FR3088532A1 - Appareil d’acquisition de donnees d’une partie du corps pour la realisation d’une orthese - Google Patents

Abstract

L'appareil (1) comprend : - un boîtier possédant une paroi supérieure transparente de support (8) du corps du patient ; - une paroi réfléchissante (10) située à distance, en vis-à-vis, et en-dessous de la paroi de support (8) du boîtier ; - une caméra tridimensionnelle (20) agencée dans le boîtier de sorte que son axe optique (24) soit dirigé vers la paroi réfléchissante et forme un angle d'incidence (α) non nul et non droit avec la paroi réfléchissante, en vue dans un plan (X,Z), et de sorte que la zone d'acquisition (30), qui correspond à l'image définie sur la paroi de support par réflexion, par la paroi réfléchissante, du champ de vision (25) de la caméra tridimensionnelle, présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité de la zone d'analyse de la partie du corps.

Description

La présente invention concerne un appareil d'acquisition de données d'au moins une partie du corps d'un patient, en vue de la réalisation d'une orthèse ou d'un dispositif de protection adapté à ladite partie du corps. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une orthèse ou d'un dispositif de protection pour une partie du corps d'un patient, au moyen d'un tel appareil.

L'invention s'applique tout particulièrement, mais non exclusivement, à l'acquisition de données d'au moins un pied d'un patient, en vue de la réalisation d'une semelle orthopédique adaptée audit pied.

Certaines pathologies ou anomalies anatomiques sont susceptibles d'avoir des conséquences plus ou moins importantes pour la personne affectée. A la suite d'un examen du pied d'un patient, et généralement suite à la prescription d'un médecin généraliste, un podologue peut conseiller le port de semelles orthopédiques visant à corriger la posture ou les appuis, notamment, en particulier lors de la marche ou de la course.

A cet effet, il existe des appareils permettant au podologue de visualiser l'empreinte plantaire du pied du patient, afin de pouvoir ensuite fabriquer la semelle orthopédique adaptée à la morphologie du pied du patient. Le podologue peut réaliser lui-même la semelle, manuellement ou à l'aide d'outils, ce qui est long et minutieux.

Il existe également des appareils permettant d'acquérir des données morphologiques du pied du patient, de type scanner tridimensionnel, afin de générer un fichier qui sera fourni à une imprimante 3D pour la réalisation de la semelle correspondante. L'avantage de cette façon de procéder réside dans un gain de temps important, mais également dans une précision accrue se traduisant par une semelle particulièrement bien adaptée à la morphologie du pied.

Ce type d'appareils existant présente néanmoins un certain nombre d'inconvénients ou de limites.

En particulier, ces appareils sont très souvent relativement encombrants. Or, le podologue doit disposer de suffisamment de place autour de l'appareil pour l'utiliser correctement, notamment pour aider le patient à positionner son pied de façon appropriée, ce qui peut s'avérer délicat dans un bureau peu spacieux. De plus, lorsque les appareils ont une hauteur relativement grande, il peut être difficile pour certains patients de monter dessus pour permettre l'acquisition des données, notamment les personnes âgées ou à mobilité réduite.

En outre, il est le plus souvent nécessaire que le patient place successivement un pied puis l'autre sur la surface d'acquisition des données de l'appareil. Ceci conduit à un temps global d'acquisition plus important pour les deux pieds du patient, mais également à de potentielles difficultés pour les patients qui ont du mal à se déplacer.

La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un appareil présentant un encombrement réduit et une mise en œuvre simple.

A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un appareil d'acquisition de données d'au moins une partie du corps d'un patient, en vue de la réalisation d'une orthèse ou d'un dispositif de protection adapté à ladite partie du corps, l'appareil comprenant un boîtier qui, lorsqu'il est posé sur un sol horizontal, et lors de son utilisation, présente une direction longitudinale (X) correspondant à la direction antéro-postérieure du patient, une direction transversale (Y) correspondant à la direction droite-gauche du patient, et une direction verticale (Z), le boîtier possédant une paroi supérieure transparente formant une paroi de support du corps du patient.

En outre, l'appareil comprend :

- une paroi réfléchissante située dans le boîtier, à distance, au moins partiellement en vis-à-vis, et en-dessous de la paroi de support du boîtier ;

- un dispositif de prise de vue tridimensionnelle agencé dans le boîtier entre la paroi de support et la paroi réfléchissante selon la direction verticale (Z), ledit dispositif de prise de vue tridimensionnelle étant configuré et positionné de sorte que son axe optique soit dirigé vers la paroi réfléchissante et forme un angle d'incidence (a) non nul et non droit avec la paroi réfléchissante, en vue dans un plan (X,Z), et de sorte que la zone d'acquisition, qui correspond à l'image définie sur la paroi de support par réflexion, par la paroi réfléchissante, du champ de vision dudit dispositif de prise de vue tridimensionnelle, présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité d'une zone d'analyse prédéterminée de ladite partie du corps, quelle que soit la dimension de ladite zone d'analyse dans la gamme des dimensions humaines.

Grâce à la combinaison de la paroi de support transparente, de la paroi réfléchissante, et du dispositif de prise de vue tridimensionnelle agencé avec un axe optique incliné par rapport à la paroi réfléchissante, l'invention permet de créer une distance de travail relativement importante entre le dispositif de prise de vue et la partie du corps du patient, ainsi qu'une zone d'acquisition de dimensions suffisantes, sans que cela se traduise par de grandes dimensions du boîtier.

