IT201800007990A1 - Dispositivo per il posizionamento della gamba e del piede in un sistema di digitalizzazione delle relative impronte - Google Patents
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Description
Descrizione di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
“Dispositivo per il posizionamento della gamba e del piede in un sistema di digitalizzazione delle relative impronte”
DESCRIZIONE
Campo dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di digitalizzazione delle impronte per la realizzazione di plantari; in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il corretto posizionamento della gamba e del piede in un sistema di digitalizzazione delle relative impronte.
Stato dell’arte.
Attualmente, lo stato dell’arte del settore prevede sistemi di digitalizzazione di impronte dei piedi per la realizzazione di un plantare, sui quali il paziente viene posto in piedi, in posizione libera, con il solo posizionamento del calcagno, con acquisizione dell’impronta nello stato in cui si il soggetto si trova. La maggior parte degli operatori esegue tale operazione manualmente facendo salire il paziente in piedi su schiuma fenolica per rilevare il modello di impronta.
Tuttavia, tali sistemi noti nell’arte hanno lo svantaggio di non garantire una certa ripetibilità dell’operazione e quindi l’impossibilità di poter materialmente lavorare su un manufatto che abbia esattamente le stesse caratteristiche per tutti i pazienti.
Tale inconveniente determina l’impossibilità di approntare un sistema di produzione che garantisca lo stesso indice di funzionalità per tutti prodotti. Tale problematica si ripete poi in fase di controllo e modifica successiva del prodotto.
Ulteriore problematica è determinata dal fatto che l’impronta del piede viene rilevata in condizione scorretta e patologica. Con tale metodologia si ottiene un modello che non consente di risalire alla posizione neutra e funzionale del piede, fondamentale per la realizzazione di un ortesi perfetta.
Inoltre, i sistemi di digitalizzazione dell’impronta del piede finora noti non permettono e non prevedono un allineamento spaziale della gamba e del piede in condizioni ottimali, non permettono di vincolare il piede in condizione neutra e non consentono un controllo strumentale immediato della posizione del piede in rapporto ad alcuni punti ossei rilevati sulla gamba.
Infine, non esistono sistemi di misurazione che relazionano i parametri di posizione ossea della gamba con l’impronta digitalizzata del piede.
Pertanto, la Richiedente della presente domanda di brevetto ha riscontrato l’esigenza di fornire un dispositivo per il posizionamento della gamba e del piede in un sistema di digitalizzazione delle relative impronte che risolva i problemi tecnici sopra citati presenti nei sistemi noti nell’arte.
Sommario dell’invenzione
In un primo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un apparato per il posizionamento della gamba e del piede in un sistema di digitalizzazione delle relative impronte come quello indicato nella rivendicazione 1.
La Richiedente della presente domanda ha infatti sorprendentemente riscontrato che il problema tecnico sopra riscontrato può essere risolto in modo efficace ed affidabile mediante un apparato per il rilevamento delle impronte dei piedi di un paziente, apparato che comprende:
- una postazione di seduta, regolabile in altezza, per detto paziente;
- una piattaforma di appoggio per i piedi di detto paziente, fornita di almeno due gradi di libertà, e che è posizionata anteriormente a detta postazione di seduta, ad un livello inferiore rispetto ad essa;
- un sistema di allineamento che permette di allineare nei tre piani dello spazio una gamba del paziente ed il suo corrispondente piede in modo da determinare la corretta verticalità della tibia;
- un sistema per il corretto posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma di appoggio;
- un sistema di misurazione del piede in detta posizione neutra;
- un’unità centrale in grado di ricevere ed elaborare i dati rilevati da detto sistema di misurazione relativi a detto posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma, per la digitalizzazione dell’impronta.
In questo modo, l’apparato della presente invenzione permette di eseguire le operazioni per la presa d’impronta a paziente seduto e con la gamba ed il piede allineati nei tre piani dello spazio.
