WO2022229550A1 - Dispositif de mesure de capacite visuelle a se deplacer - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
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Definitions
- the method may have one or more of the following characteristics:
- FIG. 1 represents a generic diagram of a device according to the invention
- Figure 2 shows a diagram of a course displayed by the device of Figure 1
- Figure 7 represents the correlation between the visual grade and the measurement of visual ability “in real life” (“in real life” or IRL in English) and in a virtual environment, on the first day of the test and one month later ,
- Figure 8 represents the correlation between the composite score of the quality of life questionnaire (score_composite_VFQ) and the measure of visual ability IRL and in a virtual environment, on the first day of the test and one month later,
- Figure 10 compares measurements of the visual ability to move of people with retinitis pigmentosa obtained at day one and one month later.
- virtual reality headset 4 is an HTC VIVE Pro Eye headset (see https://www.vive.com/fr/product/vive-pro-eye/)
- motion sensor 6 is an HTC VIVE Tracker sensor (see https://www.vive.com/fr/accessory/vive-tracker/).
- Other virtual reality headsets may be considered, such as the Oculus Quest 1 and 2, the PIMAX 5 K XR or the VRHero 5 K. In general, any headset with at least the following characteristics may be used :
- the device 2 is particularly advantageous because it is composed of relatively inexpensive elements - the virtual reality headset and the movement sensor are both commercially available, and are much less expensive to implement than a part dedicated to the carrying out such a test as that which will be described below.
- the device implementing the test in a virtual reality environment has many advantages.
- the virtual environment makes it possible to determine in a safer and less costly way whether a user has avoided obstacles.
- IRL test it takes a person to take note of the passage or not of each obstacle, and to unlock a lost user.
- testing in a virtual environment requires fewer resources and fewer experimenter-related rating errors.
- the virtual environment also makes it possible to instantly vary the courses displayed in the helmet, whereas in an IRL test, this requires a complete reconfiguration of the room.
- the Applicant first presents an IRL test equivalent to that implemented by the device of the invention, then demonstrates the relevance of this test as well as the equivalence between IRL test and test in virtual reality. For this, an IRL version of the test implemented by the device of FIGS. 1 and 2 was carried out.
- the IRL path is formed by fold-out doors supported by low bases or columns that mesh the space, and by obstacles closing the path (two high columns and a cone). These obstacles are of the same type as those previously presented in the virtual task.
- 36 courses have been designed to vary the performance of the task and limit the learning effect. Each course meets fixed criteria, which are the distance to be covered (22 m), the number of turns (9, with as many turns to the right as to the left plus or minus 1), the number of obstacles (1 cone, 2 columns, 2 flags, 2 steps, 1 dead end) and the start of the course in one of the four corners. These different course versions are randomly assigned to each trial.
- the entire space and objects are dark in color.
- the walls are covered with black opaque curtains, the floor is black, the faces of the bases are made of black EVA (ethylene-vinyl acetate) and the obstacles have been painted black. Only the limits of the course and the arrival slab have been painted in dark gray to give limits to the participant when he completes the courses.
- EVA ethylene-vinyl acetate
- IRL in lux [1; 1.58; 2.51; 3.98; 6.31; 10.01; 15.88; 25.18; 39.92; 63.30; 100.36; 159.13; 252,29, 400].
- the IRL test has a wider brightness range than the device for obvious reasons, IRL measurements tend to overestimate perceived brightness due to the test protocol.
- Figure 3 shows a comparison between the measurement of movement capacity obtained by people without visual pathology (Controls), and people with retinitis pigmentosa (RP). This figure has shown that this measure discriminates well between healthy people and people with retinitis pigmentosa.
- FIG. 5 represents the first level of luminosity from which a patient succeeded in finishing the route according to a self-assessed test of sensitivity to contrast (bar orientation test) carried out at each luminosity presented during the locomotion routes.
- This figure shows that as many in real conditions (IRL) than in a virtual environment, the contrast sensitivity test is a good predictor of the subject's ability to perform the task.
- Each participant begins with 4 experimental sessions (IRL/VR and test-retest [Jl/Ml]) and 10 training trials and 14 light conditions with a test all the time carried out in binocular.
