WO2017191063A1 - Dispositif rotatif pour l'investigation du systeme vestibulaire - Google Patents

Dispositif rotatif pour l'investigation du systeme vestibulaire Download PDF

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WO2017191063A1
WO2017191063A1 PCT/EP2017/060267 EP2017060267W WO2017191063A1 WO 2017191063 A1 WO2017191063 A1 WO 2017191063A1 EP 2017060267 W EP2017060267 W EP 2017060267W WO 2017191063 A1 WO2017191063 A1 WO 2017191063A1
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WO
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subject
support
data
vestibular
acquisition
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/060267
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English (en)
Inventor
Alexis Bozorg Grayeli
Michel TOUPET
Maxime GUYON
Davy LAROCHE
Audrey BAUDET
Original Assignee
Universite Dijon Bourgogne
Chu Dijon Bourgogne
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Publication date
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4863—Measuring or inducing nystagmus
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • A61B5/1122—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement of movement trajectories
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    • A61B5/4884—Other medical applications inducing physiological or psychological stress, e.g. applications for stress testing

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for the exploration of vertigo and disorders of equilibrium and the collection of data following a stimulation generating a vestibulo-ocular reflex.
  • a person who has suffered a fall has the immediate consequences, namely injuries such as fracture of the femoral neck, but also the after-effects, such as institutionalization and / or psychomotor effects through especially the "post-fall syndrome". It combines a motor component (postural mismatch, stun automatisms) and a psychological component (fear of falling recurrence, avoidance of situations, decrease in physical activity).
  • the disorders of balance leading to the fall can come from multiple reasons.
  • the care of people should ideally allow on the one hand to refine the diagnosis of the origin of the disorders and on the other hand to offer a rehabilitation adapted.
  • postural control is provided by several systems, including information systems (vestibular, visual, somesthetic).
  • the visual system allows the subject to take cues via slow eye movements (pursuit) or fast (saccades).
  • the vestibular system responds to the highest frequencies. It includes several sensory sensors, including three orthogonally arranged semicircular canals and two otolithic organs, within each inner ear:
  • ⁇ The anterior or superior vertical semicircular canal, responsible for the sensation of movement during a rotation of the head about a horizontal axis, parallel to or coincident with the axis "passing through both ears" of the subject and again called the pitch axis
  • ⁇ the horizontal semi-circular channel responsible for the sensation of movement when the subject's head is rotated about a vertical axis, parallel to or coincident with the axis "passing through the top of the skull Of the subject and still called the yaw axis
  • the posterior vertical semicircular canal responsible for the feeling of inclination of the head on the side during a rotation of the head of the subject about a horizontal axis, parallel or coincident with the axis "coming out by the mouth of the subject and still called axis of roll.
  • the stimulation of a channel triggers an eye movement in the plane of this channel, by excitation of the complementary muscles of the eyes and inhibition of the antagonistic muscles.
  • the semi-circular channels detect rotational speed changes (angular accelerations), and the direction, beginning and end of a rotation of the head.
  • the vestibular system allows the orientation of the gaze “anticipation”, that is to say that the gaze is oriented in the direction of movement before the rest of the body is aligned.
  • the vestibular system implements, inter alia,
  • RVO vestibulo-ocular reflex
  • RVS vestibulo-spinal reflex
  • a nystagmus is defined by ocular movements back and forth, and is initiated by a slow eye movement.
  • a nystagmus can thus consist of a slow phase and a fast return (spring nystagmus) or an alternation of slow phases (pendulous nystagmus). Healthy subjects exhibit physiological spring nystagmus in response to vestibular stimulation.
  • RVO is known to be a synchronous, involuntary nystagmus, with a slow phase and a rapid phase and inhibited by vision (i.e. fixation). His study must therefore be done in the dark. Furthermore, in order to study RVR even more precisely, it is desirable to isolate it at best by eliminating any parasitic component coming from the RVS.
  • the present invention takes into account the above information and therefore aims to overcome the drawbacks of the prior art by bringing together, particularly through its preferred variants, the most favorable conditions for the study on the one hand of the RVO, and on the other hand. on the other hand, the existence and extent of any deficiencies in vestibular afference.
  • the estimation of the extent of such a deficiency in a patient is made possible, following visual and proprioceptive deprivation, by the measurement of Vestibular Acuity (VA).
  • VA Vestibular Acuity
  • the latter can be defined as the subject's ability to discriminate in time a pure vestibular stimulus from another stimulus with a poor localising spatial value but with a high temporal locating value such as sound.
  • the invention relates to a method and a device for indirect exploration of the vestibular system of a subject, by rotating said subject, preferably in a sinusoidal oscillatory motion, and even more preferably in a pseudo-periodic sinusoidal oscillatory motion.
  • any oscillation trajectory writable on a cap-like surface is also valid (for example a trajectory reminiscent of the movement of a Foucault pendulum).
  • the subject is placed on a support preferably of the "suspended" type, that is to say that the support evolves on the principle of a swing or a pendulum. Nevertheless, a variant consisting of a support evolving on guide rails is possible.
  • the support is connected, directly or not, to a supporting structure, such as for example the ceiling, a gantry, rails or an articulated arm.
  • the type of connection (axis pivot, ball joint, etc.) and / or of the chosen carrier structure determines the constraints of the system in terms of available oscillation planes.