En d'autres termes, l'invention permet de réduire l'encombrement de l'appareil, et tout particulièrement sa hauteur. A titre d'exemple, la hauteur du boîtier peut être inférieure à 10 cm. Dans le cas de l'application à l'acquisition de données d'un pied du patient, où le patient doit monter sur l'appareil, cette hauteur inférieure à 10 cm représente une marche tout à fait acceptable pour un patient.

Etant moins encombrant, l'appareil peut être plus facilement transportable, notamment pour permettre la réalisation d'une orthèse pour un patient ne pouvant pas se déplacer, par exemple une personne âgée en maison de retraite. L'appareil peut alors être pourvu d'une poignée de transport.

La réduction des dimensions de l'appareil ne se fait pas au détriment de la rapidité d'acquisition des données ou de la simplicité de l'appareil. En effet, du fait de la configuration du dispositif de prise de vue tridimensionnelle, tout particulièrement son champ de vision, et de l'agencement relatif de ce dispositif et de la plaque réfléchissante, la zone d'acquisition possède des dimensions suffisantes pour permettre l'acquisition des données de la totalité de la zone d'analyse prédéterminée de la partie du corps du patient. Il n'est pas nécessaire pour cela que le dispositif de prise de vue se déplace par rapport au corps du patient - c'est-à-dire par rapport au boîtier.

L'appareil selon l'invention permet d'obtenir un modèle en trois dimensions de la zone d'analyse prédéterminée de la partie du corps du patient.

A titre d'exemple, la partie du corps du patient peut être la jambe, la zone d'analyse prédéterminée pouvant être la face avant de la jambe, la tête du tibia et/ou le point bas du tibia. L'appareil selon l'invention peut dans ce cas permettre de réaliser un protège-tibia ou une orthèse portée au niveau de la jambe.

Un autre exemple d'application est la réalisation d'une semelle orthopédique, la partie du corps du patient étant le pied et la zone d'analyse prédéterminée la plante du pied.

De façon concrète, la paroi de support peut être une plaque réalisée en une matière plastique transparente ou en verre, la paroi réfléchissante peut être un miroir, et le dispositif de prise de vue tridimensionnelle peut être une caméra tridimensionnelle.

En pratique, dans le cas de l'application à la réalisation de semelles orthopédiques, la zone d'acquisition présente une dimension longitudinale et une dimension transversale suffisantes pour permettre l'acquisition des données de tout pied, dans la gamme normale des tailles de pied humain. Par exemple, la dimension longitudinale peut être d'au moins 30 cm, de préférence au moins 33 cm, tandis que la dimension transversale peut être d'au moins 12 cm, de préférence au moins 14 cm.

Il est précisé que l'agencement du dispositif de prise de vue tridimensionnelle « entre la paroi de support et la paroi réfléchissante selon la direction verticale (Z) » s'entend en projection sur la direction verticale, le dispositif pouvant être décalé par rapport à la paroi de support et à la paroi réfléchissante, notamment selon la direction longitudinale (X).

Ainsi, selon une réalisation possible, en vue dans un plan horizontal (X,Y), le dispositif de prise de vue tridimensionnelle est situé, le long de la direction longitudinale (X), d'un côté de la zone d'acquisition et de préférence à l'extérieur de celle-ci, l'axe optique dudit dispositif de prise de vue tridimensionnelle étant orienté sensiblement selon la direction (X), en direction du côté opposé de la zone d'acquisition.

Le dispositif de prise de vue tridimensionnelle peut être monté solidairement, c'est-à-dire sans possibilité de déplacement relatif, sur une paroi arrière du boîtier, c'est-à-dire, dans le cas dans l'application à un pied, une paroi située à l'arrière du pied lors de l'utilisation.

L'angle d'incidence est défini comme l'angle entre l'axe optique du dispositif de prise de vue tridimensionnelle et la normale à la paroi réfléchissante. Par exemple, l'angle d'incidence (a) est compris entre 35 et 55°, de préférence entre 40 et 50°.

Selon un mode de réalisation, la paroi réfléchissante est sensiblement parallèle à la paroi de support et située à une distance (D) de celle-ci, D pouvant être de l'ordre de 10 cm. Avec cette configuration, l'axe optique du dispositif de prise de vue tridimensionnelle est incliné par rapport à la direction longitudinale (X), dans un plan (X,Z). Par exemple, le long de la direction verticale (Z), la distance (d)entre le dispositif de prise de vue tridimensionnelle et la paroi réfléchissante est comprise entre 50% et 90% de la distance (D) entre la paroi réfléchissante et la paroi de support, de façon préférée entre 65 et 85%, de façon encore plus préférée entre 70 et 80%.

En variante, on pourrait prévoir une configuration inverse, c'est-à-dire un axe optique orienté longitudinalement et une paroi réfléchissante inclinée.

Selon une réalisation possible, le dispositif de prise de vue tridimensionnelle comporte deux objectifs possédant des axes optiques parallèles, ce qui permet d'obtenir la perception du relief, et un capteur de distance, tel qu'un émetteur infrarouge possédant un axe optique parallèle aux axes optiques des deux objectifs.

Cette réalisation n'est pas limitative, d'autres types de dispositifs de prise de vue tridimensionnelle pouvant être mis en œuvre, tels que : la triangulation laser, l'utilisation combinée d'une caméra et d'une ligne laser, des capteurs capacitifs d'un dispositif de type boîte à aiguilles, un système basé sur le principe de la lumière structurée, etc.

