FR3057987A1 - Systeme et procede pour s'entrainer a la manipulation d'une sonde echographique - Google Patents

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Inventor
Luc Soler
Vincent Minery
Alexandre Hostettler
Jacques Marescaux
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Innovation In Design
Institut De Rech Sur Les Cancers De Lappareil Digestif Ircad
Institut de Recherche contre les Cancers de l'Appareil Digestif (IRCAD)
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Innovation In Design
Institut De Rech Sur Les Cancers De Lappareil Digestif Ircad
Institut de Recherche contre les Cancers de l'Appareil Digestif (IRCAD)
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Abstract

La présente invention a pour objet un système et un procédé pour s'entraîner à la manipulation d'une sonde échographique. Système comprenant, d'une part, une sonde factice destinée à être manipulée, d'autre part, un moyen d'affichage visible pour l'apprenti opérateur et dont au moins une image affichée est fonction de la position spatiale et de l'orientation de la sonde factice et, enfin, des moyens aptes et destinés à modifier l'image affichée en fonction des informations réceptionnées en provenance de ladite sonde factice. Système caractérisé en ce que la sonde factice (1) est constituée par un téléphone portable comprenant un moyen de traitement, un moyen de communication avec le moyen d'affichage (3) et une caméra vidéo avec un objectif débouchant sur la face arrière, et par une coque recevant ledit terminal et équipée d'au moins un moyen optique associé à l'objectif intégré de la caméra arrière et en ce que la surface tridimensionnelle (2) et/ou le décor environnant (14) est (sont) pourvu(e)(s) d'un motif (15) et/ou de marqueurs (15') visuel(s) de repérage spatial.

Description

Titulaire(s) : INSTITUT DE RECHERCHE SUR LES CANCERS DE L'APPAREIL DIGESTIF - IRCAD, INNOVATION IN DESIGN Société à responsabilité limitée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : CABINET NUSS Société à responsabilité limitée.
SYSTEME ET PROCEDE POUR S'ENTRAINER A LA MANIPULATION D'UNE SONDE ECHOGRAPHIQUE.
FR 3 057 987 - A1 (5/) La présente invention a pour objet un système et un procédé pour s'entraîner à la manipulation d'une sonde échographique.
Système comprenant, d'une part, une sonde factice destinée à être manipulée, d'autre part, un moyen d'affichage visible pour l'apprenti opérateur et dont au moins une image affichée est fonction de la position spatiale et de l'orientation de la sonde factice et, enfin, des moyens aptes et destinés à modifier l'image affichée en fonction des informations réceptionnées en provenance de ladite sonde factice.
Système caractérisé en ce que la sonde factice (1 ) est constituée par un téléphone portable comprenant un moyen de traitement, un moyen de communication avec le moyen d'affichage (3) et une caméra vidéo avec un objectif débouchant sur la face arrière, et par une coque recevant ledit terminal et équipée d'au moins un moyen optique associé à l'objectif intégré de la caméra arrière et en ce que la surface tridimensionnelle (2) et/ou le décor environnant (14) est (sont) pourvu(e)(s) d'un motif (15) et/ou de marqueurs (15') visuel(s) de repérage spatial.
- 1 DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine de l'imagerie, en particulier de l'imagerie médicale, et plus particulièrement encore la formation à l'utilisation de systèmes d'imagerie et à l'interprétation des images obtenues par l'intermédiaire de ces derniers, et a pour objets un système et un procédé pour s'entraîner à la manipulation d'une sonde échographique.
Certaines techniques d'imagerie médicales nécessitent, même pour maîtriser les explorations et diagnostics de base, un minimum de formation pratique pour acquérir les gestes, les mouvements et la dextérité manipulatoire nécessaires à leur utilisation.
Les praticiens occasionnels, et a fortiori les spécialistes, doivent par conséquent, notamment lors de leurs années d'étude, pouvoir acquérir les automatismes en termes d'acquisition et de sélection des vues et d'interprétation de ces dernières. Ceci est plus particulièrement le cas pour l'échographie.
Néanmoins, les équipements d'imagerie existant sont généralement insuffisants en nombre pour autoriser un usage fréquent, nécessaire à l'acquisition de la pratique.
