WO2019025416A1 - Système d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique, procédé et programme d'ordinateur associés - Google Patents

Système d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique, procédé et programme d'ordinateur associés Download PDF

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WO2019025416A1
WO2019025416A1 PCT/EP2018/070684 EP2018070684W WO2019025416A1 WO 2019025416 A1 WO2019025416 A1 WO 2019025416A1 EP 2018070684 W EP2018070684 W EP 2018070684W WO 2019025416 A1 WO2019025416 A1 WO 2019025416A1
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WO
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patient
points
dermatological
dimensional
dermatological monitoring
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/070684
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Inventor
Didier Zugaj
Laurent Petit
Original Assignee
Galderma Research & Development
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/684—Indicating the position of the sensor on the body

Definitions

  • the present invention relates to a system for assisting the repositioning (i.e. registration) of at least one dermatological monitoring area of a patient, for example an area of the face or a zone of a lower limb. It also relates to a method of assisting the repositioning of at least one dermatological monitoring area of an associated patient.
  • the invention finds application in the field of regular dermatological monitoring and the detection of skin diseases by acquisition of dermatological monitoring images acquired over time, in particular during clinical trials.
  • the regular dermatological monitoring allows to detect or to follow a revolution of a pathology of the skin without being invasive.
  • Classically, it consists of monitoring the skin surface associated with an entire limb such as the face, a leg, the back, etc. respectively by means of known visualization techniques such as the VISIA-CR® facial imaging technique, or by means of standard cameras, a dermatology camera such as the 3D-Lifeviz® camera or a videometer.
  • the term "dermatological monitoring zone” means a zone of predetermined size, for example from 1 to 12 cm 2 , or even preferably from 3 to 10 cm 2 , strictly less than the skin surface of a whole limb. , and localized with respect to predetermined characteristic points of the member considered.
  • the layer is used to mark the corners, and / or the media on each side, and / or the center of the dermatological monitoring zone, and to acquire an image of the corresponding skin surface. to this dermatological monitoring area.
  • the practitioner tries to manually reposition the layer on the same dermatological monitoring area.
  • a manual repositioning is imprecise because subject to shift and / or rotation of the resulting layer generally to a partial recovery of the order of 50 to 80% of the dermatological monitoring area between the first reference visit and a subsequent visit.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of known methods, to improve the dermatological monitoring of predetermined areas by image acquisition while limiting the uncertainties of manual repositioning of the dermatological monitoring area from one visit to another.
  • the subject of the invention is a system for assisting the repositioning of at least one dermatological monitoring zone of a patient, comprising a device for determining three-dimensional coordinates:
  • a calibration device suitable for:
  • a guiding device capable of guiding the displacement of at least one probe of the determination device in order to repoint at each visit the same points of the plurality of points defining the dermatological monitoring zone, by using the inverse of the matrix of change reference stored by the calibration device.
  • the repositioning aid system comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • the device for determining the three-dimensional coordinates comprises:
  • a first probe adapted to be secured to the patient
  • a second mobile probe capable of pointing successively the plurality of predetermined reference points of an anatomical region associated with the dermatological monitoring zone and the plurality of points defining the dermatological monitoring zone to be found at each visit of the patient
  • an electronic equipment capable of generating and measuring the electromagnetic fields exchanged between the transmission module and the first and second probes, and supplying the three-dimensional coordinates of each probe in the first measurement reference frame;
  • the calibration device is capable of implementing a linear transformation and / or a combination of linear transformations to obtain the reference change matrix
  • the calibration device is capable of implementing a minimization of the quadratic error to determine the matrix of change of reference
  • the guiding device comprises a display screen for a gyroscope capable of reproducing an alignment or misalignment between the pointing direction of the second moving probe and a straight line connecting the center of the repository of the moving probe and a point of plurality; points defining the dermatological monitoring area to be found;
  • the guiding device comprises a transmitter for an indicator of good repositioning or bad repositioning of the points of the plurality of points defining the dermatological monitoring zone;
  • the transmitter is a sound indicator transmitter
  • system further comprises a device for three-dimensional representation of the anatomical region associated with the dermatological monitoring zone;
  • the calibration device is capable of correcting the positioning defects due to the depression and / or the elasticity of the skin by projecting the predetermined reference points or points defining the dermatological monitoring zone so that said points are on the surface of said three-dimensional representation in a direction normal to said surface;
  • system further comprises a device for visualizing the venous network that can be used to define the plurality of predetermined reference points of the anatomical region of the patient associated with the dermatological monitoring zone.
  • the subject of the invention is also a method for assisting the repositioning of at least one dermatological monitoring zone of a patient, implemented by the repositioning aid system according to the present invention, the method comprising successively, when of a first visit: determining the three-dimensional coordinates of a plurality of predetermined reference points of an anatomical region of the patient associated with the dermatological monitoring zone;
  • the invention also relates to a computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement a method as defined above.
  • FIG. 1 schematically represents a system for assisting the repositioning of at least one dermatological monitoring zone of a patient according to the present invention
  • FIG. 2 diagrammatically represents an example of a device for determining three-dimensional coordinates according to the invention
  • FIG. 3 illustrates the change of reference determined by the calibration device
  • Figure 4 shows schematically the return by the calibration device of the reference points on an image
  • FIG. 5 is a flowchart of the main steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 6 illustrates the guidance for a good repositioning of the dermatological monitoring zone
  • FIG. 7 illustrates, according to a particular embodiment, a visualization of the venous network suitable for use according to the invention for defining the plurality of predetermined reference points.
  • the invention is described hereinafter more particularly for aiding the repositioning of at least one dermatological monitoring zone located on the face of a patient, but the invention applies more generally to other anatomical areas of the patient. interest, such as the hand, the back, a leg, etc.
  • FIG. 1 schematically illustrates the system 10 for assisting the repositioning of at least one dermatological monitoring zone of a patient P whose only face and neck are represented.
  • the system for assisting the repositioning of a dermatological monitoring zone mainly comprises three types of devices, namely a device 12 for determining three-dimensional coordinates (ie 3D) of measuring points, a device 14 for calibrating the system. repositioning aid, and a guide device 16 adapted to allow the practitioner to find optimally the same dermatological monitoring area at each visit of the patient.
  • a device 12 for determining three-dimensional coordinates (ie 3D) of measuring points a device 14 for calibrating the system. repositioning aid
  • a guide device 16 adapted to allow the practitioner to find optimally the same dermatological monitoring area at each visit of the patient.
  • the invention is capable of being implemented by means of one or more programmable logic circuit (s), such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), or in the form of a dedicated integrated circuit, such as an ASIC (English “Application Specifies Integrated Circuit”) mounted on an electronic card embedded in each device.
  • programmable logic circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array)
  • ASIC Application Specifies Integrated Circuit
  • each device 12, 14, 16 is located in one or more separate housings, which is (are) clean, and in this case optionally comprising a screen, a memory and a microprocessor dedicated to the considered device.
  • FIG. 1 such a variant is illustrated in particular by the device 12 for determining three-dimensional coordinates which is "split" into several distinct elements comprising a first probe 18, adapted to be secured, for example in the form of a strip, at the patient's head.
  • the three-dimensional coordinate determining device 12 also comprises a second movable probe capable of successively pointing a plurality of predetermined POI points of reference for an anatomical region, here the face of the patient P, associated with the dermatological monitoring zone Z s and a plurality of points defining the dermatological monitoring zone Z s to be found at each visit of the patient P.
  • Such a second mobile probe 20 has for example the shape of a pen (or stylet), where appropriate inker.
  • the device 12 for determining three-dimensional coordinates comprises a transmission module 22, center of a first measurement frame R 1; as illustrated later in FIG.
