FR3028746A1 - Procede et systeme pour la mesure, le suivi, le controle et la correction d'un mouvement ou d'une posture d'un utilisateur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de mesure, de suivi, de contrôle, d'évaluation et/ de correction de capacités proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou motrices et/ou d'orientation spatiale d'un utilisateur, le procédé comprenant des étapes : - de mesure et de traitement (10, 20, 30) pour détecter un mouvement effectif ou une posture effective de l'utilisateur, - de comparaison (40) du mouvement effectif ou de la posture effective à un mouvement ou une posture théorique, - de rétrocontrôle biologique (50) pour permettre à l'utilisateur de corriger son mouvement effectif ou sa posture effective par rapport au mouvement ou à la posture théorique, - de calcul et de stockage (60) d'un score, - de transmission (70) du score à un tiers pour lui permettre de suivre les performances de l'utilisateur, et - de mise à jour automatique ou non automatique (80) d'un niveau de difficulté.

Description

1 PROCEDE ET SYSTEME POUR LA MESURE, LE SUIVI, LE CONTROLE ET LA CORRECTION D'UN MOUVEMENT OU D'UNE POSTURE D'UN UTILISATEUR DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de la mesure, du suivi, du contrôle et de la correction d'un mouvement ou d'une posture effectué par un utilisateur (humain ou animal).

On entend, dans le cadre de la présente invention, par « mouvement » le déplacement d'un corps par rapport à un référentiel de l'espace et à un moment déterminé, ce déplacement pouvant être nul (corps immobile) ou non nul (corps mobile). Plus précisément, la présente invention concerne un procédé et un système pour l'évaluation, le suivi, la correction, la rééducation et l'entraînement de capacités proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou motrices et/ou d'orientation spatiale d'un utilisateur. On entend, dans le cadre de la présente invention par « mouvement », le déplacement d'un point (ou d'un ensemble de points), d'un (ou plusieurs) segment(s) corporel(s) de l'utilisateur (tronc, fémur, pied, tibia/péroné, hanche, bras, avant-bras etc.) dans l'espace au cours du temps, ce déplacement pouvant être nul (point immobile) ou non nul (point mobile). Dans le cas d'un point, un tel mouvement peut se définir par une suite de positions dans l'espace prises au cours du temps, et par une suite de vitesses de déplacement entre deux positions successives de la suite de positions. Communément, un mouvement est représenté par un ensemble de vecteurs (par exemple « vecteur vitesse » ou « vecteur d'orientation ») qui définissent chacun le déplacement d'un point par rapport à un référentiel fixe de l'espace et à un instant déterminé.

L'invention trouve avantageusement de nombreuses applications, notamment dans les spécialités associées à la rééducation : - de personnes âgées et/ou en situation de handicap, - de personnes ayant subi un traumatisme ou une intervention chirurgicale. Elle peut également être utilisée dans des applications plus ludiques telles que les entraînements sportifs ou des activités de bien-être.

3028746 2 PRESENTATION DE L'ART ANTERIEUR Que ce soit dû au vieillissement, un accident, une blessure ou à un 5 traumatisme, la présente invention permet d'assister un utilisateur en corrigeant ses mouvements afin : - de l'aider à récupérer une fonction corporelle qui s'est altérée (par exemple afin de retrouver l'usage d'une main après une chirurgie réparatrice), ou du moins 10 - de lui apprendre à s'adapter à un nouvel état (apprendre à une personne amputée d'un membre inférieur à marcher avec une prothèse, personne victime d'un accident vasculaire cérébral, etc.). On connaît des dispositifs et des procédés supposés aider un utilisateur à récupérer une fonction corporelle. Le document WO 2008/132324 décrit un 15 dispositif de mesure et de correction de la verticale posturale d'un être humain. Ce dispositif se compose d'une caméra, d'un écran de visualisation et de moyens de traitement. Le principe de fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant : - l'utilisateur est installé sur une assise sans dossier, - deux marqueurs sont positionnés dans son dos le long de sa colonne 20 vertébrale, - la caméra est installée derrière l'utilisateur de sorte à acquérir des images de son dos, - l'écran de visualisation est installé face à l'utilisateur de sorte qu'il puisse observer les images affichées sur ledit écran, enfin 25 - les moyens de traitement sont connectés à la caméra et à l'écran d'affichage. Une fois l'installation terminée, la caméra est activée pour acquérir des images du dos de l'utilisateur. Ces images sont transmises aux moyens de traitements permettant d'estimer une inclinaison du dos du patient par rapport à la 30 verticale. Les moyens de traitement commandent alors l'affichage sur l'écran de visualisation : - d'une représentation schématique de l'utilisateur, - de son inclinaison par rapport à la verticale, modélisée par le segment de droite entre les deux marqueurs, et 35 - d'une valeur d'angle de déviation de ladite inclinaison.

3028746 3 Un tel dispositif présente de nombreux inconvénients. D'une part, l'installation du dispositif dans son ensemble est laborieuse et ne peut pas être mise en oeuvre par l'utilisateur lui-même. En effet, l'installation des marqueurs dans le dos de l'utilisateur et le positionnement de la caméra nécessite la 5 présence d'une personne pour assister l'utilisateur. En outre, la complexité de mise en place du dispositif rend l'utilisation de celui-ci rédhibitoire. Les exercices de rééducation étant généralement pénibles à réaliser pour l'utilisateur, la mise en place des dispositifs supposés l'assister doit être la plus simple possible pour ne pas le décourager et permettre un observance 10 de la rééducation prescrite et requise. Un autre inconvénient de ce dispositif est que les informations affichées sur l'écran de visualisation ne sont pas suffisamment intuitives pour lui permettre de corriger correctement sa posture. Notamment, l'observation de son inclinaison par rapport à la verticale peut inciter l'utilisateur à forcer sur ses muscles de manière 15 excessive pour aligner son dos sur la verticale. Or des études ont montré que le niveau de difficulté des exercices de rééducation devait être progressif et qu'une rééducation excessive pouvait avoir des conséquences néfastes. Par exemple des exercices de flexion du genou selon un angle trop important après une chirurgie des ligaments croisés peuvent induire une dégradation irréversible des propriétés 20 des ligaments. Un autre inconvénient encore de ce dispositif est que les informations affichées sur l'écran ne permettent pas à l'utilisateur d'appréhender sa progression au cours de sa rééducation. En effet, même si l'affichage d'une valeur d'angle de déviation est une information pertinente pour un médecin traitant, elle 25 ne l'est pas pour un utilisateur néophyte. Enfin, le dispositif décrit dans WO 2008/132324 ne permet pas d'adapter les exercices de rééducation en fonction de l'utilisateur. Le document US 2011/0021318 décrit un dispositif d'entraînement du contrôle moteur d'un utilisateur. Le document US 7 867 140 décrit un dispositif 30 pour corriger la coordination motrice d'un utilisateur. Ces dispositifs présentent les mêmes inconvénients que le dispositif décrit dans WO 2008/132324. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé permettant de pallier au moins l'un des inconvénients précités.

