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03
'22
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IDS Imaging Development Systems GmbH
Vertèbre après vertèbre
Analyse optique de la colonne vertébrale et de la posture avec les caméras industrielles IDS uEye.
Avec DIERS formetric 4D, la société DIERS International GmbH de Schlangenbad permet une mesure optique rapide et à haute résolution du dos humain, de la colonne vertébrale et du bassin - sans contact et sans radiation. Une variante dynamique ainsi que des modules supplémentaires pour déterminer la mobilité du rachis cervical ou l'analyse de la marche ou la mesure de l'axe des jambes font de ce système un laboratoire compact d'analyse du mouvement. Jusqu'à 5 unités de caméras sont intégrées, équipées de caméras industrielles uEye de la société IDS Imaging Development Systems GmbH.
Application
La gamme de produits DIERS formetric fournit des réponses à de multiples questions cliniques d'analyse objective et quantitative de la statique et de la posture du corps. Les malformations telles que les scolioses et toutes les formes de déformations de la colonne vertébrale peuvent être représentées. Les contrôles d'évolution les plus divers peuvent être effectués.
Les utilisateurs, comme les orthopédistes, peuvent ainsi détecter un déséquilibre dans l'appareil musculaire ou des troubles posturaux existants. Les mesures sont effectuées de manière statique, c'est-à-dire que le patient se tient debout devant le système.
Scanner dorsal avec le DIERS formetric 4D
La technologie de mesure DIERS formetric repose physiquement sur le principe de la triangulation. Un projecteur de lumière projette une grille de lignes sur le dos du patient, qui est enregistrée par une caméra. Un logiciel informatique analyse les courbures des lignes et génère à partir de celles-ci, par la méthode de la photogrammétrie (mesure d'images), une image tridimensionnelle de la surface, semblable à un moulage virtuel en plâtre. L'examen est rapide et absolument sans radiation, ni contact pour le patient. Cela, associé à un faible encombrement de seulement 1,5 x 3 mètres, assure une grande rentabilité.
Par comparaison avec d'autres systèmes, DIERS formetric fournit, en plus d'un modèle de surface du dos, un modèle 3D de la colonne vertébrale sans utiliser de marqueurs réfléchissants. Il reconstruit de manière autonome le tracé spatial de la colonne vertébrale et la position du bassin. La technologie 4D (3D + composante temporelle) permet en outre une très grande précision et augmente considérablement la pertinence clinique par rapport aux méthodes 3D. Le calcul de la valeur moyenne (averaging) d'une série de mesures permet de minimiser l'influence de faibles mouvements du corps pendant l'examen sur le résultat. En outre, des séquences de mesure sont possibles pour réaliser des analyses posturales et des études fonctionnelles.
Surface de la colonne vertébrale, carte de hauteur, courbure de la colonne vertébrale et projection de bandes (de gauche à droite)
Composants supplémentaires pour une analyse globale du mouvement
Afin de pouvoir réaliser des examens en mouvement, l'entreprise propose également une variante dynamique du système DIERS formetric, DIERS 4D motion®. Le patient marche alors sur un tapis roulant. Grâce à une technique de projection et de caméra ultramoderne (60 images par seconde) et à un logiciel spécialement développé à cet effet, il est possible de mesurer l'interaction complexe de la colonne vertébrale et du bassin pendant la marche et de la représenter en images animées. Cela permet d'analyser la rotation des corps vertébraux et de créer des modèles de mouvement de la colonne vertébrale. Des corrections telles qu'une rectification de la colonne vertébrale ou une compensation de la longueur des jambes, par exemple par l'utilisation de semelles orthopédiques, peuvent être simulées.
Mesure dynamique de la colonne vertébrale
Des modules supplémentaires permettent d'augmenter la palette d'utilisation jusqu'à obtenir un laboratoire compact d'analyse du mouvement. Les modules de caméra optionnels d'axes des jambes postérieur et latéral DIERS pour l'analyse vidéo de la géométrie de l'axe des jambes permettent par exemple de déterminer et de documenter les asymétries en position debout ainsi que dans le déroulement du mouvement. Le logiciel du système enregistre les marqueurs réfléchissants appliqués sur le patient et calcule les modèles de mouvement (dynamiques) et les angles (statiques et dynamiques). En cas de correction des pieds et de la posture, les effets sur les axes des jambes peuvent ainsi être représentés et contrôlés immédiatement.
Analyse vidéo de la marche et mesure de l'axedes jambes
Le module supplémentaire « Cervical Spine » permet en outre de saisir en trois dimensions la mobilité du rachis cervical. Les données de mesure et les asymétries sont représentées graphiquement et peuvent être analysées. Le processus de mesure s'effectue en utilisant une cagoule spéciale. Le système DIERS formetric 4D nécessite un système de caméra supplémentaire pour le module Cervical Spine (rachis cervical).
