens de mémorisation 8. En l'espèce, la comparaison va permettre de déterminer si le premier segment 4 (cuisse) de l'humain 6 reste à l'intérieur de l'enveloppe pyramidale 14 correspondant à l'ensemble des 25 orientations relatives estimées sans danger. L'enveloppe pyramidale 14 est mathématiquement calculée et attachée au deuxième trièdre de référence 30b, c'est-à-dire au deuxième segment 5 qui est ici le bassin de l'humain 6. Si les moyens de traitement 9 détectent que le premier segment 4 arrive 30 trop à proximité de ou franchit l'enveloppe pyramidale 14, alors ils actionnent les moyens d'alerte locale 10 pour générer un signal d'alerte visuel et/ou sonore et/ou tactile pour alerter l'humain et lui signaler qu'il s'expose à un risque de luxation s'il poursuit son mouvement. L'humain 6 peut alors immédiatement réagir pour corriger sa posture corporelle et éviter ainsi une luxation de son articulation 7 coxo- 35 fémorale. Dans le cas où il se produit néanmoins une luxation de l'articulation 7, le premier segment 4 sortant de l'enveloppe pyramidale 14, alors l'un ou plusieurs 62FDEP.docx 8 des paramètres de l'orientation relative du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 ne correspondent pas aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées. Les moyens de traitement 9 actionnent alors des moyens d'alerte distante 130 qui émettent un signal d'alerte distante perceptible par des secours, pour que l'humain 6 soit secouru au plus vite. En d'autres termes, l'utilisation du dispositif 1 selon l'invention consiste à mettre en oeuvre une méthode de prévention de la luxation de l'articulation 7 entre deux segments 4 et 5 du corps de l'humain 6, ladite méthode comprenant les opérations suivantes : a) repérer l'orientation relative du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 reliés l'un à l'autre par une articulation 7, b) comparer cette orientation relative avec des orientations relatives prédéterminées, c) selon que l'orientation relative du premier segment 4 par rapport au deuxième segment 5 correspond ou non à une orientation relative prédéterminée, générer un signal d'alerte locale perceptible par l'humain 6. On notera que les paramètres d'orientations relatives prédéterminées peuvent être modifiés au cours du temps en fonction du temps de convalescence écoulé et des progrès réalisés par l'humain 6. Cela signifie en pratique que, dans l'exemple illustré sur la figure 1, la base B de l'enveloppe pyramidale 14 va changer de forme et augmenter de surface. Bien que la description précédente ait été effectuée en relation avec un humain 6, l'invention est applicable à d'autres êtres vivants tels que des animaux notamment en prévoyant un signal d'alerte locale adapté. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS1 - Dispositif (1) de prévention de la luxation d'une articulation (7) entre deux segments (4, 5) du corps d'un être vivant (6), comprenant : - des moyens de capteur (2), aptes à générer des signaux représentatifs des orientations dans un ou plusieurs référentiels d'un premier segment (4) et d'un deuxième segment (5) reliés l'un à l'autre par une articulation (7), - des moyens de mémorisation (8) contenant des paramètres d'orientations relatives prédéterminées du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5), - des moyens de traitement (9), aptes à traiter les signaux émis par les moyens de capteur (2) pour calculer les paramètres de l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) et pour comparer ces paramètres aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées, dans lequel les moyens de traitement (9) actionnent des moyens d'alerte locale (10) pour générer un signal d'alerte locale perceptible par l'être vivant (6) selon que l'un ou plusieurs des paramètres de l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) correspondent ou non aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées. 2 - Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de capteurs (2) effectuent une analyse continue pour permettre la détermination en temps réel de l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5). 3 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de capteurs (2) comprennent : - une première unité de capteur (3a) destinée à être rapportée sur le premier segment (4) par des premiers moyens d'attachement, et comportant des premiers capteurs permettant de déterminer l'orientation du premier segment (4) dans un référentiel terrestre, - une deuxième unité de capteur (3b) destinée à être rapportée sur le deuxième 30 segment (5) par des deuxièmes moyens d'attachement, et comportant des deuxièmes capteurs permettant de déterminer l'orientation du deuxième segment (5) dans ledit référentiel terrestre. 4 - Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes capteurs comprennent chacun un magnétomètre et un 35 accéléromètre. 5 - Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes capteurs comprennent chacun un gyroscope.62FDEP.docx 10 6 - Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les signaux émis par les moyens de capteur (2) sont transmis aux moyens de traitement (9) par une liaison sans fil (13). 7 - Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le signal d'alerte locale comporte un stimulus visuel et/ou sonore et/ou tactile. 8 - Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, selon que l'un ou plusieurs des paramètres de l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) correspondent ou non aux paramètres d'orientations relatives prédéterminées, les moyens de traitement (9) actionnent des moyens d'alerte distante (130) pour générer un signal d'alerte distante apte à alerter les secours. 9 - Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'enregistrement (11) pour enregistrer dans les moyens de mémorisation (8) les orientations relatives successives du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) au cours d'une période de temps. 10 - Méthode de prévention de la luxation d'une articulation (7) entre deux segments (4, 5) du corps d'un être vivant (6), comprenant les opérations suivantes : a) repérer l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) reliés l'un à l'autre par une articulation (7), b) comparer cette orientation relative avec des orientations relatives prédéterminées, c) selon que l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) correspond ou non à une orientation relative prédéterminée, générer un signal d'alerte locale perceptible par l'être vivant (6). 11 - Méthode selon la revendication 10, caractérisée en ce que le repérage de l'orientation relative est effectué en continu, pour permettre la détermination en temps réel de l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5). 12 - Méthode selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que, selon que l'orientation relative du premier segment (4) par rapport au deuxième segment (5) correspond ou non à une orientation relative prédéterminée, on génère un signal d'alerte distante perceptible par les secours.