  • the device 12 for determining three-dimensional coordinates also comprises, according to the example of FIG. 1, an electronic equipment 24 capable of generating and measuring the electromagnetic fields exchanged between the transmission module 22 and the first 18 and second probes, and providing the three-dimensional coordinates of each probe in the first measurement reference frame Ri.
  • the first 18 and the second probe 20 are connected, for example by wired links 25 to the housing 21.
  • the same box B (ie cabinet or support) contains at least two of the devices of the system 10, namely the calibration device 14 and the guiding device 16 so as to pool one or more devices of the system.
  • box B namely a display E of reproduction, one or more processors ⁇ , a memory M, and / or other elements not shown.
  • the equipment of the box B are interconnected so as to take advantage of the pooling of certain equipment and so as to allow communication between elements.
  • the calibration device 14 is suitable for:
  • the guide device 16 is adapted to guide the movement of the second movable probe 20 of the determining device 12 to re-point at each visit the same points of the plurality of points defining the area Z s of Dermatological followed, using the inverse of the reference change matrix M c RE F stored by the calibration device 14.
  • the guiding device 16 also comprises a display screen of a gyroscope G adapted to restore alignment or misalignment between the pointing direction of the second moving probe 20 and a straight line connecting the center of the repository of the mobile sensor 20 and a point of the plurality of points defining the area Z s of dermatological followed to find, as described in detail below in connection with Figure 6.
  • a gyroscope G adapted to restore alignment or misalignment between the pointing direction of the second moving probe 20 and a straight line connecting the center of the repository of the mobile sensor 20 and a point of the plurality of points defining the area Z s of dermatological followed to find, as described in detail below in connection with Figure 6.
  • the guide device 16 also comprises, combined or not with the optional gyro, a transmitter E_l s of a good repositioning indicator or bad repositioning points of the plurality of points defining the area Z s of dermatological tracking.
  • the transmitter E_l s is a sound indicator transmitter.
  • the indicator of good positioning is a light indicator, for example gradual, red as far as one is distant and not superimposed on the dermatological zone Z s dermatological of the first visit, orange when approaching good positioning, and green when the superposition is integral and therefore the optimal positioning.
  • the transmitter E_l s comprises a projection tool (or light pointer), not shown, suitable for projecting, for each point defining the dermatological monitoring zone Z s , a light spot on the surface of the skin of the skin. patient P, so as to guide the pointing of the second movable probe 20.
  • a projection tool or light pointer
  • a device 26 for visualizing the venous network is also integrated into the system for assisting the repositioning according to the present invention to define the plurality of predetermined reference points of this anatomical region, for example a part of the back, part of the arm, a hand or part of a leg, etc.
  • such a device 26 for visualizing the venous network corresponds to the VeinViewer® device using near-infrared (NIR) light to usually detect blood cells and create a digital image of the patient. patient's superficial venous network P (up to 10mm) by projecting it directly onto the patient's skin surface in real time.
  • NIR near-infrared
  • such a device 26 for viewing the venous network or a portion, for example a data processing software part, of this device 26 is integrated into the box B.
  • such a device 26 for viewing the venous network is outside the housing B and able to communicate with the other elements of the housing B by radio communication (ie wireless) or by wire communication.
  • radio communication ie wireless
  • wire communication The operation of such a device is described in more detail later in connection with the method according to the present invention and FIG. 7.
  • the system 10 further comprises a device 28 for three-dimensional representation of the anatomical region associated with the dermatological monitoring zone.
  • a three-dimensional representation device 28 corresponds, for example, to one of the 3D-Lifeviz® camera models.
  • the three-dimensional representation delivered by the 3D-Lifeviz® camera corresponds to a faithful synthetic image of the patient P, especially here of his face, on which a three-dimensional mesh comprising for example a plurality of trihedrons is superimposed to restore the practitioner precisely on the screen E three-dimensional coordinates of the predetermined reference points and / or points defining the zone Z s of dermatological followed to find at each patient visit P.
  • Such a three-dimensional representation tool 28 allows personalization according to the patient P of the image restitution to the practitioner.
  • the calibration device 14 is also able to correct the positioning defects due to the depression and / or the elasticity of the skin by projecting the predetermined reference points or points defining the dermatological monitoring area so that said points are on the surface of said three-dimensional representation in a direction normal to said surface.
  • the calibration device 14 comprises a dedicated projection module M_P.
  • FIG. 2 another example of a three-dimensional coordinate determining device 12 is illustrated. According to this example, the four elements constituting the device 12 for determining three-dimensional coordinates, namely the first probe 18 joined to the patient P (here represented by a manikin head), the second mobile probe 20 in the form of a point pointing pen. rounded (so as not to hurt the patient P), the transmission module 22 and the electronic equipment 24 are separated.
  • the electronic equipment 24 contains the hardware and software elements necessary for generating and measuring the magnetic fields, calculating the three-dimensional position (ie three-dimensional coordinates (x, y, z), the orientations of the anatomical region, here the face, to which the first probe 18 is secured in the form of Euler angles (yaw angles, roll and pitch) and return them via an interface, for example an RS-232 port, to a computer corresponding to the housing B of Figure 1.
  • an interface for example an RS-232 port
  • Such a determination device 12 corresponds, for example, to the existing Fastrak® device which is generally used to follow the real-time movement of a carrier of the first probe 18. Such use of this Fastrak® tool is particularly common in neurology. .
  • this motion tracking tool is implemented for, in combination with the calibration device 14 and the guiding device 16, to allow optimal repositioning of the dermatological monitoring zone Z s from one visit to another.
  • determination device 12 three-dimensional coordinate is only used according to the invention as a data provider for after treatment according to the invention an optimum Z repositioning of the area s of Dermatological tracking between a reference visit patient and subsequent visits.
  • the reference change T implemented by the calibration device 14 is hereinafter described.
  • the determining device 12 of FIG. 2 is again represented.
  • the transmission module 22 is the center of a first measurement frame F ⁇ .
  • the first probe 18 secured to the patient P allows to know the absolute position of the anatomical region considered, here the patient's head P, in a second reference frame R 2 .
  • the second mobile probe 20 makes it possible for it to select, directly on patient P, zones Z s of reduced size with regard to the anatomical region considered, here the head.
  • the repositioning aid system 10 is suitable for acquiring in real time (or in near-real time real considering for example sixty updates per second) three-dimensional coordinates and Euler angles associated with each probe 18 and 20.
  • such a determination device 12 allows a dynamic measurement of the three-dimensional coordinates of the reference points used for the calibration while also compensating the movements of the head because of the real-time taking into account of the angles of Euler.
  • the differential measurement between the two probes represented by the dashed arrow (ie the measurement of the second probe 20 minus the measurement of the first probe 18) makes it possible to overcome the first measurement reference F ⁇ .
  • the three-dimensional representation tool 28 delivers the three-dimensional representation 29 on which a three-dimensional mesh (ie 3D mesh), for example based on trihedrons, is superimposed so as to deliver on the screen E of FIG. 1 a representative three-dimensional synthetic image. of the patient P.
  • a three-dimensional mesh ie 3D mesh
  • 3D mesh for example based on trihedrons
  • a third reference frame R 3 is associated with such a synthetic image.
  • the calibration device 14 is then able to automatically determine the matrix M c REF of change of reference between the measurement reference frame R 2 associated with the first probe 18 secured to the anatomical region considered, here the head, of the patient P, and the reference frame R 3 of three-dimensional analysis associated with the three-dimensional mesh of the 3D representation 29 of the synthetic image.
  • the specific determination to be implemented by the calibration device 14 of such a transformation T between the two reference frames is obtained from the plurality of predetermined reference points (ie calibration points 30) as illustrated by FIG. FIG. 4, and whose "image" points 31, in a bijective relation, are plotted on the synthetic image I of FIG.