Ceci est d'autant plus flagrant pour les étudiants en début de formation, souhaitant s'entraîner individuellement, en effectuant des manipulations de base, et ne disposant pas de ressources financières suffisantes pour acquérir des créneaux d'utilisation de matériel médical exploité professionnellement et commercialement, ni a fortiori acquérir de tels équipements à titre personnel.
Il existe donc un besoin pour un système permettant à des étudiants ou des praticiens occasionnels de se former ou de garder la main dans la mise en œuvre de techniques d'imagerie médicale, en particulier d'échographie, ce à moindres coûts et sans nécessiter de système opérationnel d'imagerie et, avec la possibilité de mise en œuvre dans un cadre privé.
On connaît déjà différentes solutions pour un apprentissage de techniques d'imagerie du type échographie.
-2Ainsi, des dispositifs médicaux dans lesquels une sonde échographique réelle est reliée à un écran de visualisation d'un ordipoche sont commercialisés, par exemple sous la désignation MobiUS SPA.
De plus, des systèmes comprenant une sonde factice d'échographe, reliée à un système informatique stockant les données d'un patient virtuel au moins, existent également. Dans ces systèmes, les mouvements/positionnements de la sonde imposés par futilisateur sont reproduits sur un écran de visualisation, ainsi que l'image échographique résultante.
Bien que répondant au moins partiellement au besoin exprimé précédemment, l'obligation de l'achat d'une sonde factice spécifique demeure et les manipulations sont réalisées sur une surface plane, sans analogie aucune avec le corps d'un sujet (cf. produit SonoSim Solution Personal, US 2015/154890), ou éventuellement un mannequin (cf. US 2015/140538).
La présente invention a pour but principal de surmonter les limitations des solutions précitées.
A cet effet, l'invention propose un système pour s'entraîner à la manipulation d'une sonde échographique, comprenant, d'une part, une sonde factice destinée à être manipulée par l'apprenti opérateur et à être notamment déplacée par ce dernier en appui sur une surface tridimensionnelle déterminée, d'autre part, au moins un moyen d'affichage visible pour l'apprenti opérateur et dont au moins une image affichée est fonction de la position spatiale et de l'orientation de la sonde factice et, enfin, des moyens de traitement et de transmission de données aptes et destinés, au moins, à transmettre au moyen d'affichage des informations relatives à la position et à l'orientation spatiales courantes de la sonde factice et à modifier l'image affichée en fonction des informations réceptionnées successivement par ledit moyen d'affichage, en provenance de ladite sonde factice, système caractérisé, en ce que la sonde factice est constituée, d'une part, par un terminal de communication de poche ou ordiphone comprenant au moins un moyen de traitement, au moins un moyen de communication avec ledit au moins un moyen d'affichage et au moins une caméra vidéo avec un objectif débouchant sur la face arrière du boîtier du terminal, opposée à l'écran et/ou aux touches de commande de ce dernier, et, d'autre part, par une coque
-3 recevant ledit terminal et équipée d'au moins un moyen optique associé à l'objectif intégré de la caméra arrière et apte et destiné à permettre à ladite caméra arrière de voir au moins la région de l'arête arrière du bord inférieur du terminal ou de la partie de la coque recouvrant ce bord et/ou au moins une zone minimale d'un décor disposé au moins partiellement autour de la surface, et en ce que la surface tridimensionnelle et/ou le décor environnant est (sont) pourvu(e)(s) d'un motif et/ou de marqueurs visuel(s) de repérage spatial.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une représentation schématique d'un système selon l'invention ;
La figure 2 est une représentation schématique et partiellement symbolique d'une sonde factice selon l'invention ;
Les figures 3A et 3B sont des vues en perspectives selon deux angles différents d'un mode de réalisation pratique d'une sonde factice selon l'invention ;
La figure 4 est une vue éclatée, avant assemblage de la sonde représentée figures 3A et 3B ;
Les figures 5 à 7 sont des vues en perspective, partiellement éclatées ou de détail d'une coque adaptable (à constitution télescopique) apte à former avec un ordiphone ou smartphone une sonde factice selon l'invention, selon une autre variante de réalisation de l'invention ;
La figure 8 est une vue en élévation frontale d'une sonde factice avec une coque en deux parties, à structures télescopiques, selon une autre variante de réalisation de l'invention, et,
Les figures 9A et 9B sont des vues en perspective (figure 9A) et en élévation latérale (figure 9B) d'une sonde factice selon une autre variante de réalisation de l'invention comprenant un moyen optique auquel est associé un moyen de réglage de son orientation.