Par ailleurs, l'appareil peut comprendre au moins un émetteur de repérage configuré pour émettre un faisceau, par exemple un faisceau laser, sensiblement selon la direction transversale (Y) et en direction de la partie du corps lors de l'utilisation, ledit émetteur de repérage étant mobile longitudinalement par rapport au boîtier. Un tel émetteur permet de repérer, de façon additionnelle, au moins un point caractéristique de la partie du corps permettant une conception encore plus affinée de l'orthèse ou du dispositif de protection. De préférence, l'appareil comporte deux émetteurs de repérage opposés, situés de part et d'autre de la partie du corps lors de l'utilisation, émettant tous les deux vers ladite partie du corps. Cela permet à l'utilisateur d'enregistrer des points caractéristiques de part et d'autre de la partie du corps observée.

L'appareil peut en outre comprendre un émetteur de positionnement, monté de façon fixe sur le boîtier et configuré pour émettre un faisceau en direction de ladite partie du corps, par exemple un faisceau laser, formant une ligne lumineuse sur ladite partie du corps et de préférence au moins sur une partie adjacente du corps du patient. Un tel émetteur de positionnement permet à l'utilisateur de l'appareil de vérifier le positionnement correct du patient, garant de la prise correcte de données pour la réalisation d'une orthèse ou d'un dispositif de protection approprié.

Par exemple, dans l'application au pied, l'émetteur de positionnement peut être monté de façon fixe sur le boîtier, à l'arrière du pied lors de l'utilisation, et former une ligne lumineuse verticale sur le pied et la jambe du patient. Ceci permet au podologue de vérifier l'alignement jambe-cheville-pied du patient.

On peut prévoir que l'appareil comporte quatre pieds de soutien du boîtier, chaque pied comportant un capteur de force. Ceci permet d'obtenir des informations sur la stabilité du patient, notamment sur la projection du centre de pression au cours du temps, le déplacement medio-latéral, le déplacement antéropostérieur et le déplacement combiné des deux mesures précédentes. Ces données permettent une meilleure analyse par l'utilisateur de l'appareil, notamment le podologue, afin d'optimiser la création de l'orthèse ou du dispositif de protection.

Selon une réalisation possible, l'appareil est configuré pour l'acquisition de données d'au moins un pied d'un patient, en vue de la réalisation d'une semelle orthopédique adaptée audit pied, ledit dispositif de prise de vue tridimensionnelle étant configuré et positionné de sorte que la zone d'acquisition présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité de la plante du pied, quelle que soit la taille du pied.

On peut prévoir que l'appareil comprenne en outre :

- un instrument de prise de vue en au moins deux dimensions, qui peut être un simple appareil photographique ou autre appareil de prise de vue en deux dimensions, distinct du dispositif de prise de vue tridimensionnelle, ou qui peut être constitué par ledit dispositif de prise de vue tridimensionnelle ;

- plusieurs sources lumineuses agencées en regard d'au moins une face verticale, de préférence une face verticale longitudinale, de la paroi de support, et configurées pour éclairer ladite paroi de support, de sorte à permettre, via l'instrument de prise de vue, de fournir une image de répartition des pressions au niveau de la plante du pied, dans laquelle, de préférence, des variations de couleurs correspondent à des pressions plantaires plus ou moins fortes.

Ces sources lumineuses, typiquement des LED, peuvent être réparties sur toute la longueur d'une face verticale longitudinale de la paroi de support, pour éclairer toute la zone d'acquisition. Lorsque les sources lumineuses sont allumées, elles permettent l'obtention de l'image de répartition des pressions. En revanche, pour l'obtention du modèle tridimensionnel de la plante du pied, les sources lumineuses sont de préférence éteintes.

De façon concrète, l'instrument de prise de vue peut fournir une image d'une couleur donnée, correspondant à la couleur des sources lumineuses (par exemple bleu) avec des intensités de cette couleur variables selon l'intensité de la pression plantaire. A l'issue d'un traitement de cette image, on obtient une image avec des couleurs différentes (par exemple du bleu au rouge) selon l'intensité de la pression plantaire.

L'appareil peut être configuré pour permettre l'acquisition simultanée ou séquentielle de données de chacun des deux pieds du patient. A cet effet, l'appareil peut comporter deux dispositifs de prise de vue tridimensionnelle distincts, la paroi de support étant conformée pour recevoir les deux pieds côte à côte, chaque pied étant placé dans une zone d'acquisition dédiée correspondant à un dispositif de prise de vue tridimensionnelle dédié.

L'appareil peut comporter une barre de séparation agencée entre les deux zones d'acquisition. De préférence, l'appareil peut comprend au moins un émetteur de repérage configuré pour émettre un faisceau, par exemple un faisceau laser, sensiblement selon la direction transversale (Y) et en direction d'un pied lors de l'utilisation, ledit émetteur de repérage étant guidé en translation longitudinale par rapport au boîtier par la barre de séparation. On peut avoir un même support mobile par rapport à la barre de séparation, et portant les deux émetteurs de repérage, qui sont ainsi solidaires l'un de l'autre et émettent des faisceaux dans des directions opposées, chacun vers un pied. Ceci n'est pas limitatif, ces émetteurs de repérages pouvant être mobiles indépendamment l'un de l'autre par rapport à la barre de séparation. Il peut également être prévu, pour chacun des pieds, un émetteur de repérage opposé à l'émetteur de repérage guidé par la barre de séparation.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de réalisation d'une orthèse ou d'un dispositif de protection pour une partie du corps d'un patient, comprenant les étapes consistant à :

a) réaliser une image tridimensionnelle d'une zone d'analyse prédéterminée de ladite partie du corps au moyen d'un appareil tel que précédemment décrit, sous forme d'un premier fichier numérique de données acquises ;

b) réaliser un traitement informatique dudit premier fichier numérique de données acquises, pour obtenir un fichier d'instructions de fabrication ;

c) fournir ledit fichier d'instructions de fabrication à un système de fabrication additive, tel qu'une imprimante 3D ;

d) au moyen dudit système de fabrication additive, et conformément audit fichier d'instructions de fabrication, réaliser une orthèse ou un dispositif de protection adapté à ladite partie du corps du patient.