  • Such a transformation T and conversely its inverse transform T 1 , is based on the equation of the linear transformations (in translation, reflection, rotation and scaling) between the two reference frames R 2 and R 3 .
  • the translation matrix TR is expressed in the following form: is a translation vector, and the matrix of
  • the matrix M c RE F of change of reference characteristic of this global transformation T corresponds to one of the linear transformations above or, where appropriate, a combination thereof.
  • the determination of such a transformation T is optimized by an adjustment criterion based on a minimization of the squared error.
  • the calibration device 14 is only able to validate the reference change matrix M c REF in the presence of a minimum square error (ie less than a predetermined threshold) between the actual position of the reference points pointed at by the second probe 20, and their "synthetic" position obtained by applying the inverse matrix M c REF repository change. More concretely, an average accuracy of 2mm between the actual position pointed by the pointing pen 20 and the image position on the screen E of restitution to the practitioner is obtained according to the present invention.
  • the repositioning aid method comprises as many implementation iterations as there are visits / ' of the patient P during the time t, with / ' an integer between zero (ie the patient's first visit P) and k the total number of visits.
  • a first step 34 for determining and acquiring the three-dimensional coordinates of a plurality of reference points (ie calibration points, such as points of interest of the anatomical region considered) predetermined parameters of an anatomical region of the patient associated with the dermatological monitoring zone is implemented via the device 12 for determining three-dimensional coordinates (ie 3D) previously described.
  • Each calibration point is pointed successively by the practitioner according to a predetermined order, for example by following a list of pointing instructions restored by the screen E, or without following a predetermined order (i.e. according to the practices of the practitioner).
  • a step 38 also called the calibration step, from the predetermined reference points, the automatic determination and the storage of the matrix M c REF of the repository change between the measurement reference frame R 2 and the repository d 3- dimensional analysis R 3 associated with the three-dimensional mesh is implemented.
  • the matrix M c RE F of change of reference frame is validated only in the presence of a minimum square error Er (ie less than a predetermined threshold) between the real position of the points of reference. reference pointed by the second probe 20, and their "synthetic" position obtained by applying the inverse of the matrix M c RE F change of reference.
  • a minimum square error Er ie less than a predetermined threshold
  • the step 34 of determining and acquiring the three-dimensional coordinates of a plurality of reference points (ie the step 34 of pointing by the practitioner of the calibration points according to a predetermined order) is reiterated, then their restitution 36, and the determination 38 of the matrix M c REF is recalculated until the associated error Er becomes lower than the predetermined threshold.
  • the determination and the acquisition of the three-dimensional coordinates of a plurality of points defining the dermatological monitoring zone D s to be found at each subsequent visit of the patient is then implemented.
  • the "image points" of the real points defining this dermatological monitoring zone Z s selected by means of the pointer 20 by the practitioner are determined, rendered on an image by the screen E and stored in the memory M of the system 10.
  • this storage step is also followed by a step of acquiring and saving an image (s) (for example taken from different angles and / or with different types of illumination), for example by photography, of the skin of the patient P delimited by the monitoring zone Z s dermatological.
  • an image for example taken from different angles and / or with different types of illumination
  • an interface HMI being optionally implemented to assist the practitioner in this calibration repointing including the restitution on the screen E of a color change (eg red to green) when a calibration point has been correctly repointed, according to a step 50, the matrix M c RE F previously saved repository change is validated or not.
  • a step 52 for guiding the displacement of the second moving probe 20 of the determination device 12 of the three-dimensional coordinates is implementation to repoint successively the same points of the plurality of points defining the dermatological monitoring area Z s , using the inverse of the validated or corrected reference change matrix.
  • an HMI interface is adapted to be implemented to assist the practitioner in this repointing points defining the dermatological monitoring area Z s.
  • the guiding step is optimized by the rendering of a gyroscope screen G capable of reproducing an alignment or misalignment between the pointing direction D P of the second moving probe 20 and a line or (vector) V BP connecting the center of the reference frame R 4 of the moving probe 20 and a point P Z s of the plurality of points defining the zone Z s dermatological monitoring to be found.
  • the restored gyro image comprises for example in the center a cross corresponding to the intersection of a horizontal segment and a vertical segment, each segment being perpendicular to one side of the rendering screen of the gyroscope G.
  • a reference cross is still and representative of the straight line V BP connecting the center of the reference frame R 4 of the moving probe 20 and a point P Z s of the plurality of points defining the zone Z s of dermatological monitoring to be found.
  • the display screen of the gyroscope G also comprises a mobile level depending on the position of the moving probe 20 carried by the practitioner.
  • the system 10 emits a predetermined sound indicator and known to the practitioner to guide and optimize the pointing of the practitioner.
  • a step of acquisition and backup image (s) associated at the visit V i> 0 (for example taken from different angles and / or with different types of illuminations), for example by photography, of the skin of the patient P bounded by the dermatological s Z tracking area, is implemented so as to ensure the dermatological followed over time t.
  • a preliminary step 54 for defining the plurality of predetermined reference points of the anatomical region considered, for example the hand as shown in the view 56 of Figure 7, is implemented by means, for example, of the optional visualization device of the venous network 26 as described above.
  • the present invention proposes a diverted use of the visualization tool of the venous network 26 for define, on the hand illustrated by the view 62, the calibration points 64 (ie the reference points) to be used in the subsequent steps of the method as described above.
  • the calibration points 64 ie the reference points
  • a projection 59 of the digital image of the venous network as illustrated by the views 58 and 60 makes it possible to highlight the characteristic points of the hand. The latter are indeed less easy to identify in the absence of the projection of the digital image of the venous network as illustrated by views 56 and 62.
  • the method according to the present invention optionally comprises another preliminary step of obtaining a 3D model corresponding to a faithful three-dimensional representation of the patient P, in particular by means of a 3D-Lifeviz® camera. which avoids the use of a single 3D mesh or a generic avatar unrepresentative of the patient.
  • an optional step, not shown, of correction of positioning defects of the moving probe 20, due to the penetration of the tip and / or the elasticity of the skin of the patient P is implemented by projecting the predetermined reference points or points defining the dermatological monitoring area so that these points are on the surface of said three-dimensional representation in a direction normal to said surface.
  • the invention makes it possible to improve the dermatological monitoring, in particular during clinical trials, by guaranteeing at each visit an optimal positioning, namely the use at each visit of the same dermatological monitoring area without any shift or rotation, and this by precisely assisting the practitioner during his repointing guided automatically by the system 10 previously described.

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Abstract

L'invention concerne un système (10) d'aide au repositionnement d'une zone de suivi dermatologique (ZS), comprenant : - un dispositif de détermination (12) des coordonnées tridimensionnelles de: - points de référence prédéterminés d'une région anatomique d'un patient (P) associée à la zone (ZS); et - points définissant la zone (ZS), - un dispositif de calibration (14): - restituant les coordonnées des points de référence sur un maillage tridimensionnel, - à partir des points de référence, déterminant automatiquement et mémorisant une matrice (MC_REF) de changement d'un référentiel de mesure (R2) à un référentiel d'analyse (R3) associé au maillage tridimensionnel, - restituant et mémorisant la position sur le maillage tridimensionnel de la zone (ZS), - un dispositif de guidage (16) du déplacement d'au moins une sonde du dispositif de détermination pour repointer à chaque visite les mêmes points définissant la zone (ZS), en utilisant l'inverse de la matrice (MC_REF).

Description

Système d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique, procédé et programme d'ordinateur associés
La présente invention concerne un système d'aide au repositionnement (i.e. recalage) d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient, par exemple une zone du visage ou une zone d'un membre inférieur. Elle concerne également un procédé d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient associé.