  • the oscillation plane P n is preferably vertical. In this case, it is naturally preferable to stimulate the patient by moving into the traditional anatomical planes: sagittal and coronal.
  • the skilled person knows how to adapt the invention to his needs, and knows the interest that can present other orientations of said oscillation plane, depending on the situation to be studied: we can especially think to oscillate the patient in a plane parallel to the plane containing a specific semicircular channel (it is for example known that the lateral channel actually has an orientation of 30 ° relative to the horizontal plane). Therefore, we understand that the subject (and therefore also his head) travels a trajectory in the form of an arc. Its head thus passes through remarkable positions (a starting point, an end point at the end of the movement, and at least one cusp) subsequently designated by the terms "extremum / extrema".
  • the subject of the invention is a device for stimulating at least one sensory sensor within the vestibular system of a subject, and enabling the acquisition of data relating to the vestibular activity of said subject, which is remarkable in that ' He understands :
  • detection means able to detect and transmit the position of said medium to a relayer
  • an operational module provided at least with a relay able to receive the position information from said detection means, a means for transmitting auditory stimuli, a data storage unit and a processing unit for processing said information and data adapted to control the transmission of auditory stimuli by said transmitting means.
  • the device is for measuring at least one neurophysiological parameter, such as the time of perception between a sound (auditory stimulus) and a bodily movement.
  • said device is for example able to print a pendulum movement to the body (patient) to stimulate and send at least one synchronized sound signal (auditory stimulus).
  • said auditory stimulus is related to the movement (for example: auditory stimulus with a variable delay and adjustable according to the movement).
  • Various variants of the support may be implemented, such as for example a seat, a board, a hammock, a nacelle.
  • said support is able at least to limit the existence of the RVS. This goal is achieved by installing the subject in a sitting position, or better, lying on the support.
  • said oscillation means comprises a physical axis A, such as a bar, and on the other hand said support is rotatably mounted about said axis A by the intermediate of at least one spacer means giving said support a radius of gyration R.
  • a sub-variant of this first variant is such that on the one hand the axis A is disposed horizontally at a distance h from the ground, greater than the radius of gyration R, and on the other hand said support is a nacelle allowing the positioning of the subject lying on said surface S, the nacelle being pivotally mounted about the axis A.
  • said spacer means connects the nacelle to the axis A by a pivot connection for example in the form of a ball bearing.
  • the support advantageously comprises at least one contention means for immobile support of the subject.
  • Said tracking and tracking means preferably consists of an assembly comprising a laser pointer and a graduated element, said pointer being associated with said support for moving with it and pointing to a stationary graduated element.
  • the pointer and the graduated element are arranged opposite one another in the plane P R.
  • Said detection means is preferably constituted by an infrared transmitter-receiver pair capable of transmitting information concerning the position of said medium to a relayer (belonging to an operational module).
  • the transmission of said information can be done by any means deemed appropriate by the skilled person, for example in a wired manner, or in a "wireless" mode, such as Wifi or Bluetooth.
  • said means for emitting auditory stimuli is a loudspeaker.
  • said operational module comprises an interface allowing at least the display of data, such as an LCD screen.
  • the device is set in motion manually, nevertheless this preferred mode of operation does not exclude the existence of variants comprising a means for moving the support, comprising for example an engine and / or a actuating arm.
  • the invention in its preferred variant, where the movement is comparable to that of a heavy pendulum placed under the conditions where the approximation of the small angles is acceptable, applies more particularly to stimulate the anterior channel and the otolithic organs of the subject , placed in an extended position to limit the existence of the vestibulo-spinal reflex.
  • a device as described above may be used, in accordance with the method described below, to carry out the acquisition of data corresponding to, and / or allowing the determination of, at least one parameter related to said vestibular system and therefore to the activity vestibular of a subject, by stimulation of at least one of its semicircular canals.
  • Such a method for acquiring and determining at least one parameter related to the vestibular system of a subject comprises the steps of: at. install said subject on said support,
  • the pseudo-periodic sinusoidal oscillation motion is damped by air and ball bearing friction alone.
  • the vestibular stimulation takes place at the moment of the passage of the head of the subject by the positional extrema E P ( i) high.
  • the auditory stimulation is emitted a little before or a little after the passage of the head of the subject by the positional extrema E P ( i) high.
  • high positional extrema refers to the culminating positions of the subject's head during its course. Since the movement is pseudo-periodic, the subject oscillates with the head and feet, each passing through high and low positional extrema. When the head is at an extreme extremum the feet are at a low extremum and vice versa.
  • the angle ⁇ i n i t is chosen to be less than or equal to 20 °.
  • the value for the angle 6i i n t does not exceed 11.3 °.
  • the angle ⁇ i n i t is chosen equal to 11.3 °.
  • the sinusoidal oscillation motion is advantageously reset when ⁇ (t) reaches a value of 9 m i n less than or equal to 6i n i t * 0.7, that is, to say that the support is again removed at the angle 9 i n i t , minimizing the risk of jerks in the movement.
  • the angle 9 m i n is chosen less than or equal to 15 °.
  • the value used for the angle ⁇ m i n does not exceed 10 °.
  • the angle 9 m i n is chosen equal to 6.8 °.