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Abstract
Dispositif de mesure de capacité visuelle à se déplacer Un dispositif de mesure de capacité visuelle à se déplacer comprend un casque de réalité virtuelle (4), un capteur de mouvement (6) et un pilote(8) agencé pour recevoir un parcours présentant une distance choisie, un tracé formé par une succession de virages vers la gauche ou vers la droite, deux virages successifs étant séparés par une section rectiligne, le nombre de virages vers la gauche étant égal au nombre de virages vers la droite ou supérieur ou inférieur d'une quantité égale à 1 à celui-ci, ledit tracé présentant une largeur prédéterminée et comprenant un nombre choisi d'obstacles pris dans un groupe comprenant une marche, un cône, une colonne, un drapeau et une voie sans-issue et disposés en des emplacements prédéterminés du tracé. Le pilote (8) est en outre agencé, lorsque le casque de réalité virtuelle (4) et le capteur de mouvement (6) sont portés par un utilisateur : pour mesurer un déplacement de l'utilisateur dans un environnement virtuel à partir de données reçues du casque de réalité virtuelle (4), et/ou du capteur de mouvement (6), pour commander l'affichage par le casque de réalité virtuelle (4) de l'environnement virtuel en fonction du tracé du parcours, de la mesure du déplacement de l'utilisateur, et d'un niveau de luminosité déterminé, - pour déterminer la survenue d'une ou plusieurs occurrences d'évènements pris dans un groupe comprenant la collision avec une marche, la collision avec un drapeau, la collision avec tout autre élément constituant le parcours, l'entrée dans une voie sans-issue, et la sortie du tracé du parcours, et - pour calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d'une combinaison linéaire du nombre d'occurrences respectif de chaque événement et d'un temps pour parcourir le tracé du parcours.
Description
Description
Titre : Dispositif de mesure de capacité visuelle à se déplacer
L’invention concerne le domaine de l’évaluation des déficiences visuelles et de leur impact sur la vie quotidienne des personnes qui en sont atteintes.
Bien que la plupart des déficiences visuelles liées à une dégénérescence de la rétine soient bien caractérisées du point de vue de l’évolution anatomique et fonctionnelle, les répercussions de ces dernières sur la vie quotidienne des patients sont souvent mal connues et ne bénéficient pas de moyens de mesure standardisés. En effet, l’évaluation de la maladie est effectuée à l’aide de mesures fonctionnelles de la vision (par exemple l’acuité visuelle) ou de tâches de lecture (par exemple le test MNRead ou « Minnesota Low Vision Reading Test » en anglais).
Il existe deux moyens de recueillir des données sur les difficultés rencontrées par les patients dans leur vie quotidienne : l’autoévaluation par des questionnaires de qualité de vie corrélée à une évaluation de l’état émotionnel (données subjectives), et l’observation directe et objective des patients lors de mises en situation de tâches de la vie quotidienne.
Cependant, les études évaluant la relation entre les questionnaires d’autoévaluation et les critères de performance de tâches de la vie quotidienne n’ont pas permis d’obtenir des corrélations satisfaisantes (voir par exemple l’article de Szlyk et al., « Perceived and actual performance of daily tasks: relationship to visual fonction tests in individuals with retinitis pigmentosa » , Ophthalmology, Volume 108, Issue 1, Janvier 2001, Pages 65-751).
Les résultats de ces études indiquent qu’il est essentiel d’évaluer la performance des patients dans des tâches de la vie quotidienne avec des outils objectifs pour qu’ils soient fiables. Des protocoles permettant d’évaluer la performance existent, mais ils sont disparates, complexes à mettre en œuvre, difficilement reproductibles, que ce soit d’un site à un autre ou entre participants, et nécessitent des outils de mesure coûteux. De
plus, les tâches proposées aujourd’hui en laboratoire ne sont pas très complexes et peuvent manquer de réalisme, ce qui rend leur extrapolation à des situations de la vie quotidienne difficile.
Il est donc nécessaire de concevoir et valider un test objectif standardisé mettant en avant la performance des patients atteints de déficience visuelle lors de tâches quotidiennes.
L’invention vient améliorer la situation. A cet effet, elle propose un dispositif de mesure de capacité visuelle à se déplacer comprenant un casque de réalité virtuelle, un capteur de mouvement et un pilote(8) agencé pour recevoir un parcours présentant une distance choisie, un tracé formé par une succession de virages vers la gauche ou vers la droite, deux virages successifs étant séparés par une section rectiligne, le nombre de virages vers la gauche étant égal au nombre de virages vers la droite ou supérieur ou inférieur d’une quantité égale à 1 à celui-ci, ledit tracé présentant une largeur prédéterminée et comprenant un nombre choisi d’obstacles pris dans un groupe comprenant une marche, un cône, une colonne, un drapeau et une voie sans-issue et disposés en des emplacements prédéterminés du tracé. Le pilote est en outre agencé, lorsque le casque de réalité virtuelle et le capteur de mouvement sont portés par un utilisateur :
- pour mesurer un déplacement de l’utilisateur dans un environnement virtuel à partir de données reçues du casque de réalité virtuelle, et/ou du capteur de mouvement,
- pour commander l’affichage par le casque de réalité virtuelle de l’environnement virtuel en fonction du tracé du parcours, de la mesure du déplacement de l’utilisateur, et d’un niveau de luminosité déterminé,
- pour déterminer la survenue d’une ou plusieurs occurrences d’évènements pris dans un groupe comprenant la collision avec une marche, la collision avec un drapeau, la collision avec tout autre élément constituant le parcours, l’entrée dans une voie sans- issue, et la sortie du tracé du parcours, et
- pour calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire du nombre d’occurrences respectif de chaque événement et d’un temps pour parcourir le tracé du parcours.