35 3028746 4 RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention propose un procédé de mesure, de suivi, de contrôle, 5 d'évaluation et/ou de correction des capacités proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou motrices et/ou d'orientation spatiale d'un utilisateur, ledit procédé étant mis en oeuvre dans un terminal mobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - la réception d'une pluralité de groupes de valeurs mesurées par des 10 capteurs, chaque groupe incluant des valeurs mesurées à un instant respectif d'une période de temps, - la détermination par des moyens de traitement du terminal mobile, d'une donnée estimée pour chaque groupe de valeurs, de sorte à obtenir une suite de données estimées aux différents instants de la période de temps, 15 ladite suite étant représentative d'un mouvement effectif ou d'une posture effective de l'utilisateur pendant la période de temps, - la comparaison de chaque donnée estimée à au moins une donnée théorique, de sorte à obtenir une pluralité d'écarts de correspondance représentatifs de variations au cours du temps entre le mouvement effectif 20 ou la posture effective de l'utilisateur et un mouvement désiré ou une posture désirée que l'utilisateur aurait dû réaliser, - l'envoi à l'utilisateur d'une information concernant son mouvement effectif ou sa posture effective, - le calcul d'un score en fonction de la pluralité d'écarts obtenus, et 25 - la modification de ladite et au moins une donnée théorique en fonction du score calculé. En d'autres termes, l'invention concerne un procédé de mesure, de suivi, de contrôle, d'évaluation et/ de correction de capacités (proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou motrices et/ou d'orientation spatiale) d'un 30 utilisateur lors de l'exécution d'un exercice, le procédé comprenant des étapes : - de mesure et de traitement pour détecter un mouvement effectif (respectivement une posture effective) réalisé(e) par l'utilisateur, - de comparaison du mouvement effectif (respectivement de la posture effective) à un mouvement théroique (respectivement à une posture 35 théorique), - de rétrocontrôle biologique pour permettre à l'utilisateur de corriger son mouvement effectif (respectivement sa posture effective) de sorte à le 3028746 5 (respectivement à la) faire correspondre au mieux au mouvement théorique (respectivement à la posture théorique), - de calcul d'un score en fonction du résultat de la comparaison, et de stockage du score calculé, 5 - de transmission éventuelle du score à un tiers pour lui permettre de suivre l'évolution de les performances de l'utilisateur, et - de mise à jour automatique ou non automatique d'un niveau de difficulté de l'exercice. Des aspects préférés mais non limitatifs du procédé selon l'invention sont 10 les suivants : - l'étape d'envoi à l'utilisateur d'une information comprend, pour chaque écart, l'émission d'au moins un stimulus par des moyens d'alarme du terminal si ledit écart dépasse un seuil de tolérance, le stimulus alertant l'utilisateur que le mouvement effectif ou la posture effective est trop 15 différent du mouvement désiré ou de la posture désirée, et lui donnant une indication sur des modifications à apporter au mouvement effectif ou à la posture effective pour réduire l'écart de correspondance, - le terminal mobile comprend trois capteurs tri-axes consistant en un magnétomètre, un accéléromètre et un gyroscope, l'étape de mesure d'une 20 pluralité de groupes de valeurs consistant pour chaque groupe de valeurs à mesurer : o au moins une accélération linéaire avec l'accéléromètre, et de préférence trois accélérations linéaires selon trois axes orthogonaux, o au moins une vitesse angulaire avec le gyroscope, et de préférence 25 trois vitesses angulaires selon les trois axes orthogonaux, o au moins un champ magnétique avec le magnétomètre, et de préférence trois champs magnétiques selon les trois axes orthogonaux, - l'étape de détermination d'une donnée estimée comprend la détermination 30 d'un vecteur d'orientation du terminal mobile à partir de chaque groupe de valeurs issues des mesures de l'accéléromètre, et/ou du magnétomètre et et/ou du gyroscope, - le procédé comprend préalablement à l'étape de détermination, une étape de filtrage des groupes de valeurs en utilisant un filtre de Kalman de sorte à 35 éliminer desdites valeurs les perturbations dues aux bruits et aux erreurs de mesure, 3028746 6 - l'étape de filtrage comprend, pour chaque groupe de valeurs, les sous-étapes consistant à : o estimer un premier vecteur d'orientation à partir des mesures de l'accéléromètre et du magnétomètre, 5 o estimer un deuxième vecteur d'orientation à partir des mesures du gyroscope, o comparer les premier et deuxième vecteurs d'orientation estimés et utiliser leur différence pour remettre à jour le filtre de Kalman. - le procédé comprend en outre une étape de transmission du score calculé, 10 - dans le procédé : o les données estimées comprennent des informations relatives à des positions et/ou des orientations d'au moins un point de l'utilisateur aux instants respectifs de la période de temps, et o l'au moins une donnée théorique comprend une information relative 15 à une position théorique et/ou une orientation théorique maximale et /ou minimale pour ledit point, - dans procédé : o les données estimées comprennent des informations relatives à des vitesses de déplacement et/ou des accélérations d'au moins un point 20 de l'utilisateur à des instants donnés respectifs de la période de temps, et o l'au moins une donnée théorique comprend une information relative à une vitesse de déplacement et/ou à une accélération maximale et /ou minimale dudit point.