Il peut notamment s'agir d'un procédé de réalisation d'une semelle orthopédique pour un pied d'un patient.

Selon une réalisation possible, le procédé comprend en outre :

- la réalisation d'une image de répartition des pressions au niveau de la plante du pied, sous forme d'un deuxième fichier numérique de données acquises ;

- et/ou l'acquisition de données fournies par les capteurs de force, sous forme d'un troisième fichier numérique de données acquises.

De plus, dans l'étape b), on utilise le deuxième et/ou le troisième fichiers numériques de données acquises en tant qu'éléments correctifs lors du traitement informatique dudit premier fichier numérique de données acquises pour l'obtention du fichier d'instructions de fabrication.

En pratique, le traitement informatique peut comporter une première phase visant à fournir au podologue une image d'empreinte exploitable pour la conception de la semelle (notamment en supprimant les contours des orteils et en réalisant des opérations de lissage).

Le traitement informatique peut également comporter une deuxième phase au cours de laquelle le podologue travaille sur cette image d'empreinte exploitable sur la base de son savoir-faire et d'éventuels éléments correctifs, comme précité, pour ajuster certains paramètres (dimension, forme, densité des matériaux constitutifs, caractéristiques mécaniques, etc.). Le podologue peut ainsi analyser les données acquises pour en déduire une stratégie de soin conforme à la pathologie détectée.

A l'issue de ces phases est obtenu le fichier d'instructions permettant la fabrication de la semelle.

On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées :

La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil selon l'invention pour l'acquisition de données d'au moins un pied d'un patient ;

La figure 2 est une vue schématique et partielle de l'appareil de la figure 1, montrant certains de ses composants et notamment deux dispositifs de prise de vue tridimensionnelle ;

La figure 3 est une vue schématique de l'appareil en coupe verticale montrant le champ de vision d'un dispositif de prise de vue tridimensionnelle ;

La figure 4 est une vue schématique de dessus de l'appareil, montrant le champ de vision d'un dispositif de prise de vue tridimensionnelle ;

La figure 5 montre un appareil selon l'invention en cours d'utilisation, équipé d'émetteurs de repérage et de positionnement ;

La figure 6 montre une image tridimensionnelle de plante de pied obtenue avec l'appareil selon l'invention ;

La figure 7 montre une image de répartition des pressions au niveau de la plante du pied obtenue avec l'appareil selon l'invention ;

La figure 8 illustre de façon schématique un procédé de réalisation d'une semelle orthopédique, selon l'invention.

La figure 1 représente un appareil 1 d'acquisition de données d'au moins un pied 100 d'un patient, en vue de la réalisation d'une semelle orthopédique 200 adaptée audit pied 100.

La description qui suit concerne l'application de l'invention à l'acquisition de données d'un pied d'un patient en vue de la réalisation d'une semelle orthopédique, étant précisé que cette application n'est pas limitative.

L'appareil 1 comprend un boîtier 2 sur lequel le patient va placer son pied 100 pour l'acquisition des données, comme illustré sur la figure 5.

On définit, par rapport au boîtier 2 posé sur un sol horizontal, et par rapport au système de référence en anatomie, lorsque le pied 100 du patient est correctement positionné sur le boîtier 2 :

- la direction longitudinale X, qui correspond à la direction antéropostérieure du patient, par rapport à laquelle sont employés les termes « avant », « arrière », « longueur » ;

- la direction transversale Y, qui correspond à la direction droite-gauche (ou latérale-médiale) du patient, par rapport à laquelle sont employés les termes « largeur », « latéral » ;

- et la direction verticale Z, par rapport à laquelle sont employés les termes « dessous », « hauteur » et similaire.

Le boîtier 2 peut être sensiblement parallélépipédique, avec une paroi avant 3 et une paroi arrière 4, orthogonales à la direction (X), deux parois latérales 5, 6, orthogonales à la direction (Y), et une paroi inférieure 7 généralement horizontale, et apte à reposer directement ou indirectement sur le sol.

Le boîtier 2 possède également une paroi supérieure transparente sur laquelle le patient va monter, et formant ainsi une paroi de support 8 du pied 100.

La paroi supérieure peut présenter un pourtour 9 réalisé en un matériau différent, typiquement en un matériau opaque. La partie transparente doit présenter des dimensions suffisantes pour contenir dans sa totalité l'empreinte plantaire d'un pied 100, lorsque l'appareil 1 permet l'acquisition de données d'un seul pied comme illustré sur la figure 5, ou l'empreinte plantaire de deux pieds côte à côte, lorsque l'appareil 1 permet l'acquisition - simultanée ou séquentielle - de données de chacun des deux pieds du patient comme illustré sur la figure 1.

Lorsque l'appareil 1 est conçu pour un seul pied, il comporte de préférence un plateau latéral situé à la même hauteur que la paroi de support 8, pour recevoir l'autre pied. Ceci permet d'obtenir une posture correcte du patient pendant l'acquisition des données du pied concerné.