L'utilisateur dispose également du DIERS 4D high performance Lab, une solution haut de gamme pour l'analyse globale du mouvement à une vitesse de course allant jusqu'à 30 km/h. La technologie de base se concentre ici dans l'appareil de mesure du dos et de la colonne vertébrale DIERS formetric 4D, combiné à 4 caméras IDS rapides et performantes, pour l'analyse vidéo des jambes, de tous les côtés, et dans un tapis roulant avec plaque de mesure intégrée de la pression des pieds. Tous les appareils sont combinés entre eux pour la mesure simultanée de l'ensemble du corps.
Analyse globale du mouvement à une vitesse de course allant jusqu'à 30 km/h
Grâce à l'intégration de ces systèmes de mesure et d'autres appareils, pour la première fois, il est possible de considérer l'interaction biomécanique complexe de l'appareil locomoteur humain dans son ensemble. Le champ d'application s'étend du diagnostic médical aux sciences du sport en passant par la thérapie d'entraînement. On peut alors détecter les scolioses, les obliquités et rotations du bassin, l'ostéoporose, l'arthrose et réaliser des examens neurologiques (par exemple le test de Romberg), des tests posturaux (test de Mathias, test du flamant rose) et bien plus encore. Jusqu'à 5 caméras industrielles uEye CP d'IDS sont utilisées par appareil. « Nous utilisons dans nos appareils les caméras UI-3040CP et UI-3240CP. L'interface USB 3 et les vitesses atteintes par les deux modèles nous ont convaincus », explique Christian Diers, directeur général/CEO de DIERS International GmbH.
Jusqu'à 5 caméras uEye par appareil utilisées
Le CP de la caméra uEye CP est l'abréviation de « Compact Power ». Cette caméra convient aux applications industrielles de tous types grâce à ses nombreuses fonctions avec prétraitement complet des pixels et à sa petite taille de seulement 29 x 29 x 29 mm. La mémoire d'images interne de 120 Mo pour la mise en mémoire tampon de séquences d'images la rend également parfaitement adaptée aux systèmes multi-caméras. Les caméras USB 3.0 permettent un débit élevé de 420 Mo/s, une moindre exploitation du processeur et une intégration aisée. Les utilisateurs peuvent choisir parmi un grand nombre de capteurs CMOS modernes provenant de fabricants tels que Sony, CMOSIS, e2v et ON Semiconductor et affichant des résolutions très variées.
Le modèle UI-3040CP-M-GL Rev. 2 permet une qualité d'image exceptionnelle même avec peu de lumière ou lors de la prise de vue d'objets à déplacement rapide. Le capteur CMOS à obturateur global IMX273 intégré (série Pregius de Sony) se distingue particulièrement du fait de sa qualité d'image, de sa haute sensibilité et de sa grande plage dynamique. Avec une résolution de 1,57 MP (1448 x 1086 px) avec des pixels de 3,45 µm, il atteint une fréquence considérable de 243 images par seconde, ce qui rend la caméra parfaite pour des applications industrielles classiques, telles que les inspections de surface, mais également pour des analyses détaillées d'images dans les techniques médicales.
La caméra UI-3240CP-M-GL Rev. 2 est une caméra industrielle particulièrement performante équipée du capteur CMOS 1,3 mégapixel d'e2v. Ce capteur est l'un des plus sensibles du portefeuille IDS. Outre son exceptionnelle photosensibilité, la caméra se caractérise également par une série de fonctions additionnelles : le capteur offre par exemple deux variantes, à obturateur roulant et à obturateur global, avec possibilité de basculer de l'une à l'autre en cours de fonctionnement, d'où une souplesse maximale lorsque les exigences et les conditions environnementales sont variables.
Module de caméra DIERS axe de jambe postérieur haute performance
Les deux modèles permettent une intégration facile dans l'application du client, comme l'affirme Christian Diers : « Pour intégrer les caméras dans notre logiciel, nous utilisons le kit de développement logiciel IDS. Pour nous, la valeur ajoutée réside dans le fait de pouvoir vérifier facilement le bon fonctionnement ou l'intégration des caméras dans notre système. Les réglages relatifs aux influences environnementales, comme la luminosité ou le contraste, sont contrôlés par le progiciel IDS. »
Perspectives
Le marché de la technologie médicale est fortement réglementé, de sorte que les modifications et les nouveaux développements de produits doivent être bien réfléchis, grâce à des procédures de certification et d'autorisation complexes. Parallèlement, la pression sur les prix augmente. Cependant, DIERS travaille actuellement sur différents nouveaux développements allant de la fabrication de semelles orthopédiques à des projets de recherche dans le domaine de la rééducation et des soins. Outre l'utilisation de caméras industrielles 2D classiques, il est également envisageable d'intégrer des modèles 3D qui apportent d'emblée la composante spatiale.
La technologie médicale est un environnement passionnant pour la recherche et le développement, car elle crée souvent de nouveaux espoirs et de nouvelles perspectives pour les patients grâce à de nouveaux produits. Le traitement d'image y trouve de multiples domaines d'application et peut receler le potentiel de tous les nouveaux procédés d'analyse et de diagnostic - absolument sans contact, sans rayonnement et donc avec ménagement et sans douleur pour les personnes traitées. Comme ici chez DIERS international : vertèbre après vertèbre, image par image pour une application avec une vue d'ensemble.
www.ids-imaging.fr
www.diers.com