25 L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comportant un code programme enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes lorsque le programme d'ordinateur est appliqué à un ordinateur pour être exécuté.

30 L'invention concerne également un terminal mobile comprenant au moins un processeur, au moins un capteur et au moins moyen d'alarme, pour permettre la mesure, le suivi le contrôle, l'évaluation et/ou la correction de capacités proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou motrices et/ou d'orientation spatiale d'un utilisateur, caractérisé en ce que le processeur est 35 programmé pour : 3028746 7 - recevoir une pluralité de groupes de valeurs mesurées par au moins un capteur, chaque groupe incluant des valeurs mesurées à un instant respectif d'une période de temps, - déterminer une donnée estimée pour chaque groupe de valeurs, de sorte à 5 obtenir une suite de données estimées aux différents instants de la période de temps, ladite suite étant représentative d'un mouvement effectif ou d'une posture effective de l'utilisateur pendant la période de temps, - comparer chaque donnée estimée à au moins une donnée théorique, de sorte à obtenir une pluralité d'écarts de correspondance représentatifs de 10 variations au cours du temps entre le mouvement effectif ou la posture effective de l'utilisateur et un mouvement désiré ou une posture désirée que l'utilisateur aurait dû réaliser, - commander l'émission à l'utilisateur d'une information concernant son mouvement effectif ou sa posture effective, 15 - calculer un score en fonction de la pluralité d'écarts obtenus, et - modifier ladite et au moins une donnée théorique en fonction du score calculé. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 20 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un exemple de procédé permettant de 25 contrôler, de corriger et d'évaluer des capacités posturales, locomotrices ou motrices d'un utilisateur, - la figure 2 illustre un exemple d'utilisation d'un terminal mobile programmé pour mettre en oeuvre le procédé illustré à la figure 1.

30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On va maintenant décrire plus en détails des aspects préférés mais non limitatifs de la présente invention en référence aux figures 1 et 2. 35 3028746 8 1. Principes généraux Le procédé selon l'invention est dédié à l'évaluation, au suivi et à la rééducation de capacités proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou 5 motrices et/ou d'orientation spatiale d'un utilisateur. Il peut être implémenté sous forme d'une application téléchargeable apte à être mise en oeuvre dans un terminal mobile 1 incluant : - des moyens de traitement tels qu'un processeur, - des moyens de mesure tels que des capteurs, et notamment un 10 accéléromètre, et/ou un magnétomètre et/ou un gyroscope et/ou une caméra et/ou un appareil photo et/ou un microphone et/ou tout autre capteur connu de l'homme du métier et susceptible d'être contenu par exemple dans un téléphone portable, - des moyens d'alarme tactile et/ou visuelle et/ou auditif, tels qu'un vibreur 15 et/ou un écran d'affichage et/ou un haut-parleur - des moyens d'émission/réception de signaux tels qu'une antenne pour communiquer avec d'autres terminaux fixes ou mobiles afin d'échanger des informations avec des tiers. Le terminal mobile 1 comprend également des moyens de stockage tels 20 qu'une mémoire pour le stockage d'exercices prédéfinis permettant de rééduquer l'utilisateur. Le fait que les différents moyens pour l'implémentation du procédé soient embarqués dans un dispositif unique tel qu'un terminal mobile 1 facilite la mise en oeuvre du procédé pour l'utilisateur. En effet, la seule opération à réaliser pour 25 l'utilisateur est de fixer le terminal mobile 1 sur lui, par exemple à l'aide d'une ceinture incluant un étui destiné à recevoir le terminal mobile 1. Le terminal mobile 1 est par exemple un téléphone portable notamment de type Smartphone, un assistant personnel (ou « PDA », sigle de l'expression anglo-saxonne « Personal Digital Assistant »), ou tout type de terminal mobile connu de 30 l'homme du métier, tel qu'une montre connectée de type iWatch®. Ainsi, on propose une solution intégrée pour contrôler, corriger et évaluer des capacités motrices d'un utilisateur et permettre ainsi sa rééducation à partir d'un terminal mobile disposé : - sur le patient ou 35 - à distance du patient, notamment en fonction des exercices à réaliser.