La paroi de support 8 est typiquement horizontale, l'acquisition des données se faisant de préférence en position debout du patient. Toutefois, la paroi de support 8 peut être inclinée, de préférence avec l'ensemble du boîtier 2, pour l'acquisition des données lorsque le patient est assis ou allongé. Un mécanisme d'inclinaison du boîtier par rapport au sol (non représenté) peut ainsi être prévu.

L'appareil 1 comporte également une paroi réfléchissante 10, tel qu'un miroir, située dans le boîtier 2, à distance, au moins partiellement en vis-à-vis, et endessous de la paroi de support 8 du boîtier 2. Dans la réalisation représentée à titre d'exemple, la paroi réfléchissante 10 est fixée sur la paroi inférieure 7 du boîtier 2, parallèlement à la paroi de support 8. La distance entre la paroi réfléchissante 10 et la paroi de support 8, notée D, correspond ainsi sensiblement à la hauteur du boîtier 2, et peut être de l'ordre de 10 cm.

L'appareil 1 comprend également au moins un dispositif de prise de vue tridimensionnelle 20 agencé dans le boîtier 2. Ce dispositif peut être une caméra tridimensionnelle, et sera par la suite désigné par ce terme pour simplifier, sans que cela soit limitatif. Une caméra tridimensionnelle 20 est prévue pour chaque pied 100, l'appareil 1 comportant donc une ou deux caméras tridimensionnelles selon qu'il est conçu pour recevoir un pied ou les deux simultanément.

La caméra tridimensionnelle 20 est configurée et agencée pour permettre l'acquisition des données du pied 100, quelle que soit la taille du pied dans la gamme de tailles d'un pied humain, et ce sans que le patient ait à bouger son pied ou que la caméra tridimensionnelle ait à se déplacer. La caméra tridimensionnelle 20 est choisie - en particulier en ce qui concerne son champ de vision - et agencée dans le boîtier 2 pour permettre d'obtenir ce résultat.

Selon un mode de réalisation, la caméra peut être choisie dans la gamme D400 des caméras Intel® RealSense™. Il peut s'agir de la caméra Intel® RealSense™ D415.

De façon concrète, la caméra tridimensionnelle 20 est placée, en projection le long de la direction verticale Z, entre la paroi de support 8 et la paroi réfléchissante 10, et de préférence n'est pas située au droit de ces parois 8,10 mais de façon décalée le long de la direction longitudinale X. Ainsi, comme on le voit sur la figure 3, la caméra tridimensionnelle 20 peut être fixée à l'intérieur du boîtier 2, par exemple au voisinage da la paroi arrière 4, et être orientée en direction de la paroi avant 3, en vue dans un plan horizontal (X,Y), comme cela est visible sur la figure 4.

Comme illustré sur la figure 4, la caméra tridimensionnelle 20 peut comporter deux objectifs 21, 22 possédant des axes optiques 21a, 22a parallèles, qui permettent d'obtenir la perception du relief, et un capteur de distance 23, tel qu'un émetteur infrarouge, possédant un axe optique 23a parallèle aux axes optiques 21a, 22a des deux objectifs 21, 22.

L'axe optique 24 de la caméra tridimensionnelle 20 est défini comme l'axe sensiblement équidistant aux trois axes optiques 21a, 22a, 23a précités, le champ de vision 25 de la caméra tridimensionnelle 20 étant défini par rapport à cet axe optique 24, comme la zone totale de l'espace perçue par la caméra autour de cet axe optique 24, par les deux objectifs 21, 22 ensemble.

Comme on le voit sur la figure 5, l'axe optique 24 de la caméra tridimensionnelle 20 est orienté sensiblement selon la direction longitudinale X, en vue dans un plan horizontal (X,Y).

En outre, comme on le voit sur la figure 3, l'axe optique 24 de la caméra tridimensionnelle 20 est dirigé vers la paroi réfléchissante 10. De plus, en vue dans un plan (X,Z), l'axe optique 24 forme avec la paroi réfléchissante 10 un angle d'incidence a qui est non nul et non droit. L'angle d'incidence a est défini comme l'angle entre l'axe optique 24 et la normale à la paroi réfléchissante 10. Cet angle d'incidence a peut être compris entre 35 et 55°, de préférence entre 40 et 50°.

Ainsi, il est formé une zone d'acquisition 30, qui correspond à l'image définie sur la paroi de support 8 par réflexion, par la paroi réfléchissante 10, du champ de vision 25 de la caméra tridimensionnelle 20. Comme on le voit sur la figure 4, la zone d'acquisition 30 présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité de la plante du pied 100 du patient, l'appareil 1 (en particulier la caméra tridimensionnelle 20 et son agencement) étant conçu pour que la zone d'acquisition 30 présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité de la plante de n'importe quel pied humain, quelle que soit sa taille.

Selon un mode de réalisation, la caméra tridimensionnelle 20 peut être située à l'extérieur de la zone d'acquisition 30, en vue dans un plan horizontal (X,Y). En outre, en référence à la figure 3, la distance verticale d entre la caméra tridimensionnelle 20 et la paroi réfléchissante 10 peut être comprise entre 50% et 90% de la distance D entre la paroi réfléchissante 10 et la paroi de support 8, de préférence entre 65 et 85%.

En pratique, un patient monte sur la boîtier 2 de l'appareil 1, en plaçant un pied 100 (comme sur la figure 5) ou les deux pieds (comme sur la figure 1) sur la paroi de support 8, dans la partie transparente de celle-ci. Le podologue s'assure du positionnement correct du pied 100 sur l'appareil 1, et corrige la position du patient si nécessaire, afin d'acquérir les données correctement et ainsi d'obtenir une semelle 100 bien adaptée au pied 100. A cet effet, l'appareil 1 peut comporter un émetteur de positionnement 40 monté de façon fixe sur le boîtier 2, à l'arrière du pied lors de l'utilisation. L'émetteur de positionnement 40 est configuré pour émettre un faisceau 41 en direction du pied 100, par exemple un faisceau laser, formant une ligne lumineuse 42 verticale sur le pied et la jambe du patient.