L'invention trouve une application dans le domaine de la surveillance dermatologique régulière et le dépistage de maladies de peau par acquisition d'images de suivi dermatologique acquises au cours du temps, notamment au cours d'essais cliniques.
La surveillance dermatologique régulière permet de dépister ou de suivre révolution d'une pathologie de la peau sans être invasive. Classiquement, elle consiste à surveiller la surface de peau associée à un membre entier tel que le visage, une jambe, le dos, etc. respectivement au moyen de techniques de visualisation connues telles que la technique d'imagerie faciale VISIA-CR®, ou au moyen d'appareils photos standard, d'une caméra pour dermatologie telle que la caméra 3D-Lifeviz® ou encore un vidéomètre.
Cependant, de telles techniques classiques ne sont pas suffisamment précises pour suivre l'évolution de pathologie par comparaison et/ou superposition de zones de peau réduites et limitées par rapport à la surface de peau associée à un membre entier.
Par la suite, on entend par « zone de suivi dermatologique » une zone de taille prédéterminée, par exemple de 1 à 12 cm2, voire de préférence de 3 à 10 cm2, strictement inférieure à la surface de peau d'un membre entier, et localisée par rapport à des points caractéristiques prédéterminés du membre considéré.
Pour la surveillance d'une « zone de suivi dermatologique » au sens de l'invention tel que définie ci-dessus, actuellement l'utilisation de calques avec repositionnement manuel sur des amères anatomiques (i.e. des points caractéristiques du visage ou encore points morphologiques) est mis en œuvre.
Plus précisément, lors d'une première visite de patient le calque est utilisé pour marquer les coins, et/ou les milieux de chaque côté, et/ou le centre de la zone de suivi dermatologique et acquérir une image de la surface de peau correspondant à cette zone de suivi dermatologique.
A la visite suivante, le praticien tente de repositionner au mieux manuellement le calque sur la même zone de suivi dermatologique. Cependant un tel repositionnement manuel est imprécis car sujet à décalage et/ou rotation du calque aboutissant généralement à un recouvrement partiel de l'ordre de 50 à 80% de la zone de suivi dermatologique entre la première visite de référence et une visite ultérieure.
Ainsi, du fait que la technique actuelle de repositionnement manuel de calque ne permet pas un recouvrement intégral d'une visite de patient à l'autre, le suivi dermatologique associé n'est pas optimal.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des méthodes connues, pour améliorer le suivi dermatologique de zones prédéterminées par acquisition d'images tout en limitant les incertitudes de repositionnement manuel de la zone de suivi dermatologique d'une visite à l'autre.
Pour cela l'invention a pour objet un système d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient, comprenant un dispositif de détermination des coordonnées tridimensionnelles :
- d'une pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique ; et
- d'une pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient;
et comprenant en outre au moins :
- un dispositif de calibration propre à :
- restituer au praticien les coordonnées tridimensionnelles des points de référence prédéterminés sur au moins un maillage tridimensionnel,
- à partir des points de référence prédéterminés, déterminer automatiquement et mémoriser une matrice de changement de référentiel entre un référentiel de mesure et un référentiel d'analyse tridimensionnelle associé audit au moins un maillage tridimensionnel,
- restituer et mémoriser la position sur le maillage tridimensionnel de la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient,
- un dispositif de guidage propre à guider le déplacement d'au moins une sonde du dispositif de détermination pour repointer à chaque visite les mêmes points de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique, en utilisant l'inverse de la matrice de changement de référentiel mémorisée par le dispositif de calibration.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le système d'aide au repositionnement comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le dispositif de détermination des coordonnées tridimensionnelles comprend :
- une première sonde propre à être solidarisée au patient, - une deuxième sonde mobile propre à pointer successivement la pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique associée à la zone de suivi dermatologique et la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient,
- un module de transmission centre d'un premier référentiel de mesure,
- un équipement électronique propre à générer et mesurer les champs électromagnétiques échangés entre le module de transmission et les première et deuxième sondes, et à fournir les coordonnées tridimensionnelles de chaque sonde dans le premier référentiel de mesure ;
- le dispositif de calibration est propre à mettre en œuvre une transformation linéaire et/ou une combinaison de transformations linéaires pour obtenir la matrice de changement de référentiel ;
- le dispositif de calibration est propre à mettre en œuvre une minimisation de l'erreur quadratique pour déterminer la matrice de changement de référentiel ;
- le dispositif de guidage comprend un écran de restitution d'un gyroscope propre à restituer un alignement ou un désalignement entre la direction de pointage de la deuxième sonde mobile et une droite reliant le centre du référentiel de la sonde mobile et un point de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique à retrouver ;
- le dispositif de guidage comprend un émetteur d'un indicateur de bon repositionnement ou de mauvais repositionnement des points de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique ;
- l'émetteur est un émetteur d'indicateur sonore ;
- le système comprend en outre un dispositif de représentation tridimensionnelle de la région anatomique associée à la zone de suivi dermatologique ;
- le dispositif de calibration est propre à corriger les défauts de positionnement dus à l'enfoncement et/ou à l'élasticité de la peau par projection des points de référence prédéterminés ou des points définissant la zone de suivi dermatologique de sorte que lesdits points soient sur la surface de ladite représentation tridimensionnelle selon une direction normale à ladite surface ;
- le système comprend en outre un dispositif de visualisation du réseau veineux propre à être utilisé pour définir la pluralité de points de référence prédéterminés de la région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique.
L'invention a également pour objet un procédé d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient, mis en œuvre par le système d'aide au repositionnement selon la présente invention, le procédé comprenant successivement, lors d'une première visite : - la détermination des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique ;
- la restitution au praticien des coordonnées tridimensionnelles des points de référence prédéterminés sur au moins un maillage tridimensionnel ;
- à partir des points de référence prédéterminés, la détermination automatique et la mémorisation d'une matrice de changement de référentiel entre un référentiel de mesure et un référentiel d'analyse tridimensionnelle associé audit au moins un maillage tridimensionnel ;
- la détermination des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite suivante du patient ;
- la restitution et la mémorisation de la position sur le maillage tridimensionnel de la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite suivante du patient ;
et à chaque visite suivante du patient :
- recalibration par détermination successive des coordonnées tridimensionnelles de la pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique ;
- validation ou correction de la matrice de changement de référentiel mémorisée,
- guidage du déplacement d'au moins une sonde mobile d'un dispositif de détermination des coordonnées tridimensionnelles pour repointer successivement les mêmes points de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique, en utilisant l'inverse de la matrice de changement de référentiel validée ou corrigée.
L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé tel que défini ci-dessus.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, cette description étant faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un système d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient selon la présente invention;
- la figure 2 représente schématiquement un exemple de dispositif de détermination de coordonnées tridimensionnelles selon l'invention ;
- la figure 3 illustre le changement de référentiel déterminé par le dispositif de calibration ; - la figure 4 représente schématiquement la restitution par le dispositif de calibration des points de référence sur une image ;
- la figure 5 est un organigramme des principales étapes d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention;
- la figure 6 illustre le guidage pour un bon repositionnement de la zone de suivi dermatologique ;
- la figure 7 illustre, selon un mode de réalisation particulier, une visualisation du réseau veineux propre à être utilisée selon l'invention pour définir la pluralité de points de référence prédéterminés.
L'invention est décrite ci-après plus particulièrement pour une aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique localisée sur le visage d'un patient, mais l'invention s'applique plus généralement à d'autres zones anatomiques d'intérêt, telle que la main, le dos, une jambe, etc.
La figure 1 illustre schématiquement le système 10 d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient P dont seul le visage et le cou sont représentés.