3028746 9 Par exemple pour la mise en oeuvre de certains exercices, le terminal mobile peut être fixé sur une plateforme mobile sur laquelle l'utilisateur se tient debout en essayant d'être immobile ; le terminal mesure alors le mouvement de la plateforme : moins la plateforme oscille, meilleure est la performance de 5 l'utilisateur. Pour la mise en oeuvre d'autres exercices, le terminal mobile peut être fixé sur une région de l'utilisateur. Bien entendu, la région dans laquelle le terminal mobile est fixé dépend du segment corporel, ou plus largement de la capacité à rééduquer. Par 10 exemple, pour une rééducation des capacités sensorimotrices et fonctionnelles du rachis lombaire le terminal mobile sera fixé sur la cage thoracique de l'utilisateur. Pour une rééducation des capacités sensorimotrices et fonctionnelles du coude, le terminal mobile sera fixé sur l'avant-bras de l'utilisateur, etc. Par ailleurs pour la rééducation d'un segment corporel donné, la région 15 dans laquelle est fixé le terminal mobile peut varier en fonction de l'exercice effectué. Par exemple dans le cas d'une rééducation des capacités sensorimotrices et fonctionnelles du genou, le terminal mobile pourra être fixé : - sur la cuisse de l'utilisateur lors de la réalisation d'un premier exercice, et - sur le mollet de l'utilisateur lors de la réalisation d'un deuxième exercice, 20 etc. 2. Procédé Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé en référence à la 25 rééducation de l'articulation du coude d'un utilisateur. On suppose que l'utilisateur a préalablement fixé le terminal mobile sur son avant-bras, et a sélectionné un exercice. Avantageusement, l'utilisateur peut être accompagné lors de ces étapes de mise en place du terminal et de sélection d'un exercice. Par exemple, une première phase du procédé peut consister à informer 30 l'utilisateur d'un mode opératoire l'aidant à mettre en place le terminal et à sélectionner un exercice. Cette phase d'information peut par exemple consister en l'édition d'un tutoriel visuel et/ou auditif à l'utilisateur. De même, un descriptif visuel et/ou auditif de l'exercice à réaliser peut être fourni à l'utilisateur. Une fois l'exercice sélectionné, le terminal mobile 1 exécute différentes 35 phases : - pour détecter le mouvement effectif réalisé par l'utilisateur, 3028746 10 - le comparer à un mouvement théorique que l'utilisateur devrait « idéalement » réaliser, - éventuellement émettre des alarmes pour permettre à l'utilisateur de corriger son mouvement effectif de sorte à le faire correspondre au mieux 5 au mouvement théorique, - calculer un score pour l'exercice, notamment en fonction de l'écart entre les mouvements effectif et théorique, - mettre à jour le niveau de difficulté de l'exercice et/ou ajouter ou supprimer un exercice, et 10 - éventuellement envoyer le score calculé à un tiers pour lui permettre de suivre l'évolution de la rééducation ou de l'entraînement et/ou s'assurer de l'observance du traitement ou de la prise en charge. Ainsi, non seulement l'utilisateur est assisté pour lui permettre de réaliser correctement une série d'exercices prescrits, mais en plus il peut évaluer ses 15 progrès grâce à la quantification associée à l'exercice réalisé. Cette quantification permet en outre de mettre à jour les niveaux de difficulté des exercices afin d'optimiser les effets de la rééducation et d'informer des tiers de l'observance du traitement et de l'évolution de cette rééducation. Ces différentes phases vont maintenant être décrites plus en détail en 20 référence au procédé illustré à la figure 1. 2.1. Mesure de groupes de valeurs Dans une étape, le procédé comprend la mesure 10 par des capteurs du 25 terminal mobile 1, d'une pluralité de groupes de valeurs. Chaque valeur d'un groupe est issue d'un capteur respectif. Par exemple, dans le cas d'un terminal mobile incluant un accéléromètre 3D, un magnétomètre 3D et un gyroscope 3D : - trois valeurs correspondent à des accélérations linéaires selon trois axes 30 orthogonaux, - trois valeurs correspondent à des vitesses angulaires selon les mêmes trois axes orthogonaux, et - trois valeurs correspondent à des champs magnétiques selon les mêmes trois axes orthogonaux.

35 Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'utilisation d'accéléromètre 3D, de magnétomètre 3D et de gyroscope 3D, mais concerne 3028746 11 l'utilisation de tout type d'accéléromètre, magnétomètre et gyroscope (1D, 2D notamment). L'utilisation de groupes de valeurs composés chacun de mesures issues d'un accéléromètre, d'un magnétomètre et d'un gyroscope permet d'améliorer la 5 précision dans l'estimation du mouvement effectif réalisé par l'utilisateur. 2.2. Filtrage des valeurs mesurées Le procédé peut également comprendre une étape optionnelle de filtrage 10 20 des groupes de valeurs mesurés à partir des capteurs du terminal mobile. Ceci permet d'éliminer les perturbations dues aux bruits et aux erreurs de mesure. Avantageusement, le filtrage des groupes de valeurs peut être mis en oeuvre en utilisant un filtre de Kalman. Ce type de filtre est particulièrement adapté à l'estimation de paramètres 15 d'un système évoluant dans le temps à partir de mesures bruitées, ce qui est le cas dans le cadre de la présente invention puisque les différents groupes de valeurs sont des signaux représentatifs d'un mouvement effectué par l'utilisateur. Ainsi, chaque groupe de valeurs porte une information sur : - la position du terminal mobile à un instant donné, 20 - l'orientation du terminal mobile à l'instant donné, et - la vitesse de déplacement du terminal mobile à l'instant donné. A partir de ces informations relatives au terminal mobile, il est possible de déduire le mouvement d'un (ou plusieurs) point(s) du segment corporel considéré (ici l'avant-bras de l'utilisateur). 25 2.3. Détermination de données estimées Lors d'une autre étape, le procédé comprend la détermination 30 d'une (ou plusieurs) donnée(s) estimée(s) à partir de chaque groupe de valeurs.

30 Plus précisément, le processeur du terminal mobile traite les groupes de valeurs pour extraire les informations relatives à la position, et/ou l'orientation et/ou la vitesse et/ou l'accélération de déplacement du terminal mobile aux différents instants de mesure de la période de temps. On obtient ainsi une suite de données estimées aux différents instants de la 35 période de temps, cette suite étant représentative du mouvement effectif de l'utilisateur pendant la période de temps.

3028746 12 En fonction du type d'exercice, seuls certains paramètres du mouvement réalisé par l'utilisateur peuvent nécessiter un contrôle. Par exemple, pour certains exercices, la vitesse de déplacement du segment corporel n'est pas un critère déterminant de la rééducation. Dans ce cas, aucune donnée estimée relative à 5 une vitesse de déplacement ne sera déterminée à partir des groupes de valeurs. Ceci permet de limiter : - les ressources matérielles utilisées (espace mémoire notamment), - l'énergie consommée par le terminal mobile pour mettre en oeuvre le procédé. 10 2.4. Comparaison des données estimées à des données théoriques Dans une autre étape, la suite de données estimées est comparée 40 à des données théoriques. Ces données théoriques sont représentatives d'un 15 mouvement désiré que l'utilisateur devrait réaliser lors de l'exécution de l'exercice. En fonction du type d'exercice et de son niveau de difficulté, la nature des données théoriques peut varier. Par exemple si l'on considère un exercice consistant pour l'utilisateur à poser son coude sur un support stable et à déplacer son avant-bras entre une 20 position horizontale et une position verticale, alors la suite de données estimées peut être comparée : - à une unique donnée théorique correspondant à une vitesse maximale de déplacement de l'avant-bras de l'utilisateur, - à deux données théoriques correspondant respectivement à une vitesse 25 minimale et une vitesse maximale de déplacement de l'avant-bras de l'utilisateur, - à trois données théoriques correspondant à des vitesses minimale et maximale de déplacement et à une angulation supérieure à 90° entre les positions extrêmes occupées par l'avant-bras de l'utilisateur, etc.

