EP3076876A1 - Méthode d'évaluation in vivo de l'état physiopathologique d'un tissu biologique et dispositif associé - Google Patents

Méthode d'évaluation in vivo de l'état physiopathologique d'un tissu biologique et dispositif associé

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Publication number
EP3076876A1
EP3076876A1 EP14825411.3A EP14825411A EP3076876A1 EP 3076876 A1 EP3076876 A1 EP 3076876A1 EP 14825411 A EP14825411 A EP 14825411A EP 3076876 A1 EP3076876 A1 EP 3076876A1
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EP
European Patent Office
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force
joint
ultrasound
displacement
data
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14825411.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Joseph FOURNIER
Marielle Defontaine
Frédéric PATAT
Francis CANON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Hospitalier Regional Universitaire de Tours
Universite de Technologie de Compiegne UTC
Universite de Tours
Original Assignee
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Universite Francois Rabelais de Tours
Centre Hospitalier Regional Universitaire de Tours
Universite de Technologie de Compiegne UTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM, Universite Francois Rabelais de Tours, Centre Hospitalier Regional Universitaire de Tours, Universite de Technologie de Compiegne UTC filed Critical Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Publication of EP3076876A1 publication Critical patent/EP3076876A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B8/08—Clinical applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0048—Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli
    • A61B5/0053—Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli by applying pressure, e.g. compression, indentation, palpation, grasping, gauging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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    • A61B5/4519—Muscles
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    • A61B5/458—Evaluating the elbow
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    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means using visual displays

Definitions

  • the present invention relates to a method for in vivo evaluation of the physiopathological state of a biological tissue located near a joint. More specifically, the present invention makes it possible to evaluate the mechanical properties of said biological tissue and their variations.
  • the present invention also relates to a non-invasive medical device for the in vivo evaluation of the pathophysiological state of a biological tissue located near a joint.
  • Musculoskeletal disorders are among the leading causes of pain and disability in adults. Generally related to hyper-use, these disorders are often associated with sports activities or professional activities. They are mainly attributed to occasional traumatic overload, as in the case of speed races, or repeated micro-traumas, as in the case of long distance races.
  • Tendon diseases are an important part of musculoskeletal disorders. They can affect 30 to 50% of the physically active population. Among them, Achilles tendinopathy is particularly common in the male population of 30 to 50 years. When compared to the general population, the incidence of Achilles tendonopathy, also known as calcaneal tendinopathy, was measured at 2 per 1000 and 35% of cases would be related to sport. The incidence among top athletes is still much higher. Tendinopathy, which can be asymptomatic for a long time, affects the quality of life and the productivity of people for a long time. Achilles tendon ruptures usually occur on pathological tendons, and tendinopathies are often diagnosed a posteriori. In addition, healing of lesions tendinous is a complex and poorly known phenomenon that is accompanied by changes in mechanical properties: the scar tissue is thus often mechanically inferior to the original tissue.
  • tendinopathies often asymptomatic, is currently late and the clinical diagnosis is then completed using medical imaging tests.
  • Current techniques for the assessment of tendon diseases are mainly based on ultrasound and MRI (Magnetic Resonance Imaging). These imaging methods provide important morphological information on the condition of the tendon in static condition but do not provide, in standard practice, the tendon condition and its variations over time (ie in dynamic condition).
  • the tendon is a dynamic structure par excellence because it allows the movement of the human body by connecting a muscle tissue to a bone structure.
  • a tendon can thus be solicited statically, for example by isometric contraction of the muscle, or dynamically, for example by eccentric or concentric contraction of the muscle.
  • a thorough knowledge of tendon diseases therefore requires to know the dynamic properties and not just the static properties of the tendon.
  • some occult tendinopathies are not detectable through conventional imaging techniques. The aforementioned methods are also limited by the time required to acquire the images. There is currently no simple method, which can be used in clinical practice, to evaluate the physiopathological state of a tendon through these mechanical properties, which are known to be directly related to the state of health. and the tendon elongation capabilities.
  • One of the objectives of the present invention is therefore to enable the clinician to obtain information on the physiopathological state of the Achilles tendon, by associating with the measurements made on the biological tissue using ultrasonic waves, the measurements of the stresses (force, stresses, displacement, deformation, ...) imposed on the articulation or undergone by the joint.
  • the present invention makes it possible, by associating, over time, the ultrasonic measurements performed on the rope with the measurements of the stresses, to be able to predict the state of the rope outside the range. measurement.
  • the present invention provides a non-destructive dynamic evaluation.
  • the present invention makes it possible to have knowledge of the variation of the mechanical properties as a function of the stresses.
  • the invention thus makes it possible to predict the evolution of the mechanical properties of the fabric as a function of the stresses.
  • the measurement of the two parameters (solicitations and ultrasound parameters collected) makes it possible to overcome the knowledge of the state of tension.
  • Another object of the invention is based on the ease of use, the ease of transport and the energy autonomy of the device implementing the method of the present invention. Indeed, there is currently no portable device, used daily in clinical practice, to know the physiopathological state of a biological tissue.
  • the invention proposes to overcome this lack by providing a portable integrated device and easily transportable.
  • the present invention thus makes it possible to characterize in vivo a biological tissue from a non-morphological but biomechanical point of view, in a non-invasive manner using a portable device that simultaneously makes it possible to measure the propagation parameters of a wave ultrasound through a tissue and measurement of strength and / or joint movement.
  • the present invention is therefore particularly useful both for assisting in the diagnosis and management of tendon pathologies, but also for detecting and diagnosing said pathologies and monitoring the evolution of the pathophysiological state thanks to the knowledge of the mechanical properties of the tendon .
  • the invention thus relates to a method for the non-invasive evaluation of the physiopathological state of a biological tissue located in the vicinity of a joint, comprising the emission of an ultrasound wave in said tissue, from a source of ultrasound, the simultaneous acquisition of at least one parameter extracted from the ultrasound signal received after propagation of the ultrasonic wave, and at least one data of force and / or articular displacement, and the processing of the information simultaneously acquired; said method not being an ultrasound imaging method.
  • said evaluation method further comprises a first step of applying a force and / or a predefined articular displacement.
  • said articulation is an articulation of the human body comprising a main degree of freedom, preferably said articulation is an elbow joint, a knee joint, an ankle joint, a metacarpophalangeal joint, an articulation metatarsal-phalangeal, or an interphalangeal joint.
  • the biological tissue studied is a tendon, a muscle, a ligament, a nerve or the skin, preferably an Achilles tendon, a quadricipital tendon or a triceps brachii tendon.
  • the processing of said simultaneously acquired data comprises the extraction of at least one ultrasound parameter chosen from the propagation velocity of the ultrasonic wave, the attenuation of the ultrasonic wave at the reception point of the ultrasound wave. wave, the amplitude of the ultrasonic wave at the point of reception of the wave, the frequency of the ultrasonic wave at the point of reception of the wave, or the modification of the frequency spectrum of the ultrasonic wave; and the correlation between said ultrasound parameter and the measured force and / or joint displacement data.
  • the invention also relates to a device for evaluating the physiopathological state of a biological tissue located near a joint, allowing the implementation of the method according to the present invention.
  • said evaluation device comprises:
  • a means for measuring the force and / or the articular displacement such as, in a nonlimiting manner, an ergometer, a force sensor, a displacement sensor, an accelerometer or a dynamometer;
  • an ultrasound probe comprising at least one emitting transducer and at least one receiving transducer
  • said device further comprises means for applying a predetermined force and / or articular displacement, such as for example a jack, a hydraulic jack or a motor.
  • said device comprises, in a portable, integrated and non-invasive manner, at least one means for measuring a force and / or an articular displacement, at least one ultrasound probe, at least one acquisition system simultaneous ultrasound data and force data and / or articular displacement, at least one processing system of said data and at least one autonomous energy source; an ultrasound probe being placed on the skin facing the biological tissue and a means for measuring a force and / or an articular displacement being located at the level of the requested joint.
  • an emitting transducer and a receiving transducer are aligned along the axis of operation of the studied fabric.
  • the acquisition and processing system comprises an acquisition card, a microprocessor, a data storage space, and at least one data processing software.
  • the device further comprises a post-processing data display module and / or a data transmission means.
  • Articleation to a primary degree of freedom refers to any articulation of the human body whose predominant movement includes a degree of freedom (eg the articulation of the elbow, ankle, knee, metacarpophalangeal, metatarsal-phalangeal, interphalangeal joints ).
  • Articleation of the ankle refers to the articulation of the ankle or talo-crural joint that requires, among other things, during its operation, the Achilles tendon.
  • Kee joint includes the femoro-patellar joint and the femoro-tibial joint, internal and external, and particularly requires, during its operation, the patellar ligament and the quadricipital tendon.
  • Correlation within the meaning of the present invention, relates to the study of the relationship between two parameters; by means of a statistical study well known to those skilled in the art, and / or a graphical representation of one of the parameters as a function of the other, and / or by any other method that the person skilled in the art would deem appropriate.
  • Concentric contraction refers to a contraction resulting in a controlled shortening of the muscle.
  • Eccentric contraction refers to a contraction resulting in a controlled elongation of the muscle.
  • Isometric contraction refers to a contraction characterized by a lack of displacement. It is the contraction of the muscle to resist a constraint without joint movement.
  • Ergometer means a physical exercise machine that consists in having the user reproduce a defined exercise; Ergometer according to the present invention comprises means for measuring a force and / or an articular displacement.