  • the method may further comprise the following steps:
  • the method further comprises a step of processing the information and data acquired to determine and then record the synchronous perception threshold SVA, which is the smallest positive delay At (i) for which the value of V B (i) is FALSE, among all the data recorded during the same acquisition.
  • SVA synchronous perception threshold
  • At (i) positive delay signifying that the vestibular stimulus is presented to the subject before the auditory stimulus.
  • the method further comprises a step of processing the information and data acquired to determine and then record the synchronous perception threshold SVA, which is the smallest negative delay At (i) for which the value of VB (i) is FALSE, among all the data recorded during the same acquisition.
  • SVA synchronous perception threshold
  • a delay At (i) negative signifying that the auditory stimulus is presented to the subject before the vestibular stimulus. It is clear from the two preceding paragraphs that the list L of the delays At (i) to which the subject is submitted may include positive delays, negative or any combination deemed adequate by the skilled person.
  • the method further comprises the steps of:
  • the subject's SDM motion detection threshold is defined by the lowest acceleration, in meters per second squared, to bring the movement of the system to the subject's consciousness.
  • the auditory stimuli to which the subject is subjected are preferentially short emissions of white noise.
  • Figures 1 and 3 are schematic perspective views respectively illustrating the operating principle of the invention and its preferred embodiment.
  • Figure 2 is a schematic side view of the motion to which the subject is subjected through the support.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating another alternative embodiment of the invention allowing the subject to oscillate in several planes Pn, such as, for example, the planes P i and P 2 .
  • FIG. 1 the subject positioned on the support 1 is shown, to be rotated in a plane P R about an axis A, the support is connected to the axis A by spacer means 3.
  • the support 1 further comprises a means 2 for tracking and locating the movement of the center of gravity C G of said support 1.
  • Figure 2 is a schematic side view of the subject during movement.
  • the method of acquiring data related to the subject's vestibular system requires the movement thereof from a moment to.
  • the head of the subject is located at a positional extremum E P (1) and the subject is moved according to Mi from the angle 6i n i f
  • This positional extremum E P (1) is also a "high" positional extremum, that is, the subject's head is in a culminating point.
  • the subject's head is located at a positional extremum E P (2), which is a low position extremum.
  • the subject then returns in the direction M 2 , and ends at the position E P (3), which constitutes a new high positional extremum, the angular position ⁇ 2 of the head of the subject being such that 6 2 ⁇ 9 i n it / since the movement is pseudo-periodic, the damping being due to the friction forces created by the air and the (the) mechanical bonds linking the support to the axis A.
  • Figure 3 shows a schematic view of the invention in its preferred embodiment in the form of a swing.
  • the device according to the invention allows the stimulation of at least one sensory sensor of the vestibular system of a subject and the acquisition of data relating to the vestibular activity of said subject, by rotating it in an oscillating motion.
  • the present invention is not limited to the embodiments presented before; it embraces, on the contrary, all variants of implementation respecting the same principle.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour la stimulation d'au moins un capteur sensoriel au sein du système vestibulaire d'un sujet, et permettant l'acquisition de données relatives à l'activité vestibulaire dudit sujet, caractérisé en ce qu'il comprend : - un moyen de mise en oscillation (1) du sujet dans au moins un plan Pn d'oscillation, et comprenant un support S (10) apte à recevoir ledit sujet, - un moyen de suivi et de repérage du mouvement du centre de gravité CG dudit support, - un moyen de détection, apte à détecter et transmettre la position dudit support à un relayeur, - un module opérationnel, muni au moins : d'un relayeur apte à recevoir les informations de position en provenance dudit moyen de détection, d'un moyen d'émission de stimuli auditifs, d'une unité de stockage de données et d'une unité de traitement pour traiter lesdites informations et données apte à commander l'émission de stimuli auditifs par ledit moyen d'émission.

Description

DISPOSITIF ROTATIF POUR L'INVESTIGATION DU SYSTEME
VESTIBULAIRE
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'exploration des vertiges et des troubles de l'équilibre et le recueil de données suite à une stimulation engendrant un réflexe vestibulo-oculaire .
Technique antérieure
La prévention de la chute du sujet âgé est un enjeu majeur en matière de santé publique, en raison de sa fréquence, de la dépendance qu'elle génère et de son coût pour la société.
De manière générale, une personne qui a subi une chute en subi les conséquences immédiates, à savoir les blessures telles que la fracture du col du fémur, mais également les conséquences a posteriori, telles que l'institutionnalisation et/ou les répercussions psychomotrices au travers notamment du syndrome « post-chute ». Celui-ci associe une composante motrice (désadaptation posturale, sidération des automatismes) et une composante psychologique (peur de la récidive de chute, évitement de situations, diminution de l'activité physique).
Les troubles de l'équilibre menant à la chute peuvent provenir de raisons multiples. La prise en charge des personnes devrait idéalement permettre d'une part d'affiner le diagnostic de l'origine des troubles et d'autre part de proposer une rééducation adaptée. Toutefois, il n'existe toujours pas à l'heure actuelle de méthode clinique visant à imputer la chute à une déficience vestibulaire périphérique ou centrale.
Néanmoins, il est connu que l'œil réagit en fonction de l'activité du labyrinthe membraneux de l'oreille interne. De ce fait des sujets sains présentent des mouvements oculaires attestant l'existence d'une stimulation vestibulaire, tandis que les sujets atteints d'une pathologie vestibulaire présentent des mouvements oculaires caractéristiques.