30 L'étape de comparaison permet d'obtenir une pluralité d'écarts de correspondance. 2.5. Rétrocontrôle 35 Chaque écart de correspondance calculé est représentatif d'une variation, à un instant donnée, entre le mouvement effectif de l'utilisateur et le mouvement désiré que l'utilisateur devrait réaliser. On compare 50 donc chacun des écarts 3028746 13 calculés à un seuil de tolérance (qui dépend notamment du niveau de difficulté de l'exercice) pour déterminer si l'utilisateur doit ou non être alerté que son mouvement est incorrect. Les écarts ne sont pas forcément liés à une incapacité de l'utilisateur à 5 réaliser correctement le mouvement « idéal », mais peuvent tenir au fait que l'utilisateur a du mal à évaluer certaines contraintes difficilement quantifiables de son mouvement tel que la vitesse de déplacement. C'est pourquoi outre le fait d'alerter l'utilisateur que son mouvement effectif est incorrect, l'invention propose de lui fournir une indication lui permettant de 10 corriger son mouvement effectif afin de le faire correspondre au mieux au mouvement « idéal ». Cette indication est fournie à l'utilisateur grâce à l'émission d'un (ou plusieurs) stimulus (stimuli) visuel(s) et/ou auditif(s) et/ou tactile(s). Avantageusement, le rétrocontrôle biologique peut consister en l'émission de 15 stimuli de différents types en fonction de la nature de l'erreur à corriger (dans le mouvement effectué par le patient) et/ou en fonction des préférences ou capacités de son utilisateur : par exemple un utilisateur malentendant pourra choisir un (ou des) stimulus (stimuli) visuel et/ou tactile. Par exemple : 20 - si l'utilisateur effectue le mouvement selon la bonne angulation mais à une vitesse trop importante, le rétrocontrôle peut consister en l'émission d'un stimulus auditif, alors que - si l'utilisateur effectue le mouvement à la bonne vitesse mais avec une mauvaise angulation, le rétrocontrôle consistera en l'émission d'un stimulus 25 auditif (si l'angulation est trop faible) ou tactile (si l'angulation est trop grande). De même des successions plus ou moins rapides (ou plus ou moins nombreuses) de stimuli de même nature peuvent être utilisées pour indiquer à l'utilisateur qu'un paramètre de son mouvement est incorrect. Par exemple, une 30 succession rapide (respectivement lente) de stimuli auditifs peut être utilisée pour indiquer une vitesse de déplacement trop lente (respectivement trop rapide) de l'avant-bras (ou inversement). 2.6. Calcul d'un score, mise à jour et transmission 35 Dans une autre étape, le procédé comprend le calcul 60 d'un score associé à l'exécution de l'exercice par l'utilisateur.

3028746 14 Le calcul de ce score présente de nombreux avantages. En effet, il permet à l'utilisateur d'évaluer sa progression dans l'exécution des exercices, et donc les bénéfices de sa rééducation. Il permet également de mettre à jour 80 la rééducation de l'utilisateur, 5 notamment par une mise à jour du seuil de tolérance (augmentation du seuil si le score est faible ou diminution du seuil si le score est élevé), et donc une mise à jour du niveau de difficulté des exercices à exécuter. Enfin lorsque le procédé comprend une étape de transmission 70 du (ou des) score(s), le calcul du score permet à un tiers de suivre les progrès de 10 l'utilisateur dans sa rééducation. 3. Exemples d'utilisation 3.1. Rééducation de capacités proprioceptives 15 L'exemple suivant concerne une application mobile dédiée à l'évaluation, au suivi et à la rééducation de capacités proprioceptives d'un utilisateur. Elle consiste en une solution intégrée de mesures de l'angulation d'au moins une articulation ou d'au moins un segment corporel (par exemple, cheville, genou, hanche, colonne vertébrale, poignet, bras, épaule, cou) au cours d'exercices 20 prédéfinis. Cette application permet à la fois la mesure et l'amélioration des capacités proprioceptives grâce à un rétrocontrôle biologique visuel et/ou auditif et/ou tactile (par exemple, vibratoire). Le caractère communicant du terminal mobile peut être utilisé pour transmettre les résultats obtenus aux tiers concernés (médecin, 25 kinésithérapeute, etc.). Fonctionnalité L'application permet de quantifier les mouvements de l'articulation à partir de mesures issues des capteurs embarqués dans le terminal mobile, et 30 notamment : - un accéléromètre 3D pour la mesure d'accélérations linéaires selon trois axes orthogonaux, - un gyroscope 3D pour la mesure de vitesses angulaires selon les mêmes trois axes orthogonaux, et 35 - un magnétomètre 3D pour la mesure de champs magnétiques selon les mêmes trois axes orthogonaux.

3028746 15 L'application a été conçue pour être utilisée en autonomie et inclut des exercices d'entraînement préprogrammés. Une partie de ces exercices est dédiée à la rééducation et repose sur le principe de suppléance perceptive. Pour ce faire, un rétrocontrôle auditif ou vibratoire a été programmé pour alerter l'utilisateur 5 d'une inclinaison trop importante par rapport à l'état attendu et pour l'inciter à se repositionner correctement. L'une des originalités de cet exemple de réalisation repose sur l'intégration des informations issues du gyroscope et du magnétomètre qui permettent d'améliorer la qualité dans l'estimation du mouvement effectué par l'utilisateur.