  • Force and / or articular displacement means the force and / or displacement imposed on the joint by any external means within the reach of the human being. profession or the force and / or displacement suffered by the joint by the muscular action.
  • “Ligament” refers to an anatomical formation that joins two bone structures.
  • Means for measuring force and / or displacement means any means such as a sensor, a gauge, an accelerometer, a dynamometer or an ergometer for measuring the force and / or the articular displacement.
  • Physiopathology or physiopathological state concerns the study of the disturbances of the normal mode of functioning of the elements of the human body.
  • the physiopathological state corresponds to the state of physiological disruption of the biological tissue. Knowing or evaluating the physiopathological state thus consists in knowing or studying the modifications of the functions of the organism during a disease, such as, for example, tendinopathy.
  • Treating refers to an anatomical formation that forms the junction between a muscle and a bone structure.
  • Bio tissue located near a joint relates to a tissue (such as for example a muscle, a ligament, a tendon, a nerve or the skin) exercised during the movement of the bony parts of the joint.
  • the present invention relates to a method for in vivo evaluation of the physiopathological state of a biological tissue.
  • the method comprises, non-invasively, the simultaneous measurement of the force and / or joint displacement and at least one parameter calculated from the ultrasound signal received after propagation of an ultrasound wave in said biological tissue.
  • the invention thus relates to a method for the non-invasive evaluation of the physiopathological state of a biological tissue located in the vicinity of a joint, comprising the emission of an ultrasound wave in said tissue, from a source of ultrasound, and the simultaneous acquisition of at least one parameter extracted from the signal ultrasound received after propagation of the ultrasonic wave, and at least one given force and / or articular displacement, and the processing of simultaneously acquired information.
  • Said method according to the present invention not being an ultrasound imaging method.
  • the present invention relates to a method for evaluating the physiopathological state of a biological tissue by measuring the mechanical properties of said biological tissue under stress.
  • said biological tissue is a biological tissue of a mammal, preferably a human being.
  • said biological tissue is any biological tissue, preferentially a muscle tissue, an epithelial tissue, a nerve tissue or a connective tissue, more preferably a tendon, a muscle, a ligament, a nerve or the skin.
  • said biological tissue is located at a joint and / or near the skin to facilitate ultrasonic wave measurement and information retrieval specifically corresponding to the tissue of interest.
  • said joint is any articulation of a mammal or a human being, preferably a joint with a main degree of freedom, still more preferably an articulation of the ankle, knee, elbow, metacarpophalangeal joint, metatarsophalangeal joint, or interphalangeal joint.
  • the present invention relates to the evaluation of the physiopathological state of a tendon, muscle or ligament at an elbow joint, a knee joint, an ankle joint , a metacarpophalangeal joint, a metatarsophalangeal joint, or an interphalangeal joint.
  • the present invention relates to the evaluation of the pathophysiological state of an Achilles tendon, a patellar ligament, a quadriceps tendon or a triceps brachii tendon.
  • the present invention includes measuring the force and / or displacement to which the joint is subjected.
  • the force and / or displacement may be imposed via an external device or means or by the subject himself, for example during a movement.
  • the method of the invention includes a step of measuring the force and / or the articular displacement, or in an equivalent manner for the person skilled in the art, the stress and / or the deformation or else of the strength and / or position.
  • the present invention comprises a first step of applying a force and / or a predefined displacement.
  • the force and displacement measuring means may comprise two separate measuring means (one for measuring the force and one for measuring the displacement) or a combined measuring means.
  • the means for measuring the force and / or the articular displacement may be any means known to those skilled in the art such as an accelerometer, a dynamometer, a force sensor or a displacement sensor.
  • the invention comprises means for applying a predefined force and / or articular displacement which may be a jack (particularly a hydraulic jack) or a motor, as is well known to those skilled in the art. to generate the mobility of a limb or joint.
  • said means is able to reproduce to the user a natural movement and / or to measure a force and / or a predefined displacement.
  • Said means of the present invention is thus dedicated to the biomechanical characterization of a joint and makes it possible to stress the tissue by imposing on said articulation a force and / or a displacement.
  • said means comprises an axis of rotation coinciding with the axis of rotation of the hinged joint.
  • the invention comprises means for measuring the force and / or the articular displacement and means for applying a force and / or a predefined articular displacement.
  • the subject and in particular his articulation of interest, is free and performs an articular movement, causing a force and / or an articular displacement. Said force and / or said articular displacement is then measured by means of measuring means according to the invention.
  • the invention comprises means for measuring the force and / or articular displacement without means for applying a force and / or displacement. Said displacement and / or said force being imposed by the subject.
  • the means for measuring the force and / or the articular displacement is fixed to the joint studied by any means of attachment within the reach of the skilled person such as straps for example.
  • the ergometer is attached to the joint studied by any means of attachment within the reach of the skilled person such as straps for example.
  • said attachment means is adjustable to accommodate subjects of varied anthropometric characteristics.
  • the ergometer comprises an axis of rotation coinciding with the axis of rotation of the hinged joint.
  • the ergometer can measure a force and / or an articular displacement.
  • the force can be converted into moment of strength knowing the distance between the axis of rotation of the joint and the force sensor of the ergometer.
  • the subjects are installed on an ergometer comprising a platform guided in rotation on an axis corresponding to the axis of the ankle joint.
  • the articular angles of the knee and the ankle are adjusted to predefined values, preferably respectively 120 ° and 90 °.
  • the foot of the subject is secured to the platform via a shoe and straps taking care to coincide the axis of rotation of the pin with the axis of rotation of the pedal.
  • the ergometer of the present invention allows the performance of tests in dynamic condition (concentric contraction of the muscle or eccentric contraction of the muscle) or in static condition (isometric contraction of the muscle).
  • the invention comprises a means of exerting on the articulation an external force of opposite direction and greater than the muscular force produced.
  • the ergometer comprises a force sensor and / or a position sensor (making it possible to know the displacement) fixed integrally to the ergometer.
  • the data from the force sensor and / or the position sensor are acquired using an acquisition system enabling simultaneous acquisition of said data and data from the ultrasound probe.
  • the present invention comprises the emission into a tissue of an ultrasonic wave. Indeed the present invention allows the in vivo characterization of biological tissue from a biomechanical point of view by measuring the mechanical properties of a biological tissue when it is stressed. This measurement of the mechanical properties of a biological tissue is in particular carried out by propagation of an ultrasonic wave in said tissue. This Measuring the mechanical properties of a biological tissue is not obtained by ultrasound imaging.
  • an ultrasound probe is placed on the skin facing the studied tissue so that the probe-tissue distance studied is as small as possible or the propagation of the ultrasonic wave is the best possible (by playing with example on the angle). It has been shown that the measurements made are not affected by the passage of the wave through the skin.
  • the probe-tissue distance studied is between 1 millimeter and 25 centimeters, preferably between 5 millimeters and 5 centimeters.
  • the face of the probe in contact with the skin is made of a biocompatible material, preferably a biocompatible silicone.
  • the probe is adapted to the tissue to be studied so that the shape of the face of the probe in contact with the skin corresponds to the morphology of that body part, so generally the probe is slightly concave.
  • the ultrasonic probe comprises at least one emitting transducer, preferably 1 to 50 emitting transducers, more preferably 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 transmitting transducers and at least one receptor transducer, preferably 1 to 100 receptor transducers, more preferably 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 100 receptor transducers.
  • the emitting and receiving transducers are conventional transducers well known to those skilled in the art.
  • the at least one emitting transducer and the at least one receiving transducer are aligned along the major axis of the subject fabric, i.e. the fiber axis of the fabric or the axis of tissue operation.
  • the at least one transmitting transducer and the at least one receiving transducer are included in the ultrasound probe.
  • the distance between the transmitting transducer and the at least one receiving transducer is fixed and predetermined.
  • the ultrasound probe emits short ultrasonic pulses that approach the tendon at the critical angle according to the Snell-Descartes law, the ultrasonic waves then propagate along the fibers and are summed in phase at the transducers receivers of the probe.
  • the presence of several receivers aligned with the at least one transmitter makes it possible to ensure a better reliability of the measurement since the travel time of the wave (and therefore the speed of propagation of the wave since the distance is fixed and determined between the transmitter and each receiver) between the transmitter and each receiver is calculated independently in order to obtain a reliable average propagation speed.
  • the transmitter-receiver (s) distances are chosen so as to receive firstly the leading wave which is the longitudinal wave propagating at the skin / tissue interface.
  • the measurement of the propagation velocity of the head wave is based on the digital detection of the first maximum associated with a technique of interpolation between receivers well known to those skilled in the art.
  • the probe is fixed opposite the studied fabric. This maintenance of the probe without intervention of the operator, guarantees an independence of the measurement with respect to the operator.
  • the angle formed between the ultrasound emitter and the at least one ultrasound receiver is between 60 ° and 120 °, preferably between 70 ° and 110 °, preferably 80 °; the transmitter being positioned symmetrically to the receiver with respect to a plane perpendicular to the axis of the fibers.
  • the source repetition frequency (PRD) is between 0.1 kHz and 100 kHz, preferably between 1 kHz and 10 kHz.
  • the frequency of the ultrasonic waves emitted by the probe is between 0.35 and 20 MHz, preferably between 0.6 and 1.6 MHz, more preferably between 1 and 1.4 MHz.
  • the present invention comprises the simultaneous acquisition of ultrasound data received after propagation of an ultrasound wave emitted in said tissue and force and / or displacement data from the means for measuring the force and / or displacement of the joint .