L’apparato permette anche di comparare l’appoggio del piede rispetto alla posizione delle ossa sovrastanti fino all’articolazione del ginocchio ed incrociare tali riferimenti biometrici per migliorare le possibilità di studio e cura del piede.
Con tale apparato le impronte possono essere rilevate sempre nelle stesse condizioni, assicurando la ripetitività delle misurazioni, e con il piede in condizione di posizione neutra, ovvero nella posizione in cui dovrebbe trovarsi se non fosse in condizione patologica. Tale operazione assistita dal computer permette di misurare la posizione delle ossa della gamba e del piede in tempo reale e fornisce le indicazioni necessarie per portare automaticamente l’arto in allineamento nelle coordinate precise richieste per la corretta presa delle misure.
In fase di controllo di una terapia o di controllo sull’efficacia delle ortesi il medico od il tecnico potranno disporre dei dati relativi alle rotazioni angolari sovrasegmentarie e nello stesso tempo verificare l’appoggio plantare disponendo di refertazione medico legale. Allo stato dell’arte, la valutazione medica è semplicemente obiettiva (visita clinica).
Con tale apparato si fornisce al settore uno strumento di misurazione utile a fini diagnostici, produttivi, medico legali.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto sistema di allineamento di una gamba del paziente con il suo corrispondente piede comprende una pluralità di marcatori posti in corrispondenza di punti di riferimento. In questo modo, i marcatori permettono di valutare la verticalità della tibia, che può avvenire analizzando gli spostamenti relativi tra i giunti dell’arto, come ad esempio caviglia e ginocchio.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, sono presenti almeno 5 di detti marcatori (M), posizionati rispettivamente in corrispondenza del ginocchio interno (marcatore M1), del ginocchio esterno (marcatore M2), del malleolo interno (marcatore M3), del malleolo esterno (marcatore M4) e del dorso del piede (marcatore M5).
Eccetto per l’ultimo marcatore, la tibia viene modellizzata come il segmento avente per estremi i punti medi delle congiungenti le coppie inferiore e superiore di marcatori.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto corretto posizionamento del piede su detta piattaforma è determinato in base al posizionamento di detti marcatori (M1-M5).
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto apparato comprende inoltre un sistema stereo-visivo costituito da una pluralità di telecamere, preferibilmente almeno due, più preferibilmente almeno tre, poste frontalmente rispetto a detta postazione di seduta.
In questo modo, le telecamere sono in grado di rilevare la presenza ed il posizionamento dei vari marcatori e di permettere quindi al tecnico od al medico di verificare la corretta verticalità della tibia prima di procedere alle operazioni di misurazione per la realizzazione dell’impronta del piede.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto sistema per il corretto posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma di appoggio comprende almeno una torretta, preferibilmente due torrette, posizionate su detta piattaforma di appoggio, una torretta in corrispondenza di un lato del piede e l’altra torretta in corrispondenza del lato opposto del piede, ed ognuna di dette torrette essendo in grado di scorrere su un binario lungo una direzione della piattaforma.
In questo modo, dette torrette permettono l’applicazione di almeno un tampone a pressione regolabile a contatto del piede.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, almeno uno di detti tamponi viene applicato in corrispondenza dell’osso scafoide ed almeno un altro di detti tamponi viene applicato in corrispondenza dell’osso cuboide.
In questo modo, le torrette consentono l’applicazione dei tamponi sulle prominenze ossee del piede e, tramite pressione sull’articolazione del piede, il suo corretto posizionamento.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta piattaforma di appoggio per il piede è costituita da una porzione trasparente, ad esempio in vetro, per permettere ad un dispositivo di scansione a laser posto al di sotto di detta piattaforma di appoggio di rilevare il posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma e di effettuare le relative misurazioni.
