FR2731158A1

FR2731158A1 - Analysis or reeducation of vestibular perception of patient

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Publication number: FR2731158A1
Application number: FR9502725A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-09-06
Anticipated expiration: 2015-03-02
Also published as: FR2731158B1

Abstract

The patient stands upright on a platform (10) with his feet in predetermined positions (12). The platform is mounted by springs in a fixed frame (14), so that it has three degrees of freedom. A centre of gravity detector (20) provides its vertical projection of the patient about the predetermined position. This data is analysed in a microprocessor (24) programme. A display (28), connected to the microprocessor, provides the results of the patient's vestibular perception. The platform may be locked (32) partially or completely. The centre of gravity detector may be formed by three balances, connected around the feet position, to determine the weight proportion at the supports. This detector may provide an analogue output to be digitised (22) for use by the microprocessor.

Description

La présente invention concerne les dispositifs d'analyse et de rééducation de la fonction d'équilibration d'un patient, et en particulier un dispositif d'analyse et de rééducation de la perception vestibulaire d'un patient utilisée comme entrée sensorielle pour la mise en oeuvre de sa fonction d'équilibration. The present invention relates to devices for analyzing and rehabilitating the balancing function of a patient, and in particular a device for analyzing and rehabilitating the vestibular perception of a patient used as sensory input for setting work of its balancing function.

De façon générale, la fonction d'équilibration fait appel à trois entrées sensorielles : la vision, la proprioception et le labyrinthe postérieur de l'oreille (vestibule). Lorsqu'on désire analyser et stimuler ou rééduquer une des trois entrées sensorielles, la meilleure méthode consiste à perturber ou même annihiler les deux autres entrées. Ainsi, dans le but de perturber la vision du patient en tant qu'entrée sensorielle de manière à procéder à une rééducation vestibulaire, le brevet français 2.681.528 décrit un stimulateur optocinétique utilisant une boule à facettes réfléchissantes éclairée par une source lumineuse et mobile autour de deux axes de rotation. In general, the balancing function uses three sensory inputs: vision, proprioception and the posterior labyrinth of the ear (vestibule). When one wishes to analyze and stimulate or re-educate one of the three sensory inputs, the best method consists in disturbing or even annihilating the other two inputs. Thus, in order to disturb the vision of the patient as a sensory input so as to carry out vestibular reeducation, French patent 2,681,528 describes an optokinetic stimulator using a ball with reflective facets illuminated by a light and mobile source around of two axes of rotation.

Il existe également des appareils permettant la rééducation de la proprioception par la musculation et l'entrainement sportif. Ces appareils proposent généralement des exercices des membres inférieurs du patient grace à une plate-forme mobile suivant un ou plusieurs degrés de liberté sur laquelle se trouve le patient. Ainsi, le brevet français 2.654.942 décrit un dispositif de rééducation proprioceptive composé d'une plate-forme d'appui mobile suspendue en quatre points par des liaisons élastiques telles que des ressorts, ce qui assure à la plate-forme trois degrés de liberté en translation et deux degrés de liberté en rotation. There are also devices allowing the reeducation of proprioception by bodybuilding and sports training. These devices generally offer exercises of the lower limbs of the patient thanks to a mobile platform according to one or more degrees of freedom on which the patient is located. Thus, French patent 2,654,942 describes a proprioceptive reeducation device composed of a mobile support platform suspended at four points by elastic connections such as springs, which provides the platform with three degrees of freedom. in translation and two degrees of freedom in rotation.

Un autre dispositif de rééducation de l'attitude proprioceptive d'un patient est décrit dans la demande de brevet français 2.702.667. Ce dispositif comporte un plateau d'appui mobile pivotant sur un axe en combinaison avec des moyens de mesure et d'affichage, le plateau étant asservi par une commande électronique programmable pour le freiner à volonté. Another device for rehabilitating the proprioceptive attitude of a patient is described in French patent application 2,702,667. This device comprises a movable support plate pivoting on an axis in combination with measurement and display means, the plate being controlled by a programmable electronic control to brake it at will.