Ce dispositif est particulièrement avantageux car il offre un outil spécifique, sensible, standardisé et utilisable à grande échelle, à même d’évaluer objectivement le retentissement et l'évolution d’un déficit visuel sur le quotidien des patients. Ce dispositif offre un test de locomotion aux conditions expérimentales contrôlées simulant les difficultés rencontrées par les patients atteints de déficience visuelle lors de leurs déplacements.
Selon divers modes de réalisation, l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le pilote est agencé pour commander l’affichage par le casque de réalité virtuelle d’un parcours d’entraînement avec des instructions permettant à un utilisateur de se familiariser avec certains au moins desdits obstacles, et pour réaliser une mesure de capacité visuelle seulement après la réalisation d’un nombre choisi de parcours d’entraînement,
- le pilote répète le parcours d’entraînement 5 fois,
- le pilote est agencé pour répéter la mesure de capacité visuelle avec un parcours donné à différents niveaux de luminosité, et pour calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire des mesures de capacité visuelle obtenues respectivement pour chaque niveau de luminosité,
- le pilote répète la mesure de capacité visuelle avec 6 niveaux de luminosité espacés de manière sensiblement égale entre 1 et 100 lux,
- les mesures de capacité visuelle d’un utilisateur sont stockées avec un marqueur de temps, de sorte qu’un suivi de l’évolution d’une pathologie peut être réalisé sur la base de l’évolution temporelle des mesures de capacité visuelle d’un utilisateur donné.
L’invention concerne également un procédé de mesure de capacité visuelle à se déplacer comprenant : a) recevoir un parcours présentant une distance choisie, un tracé formé par une succession de virages vers la gauche ou vers la droite, deux virages successifs étant séparés par une section rectiligne, le nombre de virages vers la gauche étant égal au nombre de virages vers la droite ou supérieur ou inférieur d’une quantité égale à 1 à celui-ci, ledit tracé présentant une largeur prédéterminée et comprenant un nombre
choisi d’obstacles pris dans un groupe comprenant une marche, un cône, une colonne, un drapeau et une voie sans-issue et disposés en des emplacements prédéterminés du tracé, b) afficher un environnement virtuel correspondant audit parcours dans un casque de réalité virtuelle porté par un utilisateur à un niveau de luminosité déterminé,
- mesurer un déplacement de G utilisateur dans l’environnement virtuel à partir de données reçues du casque de réalité virtuelle, et/ou d’un capteur de mouvement, c) modifier l’affichage de l’environnement virtuel en fonction du tracé du parcours et de la mesure du déplacement de l’utilisateur, d) déterminer la survenue d’une ou plusieurs occurrences d’évènements pris dans un groupe comprenant la collision avec une marche, la collision avec un drapeau, la collision avec tout autre élément constituant le parcours, l’entrée dans une voie sans- issue, et la sortie du tracé du parcours, et
- calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire du nombre d’occurrences respectif de chaque événement et d’un temps pour parcourir le tracé du parcours.
Selon divers modes de réalisation, le procédé peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- il comprenant l’affichage d’un parcours d’entraînement avec des instructions permettant à un utilisateur de se familiariser avec certains au moins desdits obstacles avant de réaliser une mesure de capacité visuelle,
- le parcours d’entraînement est réalisé 5 fois,
- les opérations b) à d) sont répétées avec différents niveaux de luminosité, et comprenant en outre e) calculer une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire des mesures de capacité visuelle obtenues respectivement pour chaque niveau de luminosité,
- les opérations b) à d) sont répétées avec 6 niveaux de luminosité espacés de manière sensiblement égale entre 1 et 100 lux.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, tirée d’exemples donnés à titre illustratif et non limitatif, tirés des dessins sur lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 représente un schéma générique d’un dispositif selon l’invention, [Fig. 2] La figure 2 représente un schéma d’un parcours affiché par le dispositif de la figure 1,
[Fig. 3] La figure 3 représente une comparaison entre la mesure de capacité de déplacement obtenue par des personnes non atteintes d’une pathologie visuelle (Controls), et les personnes atteintes d’une rétinopathie pigmentaire (RP),
[Fig. 4] La figure 4 représente des courbes de discrimination pour chaque variable qui entre dans la composition d’un score selon l’invention, ainsi que le score de performance de la session selon l’invention,
[Fig. 5] La figure 5 représente le premier niveau de luminosité à partir duquel un patient a réussi à finir le parcours en fonction d’un test autoévalué de sensibilité au contraste, [Fig. 6] La figure 6 représente la moyenne des scores de locomotion sur la session, selon le groupe de grade visuel, au premier jour de test et un mois plus tard,
[Fig. 7] La figure 7 représente la corrélation entre le grade visuel et la mesure de capacité visuelle « dans la vraie vie » (« in real life » ou IRL en anglais) et en environnement virtuel, au premier jour de test et un mois plus tard,
[Fig. 8 ] La figure 8 représente la corrélation entre le score composite du questionnaire de qualité de vie (score_composite_VFQ) et la mesure de capacité visuelle IRL et en environnement virtuel, au premier jour de test et un mois plus tard,
[Fig. 9] La figure 9 est un tracé de Bland-Altman comparant la mesure de la capacité visuelle des personnes atteintes de rétinopathie pigmentaire entre le premier jour et un mois plus tard, en environnement virtuel et IRL, et
[Fig. 10] La figure 10 compare les mesures de capacité visuelle de déplacement des personnes atteintes de rétinopathie pigmentaire obtenues au premier jour et un mois plus tard.
Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
La figure 1 représente un schéma générique d’un dispositif 2 selon l’invention.
Le dispositif 2 comprend un casque de réalité virtuelle 4, un capteur de mouvement 6 et un pilote 8.
Dans l’exemple décrit ici, le casque de réalité virtuelle 4 est un casque HTC VIVE Pro Eye (voir https://www.vive.com/fr/product/vive-pro-eye/), et le capteur de mouvement 6 est un capteur HTC VIVE Tracker (voir https://www.vive.com/fr/accessory/vive- tracker/). D’autres casques de réalité virtuelle pourront être envisagés, comme l’Oculus Quest 1 et 2, le PIMAX 5 K XR ou le VRHero 5 K. D’une manière générale, n’importe quel casque ayant au minimum les caractéristiques suivantes pourra être utilisé :
• Fréquence d’affichage > 85 Hz
• Champ de vision (diagonale) > 110°
• Définition d’écran > 1440X1600 pixels par œil
• Type de technologie d’écran AMOLED ou OLED, ou technologie supérieure permettant d’avoir un contraste équivalent ou supérieur aux écrans du HTC Vive Pro Eye.
Le pilote 8 commande le casque de réalité virtuelle 4 pour afficher un environnement virtuel basé sur le parcours représenté sur la figure 2. Le casque de réalité virtuelle 4 et le capteur de mouvement 6 permettent de mesurer des déplacements d’un utilisateur qui les porte dans l’environnement virtuel affiché par le casque de réalité virtuelle 4, ayant des dimensions de l’ordre de celle de l’environnement utilisé pour le test IRL décrit plus bas. Le pilote 8 utilise les données relatives aux déplacements mesurés pour quantifier la performance de l’évolution de l’utilisateur dans le parcours. De manière pratique, le pilote 8 peut être mis en œuvre sous la forme d’un logiciel exécuté par un ordinateur (ou une tablette, smartphone ou autre) auquel sont connectés le casque de réalité virtuelle 4 et le capteur de mouvement 6 en tant que périphériques.
Afin de prévenir les risques d’entraînement, c’est-à-dire la capacité d’un utilisateur à apprendre le parcours sur des essais successifs, le pilote 8 utilise plusieurs parcours
différents, mais qui présentent des caractéristiques similaires. La figure 2 représente un exemple de l’un de ces parcours.
Ainsi, tous les parcours que le pilote 8 est susceptible de représenter dans l’environnement virtuel présentent une longueur comprise entre 15m et 30m, par exemple 22m, et sont constitués, à partir d’un point de départ 20, de segments rectilignes 22 reliés par des virages à gauche 24 ou des virages à droite 26.
Dans l’exemple décrit ici, les virages à gauche 24 comme les virages à droite 26 sont des virages à 90°, de sorte que le parcours ressemble dans son ensemble à une sorte de labyrinthe. Cette valeur est préférée car elle simplifie la génération des parcours.
Afin de réaliser un test équilibré, le nombre de virages à gauche est de manière préférée égal au nombre de virages à droite. En variante, ces deux nombres peuvent être différents dès lors qu’ils ne sont pas éloignés de plus de 1. Au-delà d’une différence de 2, il y a un réel risque de déséquilibrer les résultats du test.
En outre, le parcours comprend un certain nombre d’obstacles que l’utilisateur doit éviter. Dans l’exemple décrit ici, ces obstacles sont :
- un ou plusieurs cônes, de 30 cm à 50 cm de haut, de 15 à 40 cm de diamètre à la base et de 10 à 30 cm de diamètre en haut,
- une ou plusieurs colonnes, de dimension permettant de bloquer le chemin,- un ou plusieurs drapeaux, disposés de façon à ce que le bas du drapeau soit sensiblement à hauteur des yeux d’un participant,
- deux marches de 7 cm à 20 cm de hauteur
- une voie sans-issue, dans laquelle il ne faut pas s’engager.
Dans un exemple préféré, les obstacles sont :
- un cône de 30 cm de haut, de 25 cm de diamètre à la base et de 10 cm de diamètre en haut,
- deux colonnes,
- deux drapeaux, disposés de façon à ce que le bas soit à hauteur des yeux du participant,
- deux marches de 10 cm de hauteur
- une voie sans-issue, dans laquelle il ne faut pas s’engager.
Dans d’autres versions, seules les marches et le cône pourraient être retenues.
