Analyse optique de la colonne vertébrale et de la posture avec les caméras industrielles uEye

Le mal de dos est l'une des causes principales d'arrêt maladie en Allemagne. Il est souvent provoqué par un manque d'activité physique, des contraintes unilatérales sur le lieu de travail et le surpoids. Cela s'accompagne de muscles et de ligaments mis à rude épreuve, voire d'une usure de la colonne vertébrale et des disques intervertébraux. Mais les causes peuvent aussi être l'ostéoporose, des maladies inflammatoires chroniques ou encore des déformations de la colonne vertébrale comme les scolioses. Pour un diagnostic précis, il est possible de faire appel à des systèmes innovants de mesure 4D de la statique corporelle.

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
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.

Surface de la colonne vertébrale, carte de hauteur, courbure de la colonne vertébrale et projection de bandes (de gauche à droite)
Surface de la colonne vertébrale, carte de hauteur, courbure de la colonne vertébrale et projection de bandes (de gauche à droite)

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.

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'axe des jambes
Analyse globale du mouvement à une vitesse de course allant jusqu'à 30 km/h

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.

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.

— Christian Diers, directeur général/CEO de DIERS International GmbH —

Jusqu'à 5 caméras uEye par appareil utilisé

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 onsemi et affichant des résolutions très variées.

Module de caméra DIERS axe de jambe postérieur haute performance

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.

USB 3 uEye CP : une rapidité exceptionnelle, une fiabilité exceptionnelle, des capteurs exceptionnels !