Le système 10 d'aide au repositionnement de zone de suivi dermatologique selon la présente invention comprend principalement trois types de dispositifs, à savoir un dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles (i.e. 3D) de points de mesure, un dispositif 14 de calibration du système d'aide au repositionnement, et un dispositif 16 de guidage propre à permettre au praticien de retrouver de manière optimale la même zone de suivi dermatologique à chaque visite du patient.
On notera que, bien que ces schémas soient présentés sous forme de dispositifs interconnectés, la mise en œuvre des différentes fonctions est selon un mode de réalisation essentiellement logicielle, cette représentation n'ayant qu'un caractère illustratif.
Selon un autre mode de réalisation, l'invention est propre à être mise en œuvre au moyen d'un ou de plusieurs circuit(s) logique programmable, tel qu'un FPGA (de l'anglais « Field Programmable Gâte Array »), ou encore sous forme d'un circuit intégré dédié, tel qu'un ASIC (de l'anglais « Application Spécifie Integrated Circuit ») montés sur une carte électronique embarquée dans chacun des dispositifs.
Par ailleurs, selon une variante d'implémentation, chaque dispositif 12, 14, 16 est localisé dans un ou plusieurs logements distincts, qui lui est (sont) propre(s), et comprenant dans ce cas optionnellement un écran, une mémoire et un microprocesseur dédié au dispositif considéré. Sur la figure 1 , une telle variante est notamment illustrée par le dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles qui est « éclaté » en plusieurs éléments distincts comprenant une première sonde 18, propre à être solidarisée, par exemple sous la forme d'un bandeau, à la tête du patient.
Le dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles comprend également une deuxième sonde 20 mobile propre à pointer successivement une pluralité de points de référence (de l'anglais POI pour « Points of Interest » ou « Landmarks ») prédéterminés d'une région anatomique, ici le visage du patient P, associée à la zone de suivi Zs dermatologique et une pluralité de points définissant la zone de suivi Zs dermatologique à retrouver à chaque visite du patient P.
Une telle deuxième sonde 20 mobile a par exemple la forme d'un stylo (ou encore stylet), le cas échéant encreur.
De plus, par exemple au sein d'un même logement 21 , tel que représenté sur la figure 1 , le dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles comprend un module de transmission 22, centre d'un premier référentiel de mesure R1 ; comme illustré par la suite sur la figure 3.
Par ailleurs, le dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles comprend également selon l'exemple de la figure 1 un équipement électronique 24 propre à générer et mesurer les champs électromagnétiques échangés entre le module de transmission 22 et les première 18 et deuxième 20 sondes, et à fournir les coordonnées tridimensionnelles de chaque sonde dans le premier référentiel de mesure Ri .
La première 18 et la deuxième sonde 20 sont connectées, par exemple par des liaisons filaires 25 au logement 21 .
Selon une autre variante d'implémentation, un même boîtier B (i.e. armoire ou support) contient au moins deux des dispositifs du système 10, à savoir le dispositif de calibration 14 et le dispositif de guidage 16 de sorte à mutualiser un ou plusieurs équipements du boîtier B à savoir un écran E de restitution, un ou plusieurs processeurs μΡ, une mémoire M, et/ou d'autres éléments non représentés.
Les équipements du boîtier B sont interconnectés de sorte à tirer profit de la mutualisation de certains équipements et de sorte à permettre une communication entre éléments.
Principalement, le dispositif de calibration 14 est propre à :
- restituer au praticien les coordonnées tridimensionnelles CT des points de référence prédéterminés sur au moins un maillage tridimensionnel (i.e. maillage 3D),
- à partir des points de référence prédéterminés, déterminer automatiquement et mémoriser une matrice Mc REF de changement de référentiel entre un référentiel de mesure et un référentiel d'analyse tridimensionnelle associé audit au moins un maillage tridimensionnel,
- restituer et mémoriser la position sur le maillage tridimensionnel de la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient P.
Ces aspects sont décrits par la suite plus en détail en relation avec les figures 3 et
7.
Le dispositif de guidage 16 est propre à guider le déplacement de la deuxième sonde mobile 20 du dispositif de détermination 12 pour repointer à chaque visite les mêmes points de la pluralité de points définissant la zone Zs de suivi dermatologique, en utilisant l'inverse de la matrice Mc REF de changement de référentiel mémorisée par le dispositif de calibration 14.
Plus précisément, selon un aspect optionnel, le dispositif de guidage 16 comprend également un écran de restitution d'un gyroscope G propre à restituer un alignement ou un désalignement entre la direction de pointage de la deuxième sonde mobile 20 et une droite reliant le centre du référentiel de la sonde mobile 20 et un point de la pluralité de points définissant la zone Zs de suivi dermatologique à retrouver, tel que décrit plus en détail par la suite en relation avec la figure 6.
En outre, pour faciliter le bon repositionnement à chaque visite du patient P, le dispositif de guidage 16 comprend également, combiné ou non avec le gyroscope optionnel, un émetteur E_ls d'un indicateur de bon repositionnement ou de mauvais repositionnement des points de la pluralité de points définissant la zone Zs de suivi dermatologique. Par exemple, l'émetteur E_ls est un émetteur d'indicateur sonore.
A titre d'alternative, l'indicateur de bon positionnement est un indicateur lumineux, par exemple graduel, rouge tant qu'on est éloigné et non superposé sur la zone de suivi Zs dermatologique de la première visite, orange lorsqu'on se rapproche du bon positionnement, et vert lorsque la superposition est intégrale et donc le positionnement optimal.
Selon une autre variante, l'émetteur E_ls comprend un outil de projection (ou pointeur lumineux), non représenté, propre à projeter, pour chaque point définissant la zone de suivi dermatologique Zs, un point lumineux sur la surface de la peau du patient P, de sorte à guider le pointage de la deuxième sonde mobile 20.
Selon un aspect optionnel, notamment lorsque la région anatomique objet du suivi dermatologique est dépourvue de points de référence prédéterminés et caractéristiques tels que ceux communément associés au visage à savoir par exemple le coin extérieur des narines, les commissures des lèvres, l'extrémité du lobe de l'oreille, un dispositif 26 de visualisation du réseau veineux est également intégré au système 10 d'aide au repositionnement selon la présente invention pour définir la pluralité de points de référence prédéterminés de cette région anatomique, par exemple une partie du dos, une partie du bras, une main ou encore une partie de jambe, etc.
A titre d'exemple, un tel dispositif 26 de visualisation du réseau veineux correspond au dispositif VeinViewer® utilisant la lumière proche infra-rouge (NIR de l'anglais « Near Infrared ») pour habituellement détecter les cellules sanguines et créer une image numérique du réseau veineux superficiel du patient P (jusqu'à 10mm) en la projetant directement sur la surface de la peau du patient en temps réel.
Selon l'exemple de la figure 1 , un tel dispositif 26 de visualisation du réseau veineux ou une partie, par exemple une partie logicielle de traitement de données, de ce dispositif 26 est intégrée au boîtier B. Selon une autre variante, non représentée, un tel dispositif 26 de visualisation du réseau veineux est extérieur au boîtier B et propre à communiquer avec les autres éléments du boîtier B par communication radioélectrique (i.e. sans fil) ou par communication filaire. Le fonctionnement d'un tel dispositif est décrit plus en détails par la suite en relation avec le procédé selon la présente invention et la figure 7.