L’environnement virtuel est donc une pièce d’environ 4m*6m, et Putilisatcur commence de manière préférée dans un des quatre coins de cette pièce. Hormis la voie sans-issue, un parcours donné peut comprendre préférentiellement entre 0 et 2 obstacles de chaque catégorie décrite ci-dessus. Les emplacements de ces obstacles peuvent être générés de manière aléatoire sur le parcours en respectant certaines règles pour que la fréquence de ces derniers et la difficulté du parcours soient uniformes. De manière préférée, la largeur de chaque segment rectiligne est de 40 cm de large, et pourra de manière générale être comprise entre 30 et 60 cm. Il peut notamment être considéré que si l’utilisateur déborde de la largeur d’un segment rectiligne, il a commis une erreur.
Comme cela a été évoqué en introduction, le dispositif 2 est utilisé pour calculer un score qui reflète la capacité d’une personne à se déplacer dans un environnement de la vie quotidienne. Le but poursuivi est non seulement de pouvoir caractériser le stade de la pathologie à un moment donné, mais également de suivre son évolution négative dans le cadre de la progression d’une maladie évolutive ou positive dans le cas de l’évaluation du bénéfice thérapeutique.
Ainsi, lorsque l’utilisateur se déplace dans l’environnement virtuel, les capteurs du casque de réalité virtuelle 4 et le capteur de mouvement 6 permettent au pilote 8 de mesurer les déplacements de l’utilisateur. Ces déplacements permettent de situer l’utilisateur dans l’environnement virtuel, d’adapter l’affichage dans le casque de réalité virtuelle 4, mais également de déterminer si l’utilisateur suit bien le tracé du parcours et s’il évite bien les obstacles.
Ainsi, la Demanderesse a découvert qu’il est possible de calculer un score à partir de l’analyse des données de déplacement de l’utilisateur dans le parcours afin de qualifier la capacité visuelle de l’utilisateur. La Demanderesse a également découvert qu’il est utile de répéter le test à divers niveaux de luminosité, afin de mieux qualifier la capacité visuelle de P utilisateur. En effet, les patients atteints de la pathologie ciblée par le test sont impactés par le manque de luminosité. Pour note, dans le dispositif décrit ici, le niveau de luminosité pourra varier entre 1 et 100 lux.
Plus spécifiquement, la Demanderesse a découvert qu’il est avantageux de déterminer un score pour chaque classe d’obstacle et pour le temps total de parcours, par exemple ci-dessous :
[Tableau 1]
Bien sûr, d’autres scores pourront être retenus. La Demanderesse a en outre découvert que ces scores pouvaient être combinés en une mesure de capacité visuelle sous forme d’une combinaison linéaire de ces scores. Là encore, d’autres formules pourront être retenues, et les coefficients pourront être adaptés en fonction des pathologies suivies par exemple. Ainsi, la mesure de capacité pour un essai peut être définie comme MCV=
100*(Score_Temps+Score_Marche+Score_Drapeau+Score_Voie_sans_issue+Score_C ollisions+Score_Sortie_tracé)/16
La mesure de la capacité pour la session est alors la moyenne des mesures de capacité de chaque essai.
Le dispositif 2 est particulièrement avantageux car composé d’éléments relativement peu onéreux - le casque de réalité virtuelle et le capteur de mouvements sont tous les deux disponibles dans le commerce, et sont bien moins onéreux à mettre en œuvre qu’une pièce dédiée à la réalisation d’un tel test comme celle qui sera décrite ci-après.
De plus, le dispositif mettant en œuvre le test dans un environnement en réalité virtuelle présente de nombreux avantages.
Ainsi, il est plus aisé à modifier, adapter, et à diffuser que tous les tests réalisés « dans la vraie vie » (« in real life » ou IRL en anglais). De même, l’environnement virtuel permet de déterminer de manière plus sûre et moins coûteuse si un utilisateur a évité les obstacles. Dans un test IRL, il faut une personne pour prendre note du passage ou pas de chaque obstacle, et pour débloquer un utilisateur perdu. À l’inverse, le test en environnement virtuel nécessite moins de ressources et d'erreurs de cotations liées à l’expérimentateur. L’environnement virtuel permet également de faire varier instantanément les parcours affichés dans le casque alors que dans un test IRL, cela demande une reconfiguration complète de la pièce.
Plusieurs essais d’entraînement peuvent être prévus afin de permettre aux participants de s’approprier les instructions. De manière optionnelle, ces entraînements sont utilisés pour apprendre à l’utilisateur à associer un son à une erreur donnée et ce son est reproduit dans les tests quand il commet une erreur. Cela permet de compenser l’absence de retour haptique.
Dans la partie suivante de la description, la Demanderesse présente tout d’abord un test IRL équivalent à celui mis en œuvre par le dispositif de l’invention, puis démontre la pertinence de ce test ainsi que l’équivalence entre test IRL et test en réalité virtuelle.
Pour cela, une version IRL du test mis en œuvre par le dispositif des figures 1 et 2 a été réalisée.