La figure 1 illustre très schématiquement les éléments constitutifs essentiels d'un système pour s'entraîner à la manipulation d'une sonde échographique.
-4Ce système comprend, d'une part, une sonde factice 1 destinée à être manipulée par l'apprenti opérateur et à être notamment déplacée par ce dernier en appui sur une surface tridimensionnelle 2 déterminée, d'autre part, au moins un moyen d'affichage 3 visible pour l'apprenti opérateur et dont au moins une image affichée est fonction de la position spatiale et de l'orientation de la sonde factice 1 et, enfin, des moyens de traitement et de transmission de données aptes et destinés, au moins, à transmettre au moyen d'affichage 3 des informations relatives à la position et à l'orientation spatiales courantes de la sonde factice 1 et à modifier l'image affichée en fonction des informations réceptionnées successivement par ledit moyen d'affichage 3, en provenance de ladite sonde factice 1.
Conformément à l'invention, la sonde factice 1 est constituée :
- d'une part, par un terminal de communication de poche ou ordiphone 6 (standard / du commerce) comprenant ou intégrant au moins un moyen de traitement 4, au moins un moyen 4' de communication avec ledit au moins un moyen d'affichage 3 et au moins une caméra vidéo 8 avec un objectif 8' débouchant sur la face arrière 9 du boîtier 9' du terminal 6, opposée à l'écran 10 et/ou aux touches de commande de ce dernier, et
- d'autre part, par une coque 11 recevant ledit terminal 6 et équipée d'au moins un moyen optique 12 associé à l'objectif intégré 8' de la caméra arrière 8 et apte et destiné à permettre à ladite caméra arrière 8 de voir au moins la région de l'arête arrière 13' du bord inférieur 13 du terminal 6 ou de la partie 11' de la coque 11 recouvrant ce bord 13 et/ou au moins une zone minimale d'un décor 14 disposé au moins partiellement autour de la surface 2.
De plus, la surface tridimensionnelle 2 et/ou le décor environnant 14 est (sont) pourvu(e)(s) d'un motif 15 et/ou de marqueurs 15' visuel(s) de repérage spatial.
Ainsi, l'invention propose un équipement présentant les fonctionnalités recherchées et apte à remplir l'objectif de formation pratique visée, tout en limitant notablement le coût de revient.
En particulier, l'utilisation d'un terminal de portable de communication 6 du commerce (du type smartphone), préférentiellement celui de la personne à former, évite l'acquisition d'une sonde factice spécifique.
En munissant un terminal 6 existant, présentant des moyens 4, 4' de traitement et de communication adéquats, ainsi que la caméra vidéo 8
-5 précitée, d'un simple moyen optique passif 12, sous forme d'accessoire séparé ou intégré à une coque 11, ce terminal 6 est transformé en sonde échographique factice 1 permettant, en relation avec les autres équipements, qui peuvent être spécifiques (décor 14, surface tridimensionnelle particulière 2 à explorer) ou non (surface 2 tridimensionnelle, moyen d'affichage 3), en fonction par exemple du niveau de la formation concernée ou du type d'exercices d'entrainement à réaliser.
Préférentiellement, le terminal 6 comprend également au moins un capteur 7 gyroscopique ou inertiel à trois axes, dont le signal est exploité pour le repérage en position et en orientation dudit terminal 6, en complément des informations ressortant de l'évaluation du motif 15 et/ou des marqueurs 15' présenté(s) dans les images relevées par la caméra 8 du terminal 6 par le biais du moyen optique 12.
Afin de rapprocher le plus possible la manipulation du terminal 6 de celle d'une vraie sonde échographique, et également de contrôler physiquement le positionnement du terminal 6 par rapport à la surface 2, il peut être avantageusement prévu que le bord inférieur 13 du terminal 6 ou ladite partie de coque 11'le recouvrant soit en outre muni(e) d'un capteur 16 de contact, de pression ou de proximité, fournissant une information sur l'existence, et éventuellement l'intensité, d'un contact entre ladite sonde factice 1 et ladite surface tridimensionnelle 2.
Ce capteur 16 de pression/contact peut être du type pneumatique, élastique, piézoélectrique, à jauge de contrainte ou autre, par exemple.