De façon optionnelle, il peut être prévu sur le boîtier 2 un dispositif d'appui 34 pour aider le patient à monter sur le boîtier 2 et à en redescendre, et pour lui permettre de se tenir et de rester le plus immobile possible lors de l'acquisition des données.

La caméra tridimensionnelle 20 est alors activée pour permettre l'acquisition des données du pied 100 et permettre de réaliser une image tridimensionnelle 50 de la plante du pied, comme illustré sur la figure 6. De façon concrète, cette image tridimensionnelle 50 présente la forme d'un premier fichier numérique de données acquises.

La caméra tridimensionnelle 20 peut également servir à réaliser une image de répartition des pressions 60 au niveau de la plante du pied, telle qu'illustrée sur la figure 7. De façon concrète, cette image de répartition des pressions 60 présente la forme d'un deuxième fichier numérique de données acquises. Il peut s'agir d'une image en couleur dans laquelle des variations des intensité de couleur correspondent à des pressions plantaires plus ou moins fortes. Ainsi, dans l'exemple de la figure 7, une zone 61 correspond à une zone de forte pression plantaire, tandis qu'une zone 62 correspond à une zone de faible pression plantaire, des zones de pressions intermédiaires 63 pouvant également apparaître. Il est à noter que tout instrument de prise de vue en deux dimension (tel qu'un appareil photographique) pourrait être utilisé pour cette fonctionnalité à la place de la caméra tridimensionnelle 20.

Afin de réaliser cette image de répartition des pressions 60, l'appareil 1 peut comprendre plusieurs sources lumineuses 15 agencées en regard d'au moins une face verticale de la paroi de support 8. Il peut typiquement s'agir d'une série de LED 15 agencées le long d'une face verticale longitudinale 16 de la paroi de support 8. Les sources lumineuses 15 sont configurées pour éclairer la paroi de support 8 lors de la prise de vue, par la caméra tridimensionnelle 20, d'une image de la plante du pied 100. Il est à noter que les sources lumineuses 15 sont éteintes lorsque la caméra tridimensionnelle 20 réalise l'image tridimensionnelle 50 de la plante du pied.

L'image de répartition des pressions 60 permet de tenir compte de la posture du patient, en plus de la morphologie de son pied.

Afin d'affiner l'acquisition de données, et in fine de réaliser la semelle 200 la plus adaptée possible, l'appareil 1 peut être pourvu d'au moins un émetteur de repérage 45 configuré pour émettre un faisceau 46, par exemple un faisceau laser, sensiblement selon la direction transversale Y et en direction du pied 100. L'émetteur de repérage 45 est mobile longitudinalement par rapport au boîtier 2, de façon à pouvoir être aligné avec un point caractéristique 101 du pied 100. L'appareil 1 peut comporter, pour le ou chaque pied 100, deux émetteurs de repérage 45 opposés, l'un du côté latéral du pied et l'autre du côté médial, les deux émetteurs de repérage 45 étant mobiles longitudinalement indépendamment l'un de l'autre. Un point caractéristique 101 peut par exemple être le troisième ou le cinquième métatarse, qui sont généralement difficiles à visualiser à partir d'un scan 3D de la plante du pied, c'està-dire à partir de l'image tridimensionnelle 50 de la plante du pied.

Dans le cas d'un appareil 1 pouvant accueillir simultanément les deux pieds 100 du patient, côte à côte, comme illustré sur les figures 1 et 2, la paroi de support 8 définit deux zones d'acquisition 30, 30', recevant chacune un pied, et correspondant chacune à une caméra tridimensionnelle 20 dédiée.

Avec cette configuration, l'appareil 1 peut comporter une barre de séparation 17 agencée entre les deux zones d'acquisition 30, 30'. La barre de séparation 17 peut servir de moyen de guidage en translation longitudinale d'un support portant un émetteur de repérage 45 orienté vers un pied et un émetteur de repérage 45 orienté vers l'autre pied. A cet effet, le support des deux émetteurs de repérage 45 peut être engagé dans une fente 18 ménagée dans la barre de séparation 17.

Par ailleurs, afin d'obtenir des informations sur la posture et la stabilité du patient, on peut prévoir que le boîtier 2 comporte quatre pieds de soutien 32, par exemple agencés au voisinage des coins de la paroi inférieure 7 du boîtier 2, chaque pied comportant un capteur de force 33.

Le procédé de réalisation d'une semelle orthopédique 200 selon l'invention est à présent décrit en référence à la figure 8.

Au cours d'une ou de plusieurs étapes d'acquisition 201, la, ou chaque, caméra tridimensionnelle 20fournit un premierfichier numérique de données acquises correspondant à l'image tridimensionnelle 50 de la plante du pied et, en option, un deuxième fichier numérique de données acquises correspondant à image de répartition des pressions 60 au niveau de la plante du pied. Un troisième fichier numérique de données acquises peut également être fourni suite à l'acquisition de données réalisée par les capteurs de force 33. Ces fichiers peuvent être fournis à une carte mémoire 35 logée dans le boîtier 2 (figure 2) puis transférés à une unité de traitement informatique, via une communication filaire ou sans fil.