10 Une autre originalité de cet exemple de réalisation repose sur la conception d'une application mobile dédiée à l'évaluation et à la rééducation avec un terminal mobile comme unique support. Évaluation 15 On suppose dans la suite l'utilisation d'un smartphone incluant trois types de capteurs tri axes: un accéléromètre, un magnétomètre et un gyroscope. Les mesures obtenues sont soumises aux biais propres à chacun de ces trois types de capteurs (bruit, perturbation magnétique, dérive due à l'intégration). C'est pourquoi elles sont utilisées de manière complémentaire dans un filtre de 20 Kalman étendu pour corriger les biais du gyroscope et estimer de manière fiable des orientations. Les angles d'inclinaison (0, (p) sont estimés à partir des mesures issues de l'accéléromètre. La direction (w) est estimée à partir des mesures issues du magnétomètre. On obtient ainsi une première estimation du vecteur d'orientation 25 4, 0, LP). En parallèle, une estimation de ces mêmes angles est obtenue depuis le gyroscope donnant lieu à une seconde estimation du vecteur d'orientation ((pg, eg, 1-1-ig)- Les différentes perturbations des mesures gyroscopiques sont corrigées en 30 comparant les deux estimations obtenues pour le vecteur d'orientation. La différence ((pdiff, ediff, gide) entre les premier et deuxième vecteurs d'orientation estimés est alors utilisée pour remettre à jour les coefficients du filtre de Kalman qui sera appliqué à l'itération suivante. Finalement, la fusion des données issues des différents capteurs fournit 35 une estimation des angles de rotation (ffi -r est, -est, (Pest) représentant l'angulation du terminal mobile relativement à sa position moyenne sur les « n » (par exemple cinq) premières secondes de l'essai (référence (cp0, 00, 410)).

3028746 16 Suppléance perceptive et biofeedback L'application propose, en plus de l'évaluation, des exercices de rééducation basés sur la mise en oeuvre et l'utilisation de rétrocontrôle biologique sensoriel. Avantageusement, le rétrocontrôle biologique peut consister en l'émission 5 de stimuli dont le type (par exemple, sensoriel, auditif, tactile) peut varier en fonction de la sensibilité, des capacités et/ou des préférences de l'utilisateur. Par exemple, on évitera les stimuli visuels pour les patients aveugles ou malvoyants, etc. En variante, le rétrocontrôle biologique peut consister en la combinaison de différents types de stimuli : par exemple visuel/audio et audio/tactile etc.

10 Par ailleurs, le principe de fonctionnement du rétrocontrôle biologique peut varier en fonction de l'utilisateur. Par exemple le rétrocontrôle biologique peut être : - continu ; dans ce cas, l'utilisateur a un retour en continu des positions actuelles de son articulation, ou 15 - intermittent (répulsif ou attractif) ; dans ce cas, l'utilisateur reçoit des informations relatives à l'écart (ou l'erreur en direction et/ou amplitude) entre la position actuelle de son articulation et celle qui devrait être obtenue au regard de l'exercice proposé. Autrement dit dans ce cas, s'il n'y a pas d'erreur, il n'y a pas de retour sensoriel.

20 Avantageusement, un niveau de tolérance dit « zone blanche » 2, paramétrable, est proposé afin d'adapter le niveau de difficulté aux capacités motrices de l'utilisateur et à sa progression, notamment. On considère dans la suite une application dédiée à la rééducation du rachis lombaire. L'utilisateur est muni de 4 vibreurs positionnés sur son corps, sur 25 les faces avant, arrière, droite et gauche. Il doit mobiliser son buste dans les quatre directions, suivant un programme d'exercices proposés. Deux variantes de rétrocontrôle biologique, au moins, peuvent par exemple être proposées : i) une première variante (dite « attractive cuing » selon la terminologie anglo- 30 saxonne) dans laquelle l'utilisateur a pour consigne de mobiliser son tronc en direction de la vibration ; par exemple si le rachis est à gauche par rapport à une zone blanche (position référencée 5 sur la figure 2), le vibreur droit est activé ; l'utilisateur déplace son tronc vers la droite ; la vibration s'arrête quand l'inclinaison du tronc est de nouveau à l'intérieur 35 de la zone blanche 2 (par exemples positions référencées 3 et 4 sur la figure 2), c'est-à-dire quand l'inclinaison du tronc est celle « demandée » par l'exercice ; 3028746 17 ii) une deuxième variante (dite « repulsive cuing » selon la terminologie anglo-saxonne) dans laquelle l'utilisateur a pour consigne de mobiliser son tronc dans la direction opposée de la vibration ; par exemple, si le tronc de l'utilisateur est à gauche par rapport à une zone morte, le vibreur 5 gauche est activé ; l'utilisateur mobilise son tronc vers la droite ; la vibration s'arrête quand l'inclinaison du tronc est de nouveau à l'intérieur de la zone blanche, c'est-à-dire quand l'inclinaison du tronc est celle « demandée » par l'exercice. Bien entendu, l'homme du métier aura compris que d'autres variantes de 10 rétrocontrôle biologique sont possibles. En définitive, tout l'intérêt de l'invention est de disposer d'un dispositif touten-un, regroupant des fonctionnalités de mesure, d'analyse, de stockage, de correction, de retour sensoriel et d'adaptation. Ce dispositif, de par son caractère communicant, permet de remonter de manière très rapide des informations à un 15 tiers (par exemple une équipe médicale), de vérifier les résultats et les exercices réalisés, et à terme, d'adapter les sessions proposées à l'utilisateur. Une autre fonctionnalité de l'invention réside dans la transmission sécurisée des données mesurées et analysées et dans leur comparaison à une base de données. zo 3.2. Rééducation de capacités de contrôle de la posture, de l'équilibre et de la marche L'exemple suivant concerne une application mobile dédiée à l'évaluation, au suivi, à l'entraînement et à la rééducation des capacités de contrôle de la 25 posture, de l'équilibre et de la marche. Cette application consiste en une solution intégrée de mesures et de rétroaction de positions et/ou vitesses et/ou accélérations et/ou orientations d'un ou plusieurs segments corporels (par exemple l'angulation du tronc par rapport à la verticale) dans des tâches posturales, motrices et locomotrices que l'utilisateur 30 peut avantageusement réaliser sur son lieu de vie (et non uniquement dans un cabinet médical ou paramédical). Selon les besoins, cette solution peut également intégrer des mesures complémentaires pertinentes (telles que des mesures cinématiques et/ou des mesures cinétiques et/ou des mesures physiologiques) par le biais de capteurs 35 filaires ou sans fil connectés au terminal mobile (tels que des capteurs de fréquence cardiaque et/ou de respiration et/ou de pressions et/ou d'oculométrie et/ou d'électromyographie et/ou de localisation GPS, etc.).