Les appareils et dispositifs dont il est fait mention ci-dessus ont tous pour but la rééducation de l'attitude proprioceptive en ayant une caractéristique commune utilisable pour toute rééducation de la fonction d'équilibration, à savoir une plate-forme mobile sur laquelle est placé le patient. Malheureusement, aucun de ces appareils ne se préoccupe des autres entrées sensorielles, et en particulier de la perception vestibulaire. The apparatuses and devices mentioned above all have the aim of rehabilitating the proprioceptive attitude by having a common characteristic usable for any reeducation of the balancing function, namely a mobile platform on which is placed the patient. Unfortunately, none of these devices are concerned with other sensory inputs, and in particular with vestibular perception.

C'est pourquoi, le but principal de l'invention est de fournir un dispositif d'analyse et rééducation de la perception vestibulaire d'un patient en vue d'améliorer sa fonction d'équilibration. This is why, the main object of the invention is to provide a device for analyzing and rehabilitating the vestibular perception of a patient with a view to improving its balancing function.

L'objet de l'invention est donc un dispositif d'analyse et de rééducation de la perception vestibulaire d'un patient, du type comprenant un cadre fixe et une plate-forme mobile selon au moins trois degrés de liberté gracie & des liaisons élastiques avec le cadre, notamment des ressorts, et sur laquelle le patient est debout avec ses pieds situés à un emplacement déterminé de la plateforme.Le dispositif comprend en outre un détecteur de centre de gravité fournissant la position de la projection verticale du centre de gravité du patient à l'intérieur de l'emplacement déterminé, un ordinateur pour recevoir les données concernant la position de la projection verticale du centre de gravité et les traiter selon un programme d'analyse prédéterminé, et un dispositif d'affichage connecté à l'ordinateur pour afficher un bilan de la perception vestibulaire du patient. The object of the invention is therefore a device for analyzing and rehabilitating the vestibular perception of a patient, of the type comprising a fixed frame and a mobile platform according to at least three degrees of free grace & elastic connections with the frame, in particular springs, and on which the patient is standing with his feet situated at a determined location on the platform. The device further comprises a center of gravity detector providing the position of the vertical projection of the center of gravity of the patient inside the determined location, a computer for receiving the data concerning the position of the vertical projection of the center of gravity and processing it according to a predetermined analysis program, and a display device connected to the computer to display an assessment of the patient's vestibular perception.

Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairs à la lecture de la description qui suit faite en référence à la figure unique représentant un schéma synoptique du dispositif d'analyse et rééducation de la perception vestibulaire d'un patient. The aims, objects and characteristics of the invention will become clearer on reading the following description made with reference to the single figure representing a block diagram of the device for analyzing and rehabilitating the vestibular perception of a patient.

En référence à la figure, un dispositif selon l'invention comprend d'abord une plate-forme mobile 10 sur laquelle se tient le patient durant l'analyse et la rééducation de la perception vestibulaire avec le dispositif selon l'invention. La patient se tient debout en ayant ses pieds placés sur les empreintes de pieds 12 dessinées au centre de la plate-forme. La plate-forme 10 est suspendue à un cadre 14 par des ressorts tels que le ressort 16. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention de la figure, 4 ressorts ont été représentés mais il va de soi que d'autres systèmes de suspension à plus de 4 ressorts, et même à 3 ressorts peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'invention.Ce type de suspension permet å la plate-forme 10 d'être mobile selon trois degrés de liberté en translation et deux degrés de liberté en rotation, le degré de liberté en rotation autour de l'axe vertical n'étant pas indispensable. On doit noter que, bien que le mode de réalisation illustré sur la figure utilise des ressorts de traction, il est également possible d'utiliser des ressorts travaillant en compression placés sous la plate-forme, ou tout autre système équivalent. Referring to the figure, a device according to the invention firstly comprises a mobile platform 10 on which the patient stands during the analysis and rehabilitation of the vestibular perception with the device according to the invention. The patient stands upright with his feet placed on the footprints 12 drawn in the center of the platform. The platform 10 is suspended from a frame 14 by springs such as the spring 16. In the preferred embodiment of the invention of the figure, 4 springs have been shown, but it goes without saying that other systems of suspension with more than 4 springs, and even with 3 springs can be used without departing from the scope of the invention. This type of suspension allows the platform 10 to be mobile according to three degrees of freedom in translation and two degrees of freedom in rotation, the degree of freedom in rotation around the vertical axis is not essential. It should be noted that, although the embodiment illustrated in the figure uses tension springs, it is also possible to use springs working in compression placed under the platform, or any other equivalent system.