Selon un autre aspect optionnel, le système 10 comprend en outre un dispositif 28 de représentation tridimensionnelle de la région anatomique associée à la zone de suivi dermatologique. Un tel dispositif 28 de représentation tridimensionnelle correspond par exemple à un des modèles de caméra 3D-Lifeviz®. La représentation tridimensionnelle délivrée par la caméra 3D-Lifeviz® correspond à une image synthétique fidèle du patient P, notamment ici de son visage, sur laquelle un maillage tridimensionnel comprenant par exemple une pluralité de trièdres est superposé pour restituer au praticien précisément sur l'écran E les coordonnées tridimensionnelles des points de référence prédéterminés et/ou des points définissant la zone Zs de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient P.
Un tel outil 28 de représentation tridimensionnelle permet une personnalisation en fonction du patient P de la restitution d'image au praticien.
Par ailleurs, selon un aspect optionnel dépendant de la mise en œuvre d'un tel outil 28 de représentation tridimensionnelle, le dispositif de calibration 14 est également propre à corriger les défauts de positionnement dus à l'enfoncement et/ou à l'élasticité de la peau par projection des points de référence prédéterminés ou des points définissant la zone de suivi dermatologique de sorte que lesdits points soient sur la surface de ladite représentation tridimensionnelle selon une direction normale à ladite surface. Pour ce faire, le dispositif de calibration 14 comprend un module dédié de projection M_P. Sur la figure 2, un autre exemple de dispositif de détermination 12 de coordonnées tridimensionnelles est illustré. Selon cet exemple, les quatre éléments constitutifs du dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles, à savoir la première sonde 18 solidarisée au patient P (ici représenté par une tête de mannequin), la deuxième sonde mobile 20 sous forme de stylet de pointage à pointe arrondie (pour ne pas blesser le patient P), le module de transmission 22 et l'équipement électronique 24 sont séparés.
L'équipement électronique 24 contient les éléments matériels et logiciels nécessaires pour générer et mesurer les champs magnétiques, calculer la position tridimensionnelle (i.e. coordonnées tridimensionnelles (x, y, z), les orientations de la région anatomique, ici le visage, à laquelle la première sonde 18 est solidarisée, sous formes d'angles d'Euler (angles de lacet, roulis et tangage) et les restituer via une interface, par exemple un port RS-232, à un ordinateur correspondant au boîtier B de la figure 1 .
Un tel dispositif de détermination 12 correspond, par exemple, au dispositif existant Fastrak® qui est généralement utilisé pour suivre le mouvement en temps réel d'un porteur de la première sonde 18. Une telle utilisation de cet outil Fastrak® est notamment courante en neurologie.
Toutefois, selon la présente invention, une utilisation détournée de cet outil de suivi de mouvement est mise en œuvre pour, en combinaison avec le dispositif de calibration 14 et le dispositif de guidage 16, permettre un repositionnement optimal de la zone de suivi Zs dermatologique d'une visite à l'autre. En d'autres termes, dispositif de détermination 12 de coordonnées tridimensionnelles est uniquement utilisé selon l'invention à titre de fournisseur de données permettant après traitement selon l'invention un repositionnement optimal de la zone Zs de suivi dermatologique entre une visite de référence du patient et les visites ultérieures.
En relation avec la figure 3, le changement T de référentiel mis en œuvre par le dispositif de calibration 14 est ci-après décrit.
Plus précisément, le dispositif de détermination 12 de la figure 2 est à nouveau représenté. En particulier, le module de transmission 22 est le centre d'un premier référentiel de mesure F^ . La première sonde 18 solidarisée au patient P permet de connaître la position absolue de la région anatomique considérée, ici la tête du patient P, dans un deuxième référentiel de mesure R2. La deuxième sonde mobile 20 permet quant à elle la sélection, directement sur le patient P, de zones Zs de taille réduite au regard de la région anatomique considérée, ici la tête.
Ainsi, grâce au dispositif de détermination 12, le système 10 d'aide au repositionnement selon l'invention est propre à acquérir en temps réel (ou en quasi temps réel en considérant par exemple soixante mises à jour par seconde) des coordonnées tridimensionnelles et des angles d'Euler associé à chaque sonde 18 et 20.
En d'autres termes, un tel dispositif de détermination 12 permet une mesure dynamique des coordonnées tridimensionnelles des points de référence utilisés pour la calibration en compensant par ailleurs les mouvements de la tête du fait de la prise en compte en temps réel des angles d'Euler.
Pour un point de mesure donnée représenté par une croix « x » la mesure différentielle entre les deux sondes représentée par la flèche en pointillé (i.e. la mesure de la deuxième sonde 20 moins la mesure de la première sonde 18) permet de s'affranchir du premier référentiel de mesure F^ .
L'outil 28 de représentation tridimensionnelle délivre la représentation tridimensionnelle 29 sur laquelle un maillage tridimensionnel (i.e. maillage 3D), par exemple à base de trièdres, est superposé de sorte à délivrer sur l'écran E de la figure 1 une image synthétique tridimensionnelle représentative du patient P.
Un troisième référentiel R3 est associé à une telle image synthétique.
Le dispositif de calibration 14 est alors propre à déterminer automatiquement la matrice Mc REF de changement de référentiel entre le référentiel de mesure R2 associé à la première sonde 18 solidarisée à la région anatomique considérée, ici la tête, du patient P, et le référentiel R3 d'analyse tridimensionnelle associé au maillage tridimensionnel de la représentation 3D 29 de l'image synthétique.
La détermination propre à être mise en œuvre par le dispositif de calibration 14 d'une telle transformation T entre les deux référentiels est obtenue à partir de la pluralité de points de référence 30 prédéterminés (i.e. points de calibration 30) tels qu'illustrés par la figure 4, et dont les points 31 « image », selon une relation bijective, sont reportés sur l'image synthétique I de la figure 4.
Une telle transformation T, et réciproquement sa transformée inverse T1 , est basée sur la mise en équations des transformations linéaires (en translation, réflexion, rotation et mise à l'échelle) entre les deux référentiels R2 et R3.
Plus précisément considérant un point tridimensionnel correspondant au sommet d'une face du maillage tridimensionnel (le maillag orrespondant par exemple à un ensemble de trièdres), également appelé vertex v =
Figure imgf000012_0001
la matrice de translation TR est exprimée sous la forme suivante : est un vecteur de translation, et la matrice de
Figure imgf000013_0001
translation inverse est telle que T = T(-d)
- la matrice S de mise à l'échelle est exprimée par la relation suivante :
S(xXt 0Cyt où ax, av, az sont des facteurs d'échelle, et la matrice
Figure imgf000013_0002
inverse de mise à l'échelle est telle que S 1 ax, ay, az) = S — ,— ,— J ;
- les matrices ffz(0), ffy(0) et Rx {6) de rotation sont exprimées par les relations suivantes :
Figure imgf000013_0003
la matrice inverse de la matrice ffz(0) est telle que Rz = ffz(-0)
- la matrice Ηχ(θ) de cisaillement correspondante, avec Θ l'angle de cisaillement
Figure imgf000013_0004
1 o
correspondant : Ηχ(θ) la matrice inverse de cisaillement est telle
o 1
o o
ΗΧ 1{Θ) = ΗΧ{-Θ).
La matrice Mc REF de changement de référentiel caractéristique de cette transformation globale T correspond à l'une des transformations linéaires ci-dessus ou, le cas échéant, une combinaison de celles-ci.
Selon un aspect particulier, la détermination d'une telle transformation T est optimisée par un critère d'ajustement basée sur une minimisation de l'erreur quadratique. Autrement dit, le dispositif de calibration 14 n'est propre à valider la matrice Mc REF de changement de référentiel qu'en présence d'une erreur quadratique minimale (i.e. inférieure à un seuil prédéterminé) entre la position réelle des points de référence pointés par la deuxième sonde 20, et leur position « synthétique » obtenue par application de l'inverse de la matrice Mc REF de changement de référentiel. Plus concrètement, une précision moyenne à 2mm près entre la position réelle pointée par le stylet de pointage 20 et la position image sur l'écran E de restitution au praticien est obtenue selon la présente invention.