In questo modo, grazie alla trasparenza della piattaforma su cui appoggia il piede, è possibile effettuare la scansione del piede per effettuare le misurazioni utili ai fini della realizzazione dell’impronta.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto dispositivo di scansione a laser è in grado di trasmettere a detta un’unità centrale i dati rilevati relativi alle misurazioni del piede in posizione neutra su detta piattaforma di appoggio, al fine di poter effettuare la digitalizzazione dell’impronta. In questo modo l’unità centrale è in grado di ricevere, elaborare e memorizzare i dati per realizzare l’impronta e per poterli poi eventualmente confrontare in futuro con altri dati ottenuti durante una nuova misurazione di controllo.
In un secondo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un metodo per realizzare l’impronta di un piede come indicato nella rivendicazione 10.
La Richiedente della presente domanda ha infatti sorprendentemente riscontrato che il problema tecnico sopra riscontrato può essere risolto in modo efficace ed affidabile mediante un metodo per la digitalizzazione dell’impronta di un piede di un paziente che comprende le fasi di:
a) porre il paziente in posizione seduta;
b) permettere al paziente di appoggiare il piede su una piattaforma di appoggio; c) rilevare il corretto allineamento della gamba e del piede del paziente, in modo che la tibia sia in posizione verticale, tramite l’utilizzo di una pluralità di marcatori posti in corrispondenza di determinati punti di riferimento disposti lungo la gamba ed il piede;
d) posizionare il piede in posizione neutra esercitando una forza in rotazione sulle ossa scafoide e cuboide;
e) effettuare la misurazione del piede in posizione neutra tramite un dispositivo di scansione;
f) trasmettere ad un’unità centrale i dati rilevati da detto dispositivo di scansione per l’elaborazione e la memorizzazione di detti dati per ottenere la digitalizzazione dell’impronta del piede.
In questo modo la digitalizzazione dell’impronta avviene con il paziente in posizione seduta, e solo dopo che, dapprima, è stato verificato il corretto allineamento della gamba e del piede e che, successivamente, il piede è stato posto in posizione neutra. Con il metodo della presente invenzione vengono così risolti i problemi sopra segnalati con riferimento ai metodi di misura noti nell’arte.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno meglio evidenziati dall’esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:
- la Figura 1 è una vista in sezione laterale di una forma di realizzazione dell’apparato della presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA.
La descrizione dettagliata seguente si riferisce ad una particolare forma di realizzazione del sistema della presente invenzione, senza limitarne il contenuto. Con particolare riferimento alla Figura 1 viene descritto un apparato 1 per la realizzazione delle impronte del piede di un paziente 5. L’apparato 1 comprende una postazione di seduta 2, regolabile in altezza, su cui si siede il paziente 5; anteriormente alla postazione di seduta 2, ad un livello inferiore rispetto ad essa, è presente una piattaforma 3 di appoggio per i piedi del paziente. La piattaforma 3 è fornita di due gradi di libertà.
L’apparato 1 comprende inoltre un sistema di allineamento costituito da una serie di marcatori M e da un sistema stereo-visivo 4.
I marcatori M sono posizionati, rispettivamente, in corrispondenza del ginocchio interno (marcatore M1), del ginocchio esterno (marcatore M2), del malleolo interno (marcatore M3), del malleolo esterno (marcatore M4) e del dorso del piede (marcatore M5). Nella figura 1, essendo una vista laterale, sono visibili soltanto 3 marcatori, in quanto i marcatori M1 ed M2, rispettivamente posizionati in corrispondenza del ginocchio interno e del ginocchio esterno, sono allineati e per cui è visibile uno solo di tali marcatori M1 ed M2. Analogamente, anche i marcatori M3 ed M4, rispettivamente posizionati in corrispondenza del malleolo interno e del malleolo esterno, sono allineati e per cui è visibile uno solo di tali marcatori M3 ed M4.
Il sistema stereo-visivo 4 è costituito da tre telecamere poste frontalmente rispetto alla postazione di seduta 2 ed in grado di rilevare il posizionamento nello spazio dei marcatori M1-M5.