La coque 11 peut être réalisée d'un seul tenant, par exemple sous la forme d'une pièce venue de moulage d'un matériau plastique adapté, préférentiellement souple (cf. figure 2 par exemple), ou être constituée d'au moins deux parties, par exemple l'une destinée à s'emboîter sur la partie supérieure du terminal 6 et intégrant le moyen 12 et l'autre destinée à recevoir la partie inférieure dudit terminal et intégrant éventuellement le capteur 16 (cf. figure 8 par exemple).
En accord avec un premier mode de réalisation de l'invention, ressortant des figures 2 à 5, 7 et 8, le moyen optique 12 peut comprendre un miroir de renvoi 17, préférentiellement à extension transversale sur une partie au moins de la largeur du boîtier 9' du terminal 6, disposé en regard de l'objectif intégré 8' de la caméra arrière 8 et redirigeant l'axe optique de
-6ladite caméra 8 vers la région de l'arête 13' du bord inférieur 13' du terminal 6 ou de la partie de coque 11'le recouvrant.
En accord avec un second mode de réalisation de l'invention, ressortant partiellement de la figure 6, le moyen optique 12 peut consister en un conducteur optique intégré dans la coque 11, dont une extrémité d'entrée est située au niveau de la partie de coque 11' recouvrant le bord inférieur 13 du terminal 6 et dont une extrémité de sortie est couplée à l'objectif intégré 8' de la caméra arrière 8. Un second conducteur optique, également intégré dans la coque, est éventuellement prévu pour l'acheminement d'un faisceau d'éclairage produit par le terminal 6 jusque dans une zone correspondant au moins au champ de vision de ladite caméra
8.
En vue d'assurer la présence, dans les images prises par la caméra 8, à la fois de détails du motif 15 (pour le positionnement du bord inférieur 13 du terminal 6 ou de la partie de coque 11' inférieure sur la surface 2) et de marqueurs ou tag s 15' du décor 14, et compte tenu des limites physiques des équipements standards des terminaux 6 du commerce, le moyen optique 12 rapporté comprend avantageusement un moyen 18 d'augmentation du champ angulaire de l'objectif intégré 8' de la caméra arrière 8, avantageusement jusqu'à 100° au moins, préférentiellement jusqu'à 120°, tel que par exemple un objectif grand angle rapporté sur ledit objectif intégré 8'.
Par ailleurs, et afin de pouvoir à volonté optimiser l'une ou l'autre source d'informations optiques (motif 15 / marqueurs 15'), en fonction notamment de la disponibilité ou non d'informations additionnelles (par exemple : de contact par un capteur de pression 16 / d'orientation par un capteur gyroscopique 7), sans pour autant nécessiter un moyen d'augmentation 18 exceptionnel (et donc très coûteux), il peut être prévu que le moyen optique 12 comprenne, aussi ou de manière alternative un moyen d'augmentation de l'angle de champ, notamment par basculement ou pivotement autour d'un axe parallèle à l'arête 13' du bord inférieur 13 du terminal 6.
De manière alternative par rapport au moyen de réglage 19 précité, ou en plus de ce dernier, le moyen optique 12 peut aussi comprendre un moyen combineur optique (non représenté), par exemple un miroir combineur, arrangé et configuré pour recevoir simultanément une image d'une région du décor environnant 14 et une image d'une région
-7 située au niveau de l'arête 13' du bord inférieur 13, et pour les transmettre à la caméra arrière 8.
Deux solutions peuvent être envisagées en ce qui concerne le traitement des images acquises par la caméra 8, ce en fonction des ressources disponibles dans le terminal 6 et du type de liaison (capacité de transmission) mise en œuvre entre ledit terminal 6 et le moyen d'affichage
3.
Ainsi, en accord avec une première variante de l'invention, le moyen de traitement 4 intégré au terminal 6 est configuré pour traiter les images de la surface tridimensionnelle 2 et/ou du décor 14 et en extraire, préférentiellement en temps réel, la position et l'orientation du terminal 6 dans le référentiel du décor 14 ou l'emplacement de la zone du motif surfacique 15 et/ou l'identité du ou des marqueurs 15' présent(s) dans les images du décor 14, ces informations étant avantageusement transmises par un moyen 4' de communication locale sans fil au moyen d'affichage 3, une liaison physique filaire 20 entre la sonde factice 1 et le moyen d'affichage 3 étant éventuellement prévue (liaison filaire factice non fonctionnelle en termes de transmission, destiné à imiter le câble d'une sonde échographique).