En relation avec la figure 5, le procédé d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient mis en œuvre par le système 10 selon la présente invention est décrit ci-après. De manière générale, le procédé d'aide au repositionnement comprend autant d'itérations de mise en œuvre qu'il y a de visites /' du patient P au cours du temps t, avec /' un nombre entier compris entre zéro (i.e. la première visite du patient P) et k le nombre total de visites.
Les étapes mises en œuvre lors de la première visite Vi=0 32 sont des étapes d'initialisation qui ne sont pas destinées à être réitérées lors des visites ultérieures Vi>0 sauf en cas de détection d'une divergence de résultat due à une modification de la position de la première sonde 18 solidarisée au patient P d'une visite à l'autre comme décrit ci-après
Lors de la première visite Vi=0, une première étape 34 de détermination et d'acquisition des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points de référence (i.e. points de calibration, tels que des points d'intérêt de la région anatomique considérés) prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique est mise en œuvre via le dispositif 12 de détermination de coordonnées tridimensionnelles (i.e. 3D) précédemment décrit.
Chaque point de calibration est pointé successivement par le praticien selon un ordre prédéterminé, par exemple en suivant une liste d'instructions de pointage restituée par l'écran E, ou sans suivre un ordre prédéterminé (i.e. selon les habitudes du praticien).
Puis, lors d'une étape 36 de restitution, les coordonnées tridimensionnelles des points de référence prédéterminés sont restituées au praticien sur au moins un maillage tridimensionnel visible sur l'écran E.
Ensuite, lors d'une étape 38, également dite étape de calibration, à partir des points de référence prédéterminés, la détermination automatique et la mémorisation de la matrice Mc REF de changement de référentiel entre le référentiel de mesure R2 et le référentiel d'analyse R3 tridimensionnelle associé au maillage tridimensionnel est mise en œuvre.
En particulier, durant cette étape de détermination 38, la matrice Mc REF de changement de référentiel n'est validée qu'en présence d'une erreur Er quadratique minimale (i.e. inférieure à un seuil prédéterminé) entre la position réelle des points de référence pointés par la deuxième sonde 20, et leur position « synthétique » obtenue par application de l'inverse de la matrice Mc REF de changement de référentiel. En cas d'erreur Er supérieure au seuil prédéterminé, l'étape 34 de détermination et d'acquisition des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points de référence, (i.e. l'étape 34 de pointage par le praticien des points de calibration selon un ordre prédéterminé) est réitérée, puis leur restitution 36, et la détermination 38 de la matrice Mc REF est recalculée jusqu'à ce que l'erreur Er associée devienne inférieure au seuil prédéterminé. Selon une étape 40, la détermination et l'acquisition des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points définissant la zone de suivi Zs dermatologique à retrouver à chaque visite suivante du patient, est ensuite mise en œuvre.
Puis, selon une étape 42 en utilisant la transformation T (et/ou la transformée inverse T1) associée à la matrice Mc REF de changement de référentiel, les « points image » des points réels définissant cette zone de suivi Zs dermatologique sélectionnée au moyen du pointeur 20 par le praticien sont déterminés, restitués sur une image par l'écran E et mémorisés dans la mémoire M du système 10.
Une telle étape de mémorisation de la zone de suivi Zs dermatologique achève la première phase 32 du procédé associée à la première visite Vi=0 du patient P. Toutefois, de manière optionnelle, non représentée, cette étape de mémorisation est également suivie d'une étape d'acquisition et de sauvegarde d'image(s) (par exemple prise sous différents angles et/ou avec différents types d'illuminations), par exemple par photographie, de la peau du patient P délimitée par la zone de suivi Zs dermatologique.
De manière logicielle, les suivis dermatologiques des visites ultérieures sont sauvegardés en incrémentant selon une étape 44 un indice de visite après chaque visite y compris la première visite Vi=0 du patient P.
A chaque visite suivante Vi>0, le procédé comprend la succession des étapes suivantes comprenant tout d'abord une étape 48 de recalibration par détermination successive des coordonnées tridimensionnelles de la même pluralité de points de référence prédéterminés de région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique qu'utilisée lors de la première visite Vi=0.
En effet, une recalibration est nécessaire à chaque visite Vi>0 car le positionnement de la première sonde 18 solidarisée au patient P est propre à varier d'une visite à l'autre.
A partir de ces points de référence repointés au fur et à mesure selon le même ordre que lors de la première visite Vi=0, une interface IHM étant optionnellement mise en œuvre pour assister le praticien dans ce repointage de calibration notamment par la restitution sur l'écran E d'un changement de couleur (e.g. du rouge au vert) lorsqu'un point de calibration a été correctement repointé, selon une étape 50, la matrice Mc REF de changement de référentiel précédemment mémorisée est validée ou non.
En cas de divergence N, une erreur supérieure à un seuil prédéterminé étant détectée, la matrice Mc REF de changement de référentiel est corrigée au moins par réitération des étapes 34 à 38 décrites en relation avec la phase 32 de première visite Vi=0.
En cas de validation Y, une étape 52 de guidage du déplacement de la deuxième sonde mobile 20 du dispositif de détermination 12 des coordonnées tridimensionnelles est mise en œuvre pour repointer successivement les mêmes points de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique Zs, en utilisant l'inverse de la matrice de changement de référentiel validée ou corrigée.
A nouveau, de manière optionnelle, une interface IHM est propre à être mise en œuvre pour assister le praticien dans ce repointage des points définissant la zone de suivi dermatologique Zs.
En particulier, tel qu'illustré par la figure 6, l'étape de guidage est optimisée par la restitution d'un écran de gyroscope G propre à restituer un alignement ou un désalignement entre la direction de pointage DP de la deuxième sonde mobile 20 et une droite ou (un vecteur) VBP reliant le centre du référentiel R4 de la sonde mobile 20 et un point PZs de la pluralité de points définissant la zone Zs de suivi dermatologique à retrouver.
L'image de gyroscope restituée comprend par exemple au centre une croix correspondant au croisement d'un segment horizontal et d'un segment vertical chaque segment étant perpendiculaire à un côté de l'écran de restitution du gyroscope G. Un telle croix de référence est immobile et représentative de la droite VBP reliant le centre du référentiel R4 de la sonde mobile 20 et un point PZs de la pluralité de points définissant la zone Zs de suivi dermatologique à retrouver. Par ailleurs, l'écran de restitution du gyroscope G comprend également un niveau mobile en fonction de la position de la sonde mobile 20 portée par le praticien.
En cas de pointage de la sonde mobile 20 selon une mauvaise direction DP1 tel que représentée sur la figure 6, le niveau mobile de l'écran de gyroscope G n'est pas aligné sur l'un des segments constitutifs de la croix immobile.
En revanche, en cas de pointage de la sonde mobile 20 selon une bonne direction DP2 tel que représentée sur la figure 6, le niveau mobile de l'écran de gyroscope G est aligné sur l'un des segments constitutifs de la croix immobile.
A titre d'alternative ou en complément, ce qui permet au praticien d'éviter de visualiser en permanence l'écran de restitution du gyroscope G tout en procédant au pointage, le système 10 selon l'invention émet un indicateur sonore prédéterminé et connu du praticien pour guider et optimiser le pointage du praticien.
Puis, une fois cette zone de suivi dermatologique Zs correctement repositionnée de sorte à être intégralement superposée (i.e. sans aucun décalage) sur la zone de suivi dermatologique des visites précédentes, une étape d'acquisition et de sauvegarde d'image(s) associée à la visite Vi>0 (par exemple prise sous différents angles et/ou avec différents types d'illuminations), par exemple par photographie, de la peau du patient P délimitée par la zone de suivi Zs dermatologique, est mise en œuvre de sorte à assurer le suivi dermatologique au cours du temps t.