On rappelle ci-après quelques notions essentielles concernant la physiologie de l'équilibration.
Tout d'abord, le contrôle postural est assuré par plusieurs systèmes parmi lesquels les systèmes d' information (vestibulaire, visuel, somesthésique) .
Ces différents systèmes d'information entrent en jeu en fonction de la fréquence du mouvement :
- à basse fréquence, la somesthésie et son sous-système appelé proprioception sont sollicités.
aux fréquences intermédiaires, le système visuel permet au sujet de prendre des repères via des mouvements oculaires lents (poursuites) ou rapides (saccades) .
- enfin, le système vestibulaire répond aux fréquences les plus élevées. Il comprend plusieurs capteurs sensoriels, parmi lesquels trois canaux semi-circulaires disposés de façon orthogonale et deux organes otolithiques , au sein de chaque oreille interne :
· le canal semi-circulaire vertical antérieur ou supérieur, responsable de la sensation du mouvement lors d'une rotation de la tête autour d'un axe horizontal, parallèle ou confondu avec l'axe « passant par les deux oreilles » du sujet et encore appelé axe de tangage, · le canal semi-circulaire horizontal, responsable de la sensation du mouvement lors d'une rotation de la tête du sujet autour d'un axe vertical, parallèle ou confondu avec l'axe « passant par le sommet du crâne » du sujet et encore appelé axe de lacet,
· le canal semi-circulaire vertical postérieur, responsable de la sensation d'inclinaison de la tête sur le côté lors d'une rotation de la tête du sujet autour d'un axe horizontal, parallèle ou confondu avec l'axe « sortant par la bouche » du sujet et encore appelé axe de roulis.
• l'utricule, disposé dans un plan quasi horizontal.
• le saccule, disposé dans un plan quasi vertical. Les canaux semi-circulaires répondent aux accélérations angulaires de la tête, tandis que les organes otolithiques répondent aux accélérations linéaires de celle-ci et détectent l'inclinaison gravitationnelle.
La stimulation d'un canal déclenche un mouvement oculaire dans le plan de ce canal, par excitation des muscles complémentaires des yeux et inhibition des muscles antagonistes .
Les canaux semi-circulaires détectent les changements de vitesse de rotation (accélérations angulaires) , et le sens, le début et la fin d'une rotation de la tête.
Par son activité sur l'œil, le système vestibulaire permet l'orientation du regard « par anticipation », c'est- à-dire que le regard est orienté dans la direction du déplacement avant que le reste du corps ne s'aligne. A cet effet, il met, entre autres, en œuvre :
- le réflexe vestibulo-oculaire (RVO) , qui stabilise le paysage visuel sur la rétine,
- le réflexe vestibulo-spinal (RVS) , qui contrôle le tonus et est responsable des réajustements posturaux.
Par ailleurs, en ophtalmologie, un nystagmus est défini par des mouvements oculaires de va-et-vient, et est initié par un mouvement oculaire lent. Un nystagmus peut ainsi être constitué d'une phase lente et d'un retour rapide (nystagmus à ressort) ou d'une alternance de phases lentes (nystagmus pendulaire) . Les sujets sains présentent un nystagmus à ressort physiologique en réponse à des stimulations vestibulaires .
A partir de données recueillies par l'étude de ces systèmes et/ou mécanismes biologiques, l'investigation des causes périphériques ou centrales des vertiges et le traitement de certaines crises vertigineuses est envisageable. Pour cela, dans un but diagnostique et de rééducation fonctionnelle, des équipements, tel que le fauteuil rotatoire décrit dans le document EP1682065B1, ont été développés. Néanmoins, de tels équipements ne permettent pas de minimiser l'impact du RVS sur les données récoltées et/ou ne permettent pas une stimulation pleinement satisfaisante des organes otolithiques , qui sont sensibles à la gravité notamment. Enfin, ils sont employés à des vitesses angulaires élevées, le plus souvent au-delà de 360°/s.
Exposé de l'invention
Il est connu que le RVO est un nystagmus synchrone, involontaire, comportant une phase lente et une phase rapide et inhibé par la vision (i.e. la fixation) . Son étude doit donc se faire dans le noir. Par ailleurs, afin d'étudier encore plus précisément le RVO, il est souhaitable de l'isoler au mieux, en éliminant des données recueillies toute composante parasite en provenance du RVS.
La présente invention prend en considération les informations précédentes et vise donc à pallier les inconvénients de l'art antérieur en réunissant, notamment au travers de ses variantes préférées, les conditions les plus favorables à l'étude d'une part du RVO, et d'autre part de l'existence et de l'étendue d'éventuelles déficiences des afférences vestibulaires . L'estimation de l'étendue d'une telle déficience chez un patient est rendue possible, suite à une privation visuelle et proprioceptive, par la mesure de l'Acuité Vestibulaire (AV) . Cette dernière peut être définie comme étant la capacité du sujet à discriminer dans le temps un stimulus vestibulaire pur d'un autre stimulus à pauvre valeur localisatrice spatiale mais à forte valeur localisatrice temporelle comme le son.
Ainsi l'invention concerne un procédé et un dispositif pour l'exploration indirecte du système vestibulaire d'un sujet, par mise en rotation dudit sujet, préférentiellement selon un mouvement oscillatoire sinusoïdal, et encore plus préférentiellement selon un mouvement oscillatoire sinusoïdal pseudo-périodique.