Pendant la séance d'analyse ou de rééducation, le patient est donc sur une plate-forme mobile instable qui lui fait perdre sa perception proprioceptive qui est une des trois entrées sensorielles nécessaires à la fonction d'équilibration en même temps que les deux autres entrées qui sont la vision et le vestibule de l'oreille interne. During the analysis or rehabilitation session, the patient is therefore on an unstable mobile platform which makes him lose his proprioceptive perception which is one of the three sensory inputs necessary for the balancing function at the same time as the other two inputs. which are the vision and the vestibule of the inner ear.

De façon à pouvoir mieux analyser la perception vestibulaire du patient, il est nécessaire de perturber ou d'annihiler également sa vision. Pour ce faire, soit le patient se maintient sur la plate-forme en ayant les yeux fermés, soit on utilise un dispositif de stimulation optocinétique 18 du type de celui décrit dans le brevet français 2.681.528. Ce dispositif utilise une boule mobile émettant des rayons lumineux de façon à éclairer la totalité de la pièce selon les 3 plans de l'espace. La boule est mobile autour de deux axes de rotation, ce qui résulte en un défilement de taches lumineuses sur les murs de la pièce perturbant totalement la perception visuelle du patient. In order to be able to better analyze the vestibular perception of the patient, it is necessary to also disturb or annihilate his vision. To do this, either the patient remains on the platform with his eyes closed, or an optokinetic stimulation device 18 of the type described in French patent 2,681,528 is used. This device uses a mobile ball emitting light rays so as to illuminate the entire room according to the 3 planes of space. The ball is movable around two axes of rotation, which results in a movement of light spots on the walls of the room completely disturbing the visual perception of the patient.

Le patient debout sur la plate-forme a tendance à bouger pour retrouver son équilibre tout en restant placé sur les empreintes 12, et donc la projection de son centre de gravité sur le plan horizontal ne reste pas fixe. Les coordonnées de la projection du centre de gravité dans le plan horizontal sont détectées par un détecteur de centre de gravité 20. Selon une réalisation simple, ce détecteur peut être formé par 3 balances se trouvant sous les empreintes de pied 12, et la plate-forme reposant par 3 points d'appui sur chacune des balances. Ainsi, selon la portion de poids détectée par chaque balance, on peut en déduire aisément l'emplacement du centre de gravité dans le plan horizontal. Mais il est évident que tout autre système de détection du centre de gravité pourrait être utilisé. The patient standing on the platform tends to move to regain his balance while remaining placed on the imprints 12, and therefore the projection of his center of gravity on the horizontal plane does not remain fixed. The coordinates of the projection of the center of gravity in the horizontal plane are detected by a center of gravity detector 20. According to a simple embodiment, this detector can be formed by 3 scales located under the footprints 12, and the platform shape resting on 3 support points on each of the scales. Thus, depending on the portion of weight detected by each balance, it is easy to deduce the location of the center of gravity in the horizontal plane. But it is obvious that any other center of gravity detection system could be used.