Selon un aspect optionnel, lorsque la région anatomique, par exemple une main, objet du suivi dermatologique est dépourvue de points de référence prédéterminés et caractéristiques tels que ceux communément associés au visage, une étape préalable 54 de définition de la pluralité de points de référence prédéterminés de la région anatomique considérée, par exemple la main telle que représentée sur la vue 56 de la figure 7, est mise en œuvre au moyen, par exemple, du dispositif optionnel de visualisation du réseau veineux 26 tel que décrit précédemment.
Plus précisément, à partir de l'image numérique 59 du réseau veineux projetée sur la main telle que représentée sur les vues 58 et 60 de la figure 7, la présente invention propose une utilisation détournée de l'outil de visualisation du réseau veineux 26 pour définir, sur la main illustrée par la vue 62, les points 64 de calibration (i.e. les points de référence) à utiliser dans les étapes ultérieures du procédé telle que décrites précédemment. En effet, une telle projection 59 de l'image numérique du réseau veineux telle qu'illustrée par les vues 58 et 60 permet de faire ressortir les points caractéristiques de la main. Ces derniers sont en effet moins faciles à identifier en l'absence de la projection de l'image numérique du réseau veineux tel qu'illustré par les vues 56 et 62.
De plus, de manière non représentée, le procédé selon la présente invention comprend optionnellement une autre étape préalable d'obtention d'un modèle 3D correspondant à une représentation tridimensionnelle fidèle du patient P, notamment au moyen d'une caméra 3D-Lifeviz® ce qui permet d'éviter l'utilisation d'un maillage 3D seul ou d'un avatar générique non représentatif du patient.
Lorsqu'une telle représentation tridimensionnelle est obtenue, une étape optionnelle, non représentée, de correction de défauts de positionnement de la sonde mobile 20, dus à l'enfoncement de la pointe et/ou à l'élasticité de la peau du patient P, est mise en œuvre par projection des points de référence prédéterminés ou des points définissant la zone de suivi dermatologique de sorte que ces points soient sur la surface de ladite représentation tridimensionnelle selon une direction normale à ladite surface.
On conçoit ainsi que l'invention permet une amélioration du suivi dermatologique, notamment lors d'essais cliniques, en garantissant à chaque visite un positionnement optimal, à savoir l'utilisation à chaque visite de la même zone de suivi dermatologique sans décalage ni rotation, et ce en assistant précisément le praticien lors de son repointage guidé automatiquement par le système 10 précédemment décrit.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Système (10) d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient (P), comprenant un dispositif de détermination (12) des coordonnées tridimensionnelles :
- d'une pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique ; et
- d'une pluralité de points définissant la zone (Zs) de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient (P) ;
caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins :
- un dispositif de calibration (14) propre à :
- restituer au praticien les coordonnées tridimensionnelles des points de référence prédéterminés sur au moins un maillage tridimensionnel,
- à partir des points de référence prédéterminés, déterminer automatiquement et mémoriser une matrice (Mc REF) de changement de référentiel entre un référentiel de mesure (R2) et un référentiel d'analyse (R3) tridimensionnelle associé audit au moins un maillage tridimensionnel,
- restituer et mémoriser la position sur le maillage tridimensionnel de la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient (P),
- un dispositif de guidage (16) propre à guider le déplacement d'au moins une sonde du dispositif de détermination pour repointer à chaque visite les mêmes points de la pluralité de points définissant la zone de suivi (Zs) dermatologique, en utilisant l'inverse de la matrice (Mc REF) de changement de référentiel mémorisée par le dispositif de calibration. 2.- Système (10) d'aide au repositionnement selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de détermination des coordonnées tridimensionnelles comprend :
- une première sonde (18) propre à être solidarisée au patient,
- une deuxième sonde (20) mobile propre à pointer successivement la pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique associée à la zone de suivi dermatologique et la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite du patient ,
- un module (22) de transmission centre d'un premier référentiel de mesure (R^,
- un équipement (24) électronique propre à générer et mesurer les champs électromagnétiques échangés entre le module de transmission (22) et les première (18) et deuxième (20) sondes, et à fournir les coordonnées tridimensionnelles de chaque sonde (18, 20) dans le premier référentiel de mesure (Ri).
3. - Système (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de calibration (14) est propre à mettre en œuvre une transformation linéaire (T) et/ou une combinaison de transformations linéaires (T) pour obtenir la matrice de changement de référentiel (Mc REF)-
4. - Système (10) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de calibration (14) est propre à mettre en œuvre une minimisation de l'erreur quadratique pour déterminer la matrice de changement de référentiel (Mc REF)-
5. - Système (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le dispositif de guidage (16) comprend un écran de restitution d'un gyroscope (G) propre à restituer un alignement ou un désalignement entre la direction de pointage (DP) de la deuxième sonde mobile (20) et une droite (VBP) reliant le centre du référentiel de la sonde mobile (20) et un point (PZs) de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique (Zs) à retrouver.
6. - Système (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le dispositif de guidage (16) comprend un émetteur (E_ls) d'un indicateur de bon repositionnement ou de mauvais repositionnement des points de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique (Zs).
7. - Système (10) selon la revendication 6, dans lequel l'émetteur (E_ls) est un émetteur (E_ls) d'indicateur sonore.
8. - Système (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le système (10) comprend en outre un dispositif de représentation tridimensionnelle de la région anatomique associée à la zone de suivi dermatologique. 9.- Système (10) selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de calibration
(14) est propre à corriger les défauts de positionnement dus à l'enfoncement et/ou à l'élasticité de la peau par projection des points de référence prédéterminés ou des points définissant la zone de suivi dermatologique de sorte que lesdits points soient sur la surface de ladite représentation tridimensionnelle selon une direction normale à ladite surface.
10. Système (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le système comprend en outre un dispositif de visualisation du réseau veineux (26) propre à être utilisé pour définir la pluralité de points de référence prédéterminés de la région anatomique du patient (P) associée à la zone de suivi dermatologique (Zs).
1 1 . Procédé d'aide au repositionnement d'au moins une zone de suivi dermatologique d'un patient, comprenant successivement, lors d'une première visite (32) :
- la détermination (34) des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique ;
- la restitution (36) au praticien des coordonnées tridimensionnelles des points de référence prédéterminés sur au moins un maillage tridimensionnel,
- à partir des points de référence prédéterminés, la détermination (38) automatique et la mémorisation d'une matrice de changement de référentiel entre un référentiel de mesure (R2) et un référentiel d'analyse (R3) tridimensionnelle associé audit au moins un maillage tridimensionnel,
- la détermination (40) des coordonnées tridimensionnelles d'une pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite suivante du patient,
- la restitution et la mémorisation (42) de la position sur le maillage tridimensionnel de la zone de suivi dermatologique à retrouver à chaque visite suivante du patient,
et à chaque visite suivante du patient :
- recalibration (48) par détermination successive des coordonnées tridimensionnelles de la pluralité de points de référence prédéterminés d'une région anatomique du patient associée à la zone de suivi dermatologique;
- validation (50) ou correction de la matrice de changement de référentiel mémorisée,
- guidage (52) du déplacement d'au moins une sonde mobile (20) d'un dispositif de détermination (12) des coordonnées tridimensionnelles pour repointer successivement les mêmes points de la pluralité de points définissant la zone de suivi dermatologique (Zs), en utilisant l'inverse de la matrice de changement de référentiel validée ou corrigée.
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US6122541A (en) * 1995-05-04 2000-09-19 Radionics, Inc. Head band for frameless stereotactic registration

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