De manière alternative, et en accord avec une seconde variante de l'invention, les moyens de communication 4' du terminal 6 sont configurés pour transmettre en temps réel, préférentiellement par l'intermédiaire d'une liaison de transmission filaire 20, les images de la surface tridimensionnelle 2 et/ou du décor 14 successivement acquises par la caméra 8 et les moyens de traitement 5 associés au moyen d'affichage 3, intégrés à ce dernier ou situés à distance, sont configurés pour traiter ces images, préférentiellement également en temps réel, et en extraire, la position et l'orientation du terminal 6 dans le référentiel du décor 14 ou l'emplacement de la zone du motif surfacique 15 et/ou l'identité du ou des marqueurs 15' présent (e)(s) dans les images du décor 14.
Pour renforcer l'analogie et la ressemblance avec une vraie sonde échographique, il peut être prévu que la coque 11 présente une forme extérieure, au moins dans la région de la partie 11 ' inférieure formant zone de contact potentielle et/ou au moins dans la région correspondant à sa zone de préhension manuelle par l'opérateur, imitant sensiblement la forme extérieure d'une sonde échographique réelle.
-8Afin de pouvoir limiter le nombre de coques 11 et d'accessoires rapportés différents à fournir, et comme le montrent les figures 5 à 8, à titres d'exemples, la coque 11 peut présenter une constitution permettant une adaptation dimensionnelle pour autoriser un montage sur des terminaux 6 de taille, de forme, d'encombrement et/ou de rapports hauteur/largeur/épaisseur différent(e)(s), par exemple en étant partiellement déformable élastiquement, à structure composite avec des parties 23 réglables télescopiquement et/ou modifiable à l'aide de cales (non représentées).
La coque 11 peut être constituée de différentes parties 23 reliées de manière coulissante télescopiquement entre elles ou avec un corps central 23' et, par exemple, terminées par des bords, des crochets ou des ailes 23 venant en prise sur le bord du boîtier 9' du terminal 6 concerné, en dehors des zones fonctionnelles ou d'interfaçage de ce dernier.
Les accessoires fonctionnels et autres équipements (moyen optique 12, capteur 16, liaison filaire 20 factice ou fonctionnelle) peuvent bien entendu être réalisés d'un seul tenant et être intégrés dans la coque 11 ou les parties de coque 11 (figures 2, 3, 4, 6 et 8).
En variante, et comme le montrent les figures 5 à 7 à titre d'exemple, le moyen optique 12, et éventuellement le capteur 16 de pression, de contact ou de proximité, se présente(nt) sous la forme d'accessoire(s) séparé(s) pouvant être monté(s) temporairement sur la coque 11, par exemple par emboîtement avec verrouillage élastique ou par enclenchement.
En vue de pouvoir, dans une phase d'initiation, aider la personne à former à acquérir les gestes, mouvements et autres automatismes de base, le moyen d'affichage 3 peut être configuré, par exemple par le chargement ou le téléchargement de programmes faisant partie intégrante d'une formation, pour afficher des séquences de jeux vidéo sérieux et interactifs, destinés à l'apprentissage des gestes pratiques de manipulation d'une sonde échographique, la sonde factice 1 faisant office de manette de commande à repérage spatial pour lesdits jeux.
Passé ce stade initial de formation, la simulation peut se rapprocher d'avantage des conditions réelles d'exploration échographique.
Dans ce cas, l'invention peut mettre en œuvre, comme le montre schématiquement la figure 1, une surface tridimensionnelle 2 pourvue d'un motif ou d'une texture de repérage 15 correspond à la surface
-9d'un mannequin 21, par exemple en mousse ou gonflable, reproduisant une partie, par exemple le tronc, du corps d'un sujet humain. De plus, le moyen d'affichage 3 est alors configuré pour afficher une vue échographique bidimensionnelle obtenue à partir d'un modèle échographique tridimensionnel virtuel d'un sujet, stocké au niveau dudit moyen d'affichage 3 ou à distance, ou par génération en temps réel à partir d'une représentation virtuelle tridimensionnelle obtenue par un autre système d'imagerie médicale, telle que l'IRM ou la tomodensitométrie, la vue échographique affichée étant fonction de la position et de l'orientation de la sonde factice 1 en appui sur le mannequin 21.