Les signaux analogiques fournis par le détecteur 20 sont ensuite convertis en signaux numériques utilisables par un ordinateur dans un convertisseur analogiquenumérique (A/D) 22. Les signaux numériques obtenus à la sortie du convertisseur sont transmis enfin à un ordinateur tel qu'un microprocesseur (cru) 24 pour être analysés. A l'aide des signaux relatifs au centre de gravité du patient dont les entrées sensorielles de proprioception et de vision ont été annihilées, il est facile au microprocesseur 24 disposant d'un logiciel approprié, d'en tirer un bilan exact de la perception vestibulaire du patient. The analog signals supplied by the detector 20 are then converted into digital signals usable by a computer in an analog-to-digital converter (A / D) 22. The digital signals obtained at the output of the converter are finally transmitted to a computer such as a microprocessor ( believed) 24 to be analyzed. Using the signals relating to the center of gravity of the patient whose sensory inputs of proprioception and vision have been suppressed, it is easy for the microprocessor 24 having an appropriate software, to draw an exact assessment of the vestibular perception of the patient.

Le microprocesseur 24 est connecté à une mémoire 26 dans laquelle sont emmagasinées les informations concernant chaque patient, à un dispositif d'affichage 28 sur lequel l'opérateur peut contrôler les résultats de l'analyse ou du bilan sous forme d'histogrammes, de diagrammes ou autres représentations significatives. En outre, le microprocesseur 24 dispose d'un clavier 30 au moyen duquel l'opérateur peut commander les différentes opérations effectuées par le microprocesseur et en particulier la visualisation sur le dispositif d'affichage 28. Ainsi, une commande que peut effectuer l'opérateur concerne la mise en route du dispositif de stimulation optocinétique 18 à partir du microprocesseur 24 ou la variation de ses paramètres de fonctionnement. The microprocessor 24 is connected to a memory 26 in which the information concerning each patient is stored, to a display device 28 on which the operator can control the results of the analysis or of the assessment in the form of histograms, diagrams or other significant representations. In addition, the microprocessor 24 has a keyboard 30 by means of which the operator can control the various operations performed by the microprocessor and in particular the display on the display device 28. Thus, a command that the operator can perform relates to the start-up of the optokinetic stimulation device 18 from the microprocessor 24 or the variation of its operating parameters.

A titre d'exemple, le logiciel peut être conçu pour qu'apparaisse sur l'écran la surface parcourue par le centre de gravité du patient lorsque celui-ci est sur la plate-forme mobile 10, au moyen de l'ensemble des points résultant de la localisation de centre de gravité dans le plan horizontal. Cette surface est utilisée pour afficher sur l'écran un histogramme dont la hauteur représente le taux de stabilité du patient, et qui est inversement proportionnelle à la grandeur de la surface parcourue par le centre de gravité. Deux autres paramètres sont calculés par le microprocesseur 24, la distance parcourue par la projection verticale du centre de gravité ainsi que la vitesse de déplacement. Ces deux paramètres peuvent être utilisés pour calculer l'énergie dépensée par le patient pour atteindre la meilleure stabilité possible.L'idéal est évidemment que la projection du centre de gravité parcourt la plus petite distance possible tout en conservant un taux ou niveau de stabilité (hauteur de l'histogramme) le plus grand possible. C'est pourquoi il est utile que le logiciel fournisse sur l'écran du dispositif d'affichage 28, également un histogramme donnant la distance parcourue par la projection du centre de gravité. La comparaison des deux histogrammes permet d'en déduire l'amélioration de la stabilité du patient. Ces histogrammes sont en outre emmagasinés en mémoire 26 pour pouvoir effectuer une comparaison d'une séance de rééducation à l'autre. By way of example, the software can be designed so that the surface covered by the patient's center of gravity appears on the screen when the latter is on the mobile platform 10, by means of all the points resulting from the location of the center of gravity in the horizontal plane. This area is used to display a histogram on the screen, the height of which represents the patient's stability rate, and which is inversely proportional to the size of the area covered by the center of gravity. Two other parameters are calculated by the microprocessor 24, the distance traveled by the vertical projection of the center of gravity as well as the speed of movement. These two parameters can be used to calculate the energy expended by the patient to achieve the best possible stability. The ideal is obviously that the projection of the center of gravity covers the smallest possible distance while maintaining a rate or level of stability ( height of the histogram) as large as possible. This is why it is useful for the software to provide on the screen of the display device 28, also a histogram giving the distance traveled by the projection of the center of gravity. The comparison of the two histograms makes it possible to deduce therefrom the improvement in the stability of the patient. These histograms are also stored in memory 26 so that a comparison can be made from one rehabilitation session to another.