3028746 18 La centralisation des données par le terminal mobile permet de coordonner et synchroniser les acquisitions et de fusionner ces informations individuelles pour accéder à des informations de plus haut niveau. Les tâches d'évaluation et/ou les exercices d'entraînement ou de 5 réadaptation peuvent par exemple consister à se tenir debout le plus immobile possible dans différentes conditions posturales (par exemple sur différents types de supports stables ou instables, et/ou dans différents environnements sensoriels). D'autres conditions peuvent être mises en oeuvre par le biais d'actuateurs 10 sans fil connectés au terminal mobile (ex. effet de fatigue ou perturbation par vibreur, changement des conditions visuelles avec des lunettes connectées à réalité augmentée telles que les « Lunettes Google » (ou « Google glasses » selon la terminologie anglo-saxonne), mouvements induits par une plateforme). Cette application permet à la fois : 15 i) l'acquisition d'une mesure objective, quantitative et automatique des capacités proprioceptives de contrôle de la posture, de l'équilibre et de la locomotion et de l'orientation spatiale et ii) l'amélioration de ces capacités grâce à l'utilisation d'un rétrocontrôle biologique (ou « biofeedback » selon la terminologie anglo-saxonne).

20 Par exemple, un rétrocontrôle biologique de type - auditif (via des écouteurs), et/ou - visuel (via des lunettes connectées ou un écran d'affichage) et/ou encore - tactile (via un système oscillant mécanique tel qu'un vibreur) peut être fourni à l'utilisateur en temps réel pour l'informer de son état postural 25 actuel ; en variante, la fourniture du rétrocontrôle biologique à l'utilisateur peut être différée, par exemple à la fin d'un exercice. Ce rétrocontrôle biologique peut par exemple se déclencher en temps réel dès qu'une situation d'instabilité posturale est établie, en référence à un modèle prédéfini ou aux capacités de l'utilisateur déterminées au cours d'une phase 30 d'apprentissage. Il peut par exemple se déclencher à partir des mesures de déplacements du tronc pour alerter l'utilisateur d'une inclinaison trop importante de son buste par rapport à son état initial et l'inciter à se repositionner correctement. Plusieurs paramétrages peuvent être utilisés par le système de 35 rétrocontrôle biologique en fonction des besoins de l'utilisateur et/ou de prescriptions d'un praticien (médecin, kinésithérapeute, rééducateur etc.).

3028746 19 En fonction du niveau de difficulté de chaque exercice, le déclenchement du rétrocontrôle biologique peut se faire : - en continu ; dans ce cas, un rétrocontrôle biologique est activé dès que le mouvement effectif de l'utililsateur diffère du mouvement théorique (ou 5 d'une valeur de référence telle qu'une inclinaison maximale à ne pas dépasser, ou une vitesse maximale, etc.), - en discontinu ; dans ce cas, un rétrocontrôle biologique est activé lorsque le mouvement effectif de l'utilisateur diffère du mouvement théorique à une marge de tolérance près (seuils prédéfinis).

10 Dans tous les cas, la difficulté de chaque exercice est paramétrable pour tenir compte des capacités de l'utilisateur. Avantageusement, le niveau de difficulté peut être actualisé (notamment augmenté) pour tenir des progrès de l'utilisateur au cours de sa rééducation. L'une des originalités de la présente invention repose sur la conception 15 d'une application mobile dédiée à l'évaluation et à la rééducation avec un terminal mobile comme unique support. L'acquisition, le traitement, l'analyse des données, la génération d'un rétrocontrôle biologique et l'activation d'actuateurs sont entièrement commandés et gérés par le terminal mobile.

20 En effet, celui-ci est utilisé comme une plateforme de contrôle permettant de recevoir des signaux, les traiter, les stocker et d'émettre des informations. Des actuateurs peuvent être connectés pour faire varier les conditions d'usage et être activés directement depuis le terminal mobile en fonction de l'exercice et du degré de difficulté recherché.

25 L'activation de ces outils supplémentaires peut dépendre et être modulé par la réactivité du sujet aux différentes stimulations relativement aux données captées par le terminal mobile. L'emploi de capteurs supplémentaires permet d'accéder à des informations complémentaires qui lorsqu'elles sont fusionnées deviennent des informations de haut niveau.

30 La centralisation, la fusion et l'activation de certains actuateurs en réponse à ce nouveau flux d'informations sont là encore effectués à partir du seul terminal mobile. La proposition d'exercices et la modulation de leur degré de difficulté sont générées automatiquement par le terminal mobile en fonction de l'état actuel de 35 l'utilisateur et de sa progression.

3028746 20 Avantageusement, le caractère communicant du terminal mobile peut être utilisé pour transmettre des résultats obtenus à des tiers concernés (médecin, kinésithérapeute, entraîneur, réseaux sociaux etc.).