A titre d'exemple, le procédé décrit dans le document EP-A-1844439 peut être mis en œuvre.
Bien entendu, le moyen 3 peut également afficher directement des vues en coupe IRM ou CT scan, la sonde factice 1 servant alors à la sélection des plans de coupe.
Afin de mettre en adéquation les représentations virtuelles avec la surface tridimensionnelle 2 à explorer, les moyens de traitement 5 annexés au moyen d'affichage 3 sont configurés pour réaliser, préalablement à une séquence d'exploration ou en quasi-temps réel des opérations de corrélation géométrique et dimensionnelle entre le mannequin 21 et les différentes représentations virtuelles de sujets stockées ou générées au niveau du moyen d'affichage, avant affichage de la vue échographique fonction de la position et de l'orientation de la sonde factice 1, par exemple par extrapolation radiale dynamique sur la base de coefficients correcteurs dimensionnels prédéterminés.
Selon une caractéristique possible de l'invention, le motif et/ou la texture de repérage 15 ou un ensemble de marqueurs 15' répartis est imprimé(e) sur la surface extérieure du mannequin 21.
Selon une autre caractéristique possible de l'invention, le système comprend au moins une chaussette tubulaire 22 élastiquement extensible, préférentiellement un jeu de plusieurs chaussettes 22, apte(s) et destinée(s) à être enfilée(s) sur le mannequin 21 et sur lesquelles sont imprimés les motifs et/ou textures de repérage 15 ou des marqueurs 15', chaque chaussette pouvant comporter des motifs/marqueurs différents.
Comme le montre schématiquement la figure 1, le décor 14 peut consister en au moins deux parois planes 14' (par exemple en carton ou analogue) arrangées à 90° l'une par rapport à l'autre pour former une
- 10structure en L, disposée le long de deux côtés latéraux de la surface tridimensionnelle 2, le positionnement dudit décor 14 par rapport à ladite surface 2 étant indexé et fixé rigidement, par exemple par logement calé dudit mannequin 21 dans un contenant solidaire du décor 14 et/ou par solidarisation dudit mannequin 21 à un support solidaire dudit décor 14.
Enfin, l'invention a également pour objet un procédé d'apprentissage de la manipulation d'une sonde échographique, préférentiellement par étapes progressives, caractérisé en ce qu'il consiste, en utilisant le système décrit ci-dessus, à soumettre successivement l'opérateur apprenti à une série de jeux vidéo sérieux interactifs pour l'apprentissage des gestes pratiques de base, puis à des séances de simulation d'explorations échographiques en mettant en œuvre des représentations virtuelles de différents sujets.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système pour s'entraîner à la manipulation d'une sonde échographique, comprenant, d'une part, une sonde factice destinée à être manipulée par l'apprenti opérateur et à être notamment déplacée par ce dernier en appui sur une surface tridimensionnelle déterminée, d'autre part, au moins un moyen d'affichage visible pour l'apprenti opérateur et dont au moins une image affichée est fonction de la position spatiale et de l'orientation de la sonde factice et, enfin, des moyens de traitement et de transmission de données aptes et destinés, au moins, à transmettre au moyen d'affichage des informations relatives à la position et à l'orientation spatiales courantes de la sonde factice et à modifier l'image affichée en fonction des informations réceptionnées successivement par ledit moyen d'affichage, en provenance de ladite sonde factice, système caractérisé en ce que la sonde factice (1) est constituée, d'une part, par un terminal de communication de poche ou ordiphone (6) comprenant au moins un moyen de traitement (4), au moins un moyen (4') de communication avec ledit au moins un moyen d'affichage (3) et au moins une caméra vidéo (8) avec un objectif (8') débouchant sur la face arrière (9) du boîtier (9') du terminal (6), opposée à l'écran (10) et/ou aux touches de commande de ce dernier, et, d'autre part, par une coque (11) recevant ledit terminal (6) et équipée d'au moins un moyen optique (12) associé à l'objectif intégré (8') de la caméra arrière (8) et apte et destiné à permettre à ladite caméra arrière (8) de voir au moins la région de l'arête arrière (13') du bord inférieur (13) du terminal (6) ou de la partie (11') de la coque (11) recouvrant ce bord (13) et/ou au moins une zone minimale d'un décor (14) disposé au moins partiellement autour de la surface (2), et en ce que la surface tridimensionnelle (2) et/ou le décor environnant (14) est (sont) pourvu(e)(s) d'un motif (15) et/ou de marqueurs (15') visuel(s) de repérage spatial.