  • the data recording of the means for measuring the force and / or the articular displacement and the data extracted from the ultrasound wave are perfectly simultaneous so that, after processing, they can obtain quantitative results coupling these data. .
  • the data acquisition means comprise the electronic cards ensuring the operation of the sensors of the means for measuring the force and / or the articular displacement and the transducers (transmitters and receivers) of the probe.
  • the probe and the means for measuring force and / or articular displacement are connected to the acquisition system via wireless connection or wired connection, preferably via connection wired.
  • the present invention comprises the processing of ultrasound data received after propagation of an ultrasound wave emitted in said tissue and force and / or displacement data from the means for measuring the force and / or displacement of the joint.
  • the information of this wave is recovered after passing through said tissue by extracting at least one parameter chosen from:
  • the propagation speed of the ultrasonic wave is recovered.
  • the parameter is not the amplitude of the ultrasonic wave at the point of reception of the ultrasonic signal.
  • the processing of said data comprises the extraction of at least one ultrasound parameter chosen from the propagation velocity of the ultrasonic wave, the attenuation of the ultrasonic wave at the point of reception of the wave, the amplitude of the ultrasonic wave at the point of reception of the wave, the frequency of the ultrasonic wave at the point of reception of the wave, or the modification of the frequency spectrum of the ultrasonic wave; then the correlation between the chosen parameter and the force and / or the articular displacement.
  • the present invention does not include the extraction of at least one ultrasound parameter for medical imaging purposes.
  • the acquisition and processing system comprises an acquisition card, a microprocessor, a data storage space, and at least one data processing software. In one embodiment, the system The acquisition and processing method further comprises a postprocessing data display module and / or a data transmission means.
  • the processing of the data generated by the probe and the means for measuring the force and / or the articular displacement is performed by means of software (s) stored by the storage space of data.
  • the software (s) allows:
  • the said software (s) has been registered with ⁇ under the application number IDDN.FR.001.470027.000.S.P.2013.000.21000.
  • the data processing system also includes a data display module.
  • the ultrasound propagation speed is displayed preferentially on the display module as a function of the force, deformation or torque developed at the joint.
  • the present invention also relates to a device for evaluating the physiopathological state of a biological tissue capable of implementing the method of the present invention.
  • the present invention also relates to a device for evaluating the physiopathological state of a biological tissue located near a joint comprising:
  • an ultrasound probe comprising at least one emitting transducer and at least one receiving transducer; a system for simultaneous acquisition of ultrasound data received after propagation of an ultrasound wave emitted in said tissue and data of force and / or articular displacement; and
  • the evaluation device comprises, in a portable, integrated and non-invasive manner, the means for measuring a force and / or articular displacement, the ultrasound probe, the acquisition system, the treatment system and a autonomous source of energy; the ultrasound probe being placed on the skin facing the biological tissue and the means for measuring a force and / or an articular displacement being located at the level of the requested joint.
  • the at least one transmitting transducer and the at least one receiving transducer of the probe are aligned along the axis of operation of the tissue studied.
  • the acquisition and processing system comprises an acquisition card, a microprocessor, a data storage space, and at least one data processing software. In one embodiment, the acquisition and processing system further comprises a post-processing data display module and / or a data transmission means.
  • the device of the present invention comprises a battery providing sufficient energy autonomy to the device for carrying out several measurements.
  • the device of the present invention includes a remote control for remotely directing the device.
  • the device of the present invention comprises means for transferring (USB, WIFI, Bluetooth, etc.) and storing the data on external media (video monitors, computers, etc.).
  • the means for measuring a force and / or an articular displacement is positioned at the joint studied and comprises a force sensor and / or a position sensor (to know the displacement).
  • An ultrasound probe is fixed next to the studied fabric. Said probe and said means for measuring a force and / or an articular displacement are connected to the acquisition and processing system and to a battery integrated in the device. The whole being solidary and easily transportable.
  • the ergometer is positioned at the joint studied and comprises a force sensor and / or a position sensor (to know the displacement).
  • An ultrasound probe is fixed next to the studied fabric. Said probe and said ergometer are connected to the acquisition and processing system and to a battery integrated in the device. The whole being solidary and easily transportable.
  • the method and medical device of the present invention can be used in many applications.
  • the device according to the present invention is intended to measure not the tension, but the state of health or physiopathological state of the tendon as a function of its mechanical properties. It integrates in a single device, simple to use, the various components necessary for the determination of mechanical properties and makes its use possible in clinical practice.
  • the method of the present invention is used for diagnostic purposes in the service of a clinician in order to monitor the evolution of a pathology (tendinopathy, collagen pathology, etc.).
  • the device of the present invention is used as a diagnostic tool in the service of a clinician to monitor the evolution of a pathology (tendinopathy, collagen pathology, etc.).
  • the method of the present invention may serve as a method for evaluating the physiopathological state of a tissue in physiotherapy.
  • the device of the present invention can serve as an evaluation tool in physiotherapy.
  • the method of the present invention is used for prevention purposes for the use of individuals to evaluate changes in the mechanical properties of biological tissues and to predict the risk of injury.
  • the device of the present invention is used as a preventive tool for the use of individuals to evaluate changes in the mechanical properties of biological tissues and to predict the risk of injury.
  • the method of the present invention is used for monitoring purposes in order to monitor the evolution of the mechanical properties of the biological tissues of professional or amateur athletes.
  • the device of the present invention is used as a monitoring tool to monitor the evolution of the mechanical properties of the biological tissues of professional or amateur athletes.
  • the method of the present invention can be used for the evaluation of sports-friendly devices, such as new shoes or floor coverings.
  • the device of the present invention can serve as a tool for evaluating devices suitable for sportsmen, such as for example new shoes or new floor coverings.
  • the device according to the present invention is not an ultrasound elastography device and does not implement an ultrasound elasto-graphy method.
  • Figure 1 is a schematic representation of the medical device of the present invention in an embodiment where the device is applied to the study of the physiopathological condition of the Achilles tendon.
  • Said device comprises in an integrated manner:
  • an ultrasonic transducer 2 for measuring the propagation velocity of the ultrasonic wave in axial transmission, said transducer is fixed parallel to the tendinous fibers;
  • a microprocessor 3 for processing the signals generated by the transducer and ergometer; and extracting the data corresponding to the viscoelastic properties of the studied tendon;
  • a display module 8 and storage of these data and the connectors 5, 6 for transferring it to other media such as a graphics tablet, or any other video monitor;
  • said device comprises:
  • An electronic module for the probe comprising:
  • a broadband pulse card > 2 MHz
  • 180 Vpp at.
  • Ethernet control module e. 1 Ethernet control module. 3. at least one specific software performing the following functions:
  • an ergometer comprising a pedal with a force sensor and a position sensor (to know the displacement).
  • an electric module for the ergometer comprising:
  • an electronic card for conditioning the force sensor vs. an electronic card for conditioning the force sensor, d. an electronic card for conditioning the position sensor.
  • the volunteer is seated and seated knee flexed to 120 degrees.
  • the warm-up phase prior to calibrated exercise, the subject is familiarized with the achievement of muscle contraction in isometric plantar flexion. He is asked to perform more and more contractions before the measurement of the Maximum Voluntary Contraction (CMV).
  • the warm-up phase is necessary for any exercise related to measuring the viscoelastic properties of the tendons.
  • This warming-up phase firstly comprises one minute of angular movements of the anchor (s) concerned, followed, after installation of the device of the present invention, including the ergometer and the ultrasound transducer, of the production of sub-maximal isometric contractions. and three maximal contraction tests (CMV) of the plantar flexors.
  • the CMV is measured when the subject feels that he has understood the exercise well. We will carry out 3 tests whose average is calculated. The requested exercise is broken down into 5 phases over approximately 15 seconds of recording: this exercise will be explained to the patient and performed without ultrasound measurement at first to ensure the understanding of the exercise, once the learning the exercise performed, it will be repeated together with the ultrasonic measurement.
  • the ultrasonic signals, and the articulated force and displacement signals will be recorded simultaneously.
  • the orders of realization of the exercise will be given orally, with the respect of the different times mentioned above and encouragement of the subject.

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Abstract

La présente invention concerne une méthode d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation, intégrant la mesure de la force et/ou du déplacement auquel est soumise ladite articulation; l'émission dans le dit tissu d'une onde ultrasonore; l'acquisition simultanée des données ultrasonores reçues après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit tissu et des données de force et/ou de déplacement articulaire; et le traitement desdites données. La présente invention concerne également un dispositif permettant de mettre en œuvre ladite méthode.

Description

MÉTHODE D'ÉVALUATION IN VIVO DE L'ÉTAT PHYSIOPATHOLOGIQUE D'UN TISSU BIOLOGIQUE ET DISPOSITIF ASSOCIÉ
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une méthode d'évaluation in vivo de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation. Plus précisément, la présente invention permet d'évaluer les propriétés mécaniques dudit tissu biologique et leurs variations. La présente invention concerne également un dispositif médical non invasif permettant l'évaluation in vivo de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Les troubles musculo-squelettiques sont parmi les principales causes de douleur et de handicap chez l'adulte. Généralement liés à l'hyper-utilisation, ces troubles sont souvent associés aux activités sportives ou aux activités professionnelles. Ils sont principalement imputés à une surcharge traumatique ponctuelle, comme dans le cas des courses de vitesse, ou à des micro traumatismes répétés, comme dans le cas des courses de fond.