Le mouvement a lieu dans au moins un plan dénommé « plan d'oscillation » (Pn) . En effet, si pour plus de facilité le mouvement peut être contraint dans un seul plan, toute trajectoire d'oscillation inscriptible sur une surface de type calotte est également valable (par exemple une trajectoire rappelant le mouvement d'un pendule de Foucault) .
Selon l'invention, le sujet est placé sur un support préférentiellement de type « suspendu », c'est-à-dire que le support évolue sur le principe d'une balancelle ou d'un pendule. Néanmoins, une variante consistant en un support évoluant sur des rails de guidage est envisageable. Dans tous les cas, le support est relié, directement ou non, à une structure porteuse, telle que par exemple le plafond, un portique, des rails ou un bras articulé. Le type de liaison (pivot d'axe, rotule...) et/ou de structure porteuse choisie détermine les contraintes du système en termes de plans d'oscillation disponibles.
Le plan d'oscillation Pn est préférentiellement vertical. Dans ce cas, on peut naturellement privilégier une stimulation du patient par une mise en mouvement dans les plans anatomiques traditionnels : sagittal et coronal . Toutefois, l'Homme du Métier sait adapter l'invention à ses besoins, et connaît l'intérêt que peuvent présenter d'autres orientations dudit plan d'oscillation, en fonction de la situation à étudier : on peut notamment penser à faire osciller le patient dans un plan parallèle au plan contenant un canal semi-circulaire spécifique (il est par exemple connu que le canal latéral présente en fait une orientation de 30° par rapport au plan horizontal) . Dès lors, on comprend que le sujet (et donc également sa tête) parcourt une trajectoire sous forme d'un arc de cercle. Sa tête passe donc par des positions remarquables (un point de départ, un point d'arrivée à la fin du mouvement, et au moins un point de rebroussement ) désignées par la suite par les termes « extremum/extrema ».
Ainsi, l'invention a pour objet un dispositif pour la stimulation d' au moins un capteur sensoriel au sein du système vestibulaire d'un sujet, et permettant l'acquisition de données relatives à l'activité vestibulaire dudit sujet, remarquable en ce qu' il comprend :
- un moyen de mise en oscillation du sujet dans au moins un plan Pn d'oscillation, et comprenant un support S apte à recevoir ledit sujet,
- un moyen de suivi et de repérage du mouvement du centre de gravité CG dudit support,
- un moyen de détection, apte à détecter et transmettre la position dudit support à un relayeur,
- un module opérationnel, muni au moins : d'un relayeur apte à recevoir les informations de position en provenance dudit moyen de détection, d'un moyen d'émission de stimuli auditifs, d'une unité de stockage de données et d'une unité de traitement pour traiter lesdites informations et données apte à commander l'émission de stimuli auditifs par ledit moyen d'émission.
Ledit dispositif est destiné à mesurer au moins un paramètre neurophysiologique, tel que le délai de perception entre un son (stimulus auditif) et un mouvement corporel. Pour cela, ledit dispositif est par exemple apte à imprimer un mouvement pendulaire au corps (patient) à stimuler et à envoyer au moins un signal sonore (stimulus auditif) synchronisé. Préférentiellement , ledit stimulus auditif est lié au mouvement (par exemple : stimulus auditif avec un délai variable et réglable en fonction du mouvement) . Diverses variantes du support peuvent être mise en œuvre, tel que par exemple un siège, une planche, un hamac, une nacelle. Avantageusement, ledit support est apte au moins à limiter l'existence du RVS . Ce but est atteint en installant le sujet en position assise, ou mieux, en position allongée sur le support.
Selon une première variante de l'invention, d'une part ledit moyen de mise en oscillation comprend un axe physique A, tel qu'une barre, et d'autre part ledit support est monté mobile en rotation autour dudit axe A par l'intermédiaire d' au moins un moyen espaceur conférant audit support un rayon de giration R.
Une sous-variante de cette première variante est telle que d'une part l'axe A est disposé horizontalement à une distance h du sol, supérieure au rayon de giration R, et d'autre part ledit support est une nacelle permettant le positionnement du sujet en position allongée sur ladite surface S, la nacelle étant montée pivotante autour de l'axe A.
Avantageusement, ledit moyen espaceur relie la nacelle à l'axe A par une liaison pivot par exemple sous forme d'un roulement à bille.
Par ailleurs, le support comporte avantageusement au moins un moyen de contention permettant le maintien immobile du sujet.
Ledit moyen de suivi et de repérage est préférentiellement constitué d'un ensemble comprenant un pointeur laser et un élément gradué, ledit pointeur étant associé audit support pour se déplacer avec lui et pointer sur élément gradué immobile. Avantageusement, le pointeur et l'élément gradué sont disposés en regard l'un de l'autre dans le plan PR.
Ledit moyen de détection est préférentiellement constitué d'un couple émetteur-récepteur infrarouge apte à transmettre des informations concernant la position dudit support à un relayeur (appartenant un module opérationnel) . La transmission desdites informations peut se faire par tout moyen jugé adéquat par l'Homme du Métier, par exemple de manière filaire, ou encore selon un mode « sans fil », tel que Wifi ou Bluetooth.