Il est alors réalisé une ou plusieurs étapes de traitement informatique 202 du premier fichier numérique de données acquises.

Une première partie de cette étape peut être réalisée, sur une unité de traitement informatique 36 située dans le cabinet du podologue. Il peut s'agir d'un ordinateur, d'une tablette, ou équivalent, au moyen duquel le podologue réalise un premiertraitement, modifie ou précise certaines formes, certains paramètres, etc. Dans la représentation illustrée à titre d'exemple sur la figure 1, l'unité de traitement informatique 36 fait partie de l'appareil 1, ceci n'étant pas limitatif. Cette unité de traitement 36 peut par exemple être montée sur le dispositif d'appui 34.

En pratique, il peut être prévu une première phase de traitement informatique réalisée de façon préliminaire par un logiciel adapté en fonctionnement sur l'unité de traitement informatique 36, sans intervention du podologue. Cette première phase vise à fournir au podologue une image d'empreinte exploitable pour la conception de la semelle (notamment en supprimant les contours des orteils et en réalisant des opérations de lissage). L'image de répartition des pressions 60 peut également être traitée de sorte que les intensités de pressions plantaires, initialement visibles par des variations d'intensité de couleur, soient représentées par des couleurs différentes. Ainsi, dans l'exemple de la figure 7, la zone de forte pression plantaire 61 peut par exemple apparaître en rouge et la zone de faible pression plantaire 62 peut par exemple apparaître en vert, les zones de pressions intermédiaires 63 apparaissant dans d'autres couleurs (jaune, etc.).

La première partie du traitement informatique peut également comporter une deuxième phase au cours de laquelle le podologue travaille sur cette image d'empreinte exploitable sur la base de son savoir-faire et d'éventuels éléments correctifs, comme l'image de répartition des pressions 60 et les données de stabilométrie fournies par les capteurs de force 33. Le podologue peut ainsi ajuster certains paramètres du modèle de semelle 20 pour l'adapter au mieux aux besoins du patient.

Le cas échéant, on pourrait prévoir qu'une deuxième partie de cette étape de traitement informatique 202 soit réalisée sur une unité de traitement 37 située à distance, généralement chez le fabricant de semelles 200.

A l'issue de l'étape de traitement informatique 202, on obtient un fichier d'instructions de fabrication, qui est fourni à un système de fabrication additive 38, tel qu'une imprimante 3D. C'est bien le premier fichier numérique de données acquises qui est indispensable à la génération du fichier d'instructions de fabrication, les éventuels deuxième et troisième fichiers numériques de données acquises permettant une optimisation mais ne permettant pas à eux seuls la génération du fichier d'instructions de fabrication.

Au cours d'une étape de fabrication 203, le système de fabrication additive 38 réalise la semelle orthopédique 200 adaptée au pied 100 du patient, conformément audit fichier d'instructions de fabrication, c'est-à-dire au(x) fichier(s) numérique(s) de données acquises. Le système de fabrication additive 38 peut permettre l'utilisation de matériaux ayant des propriétés différentes, en particulier des densités différentes, selon les instructions données par le podologue.

Ainsi, l'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure, en fournissant un appareil qui permet d'obtenir une représentation fine de la morphologie de la plante du pied, et optionnellement des pressions plantaires et/ou des données stabilométriques, pour permettre de réaliser des semelles particulièrement adaptées. L'appareil présente un encombrement réduit et un temps d'acquisition satisfaisant (typiquement inférieur à 15 secondes), ainsi qu'une grande modularité dans la mesure où certaines caractéristiques peuvent être optionnelles, comme la réalisation d'une image de répartition des pressions ou la présence d'émetteurs de repérage.

La combinaison d'une surface réfléchissante et d'un axe optique incliné du dispositif de prise de vue tridimensionnelle permet d'augmenter de façon significative la distance de travail entre ledit dispositif et le pied, et ainsi d'obtenir une zone d'acquisition de dimensions importantes, sans augmenter la distance effective c'est-àdire les dimensions de l'appareil.

L'acquisition des données des deux pieds via le même appareil, sans nécessité de changement de position du patient, constitue également un avantage de l'invention, en termes de confort pour le patient, mais également de gain de temps et de précision.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS

   1. Appareil (1) d'acquisition de données d'au moins une partie (100) du corps d'un patient, en vue de la réalisation d'une orthèse (200) ou d'un dispositif de protection adapté à ladite partie du corps, l'appareil (1) comprenant un boîtier (2) qui, lorsqu'il est posé sur un sol horizontal, et lors de son utilisation, présente une direction longitudinale (X) correspondant à la direction antéro-postérieure du patient, une direction transversale (Y) correspondant à la direction droite-gauche du patient, et une direction verticale (Z), le boîtier (2) possédant une paroi supérieure transparente formant une paroi de support (8) du corps du patient ;

   caractérisé en ce que l'appareil (1) comprend en outre :

   une paroi réfléchissante (10) située dans le boîtier (2), à distance, au moins partiellement en vis-à-vis, et en-dessous de la paroi de support (8) du boîtier (2) ;