Les pathologies tendineuses représentent une part importante des troubles musculo- squelettiques. Elles peuvent concerner de 30 à 50% de la population physiquement active. Parmi elles, la tendinopathie d'Achille est particulièrement fréquente dans la population masculine de 30 à 50 ans. Rapporté à la population générale, l'incidence de la tendinopathie d'Achille, aussi appelée tendinopathie calcanéenne, a été mesurée à 2 pour 1000 et 35% des cas seraient liés à une pratique sportive. L'incidence parmi les athlètes de haut niveau est encore beaucoup plus élevée. La tendinopathie qui peut être longtemps asymptomatique, affecte largement et longuement la qualité de vie et la productivité des personnes. Les ruptures de tendons d'Achilles surviennent généralement sur des tendons pathologiques et les tendinopathies sont ainsi souvent diagnostiquées a posteriori. En outre, la cicatrisation des lésions tendineuses est un phénomène complexe et mal connu qui s'accompagne de modifications des propriétés mécaniques : le tissu cicatriciel est ainsi bien souvent mécaniquement inférieur au tissu d'origine.
Il paraît donc essentiel à la fois d'un point de vue sociétal - pour limiter les maladies dites professionnelles, d'un point de vue médical pour évaluer et effectuer le suivi les capacités fonctionnelles des tendons - et d'un point de vue sportif - pour éviter les tendinopathies et les diminutions de performances sportives - de pouvoir prévenir et observer l'évolution de lésions tendineuses. La prise en charge médicale des tendinopathies, souvent asymptomatiques, s'effectue actuellement tardivement et le diagnostic clinique est alors complété à l'aide d'examens d'imagerie médicale. Les techniques actuelles d'évaluation des pathologies tendineuses reposent principalement sur l'échographie et l'IRM (Imagerie par Résonnance Magnétique). Ces méthodes d'imagerie fournissent des informations morphologiques importantes sur l'état du tendon en condition statique mais ne renseignent pas, en pratique standard, sur l'état du tendon et ses variations au cours du temps (i.e. en condition dynamique). Or le tendon est une structure dynamique par excellence puisqu'il permet le mouvement du corps humain en reliant un tissu musculaire à une structure osseuse. Un tendon peut ainsi être sollicité de façon statique, par contraction isométrique du muscle par exemple, ou de façon dynamique, par exemple par contraction excentrique ou concentrique du muscle. Une connaissance approfondie des pathologies tendineuses nécessite donc de connaître les propriétés dynamiques et non uniquement les propriétés statiques du tendon. En outre, certaines tendinopathies occultes ne sont pas détectables à travers les techniques d'imagerie conventionnelles. Les méthodes précitées sont également limitées par le temps nécessaire à l'acquisition des images. II n'existe pas aujourd'hui de méthode simple, utilisable en pratique clinique, pour évaluer l'état physiopathologique d'un tendon par l'intermédiaire de ces propriétés mécaniques dont on sait qu'elles sont directement reliées à l'état de santé et aux capacités d'élongation du tendon. Une évaluation simple accessible au clinicien permettrait à celui-ci de mieux orienter ses décisions thérapeutiques et de conseiller ses patients pour la prise en charge de ces pathologies. Il existe donc un réel besoin en chirurgie orthopédique, en médecine du sport et en médecine du travail, de quantification et de mesure de propriétés mécaniques et notamment viscoélastiques du tendon d'Achille afin de prévoir les lésions tendineuses - chez le sujet sain - et le cas échant d'en suivre l'évolution - chez le sujet pathologique. Les techniques d'imagerie médicale permettent de fournir des informations qualitatives intéressantes sur l'état du tendon mais aucune méthode actuelle, ni aucun dispositif, ne permet un suivi quantitatif de l'état physiopathologique du tendon associant mesure de forces subies par le tendon et connaissance de ses propriétés mécaniques.
L'homme du métier connaît, par l'intermédiaire du brevet FR 01 13327, un procédé pour déterminer l'état de tension d'un matériau à un instant donné comprenant une étape au cours de laquelle est calculée la valeur d'au moins un paramètre extrait du signal ultrasonore reçu après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit matériau. Ce procédé décrit une technique permettant de connaître l'état de tension d'un matériau à un instant donné et au cours d'un exercice donné à partie de mesures ultrasonores. Cependant ce procédé ne permet pas d'associer, à ces mesures ultrasonores, la mesure des forces imposées au tendon ou subies par le tendon, notamment au moyen d'un ergomètre. De même ce procédé de l'art antérieur n'assure pas la répétabilité de la méthode au cours du temps. En outre ce procédé n'a pas d'intérêt clinique puisque la connaissance de l'état de tension d'un tissu biologique ne présage pas de la rupture ou de l'état physiopathologique dudit tissu.
Ainsi à titre d'illustration, si l'on s'intéresse à l'état d'une corde, l'invention tel que décrit dans le brevet FR 01 13327 permettra de connaître son état de tension à un moment donnée à l'aide de la mesure de paramètres ultrasonores. Cette méthode fournit une photo instantanée de l'état de tension mais cela ne permettra pas de prévoir les sollicitations à partir desquelles la corde pourra se rompre. Pour cela un test destructif sera nécessaire, il faudrait mesurer l'état de tension au moment de la rupture ; un tel test est bien évidemment inapplicable au domaine médical.
Ainsi, on ne dispose ainsi pas à ce jour de procédé d'application usuelle permettant la mesure simultanée des propriétés mécaniques d'un tendon et des forces imposées audit tendon ou subies par ledit tendon. Un des objectifs de la présente invention est donc de permettre au clinicien d'obtenir des informations sur l'état physiopathologique du tendon d'Achille, en associant aux mesures effectuées sur le tissu biologique à l'aide d'ondes ultrasonores, les mesures des sollicitations (force, contraintes, déplacement, déformation,...) imposées à l'articulation ou subies par l'articulation. Ainsi, pour reprendre l'exemple de la corde, la présente invention permet, en associant, au cours du temps, les mesures ultrasonores effectuées sur la corde aux mesures des sollicitations, de pouvoir prévoir l'état de la corde en dehors de la gamme de mesure.
La présente invention propose une évaluation dynamique non destructrice. En comparant la variation des sollicitations imposées à l'articulation ou subies par l'articulation avec la variation des paramètres ultrasonores recueillies, la présente invention permet d'avoir la connaissance de la variation des propriétés mécaniques en fonction des sollicitations. L'invention permet ainsi de prévoir l'évolution des propriétés mécaniques du tissu en fonction des sollicitations. La mesure des deux paramètres (sollicitations et paramètres ultrasonores recueillis), permet de s'affranchir de la connaissance de l'état de tension.
Un autre objectif de l'invention repose sur la simplicité d'utilisation, la facilité de transport et l'autonomie en énergie du dispositif mettant en œuvre la méthode de la présente invention. En effet il n'existe pas à ce jour de dispositif portatif, utilisable quotidiennement en pratique clinique, permettant de connaître l'état physiopathologique d'un tissu biologique. L'invention se propose de pallier ce manque en proposant un dispositif intégré portatif et facilement transportable.
La présente invention permet ainsi de caractériser in vivo un tissu biologique d'un point de vue non pas morphologique mais biomécanique, de manière non-invasive à l'aide d'un dispositif portatif permettant simultanément la mesure des paramètres de propagation d'une onde ultrasonore à travers un tissu et la mesure de la force et/ou du déplacement articulaire. Le présente invention est donc particulièrement utile à la fois pour aider au diagnostic et à la prise en charge des pathologies tendineuses mais aussi pour dépister et diagnostiquer lesdites pathologies et suivre l'évolution de l'état physiopathologique grâce à la connaissance des propriétés mécaniques du tendon. RÉSUMÉ
L'invention concerne donc une méthode d'évaluation non invasive de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation, comprenant l'émission d'une onde ultrasonore dans ledit tissu, à partir d'une source d'ultrasons, l'acquisition simultanée d'au moins un paramètre extrait du signal ultrasonore reçu après propagation de l'onde ultrasonore, et d'au moins une donnée de force et/ou de déplacement articulaire, et le traitement des informations simultanément acquises ; ladite méthode n'étant pas une méthode d'imagerie ultrasonore.
Selon un mode de réalisation, ladite méthode d'évaluation comprend en outre une première étape d'application d'une force et/ou d'un déplacement articulaire prédéfini.
Selon un mode de réalisation, ladite articulation est une articulation du corps humain comportant un degré principal de liberté, de préférence ladite articulation est une articulation du coude, une articulation du genou, une articulation de la cheville, une articulation métacarpo-phalangienne, une articulation metatarso-phalangienne, ou une articulation interphalangienne.
Selon un mode de réalisation, le tissu biologique étudié est un tendon, un muscle, un ligament, un nerf ou la peau, préférentiellement un tendon d'Achille, un tendon quadricipital ou un tendon du triceps brachial.
Selon un mode de réalisation, le traitement desdites données simultanément acquises comprend l'extraction d'au moins un paramètre ultrasonore choisi parmi la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore, l'atténuation de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, l'amplitude de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, la fréquence de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, ou la modification du spectre fréquentiel de l'onde ultrasonore; et la corrélation entre ledit paramètre ultrasonore et les données de force et/ou de déplacement articulaire mesurés.