Le parcours IRL est formé par des portes dépliables supportées par des bases ou colonnes basses qui maillent l’espace, et par des obstacles fermant le chemin (deux colonnes hautes et un cône). Ces obstacles sont du même type que ceux présentés précédemment dans la tâche virtuelle. 36 parcours ont été conçus afin de varier la réalisation de la tâche et de limiter l’effet d’apprentissage. Chaque parcours répond à des critères fixes que sont la distance à parcourir (22 m), le nombre de virages (9, avec autant de virage à droite qu’à gauche plus ou moins 1), le nombre d’obstacles (1 cône, 2 colonnes, 2 drapeaux, 2 marches, 1 voie sans issue) et le départ du parcours dans un des quatre coins. Ces différentes versions de parcours sont attribuées de façon aléatoire à chaque essai.
Afin de maîtriser au mieux l’effet du contraste lors de la baisse de la luminosité et dans l’objectif de placer le participant dans des difficultés maximales, l’ensemble de l’espace et des objets sont de couleurs sombres. Les murs sont recouverts de rideaux noirs opaques, le sol est noir, les faces des bases sont faites d’EVA (éthylène- acétate de vinyle) noir et les obstacles ont été peints en noir. Seules les limitations du parcours et la dalle d’arrivée ont été peintes en gris foncé pour donner des limites au participant lorsqu’il effectue les parcours.
Les participants sont en outre immergés dans différentes situations d’éclairement (lumière du jour à pénombre) de façon sécurisée et reproductible pour tous les participants. Cela est réalisé grâce à un éclairage modulable via la présence de neufs panneaux lumineux de 3,5m2 chacun. L’éclairage est homogène et paramétrable en l’intensité et température (0-2000 lux / 2700-6500k). Pour ces tests, la plage de luminosité utilisée en IRL est comprise entre 1 et 400 lux. 14 niveaux de luminosité ont été définis, espacés régulièrement sur une échelle LogLux, soit les valeurs suivantes : en lux [1 ; 1,58 ; 2,51 ; 3,98 ; 6,31 ; 10,01 ; 15,88 ; 25,18 ; 39,92 ; 63,30 ; 100,36 ; 159,13 ; 252,29, 400]. Le test IRL a une plage de luminosités plus large que celle du dispositif
pour des raisons évidentes, les mesures IRL ayant tendance à surestimer la luminosité perçue de par le protocole de test.
Pour chaque test (IRL ou en environnement virtuel), le participant est équipé d’un même modèle de chaussure (chaussure de futsal adulte 100, marque IMVISO Décathlon) pour s’assurer que la marche ne soit pas influencée par le type de chaussure porté. Pendant le test IRL, un accompagnateur suit le participant pour assurer sa sécurité et enregistre les collisions avec les obstacles des parcours, les interventions pour aider le participant et la fin des tests.
La figure 3 représente une comparaison entre la mesure de capacité de déplacement obtenue par des personnes non atteintes d’une pathologie visuelle (Controls), et les personnes atteintes d’une rétinopathie pigmentaire (RP). Cette figure a permis de montrer que cette mesure discrimine bien les personnes saines des personnes atteintes d’une rétinopathie pigmentaire.
La figure 4 a été établie à partir des valeurs du Tableau 1 ci-dessus. Plus particulièrement, cette figure montre les courbes de discrimination entre les 20 patients atteints de rétinopathie pigmentaire et les 11 participants contrôles pour chaque variable qui entre dans la composition du score ainsi que le score de performance de la session. On observe que le score de performance dans la tâche est en mesure de discriminer les contrôles et les patients à 100% (aire sous la courbe de 1). Nous observons également qu’ individuellement, les scores issus des différentes variables prises en compte séparément ne permettent pas discriminer aussi bien les deux populations testées, d'où l'intérêt de combiner ces différents scores en un score de performance global de la session.
La figure 5 représente le premier niveau de luminosité à partir duquel un patient a réussi à finir le parcours en fonction d’un test autoévalué de sensibilité au contraste (test d’orientation de barre) réalisé à chaque luminosité présentée lors des parcours de locomotion. Cette figure (pour le test IRL et en environnement virtuel) montre qu’autant
en condition réelle (IRL) qu’en environnement virtuel, le test de sensibilité au contraste est un bon prédicteur de la capacité du sujet à réaliser la tâche.
De plus, la détermination de trois mesures ophtalmologiques (acuité, champ visuel, taille de la zone ellipsoïde à l’OCT - optical cohérence tomography ou tomographie en cohérence optique, qui est une technique d'imagerie médicale qui utilise une onde lumineuse pour capturer des images tridimensionnelles d'un matériau qui diffuse la lumière, comme l'œil. Cette technique est utilisée pour obtenir des images détaillées de l'intérieur de la rétine) permettant de classer les patients en catégorie qualifiant le niveau de handicap visuel a également confirmé la pertinence du test IRL et en environnement virtuel, comme représenté sur la figure 6.
Ainsi, la figure 6 représente la moyenne des scores de locomotion sur la session, pour chacun des 5 groupes de grade visuel (1,2, 3, 4, 5), pour la session J1R en haut et la session J1V en bas (J1 = premier jour, R = IRL et V = environnement virtuel). Les groupes de grade visuel représentent le niveau de déficit visuel en binoculaire (Grade B).