   un dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) agencé dans le boîtier (2) entre la paroi de support (8) et la paroi réfléchissante (10) selon la direction verticale (Z), ledit dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) étant configuré et positionné de sorte que son axe optique (24) soit dirigé vers la paroi réfléchissante (10) et forme un angle d'incidence (a) non nul et non droit avec la paroi réfléchissante (10), en vue dans un plan (X,Z), et de sorte que la zone d'acquisition (30), qui correspond à l'image définie sur la paroi de support (8) par réflexion, par la paroi réfléchissante (10), du champ de vision (25) dudit dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20), présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité d'une zone d'analyse prédéterminée de ladite partie (100) du corps, quelle que soit la dimension de ladite zone d'analyse dans la gamme des dimensions humaines.
2. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en vue dans un plan horizontal (X,Y), le dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) est situé, le long de la direction longitudinale (X), d'un côté de la zone d'acquisition (30) et de préférence à l'extérieur de celle-ci, l'axe optique (24) dudit dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) étant orienté sensiblement selon la direction (X), en direction du côté opposé de la zone d'acquisition (30).
3. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle d'incidence (a) est compris entre 35 et 55°, de préférence entre 40 et 50°.
4. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi réfléchissante (10) est sensiblement parallèle à la paroi de support (8) et située à une distance (D) de celle-ci.
5. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que, le long de la direction verticale (Z), la distance (d) entre le dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) et la paroi réfléchissante (10) est comprise entre 50% et 90% de la distance (D) entre la paroi réfléchissante (10) et la paroi de support (8), de préférence entre 65 et 85%.
6. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) comporte deux objectifs (21, 22) possédant des axes optiques (21a, 22a) parallèles, et un capteur de distance (23), tel qu'un émetteur infrarouge possédant un axe optique (23a) parallèle aux axes optiques (21a, 22a) des deux objectifs (21, 22).
7. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un émetteur de repérage (45) configuré pour émettre un faisceau (46), par exemple un faisceau laser, sensiblement selon la direction transversale (Y) et en direction de ladite partie (100) du corps lors de l'utilisation, ledit émetteur de repérage (45) étant mobile longitudinalement par rapport au boîtier (2).
8. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur de positionnement (40), monté de façon fixe sur le boîtier (2) et configuré pour émettre un faisceau (41) en direction de ladite partie (100) du corps, par exemple un faisceau laser, formant une ligne lumineuse (42) sur ladite partie (100) du corps et de préférence au moins sur une partie adjacente du corps du patient.
9. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte quatre pieds de soutien (32) du boîtier (2), chaque pied de soutien (32) comportant un capteur de force (33).
10. 10. Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est configuré pour l'acquisition de données d'au moins un pied (100) d'un patient, en vue de la réalisation d'une semelle (200) orthopédique adaptée audit pied, ledit dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) étant configuré et positionné de sorte que la zone d'acquisition (30) présente des dimensions suffisantes pour englober la totalité de la plante du pied (100), quelle que soit la taille du pied.
11. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend : un instrument de prise de vue en au moins deux dimensions ; plusieurs sources lumineuses (15) agencées en regard d'au moins une face verticale (16), de préférence une face verticale longitudinale, de la paroi de support (8), et configurées pour éclairer ladite paroi de support (8), de sorte à permettre, via l'instrument de prise de vue (20), de fournir une image de répartition des pressions (60) au niveau de la plante du pied (100), dans laquelle, de préférence, des variations de couleurs correspondent à des pressions plantaires plus ou moins fortes.
12. 12. Appareil selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il est configuré pour permettre l'acquisition simultanée ou séquentielle de données de chacun des deux pieds (100) du patient, l'appareil (1) comportant deux dispositifs de prise de vue tridimensionnelle (20) distincts, la paroi de support (8) étant conformée pour recevoir les deux pieds côte à côte, chaque pied (100) étant placé dans une zone d'acquisition (30, 30') dédiée correspondant à un dispositif de prise de vue tridimensionnelle (20) dédié.
13. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte une barre de séparation (17) agencée entre les deux zones d'acquisition (30, 30'), et en ce que, de préférence, l'appareil (1) comprend au moins un émetteur de repérage (45) configuré pour émettre un faisceau (46), par exemple un faisceau laser, sensiblement selon la direction transversale (Y) et en direction d'un pied (100) lors de l'utilisation, ledit émetteur de repérage (45) étant guidé en translation longitudinale par rapport au boîtier (2) par la barre de séparation (17).
14. 14. Procédé de réalisation d'une orthèse (200) ou d'un dispositif de protection pour une partie (100) du corps d'un patient, comprenant les étapes consistant à :

    a) réaliser une image tridimensionnelle (50) d'une zone d'analyse prédéterminée de ladite partie (100) du corps au moyen d'un appareil (1) selon l'une des revendications précédentes, sous forme d'un premier fichier numérique de données acquises ;

    b) réaliser un traitement informatique dudit premier fichier numérique de données acquises, pour obtenir un fichier d'instructions de fabrication ;

    c) fournir ledit fichier d'instructions de fabrication à un système de fabrication additive (38), tel qu'une imprimante 3D ;

    d) au moyen dudit système de fabrication additive (38), et conformément audit fichier d'instructions de fabrication, réaliser une orthèse (200) ou un dispositif de protection adapté à ladite partie (100) du corps du patient.
15. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un procédé de réalisation d'une semelle (200) orthopédique pour un pied (100) d'un patient.
16. 16. Procédé selon la revendication 15, mettant en œuvre un appareil (1) selon la revendication 11 et/ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :

    la réalisation d'une image de répartition des pressions (60) au niveau de la plante du pied (100), sous forme d'un deuxième fichier numérique de données acquises ;

    et/ou l'acquisition de données fournies par les capteurs de force (33), sous forme d'un troisième fichier numérique de données acquises ;

    et en ce que, dans l'étape b), on utilise le deuxième et/ou le troisième fichiers numériques de données acquises en tant qu'éléments correctifs lors du traitement informatique dudit premier fichier numérique de données acquises pour l'obtention du fichier d'instructions de fabrication.