L'invention concerne également un dispositif d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation, permettant la mise en œuvre de la méthode selon la présente invention. Selon un mode de réalisation, ledit dispositif d'évaluation comprend :
- un moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire tel que, de manière non limitative, un ergomètre, un capteur de force, un capteur de déplacement, un accéléromètre ou un dynamomètre ;
- une sonde ultrasonore comprenant au moins un transducteur émetteur et au moins un transducteur récepteur ;
- un système d'acquisition simultanée des données ultrasonores reçues après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit tissu et des données de force et/ou de déplacement articulaire ; et
- un système de traitement desdites données.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif comprend en outre un moyen pour appliquer une force et/ou un déplacement articulaire prédéfini, tel que par exemple un vérin, un vérin hydraulique ou un moteur.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif comprend de manière portative, intégrée et non invasive, au moins un moyen de mesure d'une force et/ou d'un déplacement articulaire, au moins une sonde ultrasonore, au moins un système d'acquisition simultanée de données ultrasonores et de données de force et/ou de déplacement articulaire, au moins un système de traitement desdites données et au moins une source d'énergie autonome; une sonde ultrasonore étant placée sur la peau en regard du tissu biologique et un moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement articulaire étant situé au niveau de l'articulation sollicitée.
Selon un mode de réalisation, un transducteur émetteur et un transducteur récepteur sont alignés selon l'axe de fonctionnement du tissu étudié.
Selon un mode de réalisation, le système d'acquisition et de traitement comprend une carte d'acquisition, un micro-processeur, un espace de stockage de données, et au moins un logiciel de traitement de données.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un module d'affichage des données après traitement et/ou un moyen de transmission des données. DÉFINITIONS
Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante :
« Articulation à un degré principal de liberté » concerne toute articulation du corps humain dont le mouvement prédominant comporte un degré de liberté (e. g. l'articulation du coude, de la cheville, du genou, les articulations métacarpo- phalangiennes, metatarso-phalangiennes, interphalangiennes...).
« Articulation de la cheville » concerne l'articulation de la cheville ou articulation talo-crurale qui sollicite entre autre, lors de son fonctionnement, le tendon d'Achille.
« Articulation du genou » englobe l'articulation fémoro-patellaire et l'articulation fémoro-tibiale interne et externe, et sollicite notamment, lors de son fonctionnement, le ligament patellaire et le tendon quadricipital.
« Corrélation », au sens de la présente invention, concerne l'étude de la relation entre deux paramètres ; par l'intermédiaire d'une étude statistique bien connu de l'homme de métier, et/ou d'une représentation graphique de l'un des paramètre en fonction de l'autre, et/ou par l'intermédiaire de tout autre méthode que l'homme du métier jugerait opportune.
« Contraction concentrique » concerne une contraction entraînant un raccourcissement contrôlé du muscle.
« Contraction excentrique » concerne une contraction entraînant une élongation contrôlée du muscle.
« Contraction isométrique » concerne une contraction caractérisée par une absence de déplacement. Il s'agit de la contraction du muscle pour résister à une contrainte sans mouvement articulaire.
« Ergomètre » désigne une machine d'exercice physique qui consiste à faire reproduire à l'utilisateur un exercice défini ; ergomètre selon la présente invention comprend un moyen de mesure d'une force et/ou d'un déplacement articulaire.
« Force et/ou déplacement articulaire » désigne la force et/ou le déplacement imposés à l'articulation par un quelconque moyen externe à la portée de l'homme du métier ou bien la force et/ou le déplacement subis par l'articulation de par l'action musculaire.
« Ligament » concerne une formation anatomique réalisant la jonction de deux structures osseuses.
« Moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement » désigne tout moyen tel qu'un capteur, une jauge, un accéléromètre, un dynamomètre ou encore un ergomètre permettant la mesure de la force et/ou du déplacement articulaire.
« Physiopathologie ou état physiopathologique » concerne l'étude des dérèglements du mode de fonctionnement normal des éléments du corps humain. Ainsi l'état physiopathologique correspond à l'état de dérèglement physiologique du tissu biologique. Connaître ou évaluer l'état physiopathologique consiste ainsi à connaître ou étudier les modifications des fonctions de l'organisme au cours d'une maladie, telle que par exemple une tendinopathie.
« Tendon » concerne une formation anatomique réalisant la jonction entre un muscle et une structure osseuse.
« Tissu biologique situé à proximité d'une articulation » concerne un tissu (tel que par exemple un muscle, un ligament, un tendon, un nerf ou la peau) mis en exercice lors du mouvement des pièces osseuses de l'articulation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente invention concerne une méthode d'évaluation in vivo de l'état physiopathologique d'un tissu biologique. Ladite méthode comprend, de manière non invasive, la mesure simultanée de la force et/ou du déplacement articulaire et d'au moins un paramètre calculé à partir du signal ultrasonore reçu après propagation d'une onde ultrasonore dans ledit tissu biologique.
L'invention concerne donc une méthode d'évaluation non invasive de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation, comprenant l'émission d'une onde ultrasonore dans ledit tissu, à partir d'une source d'ultrasons, et l'acquisition simultanée d'au moins un paramètre extrait du signal ultrasonore reçu après propagation de l'onde ultrasonore, et d'au moins une donnée de force et/ou de déplacement articulaire, et le traitement des informations simultanément acquises.
Ladite méthode selon la présente invention n'étant pas une méthode d'imagerie ultrasonore.
La présente invention concerne une méthode d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu biologique grâce à la mesure des propriétés mécaniques dudit tissu biologique sous sollicitation.
Dans un mode de réalisation, ledit tissu biologique est un tissu biologique d'un mammifère, préférentiellement d'un être humain.
Dans un mode de réalisation, ledit tissu biologique est un quelconque tissu biologique, préférentiellement un tissu musculaire, un tissu épithélial, un tissu nerveux ou un tissu conjonctif, encore plus préférentiellement un tendon, un muscle, un ligament, un nerf ou la peau. Dans un mode de réalisation, ledit tissu biologique est situé au niveau d'une articulation et/ou à proximité de la peau afin de faciliter la prise de mesure par onde ultrasonore et la récupération d'informations correspondant spécifiquement au tissu étudié.
Dans un mode de réalisation, ladite articulation est une articulation quelconque d'un mammifère ou d'un être humain, de préférence une articulation a un degré principal de liberté, encore plus préférentiellement une articulation de la cheville, du genou, du coude, une articulation métacarpo-phalangienne, une articulation metatarso- phalangienne, ou une articulation interphalangienne.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la présente invention concerne l'évaluation de l'état physiopathologique d'un tendon, muscle ou ligament au niveau d'une articulation du coude, d'une articulation du genou, d'une articulation de la cheville, d'une articulation métacarpo-phalangienne, d'une articulation metatarso-phalangienne, ou d'une articulation interphalangienne. Dans un mode de réalisation encore plus préférentielle, la présente invention concerne l'évaluation de l'état physiopathologique d'un tendon d'Achille, d'un ligament patellaire, d'un tendon quadricipital ou d'un tendon du triceps brachial.
La présente invention comprend la mesure de la force et/ou du déplacement auquel est soumise l'articulation. La force et/ou le déplacement peut être imposé par l'intermédiaire d'un dispositif ou moyen externe ou bien par le sujet lui-même, par exemple au cours d'un mouvement.
Il a été montré par le demandeur, sans vouloir être lié par une quelconque théorie, que l'on observe une excellente corrélation entre certains paramètres calculés à partir du signal ultrasonore reçu après propagation d'une onde ultrasonore dans un tissu biologique, tel que par exemple la vitesse de propagation de l'onde, et les sollicitations appliquées audit tissu.
Il est donc important pour la méthode de l'invention de comporter une étape de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire, ou de manière équivalente pour l'homme du métier, de la contrainte et/ou de la déformation ou encore de la force et/ou de la position.
Dans un mode de réalisation, la présente invention comprend une première étape d'application d'une force et /ou d'un déplacement prédéfini.
Dans un mode de réalisation, le moyen de mesure de la force et du déplacement peut comporter deux moyens de mesure distincts (un pour la mesure de la force et un pour la mesure du déplacement) ou un moyen de mesures combinées.
Dans un mode de réalisation, le moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire peut être tout moyen connu de l'homme du métier tel qu'un accéléromètre, un dynamomètre, un capteur de force ou un capteur de déplacement. Dans un mode de réalisation, l'invention comprend un moyen pour appliquer une force et/ou un déplacement articulaire prédéfini qui peut être un vérin (notamment un vérin hydraulique) ou un moteur, tel que bien connu par l'homme de l'art pour générer la mobilité d'un membre ou d'une articulation. Dans un mode de réalisation ledit moyen est capable faire reproduire à l'utilisateur un mouvement naturel et/ou de mesurer une force et/ou un déplacement prédéfini. Ledit moyen de la présente invention est ainsi dédié à la caractérisation biomécanique d'une articulation et permet de solliciter le tissu en imposant à ladite articulation une force et/ou un déplacement. Dans un mode de réalisation, ledit moyen comprend un axe de rotation coïncidant avec l'axe de rotation de l'articulation sollicitée.
Dans un mode de réalisation, l'invention comprend un moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire et un moyen d'application d'une force et/ou d'un déplacement articulaire prédéfini. Dans un mode de réalisation, le sujet, et notamment son articulation d'intérêt, est libre et effectue un mouvement articulaire, entraînant une force et/ou un déplacent articulaire. Ladite force et/ou ledit déplacement articulaire est alors mesuré par l'intermédiaire d'un moyen de mesure selon l'invention. Dans un mode de réalisation, l'invention comprend un moyen de mesure de la force et/ou du déplacent articulaire sans moyen d'application d'une force et /ou d'un déplacement. Ledit déplacement et/ou ladite force étant imposés par le sujet.