Avantageusement, ledit moyen d'émission de stimuli auditifs est un haut-parleur.
Avantageusement, ledit module opérationnel comprend une interface permettant au moins l'affichage des données, tel qu'un écran LCD.
Par ailleurs, selon une variante préférée, le dispositif est mis en mouvement manuellement, néanmoins ce mode de fonctionnement privilégié n'exclut pas l'existence de variantes comprenant un moyen de mise en mouvement du support, comprenant par exemple un moteur et/ou un bras d' actionnement .
L'invention dans sa variante préférée, où le mouvement est assimilable à celui d'un pendule pesant placé dans les conditions où l'approximation des petits angles est acceptable, s'applique plus particulièrement à stimuler le canal antérieur et les organes otolithiques du sujet, placé en position allongée afin de limiter l'existence du réflexe vestibulo-spinal .
Un dispositif tel que décrit précédemment peut être utilisé, conformément au procédé décrit ci-après, pour réaliser l'acquisition de données correspondant à, et/ou permettant la détermination de, au moins un paramètre lié audit système vestibulaire et donc à l'activité vestibulaire d'un sujet, par stimulation au moins de l'un au moins de ses canaux semi-circulaires.
Un tel procédé pour l'acquisition et la détermination d'au moins un paramètre lié au système vestibulaire d'un sujet, comporte les étapes consistant à : a. installer ledit sujet sur ledit support,
b. occulter la perception visuelle du sujet, par exemple à l'aide d'un bandeau ou en réalisant l'acquisition dans une pièce plongée dans le noir,
c. enregistrer dans l'unité de stockage de données une liste L d'écarts temporels At(i),
d. à partir d'un temps to, correspondant au lancement d'une acquisition :
1. mettre en rotation ledit support selon un mouvement d'oscillation sinusoïdal, de façon à ce que la tête du sujet passe par des extrema positionnels EP(i),
2. soumettre itérativement le sujet à une double stimulation :
a) d'une part, une stimulation vestibulaire, induite par le mouvement d'oscillation, se produisant à un temps tv(i) auquel la vitesse du support est nulle et,
b) d'autre part, une stimulation auditive émise à un temps tA(i) et programmée de façon à ce que At(i) = tA(i) - tv(i),
jusqu'à ce qu'il ait été soumis à l'ensemble des délais At(i) de la liste L,
3. pour chaque délai At(i), demander au sujet si la condition At(i)=0 est vraie et enregistrer la réponse sous forme d'une variable booléenne VB(i), e. traiter les données recueillies au cours d'une même acquisition, de façon à associer les valeurs At(i) et VB(i), un binôme (At(i), VB(i)) représentant l'acuité vestibulaire du sujet aux alentours de l'extremum EP(i) .
De manière préférée, le mouvement d'oscillation sinusoïdal est réalisé dans un plan PR vertical et est initié en écartant le centre de gravité CG de la verticale d'un angle initial Ginit, de façon à ce que le centre CG décrive une trajectoire en arc de cercle au cours du temps, selon l'équation Θ (t) = Qinit * e_kt * cos (cot + cp) .
Le mouvement d'oscillation sinusoïdal pseudo-périodique est amorti du fait des seuls frottements de l'air et du roulement à bille.
La stimulation vestibulaire a lieu au moment du passage de la tête du sujet par les extrema positionnels EP(i) hauts.
Avantageusement, lorsque les conditions préférées sont réalisées, la stimulation auditive est émise un peu avant ou un peu après le passage de la tête du sujet par les extrema positionnels EP(i) hauts. Cette stimulation auditive est émise au temps tA(i) = At(i) + tv(i) ·
On entend par « extrema positionnels hauts » les positions culminantes de la tête du sujet au cours de sa trajectoire. Le mouvement étant pseudo-périodique, le sujet oscille avec la tête et les pieds qui passent chacun par des extrema positionnels hauts et bas. Lorsque la tête est à un extremum haut les pieds sont à un extremum bas et vice-versa.
Avantageusement, l'angle 6init est choisi inférieur ou égal à 20°. Préférentiellement , la valeur retenue pour l'angle 6init ne dépasse pas 11,3°. Dans le mode d'utilisation le plus préféré de l'invention, l'angle 9init est choisi égal à 11,3°.
Par ailleurs, le mouvement étant pseudo-périodique, il se produit un amortissement, représenté par le coefficient k. Ainsi, afin de maintenir une stimulation efficace du sujet le mouvement d'oscillation sinusoïdal est avantageusement réinitialisé lorsque Θ (t) atteint une valeur 9min inférieure ou égale à 6init*0,7, c'est-à-dire que l'on écarte de nouveau le support au niveau de l'angle 9init en minimisant les risques d' à-coups dans le mouvement. Avantageusement, l'angle 9min est choisi inférieur ou égal à 15°. Préférentiellement , la valeur retenue pour l'angle 9min ne dépasse pas 10°. Dans le mode d'utilisation le plus préféré de l'invention, l'angle 9min est choisi égal à 6,8°.
Le procédé peut comporter en outre les étapes suivantes :
- équiper le sujet au préalable de l'acquisition, au moins au niveau d'un œil, d'un système apte à détecter les déplacements oculaires, tel qu'un système de vidéonystagmoscopie,
- enregistrer lesdits mouvements oculaires au cours d'une acquisition via ledit système.