Questo sistema di allineamento, costituito dai marcatori M1-M5 e dalle telecamere 4, permette di allineare nei tre piani dello spazio una gamba del paziente 5 ed il suo piede corrispondente in modo da determinare la corretta verticalità della tibia, analizzando gli spostamenti relativi tra i giunti dell’arto, come ad esempio caviglia e ginocchio.
Solo successivamente a tale allineamento si procede al posizionamento del piede in posizione neutra.
A tal fine, l’apparato 1 comprende inoltre due torrette (non mostrate in figura), posizionate sulla piattaforma 3 di appoggio, in modo che una torretta sia in corrispondenza di un lato del piede e l’altra torretta in corrispondenza del lato opposto del piede. Ognuna delle torrette è in grado di scorrere su un binario lungo una direzione della piattaforma 3, e permette l’applicazione di almeno un tampone a pressione regolabile a contatto del piede.
Dal punto di vista operativo: un primo tampone viene applicato medialmente in corrispondenza dell’osso scafoide; un secondo tampone viene applicato lateralmente sull’osso cuboide, in modo da fornire un blocco ed una controspinta per evitare la traslazione laterale. Dopo aver posizionato ed orientato correttamente i tamponi sulle prominenze ossee del piede, viene esercitata la pressione necessaria affinché l’articolazione del mesopiede si posizioni correttamente come indicato dal sistema di allineamento visivo.
La posizione neutra del piede si raggiunge quando, nel piano frontale, la linea, che ha origine dal centro del ginocchio e termina nello spazio tra il 2 e 3 raggio metatarsale, e che passa nel punto medio situato fra il condilo tibiale laterale ed il condilo tibiale mediale, e fra il malleolo laterale ed il malleolo mediale, è allineata verticalmente. Tale operazione è controllata automaticamente tramite un’unità centrale di interfaccia che valuta in tempo reale la posizione fino a raggiungimento dell’allineamento in posizione neutra. Raggiunto tale allineamento, il piede viene vincolato per procedere alla fase successiva di digitalizzazione.
La piattaforma di appoggio 3 è costituita da una porzione di materiale trasparente, come ad esempio vetro. Questo permette ad un dispositivo di scansione a laser (non mostrato nella figura), disposto in corrispondenza della piattaforma di appoggio 3, di rilevare il posizionamento del piede in posizione neutra e di effettuare le relative misurazioni.
Inoltre, tale dispositivo di scansione a laser è in grado di trasmettere all’unità centrale i dati rilevati relativi alle misurazioni del piede in posizione neutra, al fine di poter effettuare la digitalizzazione dell’impronta.
In questo modo, l’apparato della presente invenzione permette di eseguire le operazioni per la presa d’impronta a paziente seduto e con la gamba ed il piede allineati nei tre piani dello spazio.
Con tale apparato le impronte possono essere rilevate sempre nelle stesse condizioni, assicurando la ripetitività delle misurazioni, e con il piede in condizione di posizione neutra, ovvero nella posizione in cui dovrebbe trovarsi se non fosse in condizione patologica. Tale operazione assistita dal computer permette di misurare la posizione delle ossa della gamba e del piede in tempo reale e fornisce le indicazioni necessarie per portare automaticamente l’arto in allineamento nelle coordinate precise richieste per la corretta presa delle misure.
Naturalmente, alle persone esperte nel ramo saranno evidenti molte modifiche e varianti delle forme di realizzazione preferite descritte, rimanendo ancora all'interno dell'ambito dell'invenzione.
Pertanto, la presente invenzione non è limitata alle forme preferite di realizzazione descritte, illustrate solo a scopo esemplificativo e non limitativo, ma è definita dalle rivendicazioni che seguono.