Dans un mode de réalisation, le moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire est fixé à l'articulation étudiée par un quelconque moyen de fixation à la portée de l'homme du métier tel que des sangles par exemple. Dans un mode de réalisation l'ergomètre est fixé à l'articulation étudiée par un quelconque moyen de fixation à la portée de l'homme du métier tel que des sangles par exemple.
Dans un mode de réalisation, ledit moyen de fixation est ajustable afin d'accueillir des sujets de caractéristiques anthropométriques variées. Dans un mode de réalisation, l'ergomètre comprend un axe de rotation coïncidant avec l'axe de rotation de l'articulation sollicitée. L'ergomètre permet de mesurer une force et/ou un déplacement articulaire. Comme il est connu de l'homme du métier, la force pourra être convertie en moment de force connaissant la distance entre l'axe de rotation de l'articulation et le capteur de force de l'ergomètre.
Dans un mode de réalisation où l'on étudie le tendon d'Achille, les sujets sont installés sur un ergomètre comprenant une plate-forme guidée en rotation sur un axe correspondant à l'axe de l'articulation de la cheville. Les angles articulaires du genou et de la cheville sont ajustés à des valeurs prédéfinies, préférentiellement respectivement 120° et 90°. Dans ce mode de réalisation, le pied du sujet est rendu solidaire de la plateforme par l'intermédiaire d'une chaussure et de sangles en prenant soin à faire coïncider l'axe de rotation de la cheville avec l'axe de rotation du pédalier.
Dans un mode de réalisation, l'ergomètre de la présente invention permet la réalisation de tests en condition dynamique (contraction concentrique du muscle ou contraction excentrique du muscle) ou en condition statique (contraction isométrique du muscle). À noter que, dans le mode de réalisation de l'invention, où une contraction excentrique musculaire est réalisée, l'invention comprend un moyen d'exercer sur l'articulation une force externe de direction opposée et supérieure à la force musculaire produite.
Dans un mode de réalisation, l'ergomètre comprend un capteur de force et/ou un capteur de position (permettant de connaître le déplacement) fixé solidairement à l'ergomètre. Les données issues du capteur de force et/ou du capteur de position sont acquises à l'aide d'un système d'acquisition permettant l'acquisition simultanés desdites données et des données issues de la sonde ultrasonore. a présente invention comprend l'émission dans un tissu d'une onde ultrasonore. En effet la présente invention permet la caractérisation in vivo un tissu biologique d'un point de vue biomécanique par la mesure des propriétés mécaniques d'un tissu biologique lorsqu'il est sollicité. Cette mesure des propriétés mécaniques d'un tissu biologique est notamment réalisée par propagation d'une onde ultrasonore dans ledit tissu. Cette mesure des propriétés mécaniques d'un tissu biologique n'est pas obtenu par imagerie ultrasonore.
Pour effectuer ces mesures une sonde ultrasonore est placée sur la peau en regard du tissu étudié de façon à ce que la distance sonde - tissu étudié soit la plus faible possible ou que la propagation de l'onde ultrasonore soit la meilleure possible (en jouant par exemple sur l'angle). Il a été montré que les mesures effectuées ne sont pas affectées par le passage de l'onde à travers la peau.
Dans un mode de réalisation, la distance sonde - tissu étudié est comprise entre 1 millimètre et 25 centimètres, de préférence entre 5 millimètre et 5 centimètres. Dans un monde de réalisation, la face de la sonde au contact de la peau est fabriquée dans un matériau biocompatible, de préférence un silicone biocompatible.
Dans un mode de réalisation, la sonde est adaptée au tissu à étudier de manière à ce que la forme de la face de la sonde au contact de la peau corresponde à la morphologie de cette partie de corps, ainsi généralement la sonde est légèrement concave. Dans un mode de réalisation, la sonde ultrasonore comprend au moins un transducteur émetteur, de préférence 1 à 50 transducteurs émetteurs, plus préférentiellement 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 transducteurs émetteurs et au moins un transducteur récepteur, de préférence 1 à 100 transducteurs récepteurs, plus préférentiellement 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 100 transducteurs récepteurs. Les signaux provenant de ce ou ces émetteur(s) qui ont parcouru ledit tissu sont ainsi reçu au moyens dudit ou desdits récepteur(s). De préférence les transducteurs émetteurs et récepteurs sont des transducteurs conventionnels bien connus de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation, le au moins un transducteur émetteur et le au moins un transducteur récepteur sont alignés selon l'axe principal du tissu étudié, i.e. l'axe des fibres du tissu ou encore l'axe de fonctionnement du tissu.
Dans un monde de réalisation, le au moins un transducteur émetteur et le au moins un transducteur récepteurs sont inclus dans la sonde ultrasonore. Dans un mode de réalisation, la distance entre le transducteur émetteur et le au moins un transducteur récepteur est fixe et prédéterminée.
Dans un mode de réalisation, la sonde ultrasonore émet de courtes impulsions ultrasonores qui abordent le tendon à l'angle critique selon la loi de Snell-Descartes, les ondes ultrasonores se propagent alors le long des fibres et sont sommées en phase au niveau des transducteurs récepteurs de la sonde.
La présence de plusieurs récepteurs alignés avec le au moins un émetteur permet d'assurer une meilleur fiabilité de la mesure puisque le temps de parcours de l'onde (et donc la vitesse de propagation de l'onde puisque la distance est fixe et déterminée entre l'émetteur et chaque récepteur) entre l'émetteur et chaque récepteur est calculé indépendamment afin d'obtenir une vitesse de propagation moyenne fiable.
Dans un mode de réalisation, les distances émetteur(s)-récepteur(s) sont choisies de manière à recevoir en premier l'onde de tête qui est l'onde longitudinale se propageant à l'interface peau/tissu. Dans un mode de réalisation, la mesure de la vitesse de propagation de l'onde de tête est basée sur la détection numérique du premier maximum associée à une technique d'interpolation entre récepteurs bien connu de l'homme du métier.
Dans un mode de réalisation, la sonde est fixée en regard du tissu étudié. Ce maintien de la sonde sans intervention de l'opérateur, garanti une indépendance de la mesure par rapport à l'opérateur.
Dans un mode de réalisation, l'angle formé entre l'émetteur d'ultrasons et le au moins un récepteur d'ultrasons est compris entre 60° et 120°, de préférence entre 70° et 110°, préférentiellement 80° ; l'émetteur étant positionné symétriquement au récepteur par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe des fibres. Dans un mode de réalisation préférentiel, la fréquence de répétition de l'émission d'ondes par la source (PRD : « puise répétition frequency ») est comprise entre 0.1 kHz et 100 kHz, de préférence entre 1 kHz et 10 kHz. Dans un mode de réalisation préférentielle, la fréquence des ondes ultrasonores émises par la sonde est comprise entre 0.35 et 20 Mégahertz, de préférence entre 0.6 et 1.6 Mégahertz, encore plus préférentiellement entre 1 et 1.4 Mégahertz.
Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, il a été montré par le demandeur que la vitesse de propagation de l'onde présente une excellente corrélation avec les sollicitations (force, contrainte, déplacement, déformation) appliquées au tissu. On ouvre ainsi la perspective d'observer les variations des propriétés mécaniques des tissus à une échelle de temps très courte, de l'ordre de la milliseconde.
La présente invention comprend l'acquisition simultanée des données ultrasonores reçues après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit tissu et des données de force et/ou de déplacement provenant du moyen de mesure de la force et/ou du déplacement de l'articulation.
Dans un mode de réalisation, l'enregistrement des données du moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire et des données extraites de l'onde ultrasonore sont parfaitement simultanées afin de pouvoir, après traitement, obtenir des résultats quantitatifs couplant ces données.
Dans un mode de réalisation, les moyens d'acquisition des données comprennent les cartes électroniques assurant le fonctionnement des capteurs des moyens de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire et des transducteurs (émetteurs et récepteurs) de la sonde.
Dans un mode de réalisation, la sonde et le moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire sont connectés au système d'acquisition par l'intermédiaire de connexion sans fil ou de connexion filaire, de préférence par l'intermédiaire de connexion filaire. La présente invention comprend le traitement des données ultrasonores reçues après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit tissu et des données de force et/ou de déplacement provenant du moyen de mesure de la force et/ou du déplacement de l'articulation. On récupère les informations de cette onde après passage dans ledit tissu par l'extraction d'au moins un paramètre choisi parmi :
i. la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore dans ledit tissu (ou de manière équivalente pour l'homme du métier le temps de parcours de l'onde ultrasonore sur une distance prédéterminé dans ledit tissu) ;
ii. l'amplitude de l'onde ultrasonore au point de réception du signal ultrasonore ; iii. l'atténuation de l'onde ultrasonore au point de réception du signal ultrasonore ; iv. la fréquence moyenne de l'onde ultrasonore au point de réception du signal ultrasonore ;
v. la fréquence maximale de l'onde ultrasonore au point de réception du signal ultrasonore ; et/ou
vi. la variation du spectre fréquentiel de l'onde ultrasonore.
Dans un mode de réalisation préférentielle, on récupère la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore. Dans un mode de réalisation, le paramètre n'est pas l'amplitude de l'onde ultrasonore au point de réception du signal ultrasonore.
Dans un mode de réalisation, le traitement desdites données comprend l'extraction d'au moins un paramètre ultrasonore choisi parmi la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore, l'atténuation de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, l'amplitude de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, la fréquence de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, ou la modification du spectre fréquentiel de l'onde ultrasonore; puis la corrélation entre le paramètre choisi et la force et/ou le déplacement articulaire.