La figure 7 représente la moyenne des scores de locomotion sur la session de chaque sujet (chaque point individuel = un sujet), en fonction du groupe de grade visuel (axe des x : 1,2, 3, 4, 5). La ligne en pointillés représente la corrélation issue de ce nuage de points.
Ces deux figures représentent donc les mêmes données, la première montre la moyenne du score de locomotion par grade visuel alors que la deuxième montre le score de locomotion de chaque sujet qui ont servi à faire cette moyenne.
Cela est également confirmé par la figure 8, qui représente la corrélation entre le score composite du questionnaire de qualité de vie (score_composite_VFQ) et la mesure de capacité visuelle IRL et en environnement virtuel, à chaque fois au premier jour de test et un mois plus tard.
Enfin, les figure 9 et 10 établissent la correspondance et l’homogénéité des résultats selon le jour de réalisation, premier jour (Jl) ou un mois plus tard (Ml), et entre le test IRL et en environnement virtuel.
Ainsi, la figure 9 compare la mesure de la capacité visuelle de déplacement des personnes atteintes de rétinopathie pigmentaire entre le premier jour (Jl) et un mois plus tard (Ml), dans les deux environnements dans lesquels ils évoluent (IRL et V),, tandis que la figure 10 compare les mesures de capacité visuelle obtenues (Jl = premier jour, Ml = un mois plus tard, R = IRL et V = environnement virtuel).
Ainsi, le dispositif selon l’invention permet d’évaluer la capacité de déplacement des patients atteints d’une maladie rétinienne (RP), ainsi que son évolution et donc potentiellement l’efficacité d’une thérapeutique. Ces résultats pourraient être étendus à d’autres maladies touchant la vision périphérique (par exemple Glaucome), mais également, à l’aide d’autres études, d’autres maladies touchant la vision centrale (Stargardt, DMLA).
En variante, la Demanderesse a développé un protocole de test fonctionnant sur les mêmes principes et dont elle a validé la mise en œuvre pour un déploiement massif. Ce protocole de test présente les caractéristiques suivantes.
Chaque participant commence par 4 sessions expérimentales (IRL/VR et test-retest [Jl/Ml]) et 10 essais d'entraînement et 14 conditions de luminosité avec un test tout le temps effectué en binoculaire.
Dans la phase de validation, sont réalisées 6 sessions expérimentales (J 1, Ml, M 12 en VR/IRL), 5 essais d'entrainement et 6 conditions de luminosité qui sont réalisées dans trois conditions de vision (mono droit/gauche, binoculaire).
Les résultats de la phase de validation ont permis de valider le protocole, qui présentent les avantages supplémentaires suivants :
- l'apprentissage avec 5 essais a prouvé son utilité,
- il apparaît que 6 niveaux de luminosité sont suffisants pour distinguer les performances patients/contrôle et patients entre eux,
- le fait de réaliser le test en monoculaire et binoculaire permet d’avoir des sujets qui sont leurs propres contrôles (si les caractéristiques visuelles sur les deux yeux sont différentes, ce qui est le cas des patients),
- la séance 12 mois plus tard (M12) permet d'estimer la progression de la maladie.
La Demanderesse a également identifié un autre score pour chaque classe d’obstacle et pour le temps total de parcours, par exemple ci-dessous :
[Tableau 2]
Dans ce tableau, les variables seuils (11 valeurs : a, b, c, d, f, m, n, o, x, y, z) peuvent prendre n’importe quelle valeur entre ces bornes :
- a, b, c, d, f comprises entre 22 secondes et 600 secondes,
- m, n, o comprises entre 1 collision et 60 collisions, et
- x, y, z comprises entre 1 et 50 interventions.
Le dispositif met en œuvre un test de mobilité défini dans des conditions expérimentales standardisées :
de luminosité et de contraste des éléments environnementaux (caractérisation physique), de difficulté des labyrinthes (longueur, nombre et direction des virages, nombres d’obstacles), dont les caractéristiques sont trop complexes pour être apprises par les participants (minimisation des effets d’apprentissage), de consignes de performance, permettant de minimiser la variance inter-sujet, et donc de plus facilement discriminer les patients de contrôles, et les patients entre eux en fonction de leur niveau de handicap visuel.
La mesure des variables de performance est automatisée au maximum, des interfaces de contrôle permetant de contrôler l’environnement lumineux, la génération des labyrinthes, de mesurer le comportement des participants (capture de mouvement) ont été développées. Il a été prouvé que les scores liés aux obstacles trouvés par la Demanderesse et la mesure de capacité visuelle qui en est tirée permettent d’intégrer sur une échelle unique les différentes mesures de performance du parcours.