5 Évaluation posturale et locomotrice Le terminal mobile utilisé dans l'exemple décrit ci-après est un smartphone incluant trois types de capteurs tri-axes : un accéléromètre, un magnétomètre et un gyroscope. Les mesures obtenues sont soumises aux biais propres à chacun de ces types de capteur (ex. bruit, perturbation magnétique, dérive due à l'intégration). Ces mesures sont utilisées de manière complémentaire avec un filtre de Kalman pour corriger les biais du gyroscope et estimer de manière fiable l'orientation du support sur lequel se tient l'utilisateur (par exemple, plateforme instable ou plateau de Freeman) et/ou d'un segment corporel de l'utilisateur (par exemple, le buste ou 15 le membre inférieur ou supérieur). Le filtre utilisé est un filtre de Kalman étendu. La fusion des données issues des différents capteurs fournit une estimation des angles de rotation représentant l'angulation du smartphone relativement à sa position moyenne sur les « n » premières secondes de l'essai (« n » étant un entier naturel supérieur ou égale à 20 zéro). Entraînement/rééducation fondée sur l'utilisation de biofeedback L'application propose en plus de l'évaluation des capacités proprioceptives, de contrôle de la posture, de l'équilibre et de la locomotion, des exercices de 25 rééducation fondés sur la l'utilisation de rétrocontrôle biologique visuel et/ou auditif et/ou tactile. Différents procédés de génération du rétrocontrôle biologique sont possibles et paramétrables. Par exemple, dans le cas de la rééducation des capacités proprioceptives 30 du tronc, dès lors que l'utilisateur présente une angulation trop importante et sort d'une zone de tolérance ou « zone blanche », un signal sensoriel est envoyé vers l'actuateur correspondant, du côté incriminé. En variante, ce signal sensoriel peut être envoyé vers l'actuateur à l'opposé du côté incriminé, selon les préférences de l'utilisateur et/ou de prescriptions médicales, etc.

35 Dans tous les cas, ce signal constitue une information sensorielle supplémentaire sur laquelle l'utilisateur peut se reposer. Le niveau de tolérance de la zone « blanche » est un paramètre réglable depuis l'interface du smartphone 3028746 21 pour adapter le niveau de difficulté à la condition physique de l'utilisateur (dans ce cas, capacités proprioceptives) et à la progression de cette condition physique (et/ou aux prescriptions médicales).

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure, de suivi, de contrôle, d'évaluation et/ou de correction des capacités proprioceptives et/ou posturales et/ou locomotrices et/ou motrices et/ou d'orientation spatiale d'un utilisateur, ledit procédé étant mis en oeuvre dans un terminal mobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: La réception d'une pluralité de groupes de valeurs mesurées (10) par des capteurs, chaque groupe incluant des valeurs mesurées à un instant respectif d'une période de temps, La détermination (30) par des moyens de traitement du terminal mobile, d'une donnée estimée pour chaque groupe de valeurs, de sorte à obtenir une suite de données estimées aux différents instants de la période de temps, ladite suite étant représentative d'un mouvement effectif ou d'une posture effective de l'utilisateur pendant la période de temps, La comparaison (40) de chaque donnée estimée à au moins une donnée théorique, de sorte à obtenir une pluralité d'écarts de correspondance représentatifs de variations au cours du temps entre le mouvement effectif ou la posture effective de l'utilisateur et un mouvement désiré ou une posture désirée que l'utilisateur aurait dû réaliser, L'envoi à l'utilisateur d'une information concernant son mouvement effectif ou sa posture effective, Le calcul (60) d'un score en fonction de la pluralité d'écarts obtenus, et La modification (80) de ladite et au moins une donnée théorique en fonction du score calculé.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'envoi à l'utilisateur d'une information comprend, pour chaque écart, l'émission (50) d'au moins un stimulus par des moyens d'alarme du terminal si ledit écart dépasse un seuil de tolérance, le stimulus alertant l'utilisateur que le mouvement effectif ou la posture effective est trop différent du mouvement désiré ou de la posture désirée, et lui donnant une indication sur des modifications à apporter au mouvement effectif ou à la posture effective pour réduire l'écart de correspondance. 3028746 23
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'étape de mesure d'une pluralité de groupes de valeurs consiste po'ur chaque groupe de valeurs à mesurer : 5 au moins une accélération linéaire au moyen d'un accéléromètre tri-axes, et de préférence trois accélérations linéaires selon trois axes orthogonaux, au moins une vitesse angulaire au moyen d'un gyroscope tri-axes, et de préférence trois vitesses angulaires selon les trois axes orthogonaux, - au moins un champ magnétique au moyen d'un magnétomètre tri-axes, et de préférence trois champs magnétiques selon les trois axes orthogonaux.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de détermination (30) d'une donnée estimée comprend la détermination d'un vecteur d'orientation du terminal mobile à partir de chaque groupe de valeurs issues des mesures de 15 l'accéléromètre, et/ou du magnétomètre et et/ou du gyroscope.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, lequel comprend préalablement à l'étape de détermination, une étape de filtrage (20) des groupes de valeurs en utilisant un filtre de Kalman de sorte à éliminer desdites 20 valeurs les perturbations dues aux bruits et aux erreurs de mesure.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape de filtrage (20) comprend, pour chaque groupe de valeurs, les sous-étapes consistant à : - estimer un premier vecteur d'orientation à partir des mesures de 25 l'accéléromètre et du magnétomètre, - estimer un deuxième vecteur d'orientation à partir des mesures du gyroscope, comparer les premier et deuxième vecteurs d'orientation estimés et utiliser leur différence pour remettre à jour le filtre de Kalman. 30
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend en outre une étape de transmission (70) du score calculé.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel : 35 les données estimées comprennent des informations relatives à des positions et/ou des orientations d'au moins un point de l'utilisateur aux instants respectifs de la période de temps, et 3028746 24 - l'au moins une donnée théorique comprend une information relative à une position théorique et/ou une orientation théorique maximale et /ou minimale pour ledit point. 5
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel : - les données estimées comprennent des informations relatives à des vitesses de déplacement et/ou des accélérations d'au moins un point de l'utilisateur à des instants donnés respectifs de la période de temps, et - l'au moins une donnée théorique comprend une information relative à une 10 vitesse de déplacement et/ou à une accélération maximale et /ou minimale dudit point.
10. 10. Produit programme d'ordinateur comportant un code programme enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur pour exécuter le procédé selon 15 l'une quelconque des revendications précédentes lorsque le programme d'ordinateur est appliqué à un ordinateur pour être exécuté.
11. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un terminal mobile (1). 20