Dès lors, on peut vérifier qu'un sujet placé dans une situation de privation visuelle et soumis à des accélérations angulaires a les yeux qui se déplacent d' abord lentement en sens inverse de la rotation, puis qu'ensuite une secousse nystagmique ramène les yeux au centre de leur orbite.
Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape consistant à traiter les informations et données acquises pour déterminer puis enregistrer le seuil de perception synchrone SVA, qui est le délai At(i) positif le plus petit pour lequel la valeur de VB(i) est FAUX, parmi l'ensemble des données enregistrées au cours d'une même acquisition. Un délai At(i) positif signifiant que le stimulus vestibulaire est présenté au sujet avant le stimulus auditif.
Avantageusement, le procédé comporte en outre une étape consistant à traiter les informations et données acquises pour déterminer puis enregistrer le seuil de perception synchrone SVA, qui est le délai At(i) négatif le plus petit pour lequel la valeur de VB(i) est FAUX, parmi l'ensemble des données enregistrées au cours d'une même acquisition. Un délai At(i) négatif signifiant que le stimulus auditif est présenté au sujet avant le stimulus vestibulaire. On comprend bien, au vu des deux paragraphes précédents, que la liste L des délais At(i) auxquels le sujet est soumis peut comprendre des délais positifs, négatifs ou toute combinaison jugée adéquate par l'Homme du Métier. Avantageusement, le procédé comporte en outre les étapes consistant à :
- détecter l'instant tf0 auquel un signal est émis par le sujet indiquant qu'il ne perçoit plus d'oscillation, - acquérir les informations fournies par ledit moyen de suivi et de repérage à cet instant tf0,
- déterminer la valeur de l'écartement angulaire Θ (tf0) déterminer la valeur du seuil de détection de mouvement SDM du sujet.
Le seuil de détection de mouvement SDM du sujet est défini par la plus faible accélération, en mètres par secondes au carré, permettant de porter le mouvement du système à la conscience du sujet. Le SDM est défini par la formule suivante : SDM = g* (2- (2*cos9 (tf0) ) ) où g est l'accélération de la gravité terrestre.
Cette formule permettant la détermination du SDM est employable pour le cas où 6init est faible, l'approximation des petits angles étant alors acceptable.
Enfin, les stimuli auditifs auxquels le sujet est soumis sont préférentiellement des émissions courtes de bruit blanc.
A partir d'un tel dispositif, d'un tel procédé et de telles données, il est possible de développer des techniques exploratoires indirectes des vestibules basées par exemple sur l'étude du RVO.
Description des figures
Les figures 1 et 3 sont des vues schématiques en perspective illustrant respectivement le principe de fonctionnement de l'invention et sa variante d'exécution préférée.
La figure 2 est une vue schématique de côté du mouvement auquel le sujet est soumis par l'intermédiaire du support.
La figure 4 est une vue schématique en perspective illustrant une autre variante d'exécution de l'invention permettant la mise en oscillation du sujet dans plusieurs plans Pn, tels que par exemple les plans P i et P2.
Meilleure manière de réaliser l'invention technique
Sur la figure 1 , on a représenté le sujet positionné sur le support 1 , pour être mis en rotation dans un plan PR autour d'un axe A, le support est relié à l'axe A par des moyens espaceurs 3 . Le support 1 comporte en outre un moyen 2 de suivi et de repérage du mouvement du centre de gravité CG dudit support 1 .
La figure 2 est une vue schématique latérale du sujet au cours du mouvement. Le procédé d'acquisition de données liées au système vestibulaire du sujet nécessite la mise en mouvement de celui-ci à partir d'un instant to. A cet instant initial, la tête du sujet se situe au niveau d'un extremum positionnel EP ( 1 ) et le sujet est mis en mouvement selon Mi à partir de l'angle 6inif Cet extremum positionnel EP ( 1 ) est également un extremum positionnel « haut », c'est-à-dire que la tête du sujet est en un point culminant. A la fin du mouvement selon Mlr la tête du sujet se situe au niveau d'un extremum positionnel EP ( 2 ) , qui est un extremum positionnel bas. Le sujet repart ensuite dans le sens M2, et aboutit à la position EP ( 3 ) , qui constitue un nouvel extremum positionnel haut, la position angulaire θ2 de la tête du sujet étant telle que 62< 9init / puisque le mouvement est pseudo-périodique, l'amortissement étant dû aux forces de frottement créées par l'air et la (les) liaisons mécaniques liant le support à l'axe A.
Enfin, la figure 3 présente une vue schématique de l'invention dans sa variante préférée, sous forme d'une balancelle .