  2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le terminal (6) comprend au moins un capteur (7) gyroscopique ou inertiel à trois axes.
  3. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit bord inférieur (13) du terminal (6) ou ladite partie de coque (11') le
    - 12recouvrant est en outre muni(e) d'un capteur (16) de contact, de pression ou de proximité, fournissant une information sur l'existence, et éventuellement l'intensité, d'un contact entre ladite sonde factice (1) et ladite surface tridimensionnelle (2).
  4. 4. Système selon l'une quelconque revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen optique (12) comprend un miroir de renvoi (17), préférentiellement à extension transversale sur une partie au moins de la largeur du boîtier (9') du terminal (6), disposé en regard de l'objectif intégré (8') de la caméra arrière (8) et redirigeant l'axe optique de ladite caméra (8) vers la région de l'arête (13') du bord inférieur (13) du terminal (6) ou de la partie de coque (1Γ) le recouvrant.
  5. 5. Système selon l'une quelconque revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen optique (12) consiste en un conducteur optique intégré dans la coque (11), dont une extrémité d'entrée est située au niveau de la partie de coque (11') recouvrant le bord inférieur (13) du terminal (6) et dont une extrémité de sortie est couplée à l'objectif intégré (8') de la caméra arrière (8), un second conducteur optique, également intégré dans la coque, étant éventuellement prévu pour l'acheminement d'un faisceau d'éclairage produit par le terminal (6) jusque dans une zone correspondant au moins au champ de vision de ladite caméra (8).
  6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen optique (12) comprend un moyen (18) d'augmentation du champ angulaire de l'objectif intégré (8') de la caméra arrière (8), avantageusement jusqu'à 100° au moins, préférentiellement jusqu'à 120°, tel que par exemple un objectif grand angle rapporté sur ledit objectif intégré (8').
  7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que le moyen optique (12) comprend un moyen (19) de réglage de la position du miroir (17) de renvoi d'angle et/ou du moyen (18) d'augmentation de l'angle de champ, notamment par basculement ou pivotement autour d'un axe parallèle à l'arête (13') du bord inférieur (13) du terminal (6).
  8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen optique (12) comprend un moyen combineur optique, par exemple un miroir combineur, arrangé et configuré pour recevoir simultanément une image d'une région du décor environnant (14)
    - 13 et une image d'une région située au niveau de l'arête (13') du bord inférieur (13), et pour les transmettre à la caméra arrière (8).
  9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de traitement (4) intégré au terminal (6) est configuré pour traiter les images de la surface tridimensionnelle (2) et/ou du décor (14) et en extraire, préférentiellement en temps réel, la position et l'orientation du terminal (6) dans le référentiel du décor (14) ou l'emplacement de la zone du motif surfacique (15) et/ou l'identité du ou des marqueurs (15') présent(s) dans les images du décor (14), ces informations étant avantageusement transmises par un moyen (4') de communication locale sans fil au moyen d'affichage (3), une liaison physique filaire (20) entre la sonde factice (1) et le moyen d'affichage (3) étant éventuellement prévue.
  10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de communication (4') du terminal (6) sont configurés pour transmettre en temps réel, préférentiellement par l'intermédiaire d'une liaison de transmission filaire (20), les images de la surface tridimensionnelle (2) et/ou du décor (14) successivement acquises par la caméra (8) et en ce que les moyens de traitement (5) associés au moyen d'affichage (3), intégrés à ce dernier ou situés à distance, sont configurés pour traiter ces images, préférentiellement également en temps réel, et en extraire, la position et l'orientation du terminal (6) dans le référentiel du décor (14) ou l'emplacement de la zone du motif surfacique (15) et/ou l'identité du ou des marqueurs (15') présent (e)(s) dans les images du décor (14).