Claims (10)
- Rivendicazioni. 1. Apparato (1) per il rilevamento delle impronte dei piedi di un paziente (5), apparato che comprende: - una postazione di seduta (2), regolabile in altezza, per detto paziente (5); - una piattaforma (3) di appoggio per i piedi di detto paziente (5), fornita di almeno due gradi di libertà, e che è posizionata anteriormente a detta postazione di seduta (2), ad un livello inferiore rispetto ad essa; - un sistema di allineamento che permette di allineare nei tre piani dello spazio una gamba del paziente (5) ed il suo corrispondente piede in modo da determinare la corretta verticalità della tibia; - un sistema per il corretto posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma (3) di appoggio; - un sistema di misurazione del piede in detta posizione neutra; - un’unità centrale in grado di ricevere ed elaborare i dati rilevati da detto sistema di misurazione relativi a detto posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma (3), per la digitalizzazione dell’impronta.
- 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1 in cui detto sistema di allineamento di una gamba del paziente (5) con il suo corrispondente piede comprende una pluralità di marcatori (M) posti in corrispondenza di punti di riferimento.
- 3. Apparato (1) secondo la rivendicazione 2 in cui sono presenti almeno 5 di detti marcatori (M), posizionati rispettivamente in corrispondenza del ginocchio interno (M1), del ginocchio esterno (M2), del malleolo interno (M3), del malleolo esterno (M4) e del dorso del piede (M5).
- 4. Apparato (1) secondo la rivendicazione 3 in cui detto corretto posizionamento del piede su detta piattaforma (3) è determinato in base al posizionamento di detti marcatori (M1-M5).
- 5. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti che comprende inoltre un sistema stereo-visivo costituito da una pluralità di telecamere (4) poste frontalmente rispetto a detta postazione di seduta (2) in grado di rilevare il posizionamento nello spazio di detti marcatori (M).
- 6. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto sistema per il corretto posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma di appoggio (3) comprende due torrette, posizionate su detta piattaforma di appoggio (3), una torretta in corrispondenza di un lato del piede e l’altra torretta in corrispondenza del lato opposto del piede, ed ognuna di dette torrette essendo in grado di scorrere su un binario lungo una direzione della piattaforma, dette torrette essendo atte a permettere l’applicazione di almeno un tampone a pressione regolabile a contatto del piede.
- 7. Apparato (1) secondo la rivendicazione 6 in cui uno di detti tamponi viene applicato in corrispondenza dell’osso scafoide ed un altro di detti tamponi viene applicato in corrispondenza dell’osso cuboide.
- 8. Apparato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detta piattaforma di appoggio (3) è costituita da una porzione trasparente di un dispositivo di scansione a laser atto a rilevare il posizionamento del piede in posizione neutra su detta piattaforma di appoggio (3) e di effettuare le relative misurazioni.
- 9. Apparato (1) secondo la rivendicazione 8 in cui detto dispositivo di scansione a laser è in grado di trasmettere a detta un’unità centrale i dati rilevati relativi alle misurazioni del piede in posizione neutra su detta piattaforma di appoggio (3) al fine di poter effettuare la digitalizzazione dell’impronta.
- 10. Metodo per la digitalizzazione dell’impronta di un piede di un paziente (5) che comprende le fasi di: a) porre il paziente (5) in posizione seduta; b) permettere al paziente (5) di appoggiare il piede su una piattaforma di appoggio (3); c) rilevare il corretto allineamento della gamba e del piede del paziente (5) in modo che la tibia sia in posizione verticale tramite l’utilizzo di una pluralità di marcatori (M1-M5) posti in corrispondenza di determinati punti di riferimento disposti lungo la gamba ed il piede; d) posizionare il piede in posizione neutra esercitando una forza in rotazione sulle ossa scafoide e cuboide; e) effettuare la misurazione del piede in posizione neutra tramite un dispositivo di scansione; f) trasmettere ad un’unità centrale i dati rilevati da detto dispositivo di scansione per l’elaborazione e la memorizzazione di detti dati per ottenere la digitalizzazione dell’impronta del piede.
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