Possibilité d'application industrielle
On comprend bien que le dispositif selon l'invention, permet la stimulation d' au moins un capteur sensoriel du système vestibulaire d'un sujet et l'acquisition de données relatives à l'activité vestibulaire dudit sujet, par la mise en rotation de ce dernier selon un mouvement oscillant. Bien sûr, il est clair que la présente invention ne se limite pas aux formes d'exécution présentées auparavant ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation respectant le même principe.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif pour la stimulation d'au moins un capteur sensoriel au sein du système vestibulaire d'un sujet, et permettant l'acquisition de données relatives à l'activité vestibulaire dudit sujet, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un moyen de mise en oscillation (1) du sujet dans au moins un plan Pn d'oscillation, et comprenant un support S (10) suspendu apte à recevoir ledit sujet,
- un moyen de suivi et de repérage (2) du mouvement du centre de gravité CG dudit support,
- un moyen de détection, apte à détecter et transmettre la position dudit support à un relayeur,
- un module opérationnel, muni au moins : d'un relayeur apte à recevoir les informations de position en provenance dudit moyen de détection, d'un moyen d'émission de stimuli auditifs, d'une unité de stockage de données et d'une unité de traitement pour traiter lesdites informations et données apte à commander l'émission de stimuli auditifs par ledit moyen d'émission. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de mise en oscillation (1) comprend un axe physique A, tel qu'une barre, et d'autre part ledit support (10) est monté mobile en rotation autour dudit axe A par l'intermédiaire d'au moins un moyen espaceur (3) conférant audit support un rayon de giration R.
3 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que d'une part l'axe A est disposé horizontalement à une distance h>R du sol, d'autre part ledit support (10) est une nacelle permettant le positionnement du sujet en position allongée sur ladite surface S et montée pivotante autour de l'axe A. 4 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit moyen espaceur (3) relie le support (10) à l'axe A par une liaison pivot par exemple sous forme d'un roulement à bille.
5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (10) comporte au moins un moyen de contention permettant le maintien immobile du sujet.
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de suivi et de repérage (2) comprend un pointeur laser et un élément gradué, ledit pointeur étant associé audit support (10) pour se déplacer avec lui et pointer un élément gradué immobile .
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de détection est un couple émetteur-récepteur infrarouge.
8 - Procédé pour l'acquisition et la détermination d'au moins un paramètre lié au système vestibulaire d'un sujet, au moyen d'un dispositif tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à :
a. installer ledit sujet sur ledit support (10), b. occulter la perception visuelle du sujet,
c. enregistrer dans l'unité de stockage de données une liste L d'écarts temporels At(i),
d. à partir d'un temps to, correspondant au lancement d'une acquisition :
dl . mettre en rotation ledit support (10) selon un mouvement d'oscillation sinusoïdal, de façon à ce que la tête du sujet passe par des extrema positionnels EP(i),
d2. soumettre itérativement le sujet à une double stimulation :
d2a. d'une part, une stimulation vestibulaire, induite par le mouvement d'oscillation, se produisant à un temps tv(i) auquel la vitesse du support est nulle et,
d2b. d'autre part, une stimulation auditive émise à un temps tA(i) et programmée de façon à ce que At(i) = tA(i) - tv(i), jusqu'à ce qu'il ait été soumis à l'ensemble des délais At(i) de la liste L,
d3. pour chaque délai At(i), demander au sujet si la condition At(i)=0 est vraie et enregistrer la réponse sous forme d'une variable booléenne VB(i), e. traiter les données recueillies au cours d'une même acquisition, de façon à associer les valeurs At(i) et VB(i), un binôme (At(i), VB(i)) représentant l'acuité vestibulaire du sujet aux alentours de l'extremum EP(i) .
9 - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mouvement d'oscillation sinusoïdal est pseudo-périodique, réalisé dans un unique plan Pn vertical et est initié en écartant le centre de gravité CG du support (10) de la verticale d'un angle initial Ginit, de façon à ce que le centre CG décrive une trajectoire en arc de cercle au cours du temps, selon l'équation Θ (t) = 9±nit * e~kt * cos (at + φ) ·
10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la stimulation vestibulaire a lieu lorsque la tête du sujet passe par les extrema positionnels EP(i) hauts, et la stimulation auditive est émise au temps tA(i) = At(i) + tv(i) · 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'angle 9±nit vaut 11,3 degrés. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications
9 à 11, caractérisé en ce que le mouvement d'oscillation sinusoïdal est réinitialisé lorsque Θ (t) atteint une valeur Grain inférieure à Ginit*0,7. 13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le mouvement d'oscillation sinusoïdal est réinitialisé lorsque Θ (t) atteint la valeur Qmin de 6,8 degrés.
14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13 caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes consistant à :
- équiper le sujet au préalable de l'acquisition, au moins au niveau d'un œil, d'un système apte à détecter les déplacements oculaires, tel qu'un système de vidéonystagmoscopie,
- enregistrer lesdits mouvements oculaires au cours d'une acquisition via ledit système.
15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape consistant à traiter les informations et données pour déterminer puis enregistrer le seuil de perception synchrone SVA , qui est le délai At(i) positif le plus petit pour lequel la valeur de VB(D est FAUX , parmi l'ensemble des données enregistrées au cours d'une même acquisition.
16 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape consistant à traiter les informations et données pour déterminer puis enregistrer le seuil de perception synchrone SAV, qui est le délai At(u négatif le plus petit pour lequel la valeur de VB(i) est FAUX, parmi l'ensemble des données enregistrées au cours d'une même acquisition.
17 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes consistant à :
- détecter l'instant tf0 auquel un signal est émis par le sujet indiquant qu'il ne perçoit plus d'oscillation,
- acquérir les informations fournies par ledit moyen de suivi et de repérage à cet instant tf0,
- déterminer la valeur de l'écartement angulaire Θ (tf0) déterminer la valeur du seuil de détection de mouvement SDM du sujet.
18 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisé en ce que les stimuli auditifs sont des émissions courtes de bruit blanc.
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