La présente invention ne comprend pas l'extraction d'au moins un paramètre ultrasonore à des fins d'imagerie médicale.
Dans un mode de réalisation, le système d'acquisition et de traitement comprend une carte d'acquisition, un micro-processeur, un espace de stockage de données, et au moins un logiciel de traitement de données. Dans un mode de réalisation, le système d'acquisition et de traitement comprend en outre un module d'affichage des données après traitement et/ou un moyen de transmission des données.
Dans un mode de réalisation, le traitement des données générées par la sonde et le moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire est effectué par l'intermédiaire de logiciel(s) stocké(s) par l'espace de stockage de données.
Dans un mode de réalisation le(s) logiciel(s) permet(tent) :
i. l'émission des ultrasons ;
ii. la mise en place de la force ou du déplacement souhaité ;
iii. le traitement des signaux provenant des transducteurs récepteurs ;
iv. le traitement des signaux provenant des capteurs de l'ergomètre ;
v. l'affichage sur le module d'affichage des données obtenues.
Le(s)dit(s) logiciel(s) a été enregistré auprès de ΑΡΡ sous le numéro de demande IDDN.FR.001.470027.000.S.P.2013.000.21000.
Dans un mode de réalisation, le système de traitement des données comprend également un module d'affichage des données.
Dans un mode de réalisation, on affiche préférentiellement sur le module d'affichage, la vitesse de propagation ultrasonore en fonction de la force, de la déformation ou du couple développé au niveau de l'articulation.
La présente invention concerne également un dispositif d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu biologique à même de mettre en œuvre la méthode de la présente invention.
Plus spécifiquement, la présente invention concerne également un dispositif d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation comprenant :
- un moyen pour mesurer la force et/ou le déplacement articulaire ;
- une sonde ultrasonore comprenant au moins un transducteur émetteur et au moins un transducteur récepteur ; - un système d'acquisition simultanée des données ultrasonores reçues après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit tissu et des données de force et/ou de déplacement articulaire ; et
- un système de traitement desdites données. Dans un mode de réalisation, le dispositif d'évaluation comprend de manière portative, intégrée et non invasive, le moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement articulaire, la sonde ultrasonore, le système d'acquisition, le système de traitement et une source d'énergie autonome; la sonde ultrasonore étant placée sur la peau en regard du tissu biologique et le moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement articulaire étant situé au niveau de l'articulation sollicitée.
Dans un mode de réalisation, le au moins un transducteur émetteur et le au moins un transducteur récepteur de la sonde sont alignés selon l'axe de fonctionnement du tissu étudié.
Dans un mode de réalisation, le système d'acquisition et de traitement comprend une carte d'acquisition, un micro-processeur, un espace de stockage de données, et au moins un logiciel de traitement de données. Dans un mode de réalisation, le système d'acquisition et de traitement comprend en outre un module d'affichage des données après traitement et/ou un moyen de transmission des données.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention comprend une batterie assurant une autonomie en énergie suffisante au dispositif pour la réalisation de plusieurs mesures.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention comprend une télécommande afin de diriger à distance le dispositif.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention comprend des moyens permettant des transférer (USB, WIFI, Bluetooth,...) et de stocker les données sur des supports externes (moniteurs vidéo, ordinateurs,...). Dans un mode de réalisation, le moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement articulaire est positionné au niveau de l'articulation étudiée et comprend un capteur de force et/ou un capteur de position (permettant de connaître le déplacement). Une sonde ultrasonore est fixée en regard du tissu étudié. Ladite sonde et ledit moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement articulaire sont reliés au système d'acquisition et de traitement et à une batterie intégrée au dispositif. L'ensemble étant solidaire et facilement transportable.
Dans un mode de réalisation, l'ergomètre est positionné au niveau de l'articulation étudiée et comprend un capteur de force et/ou un capteur de position (permettant de connaître le déplacement). Une sonde ultrasonore est fixée en regard du tissu étudié. Ladite sonde et ledit ergomètre sont reliés au système d'acquisition et de traitement et à une batterie intégrée au dispositif. L'ensemble étant solidaire et facilement transportable.
La méthode et le dispositif médical de la présente invention peuvent être utilisés dans le cadre de nombreuses applications.
Le dispositif selon la présente invention est destiné à mesurer non pas la tension, mais l'état de santé ou état physiopathologique du tendon en fonction de ses propriétés mécaniques. Il intègre dans un même appareil, d'utilisation simple, les différentes composantes nécessaires à la détermination des propriétés mécaniques et rend son utilisation possible dans la pratique clinique.
Dans un mode de réalisation, la méthode de la présente invention est utilisée à des fins de diagnostic au service d'un clinicien afin de suivre l'évolution d'une pathologie (tendinopathie, pathologie du collagène,...).
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention est utilisé comme outil de diagnostic au service d'un clinicien afin de suivre l'évolution d'une pathologie (tendinopathie, pathologie du collagène,...).
Dans un mode de réalisation, la méthode de la présente invention peut servir de méthode d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu en kinésithérapie. Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention peut servir d'outil d'évaluation en kinésithérapie.
Dans un mode de réalisation, la méthode de la présente invention est utilisée à des fins de prévention à l'usage des particuliers afin d'évaluer les évolutions des propriétés mécaniques des tissus biologiques et de prévoir les risques de lésions.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention est utilisé comme outil de prévention à l'usage des particuliers afin d'évaluer les évolutions des propriétés mécaniques des tissus biologiques et de prévoir les risques de lésions.
Dans un mode de réalisation, la méthode de la présente invention est utilisée à des fins de monitoring afin de suivre l'évolution des propriétés mécaniques des tissus biologiques de sportifs professionnels ou amateurs.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention est utilisé comme outil de monitoring afin de suivre l'évolution des propriétés mécaniques des tissus biologiques de sportifs professionnels ou amateurs. Dans un mode de réalisation, la méthode de la présente invention peut servir pour l'évaluation de dispositifs adaptés aux sportifs, comme par exemple de nouvelles chaussures ou de nouveaux revêtements de sol.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de la présente invention peut servir d'outil d'évaluation de dispositifs adaptés aux sportifs, comme par exemple de nouvelles chaussures ou de nouveaux revêtements de sol.
Dans un mode de réalisation, le dispositif selon la présente invention, n'est pas un dispositif d'élasto graphie ultrasonore et ne met pas en œuvre une méthode d'élasto graphie ultrasonore. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Figure 1 est une représentation schématique du dispositif médical de la présente invention dans un mode de réalisation où le dispositif est appliqué à l'étude de l'état physiopathologique du tendon d'Achille.
Références
1- Ergomètre - Accéléromètre,
2- Transducteur ultrasonore,
3- Micro-processeur en charge du pilotage de la sonde et du traitement du signal,
4- Alimentation autonome,
5- Connectique WIFI,
6- Connectique USB,
7- Système d'attache et de réglage du dispositif,
8- Écran de visualisation des résultats.
EXEMPLES
La présente invention se comprendra mieux à la lecture des exemples suivants qui illustrent non-limitativement l'invention.
Exemple 1:
Un dispositif médical évaluant les propriétés mécaniques du tendon d'Achille et ses variations au cours de la contraction du triceps sural a été mis au point. Cet appareil a été utilisé pour des investigations cliniques in vivo dans des conditions dynamiques. Les résultats préliminaires obtenus dans ces études ont montré une excellente sensibilité de la mesure ultrasonore au changement de contrainte dans le tendon durant un effort. Matériel
Ledit dispositif comprend de manière intégrée :
(i) un transducteur ultrasonore 2 destiné à la mesure de la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore en transmission axiale, ledit transducteur est fixé parallèlement aux fibres tendineuses ;
(ii) un ergomètre 1 permettant l'acquisition combinée de données de forces et de position de l'articulation du membre inférieur sur laquelle le tendon étudié est effecteur ;
(iii) un micro-processeur 3 permettant le traitement des signaux générés par le transducteur et ergomètre ; et extrayant les données correspondant aux propriétés viscoélastiques du tendon étudié ;
(iv) un module d'affichage 8 et de stockage de ces données ainsi que la connectique 5, 6 permettant de le transférer sur d'autres supports tels qu'une tablette graphique, ou tout autre moniteur vidéo ;
(v) une source d'énergie autonome 4 de type batterie ; et
(vi) des sangles 7 permettant de fixer les différentes composantes du dispositif.
Plus précisément, ledit dispositif comprend :
1. une sonde ultrasonore ergonomique connu de l'homme du métier (telle que celles vendu par la société Vermon). La face avant, légèrement concave (R = 30 mm) pour épouser la courbure du tendon, est fabriquée en silicone biocompatible.
2. un module électronique pour la sonde comprenant :
a. une carte d'émission d'impulsions large bande (> 2 MHz) - 180 Vpp, b. 5 cartes de réception (4 canaux de numérisation / carte) - 20 voies de numérisation parallèles,
c. 1 carte microcontrôleur (386 CPU),
d. 1 module de contrôle USB2,
e. 1 module de contrôle Ethernet. 3. au moins un logiciel spécifique réalisant les fonctions suivantes :
a. configuration du module électronique pour une mesure et transfert de la configuration vers le module électronique (liaison Ethernet), b. récupération des données ultrasonores brutes (liaison USB2) et enregistrement en fichiers Excel,
c. ouverture des fichiers Excel et représentation des signaux ultrasonores/entrées auxiliaires ,
d. détection du premier écho (onde de tête) sur les signaux ultrasonores, e. calcul des vitesses de propagation Émetteur/Récepteurs,
f. enregistrement des données traitées.