  11. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la coque (11) présente une forme extérieure, au moins dans la région de la partie (1Γ) inférieure formant zone de contact potentielle et/ou au moins dans la région correspondant à sa zone de préhension manuelle par l'opérateur, imitant sensiblement la forme extérieure d'une sonde échographique réelle.
  12. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la coque (11) présente une constitution permettant une adaptation dimensionnelle pour autoriser un montage sur des terminaux de taille, de forme, d'encombrement et/ou de rapports hauteur/largeur/épaisseur différent(e)(s), par exemple en étant partiellement déformable
    - 14élastiquement, à structure composite télescopique et/ou modifiable à l'aide de cales.
  13. 13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le moyen optique (12), et éventuellement le capteur (16) de pression, de contact ou de proximité, se présente(nt) sous la forme d'accessoire(s) séparé(s) pouvant être monté(s) temporairement sur la coque (11), par exemple par emboîtement avec verrouillage élastique ou par enclenchement.
  14. 14. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le moyen d'affichage (3) est configuré pour afficher des séquences de jeux vidéo sérieux et interactifs, destinés à l'apprentissage des gestes pratiques de manipulation d'une sonde échographique, la sonde factice (1) faisant office de manette de commande à repérage spatial pour lesdits jeux.
  15. 15. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la surface tridimensionnelle (2) pourvue d'un motif ou d'une texture de repérage (15) correspond à la surface d'un mannequin (21), par exemple en mousse ou gonflable, reproduisant une partie, par exemple le tronc, du corps d'un sujet humain, et en ce que le moyen d'affichage (3) est configuré pour afficher une vue échographique bidimensionnelle obtenue à partir d'un modèle échographique tridimensionnel virtuel d'un sujet, stocké au niveau dudit moyen d'affichage (3) ou à distance, ou par génération en temps réel à partir d'une représentation virtuelle tridimensionnelle obtenue par un autre système d'imagerie médicale, telle que l'IRM ou la tomodensitométrie, la vue échographique affichée étant fonction de la position et de l'orientation de la sonde factice (1) en appui sur le mannequin (21).
  16. 16. Système selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de traitement (5) annexés au moyen d'affichage (3) sont configurés pour réaliser, préalablement à une séquence d'exploration ou en quasi-temps réel des opérations de corrélation géométrique et dimensionnelle entre le mannequin (21) et les différentes représentations virtuelles de sujets stockées ou générées au niveau du moyen d'affichage, avant affichage de la vue échographique fonction de la position et de l'orientation de la sonde factice (1), par exemple par extrapolation radiale dynamique sur la base de coefficients correcteurs dimensionnels prédéterminés.
    - 1517. Système selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le motif et/ou la texture de repérage (15) ou un ensemble de marqueurs (15') répartis est imprimé(e) sur la surface extérieure du mannequin (21).
  17. 18. Système selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une chaussette tubulaire (22) élastiquement extensible, préférentiellement un jeu de plusieurs chaussettes (22), apte(s) et destinée(s) à être enfilée(s) sur le mannequin (21) et sur lesquelles sont imprimés les motifs et/ou textures de repérage (15) ou des marqueurs (15').
  18. 19. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le décor environnant (14) consiste en au moins deux parois planes (14') arrangées à 90° l'une par rapport à l'autre pour former une structure en L, disposée le long de deux côtés latéraux de la surface tridimensionnelle (2), le positionnement dudit décor (14) par rapport à ladite surface (2) étant indexé et fixé rigidement, par exemple par logement calé dudit mannequin (21) dans un contenant solidaire du décor (14) et/ou par solidarisation dudit mannequin (21) à un support solidaire dudit décor (14).
  19. 20. Procédé d'apprentissage de la manipulation d'une sonde échographique, préférentiellement par étapes progressives, caractérisé en ce qu'il consiste, en utilisant le système selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, à soumettre successivement l'opérateur apprenti à une série de jeux vidéo sérieux interactifs pour l'apprentissage des gestes pratiques de base, puis à des séances de simulation d'explorations échographiques en mettant en œuvre des représentations virtuelles de différents sujets.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006077338A1 (fr) * 2005-01-24 2006-07-27 Institut De Recherche Sur Les Cancers De L'appareil Digestif Ircad Procede et systeme de simulation ou de synthese numerique d'images echographiques
US20150173715A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Raghu Raghavan Apparatus and method for distributed ultrasound diagnostics

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