On doit noter que le dispositif selon l'invention peut aussi être utilisé en "bio-feedback" visuel ou sonore où le sujet déplace volontairement son centre de gravité pour que ce dernier atteigne des positions déterminées que le patient suit, soit de façon visuelle sur l'écran 28, soit de façon sonore lorsqu'il a les yeux fermés. It should be noted that the device according to the invention can also be used in visual or audio "bio-feedback" where the subject voluntarily displaces his center of gravity so that the latter reaches determined positions which the patient follows, either visually on screen 28, or audibly when his eyes are closed.

Enfin, une caractéristique importante du dispositif selon l'invention est la possibilité de faire varier l'importance de la proprioception pour en tirer un bilan de la perception vestibulaire. Ceci peut être obtenu par un moyen de blocage 32 qui a pour fonction de bloquer partiellement ou totalement la mobilité de la plate-forme 10. Ce moyen de blocage peut être par exemple un vérin supportant un plateau qui vient se placer sous la plateforme 10 lorsqu'on commande le vérin vers le haut et donc limite la mobilité de la plate-forme selon l'axe vertical. Finally, an important characteristic of the device according to the invention is the possibility of varying the importance of proprioception in order to draw an assessment of the vestibular perception. This can be obtained by a locking means 32 which has the function of partially or totally blocking the mobility of the platform 10. This locking means can for example be a jack supporting a plate which is placed under the platform 10 when 'the cylinder is controlled upwards and therefore limits the mobility of the platform along the vertical axis.

Un plateau est monté sur le vérin au moyen de Silentblocs (marque déposée) pour autoriser les mouvements de rotation de la plate-forme et fait contact avec la plate-forme à l'aide de billes pour autoriser les mouvements de translation de la plate-forme. Plus le vérin est remonté vers le haut, moins la plate-forme est mobile jusqu'à être totalement bloquée dans ses mouvements au moyen du plateau et de rouleaux 34 fixés au cadre 14 juste au dessus de la plate-forme au repos. Cette possibilité d'entraver partiellement la mobilité de la plate-forme 10 permet à l'opérateur de diminuer l'importance de la proprioception dans la fonction d'équilibration et donc d'affiner les analyses sur la perception vestibulaire du patient.A plate is mounted on the jack by means of Silentblocs (registered trademark) to allow the rotational movements of the platform and makes contact with the platform using balls to allow the translational movements of the platform. form. The more the cylinder is raised upwards, the less the platform is mobile until it is completely blocked in its movements by means of the plate and rollers 34 fixed to the frame 14 just above the platform at rest. This possibility of partially impeding the mobility of the platform 10 allows the operator to reduce the importance of proprioception in the balancing function and therefore to refine the analyzes on the vestibular perception of the patient.

Le moyen de blocage 32 peut être commandé à volonté par l'opérateur entrant ses commandes à l'aide du clavier 30. Mais il peut être commandé directement par le microprocesseur à la suite des informations qu'il reçoit du convertisseur 22. En effet, suite à un premier bilan, un programme de rééducation de la perception vestibulaire peut être mis en oeuvre, dans lequel le microprocesseur 24 commande le blocage de la plate-forme par le moyen de blocage 32 de manière à obtenir un certain résultat pour la perception vestibulaire. Au fur et à mesure que celle-ci s'améliore, ce qui est mesuré directement par les signaux du centre de gravité du patient détectés par le détecteur 20, le microprocesseur 24 commande le moyen de blocage 32 pour que la plate-forme acquière une mobilité de plus en plus grande. The blocking means 32 can be controlled at will by the operator entering his commands using the keyboard 30. But it can be controlled directly by the microprocessor following the information he receives from the converter 22. In fact, following an initial assessment, a vestibular perception re-education program can be implemented, in which the microprocessor 24 controls the blocking of the platform by the blocking means 32 so as to obtain a certain result for the vestibular perception . As this improves, which is measured directly by the signals from the patient's center of gravity detected by the detector 20, the microprocessor 24 controls the blocking means 32 so that the platform acquires a more and more mobility.