4. une télécommande RF pour envoi des différents modes de fonctionnement du module.
5. un câble Ethernet.
6. une batterie 0V 1+6 V et 1 paire de câbles adaptés.
7. deux batteries 0V/- 10V et 0V/+10V.
8. un transformateur d'isolement aux normes médicales, 1000V.
9. un module d'affichage.
10. un module de stockage de données.
11. un ergomètre comprenant un pédalier avec un capteur de force et un capteur de position (permettant de connaître le déplacement).
12. un module électrique pour l'ergomètre comprenant :
a. une alimentation TXL 060-24S (Traco Power) 60 Watts, 24V / 2,5 A, b. une carte d'acquisition Data Translation DT 9800,
c. une carte électronique de conditionnement du capteur de force, d. une carte électronique de conditionnement du capteur de position.
Méthodes
L'étude a été réalisée à partir d'une population masculine de 40 volontaires sains âgés de 18 à 60 ans. Les mesures de vitesse ultrasonore ont été effectuées lors de deux séances espacées de 4 semaines afin de mesurer la reproductibilité à moyen terme. À chaque séance, deux essais ont été effectuées afin d'évaluer la reproductibilité à court terme. Chaque essai de chaque séance était constitué de trois prises de mesures afin d'évaluer la précision des mesures.
Le volontaire est installé et maintenu en position assise genou fléchi à 120 degrés. Durant la phase d'échauffement préalable à l'exercice calibré, on familiarise le sujet avec la réalisation de la contraction musculaire en flexion plantaire isométrique. On lui demande d'effectuer des contractions de plus en plus importantes avant la mesure de la Contraction Maximale Volontaire (CMV). La phase d'échauffement est nécessaire à tout exercice lié à la mesure des propriétés viscoélastiques des tendons. Cette phase d'échauffement comprend tout d'abord une minute de mouvements angulaires de la ou des chevilles concernées, suivie après installation du dispositif de la présente invention incluant l'ergomètre et le transducteur ultrasonore, de la réalisation de 10 contractions isométriques sub-maximales et de trois essais de contraction maximale (CMV) des fléchisseurs plantaires. La CMV est mesuré lorsque le sujet juge avoir bien appréhendé l'exercice. On effectuera 3 essais dont on calcule la moyenne. L'exercice demandé est décomposé en 5 phases sur environ 15 secondes d'enregistrement : cet exercice sera expliqué au patient et réalisé sans mesure ultrasonore dans un premier temps afin de s'assurer de la bonne compréhension de l'exercice, une fois l'apprentissage de l'exercice effectué, il sera répété conjointement à la mesure ultrasonore.
1. Maintien 20% CMV (l-2s): le sujet devra effectuer une contraction isométrique pour maintenir un effort correspondant à 20% de sa MVC durant deux secondes (déclenchement de l'acquisition) ;
2. Rampe 20% - 80 % MVC (3-5s): le sujet devra effectuer en trois à cinq secondes une flexion plantaire pour atteindre 80% MVC ;
3. Maintien 80% MVC (2s): il sera demandé au sujet de maintenir cet effort durant 2 secondes ;
4. Rampe 80% - 20 % MVC (3-5s): le sujet devra relâcher en 3 à 5 secondes l'effort de contraction des fléchisseurs plantaires pour revenir à un effort de 20% de la MVC ; 5. Maintien 20% MVC (l-2s): puis maintient cet effort pendant deux secondes (arrêt de l'acquisition).
Durant l'exercice décrit ci-dessus, les signaux ultrasonores, et les signaux de force et de déplacement articulaires seront enregistrés simultanément. Les ordres de réalisation de l'exercice seront donnés oralement, avec le respect des différents temps mentionnés ci- dessus et encouragement du sujet.
Résultats
A partir des vitesses ultrasonores mesurées, les coefficients de corrélation intra-classes ont été calculés et on obtient les résultats suivant :
Les coefficients de corrélation entre séances sont supérieurs à 0.79, les coefficients de corrélation entre essais sont supérieurs à 0.77 et les coefficients de corrélation entre prises de mesure sont supérieurs à 0.97. Ces résultats montrent que la variabilité intra-personnelle est très inférieure à la variabilité interpersonnelle. Il existe donc une signature acoustique propre à chaque tendon. Cela permet de conclure à la possibilité d'isoler un sujet d'un groupe et donc à l'utilité de ce test en vue d'une utilisation comme outil de diagnostic. Ces résultats montrent bien l'intérêt de la présente invention par rapport à l'état de la technique puisque la présente invention assure une reproductibilité qui n'était pas possible jusqu'alors.

Claims

REVENDICATIONS
Méthode d'évaluation non invasive de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation, comprenant l'émission d'une onde ultrasonore dans ledit tissu, à partir d'une source d'ultrasons, l'acquisition simultanée d'au moins un paramètre extrait du signal ultrasonore reçu après propagation de l'onde ultrasonore, et d'au moins une donnée de force et/ou de déplacement articulaire, et le traitement des informations simultanément acquises ; ladite méthode n'étant pas de une méthode d'imagerie ultrasonore.
Méthode d'évaluation selon la revendication 1, comprenant en outre une première étape d'application d'une force et/ou d'un déplacement articulaire prédéfini.
Méthode d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle l'articulation est une articulation du corps humain comportant un degré principal de liberté, de préférence ladite articulation est une articulation du coude, une articulation du genou, une articulation de la cheville, une articulation métacarpo-phalangienne, une articulation metatarso-phalangienne, ou une articulation interphalangienne.
Méthode d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le tissu biologique étudié est un tendon, un muscle, un ligament, un nerf ou la peau, préférentiellement un tendon d'Achille, un tendon quadricipital ou un tendon du triceps brachial.
Méthode d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le traitement desdites données comprend l'extraction d'au moins un paramètre ultrasonore choisi parmi la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore, l'atténuation de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, l'amplitude de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, la fréquence de l'onde ultrasonore au point de réception de l'onde, ou la modification du spectre fréquentiel de l'onde ultrasonore; et la corrélation entre le paramètre choisi et la force et/ou le déplacement articulaire. Dispositif d'évaluation de l'état physiopathologique d'un tissu biologique situé à proximité d'une articulation, permettant la mise en œuvre de la méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
Dispositif d'évaluation selon la revendication 6, comprenant :
- un moyen de mesure de la force et/ou du déplacement articulaire tel que de manière non limitative un ergomètre, un capteur de force, un capteur de déplacement, un accéléromètre ou un dynamomètre;
- une sonde ultrasonore comprenant au moins un transducteur émetteur et au moins un transducteur récepteur ;
- un système d'acquisition simultanée des données ultrasonores reçues après propagation d'une onde ultrasonore émise dans ledit tissu et des données de force et/ou de déplacement articulaire ; et
- un système de traitement desdites données.
Dispositif d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, comprenant en outre un moyen pour appliquer une force et/ou un déplacement articulaire, tel que par exemple un vérin, un vérin hydraulique ou un moteur.
Dispositif d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant de manière portative, intégrée et non invasive, au moins un moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement articulaire, au moins une sonde ultrasonore, au moins un système d'acquisition, au moins un système de traitement et au moins une source d'énergie autonome; une sonde ultrasonore étant placée sur la peau en regard du tissu biologique et un moyen pour mesurer une force et/ou un déplacement étant situé au niveau de l'articulation sollicitée.
Dispositif d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le au moins un transducteur émetteur et le au moins un transducteur récepteur sont alignés selon l'axe de fonctionnement du tissu étudié.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel le système d'acquisition et de traitement comprend une carte d'acquisition, un micro-processeur, un espace de stockage de données, et au moins un logiciel de traitement de données.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, comprenant en outre un module d'affichage des données après traitement et/ou un moyen de transmission des données.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108742705A (zh) * 2018-04-10 2018-11-06 深圳大学 一种实时检测肌肉形态参数的超声成像设备及方法
CN108524068A (zh) * 2018-05-29 2018-09-14 湖南科技大学 一种小腿肌腱康复设备及操作方法
CN109009217A (zh) * 2018-09-18 2018-12-18 上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院 调整手法声源测定仪
WO2023077267A1 (fr) * 2021-11-02 2023-05-11 深圳迈瑞动物医疗科技股份有限公司 Méthode d'examen de tendon d'achille et dispositif d'échographie
WO2024145750A1 (fr) * 2023-01-03 2024-07-11 深圳迈瑞动物医疗科技股份有限公司 Procédé d'évaluation de l'état de rééducation du tendon d'achille et dispositif d'imagerie ultrasonore

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3925014A1 (de) * 1989-07-27 1991-01-31 Joachim Dr Med Grifka Verfahren zur pruefung der stabilitaet von gelenken, insbesondere kniegelenken des menschlichen koerpers und haltegeraet zur durchfuehrung des verfahrens
FR2830936B1 (fr) * 2001-10-16 2004-08-27 Agronomique Inst Nat Rech Procede pour mesurer l'etat de tension d'un materiau et applications de ce procede
WO2007067987A2 (fr) * 2005-12-09 2007-06-14 The Trustees Of Columbia University In The City Ofnew York Systemes et procedes d'imagerie par elastographie
JP4378552B1 (ja) * 2008-07-22 2009-12-09 国立大学法人 東京大学 超音波プローブ支持装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
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