Claims
[Revendication 1] Dispositif de mesure de capacité visuelle à se déplacer comprenant un casque de réalité virtuelle (4), un capteur de mouvement (6) et un pilote(8) agencé pour recevoir un parcours présentant une distance choisie, un tracé formé par une succession de virages vers la gauche ou vers la droite, deux virages successifs étant séparés par une section rectiligne, le nombre de virages vers la gauche étant égal au nombre de virages vers la droite ou supérieur ou inférieur d’une quantité égale à 1 à celui-ci, ledit tracé présentant une largeur prédéterminée et comprenant un nombre choisi d’obstacles pris dans un groupe comprenant une marche, un cône, une colonne, un drapeau et une voie sans-issue et disposés en des emplacements prédéterminés du tracé, le pilote (8) étant en outre agencé, lorsque le casque de réalité virtuelle (4) et le capteur de mouvement (6) sont portés par un utilisateur :
- pour mesurer un déplacement de l’utilisateur dans un environnement virtuel à partir de données reçues du casque de réalité virtuelle (4), et/ou du capteur de mouvement (6),
- pour commander l’affichage par le casque de réalité virtuelle (4) de l’environnement virtuel en fonction du tracé du parcours, de la mesure du déplacement de l’utilisateur, et d’un niveau de luminosité déterminé,
- pour déterminer la survenue d’une ou plusieurs occurrences d’évènements pris dans un groupe comprenant la collision avec une marche, la collision avec un drapeau, la collision avec tout autre élément constituant le parcours, l’entrée dans une voie sans-issue, et la sortie du tracé du parcours, et
- pour calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire du nombre d’occurrences respectif de chaque événement et d’un temps pour parcourir le tracé du parcours.
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le pilote (8) est agencé pour commander l’affichage par le casque de réalité virtuelle (4) d’un parcours d’entraînement avec des instructions permettant à un utilisateur de se familiariser avec certains au moins desdits obstacles, et pour réaliser une mesure de capacité visuelle seulement après la réalisation d’un nombre choisi de parcours d’entraînement.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le pilote (8) est agencé pour répéter le parcours d’entraînement 5 fois.
[Revendication 4] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le pilote (8) est agencé pour répéter la mesure de capacité visuelle avec un parcours donné à différents niveaux de luminosité, et pour calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire des mesures de capacité visuelle obtenues respectivement pour chaque niveau de luminosité.
[Revendication 5] Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le pilote (8) est agencé pour répéter la mesure de capacité visuelle avec 6 niveaux de luminosité espacés de manière sensiblement égale entre 1 et 100 lux.
[Revendication 6] Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif est agencé pour stocker les mesures de capacité visuelle d’un utilisateur avec un marqueur de temps, de sorte qu’un suivi de l’évolution d’une pathologie peut être réalisé sur la base de l’évolution temporelle des mesures de capacité visuelle d’un utilisateur donné.
[Revendication 7] Procédé de mesure de capacité visuelle à se déplacer comprenant : a) recevoir un parcours présentant une distance choisie, un tracé formé par une succession de virages vers la gauche ou vers la droite, deux virages successifs étant séparés par une section rectiligne, le nombre de virages vers la gauche étant égal au nombre de virages vers la droite ou supérieur ou inférieur d’une quantité égale à 1 à celui-ci, ledit tracé présentant une largeur prédéterminée et comprenant un nombre choisi d’obstacles pris dans un groupe comprenant une marche, un cône, une colonne, un drapeau et une voie sans-issue et disposés en des emplacements prédéterminés du tracé, b) afficher un environnement virtuel correspondant audit parcours dans un casque de réalité virtuelle porté par un utilisateur à un niveau de luminosité déterminé,
- mesurer un déplacement de P utilisateur dans l’environnement virtuel à partir de données reçues du casque de réalité virtuelle (4), et/ou d’un capteur de mouvement (6), c) modifier l’affichage de l’environnement virtuel en fonction du tracé du parcours et de la mesure du déplacement de l’utilisateur, d) déterminer la survenue d’une ou plusieurs occurrences d’évènements pris dans un
groupe comprenant la collision avec une marche, la collision avec un drapeau, la collision avec tout autre élément constituant le parcours, l’entrée dans une voie sans- issue, et la sortie du tracé du parcours, et
- calculer et retourner une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire du nombre d’occurrences respectif de chaque événement et d’un temps pour parcourir le tracé du parcours.
[Revendication 8] Procédé selon la revendication 7, comprenant l’affichage d’un parcours d’entraînement avec des instructions permettant à un utilisateur de se familiariser avec certains au moins desdits obstacles avant de réaliser une mesure de capacité visuelle.
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 8, dans lequel le parcours d’entraînement est réalisé 5 fois.
[Revendication 10] Procédé selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel les opérations b) à d) sont répétées avec différents niveaux de luminosité, et comprenant en outre e) calculer une mesure de capacité visuelle à se déplacer à partir d’une combinaison linéaire des mesures de capacité visuelle obtenues respectivement pour chaque niveau de luminosité.
[Revendication 11] Procédé selon la revendication 10, dans lequel les opérations b) à d) sont répétées avec 6 niveaux de luminosité espacés de manière sensiblement égale entre 1 et 100 lux.
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Also Published As
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