De la même façon, on peut concevoir que ce même programme induise la commande automatique du dispositif de stimulation optocinétique 18 par le microprocesseur 24, également en réponse aux signaux du détecteur 20, l'importance de la mise en oeuvre de la stimulation optocinétique étant de plus en plus grande au fur et à mesure de l'amélioration de la perception vestibulaire. Similarly, it is conceivable that this same program induces the automatic control of the optokinetic stimulation device 18 by the microprocessor 24, also in response to the signals from the detector 20, the importance of the implementation of the optokinetic stimulation being of more and more as the vestibular perception improves.

On doit noter que grâce au dispositif de l'invention, il est possible de faire l'analyse comparée des 3 entrées sensorielles concourant à la fonction d'équilibration, puisque chaque entrée sensorielle peut être perturbée ou annihilée à volonté, l'annihilation de la perception vestibulaire pouvant être réalisée par des mouvements de rotation du cou et de la tête du patient. Il est donc possible de visualiser sur le dispositif d'affichage 28 et d'enregistrer dans la mémoire 30 , des valeurs de mesure de chacune des 3 entrées sensorielles. It should be noted that thanks to the device of the invention, it is possible to make the comparative analysis of the 3 sensory inputs contributing to the balancing function, since each sensory input can be disturbed or annihilated at will, the annihilation of the vestibular perception can be achieved by rotational movements of the patient's neck and head. It is therefore possible to display on the display device 28 and record in the memory 30, measurement values of each of the 3 sensory inputs.

Claims

1. Device for analyzing and rehabilitating the vestibular perception of a patient, comprising a fixed frame (14) and a mobile platform (10) according to at least three degrees of freedom by means of springs connecting the platform to the frame, the patient standing on the platform with his feet being located at a determined location (12) of said platform

said device being characterized in that it further comprises

a center of gravity detector (20) providing the position of the vertical projection of the patient's center of gravity inside said determined location,

a computer (24) for processing the data corresponding to said position of the vertical projection of the center of gravity according to a predetermined analysis program, and

a display device (28) connected to said computer for displaying a report on the vestibular perception of the patient.

2. Device according to claim 1, in which said center of gravity detector (20) outputs analog signals which are converted into digital signals usable by said computer (24) in an analog-digital converter (22).

3. Device according to claim 1 or 2, wherein said center of gravity detector (20) is formed of three scales and said platform (10) has three support points on the periphery of said determined location (12) placed respectively on each of said scales so that it determines the portion of the patient's weight that it supports via the corresponding support point.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, further comprising a locking means (32) intended to partially or totally block said platform.

5. Device according to claim 4, wherein said blocking means (32) comprises a cylinder integral with a plate which limits the mobility of said platform (10) along the vertical axis, the movement of said cylinder being controlled by said computer (24).

6. Device according to claim 5, wherein the control of said blocking means (32) for partially blocking said platform (10) is done automatically by said computer (24) according to data indicating the position of the vertical projection of the patient center of gravity provided by said center of gravity detector (20).

7. Device according to any one of the preceding claims, further comprising an optokinetic stimulation device (18).

8. Device according to claim 7, wherein said optokinetic stimulation device (18) is automatically controlled by said computer (24) according to data indicating the position of the vertical projection of the patient's center of gravity provided by said center detector gravity (20).

9. Device according to any one of the preceding claims, in which said platform (10) is suspended from said frame by means of 4 springs (16) located on either side of said platform.

10. Method for analyzing and rehabilitating the vestibular perception of a patient with the aim of improving its balancing function, using a device according to any one of the preceding claims.