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La médecine sans fil

Source : http://www.mc10inc.com/

La santé mobile (I)

La médecine traditionnelle est en train de subir une profonde mutation. Ceux qui se rendent peu souvent à l'hôpital pour des analyses ou des bilans doivent probablement le constater : la médecine sans fil et ambulatoire fait des progrès prodigieux qui révolutionnent déjà la façon de prendre en charge et de soigner les patients.

Il y a deux secteurs où cette évolution a été très marquée ces dernières années et continue à nous étonner, c'est celui de la miniaturisation des systèmes d'analyse tel que les scanners et les échographes et la "santé mobile", c'est-à-dire tous les appareils d'analyse médicale sans fil. Nous aborderons dans un autre article la médecine du futur.

Chacun peut le constater quand il se rend dans un centre hospitalier, aujourd'hui les hospitalisations sont moins fréquences que jadis et dans la mesure du possible les médecins demandent aux patients de poursuivre les soins ou le monitoring à domicile grâce à des dispositifs portatifs et autres patchs intelligents.

En effet, de plus en plus de protocoles et de méthodes de diagnostic font appel à des appareils électroniques portables miniaturisés que les patients portent sur eux au quotidien ou doivent utiliser à domicile.

Malgré les apparences, le spécialiste n'abandonne pas du tout son patient, bien au contraire. Grâce à ces appareils mobiles, parfois interrogeables à distance, le médecin garde la situation sous contrôle encore mieux qu'il y a dix ans !

Grâce à des nanosondes à ingérer ou des capteurs intelligents fixés sur le corps (sous forme de patch, de bouton-pression, de bracelet, de bague ou d'oreillette notamment) et un ordinateur relié à Internet par une liaison 3G ou Wi-Fi, un médecin peut déjà consulter des données médicales et établir un diagnostic à distance avec la même précision que si le patient était à côté de lui ou pris en charge par une unité spécialisée dans un hôpital.

Les exemples de "médecine sans fil" deviennent tous les jours plus nombreux mais faute de publicité du corps médical dont ce n'est pas la mission, le public ignore souvent que ces innovations existent.

Les seuls échos que nous en avons proviennent de sites sur l'actualité informatique ou dédiés à la revue de ces produits sans fil tel iMedical Apps. L'information filtre également par les sociétés privées et notamment les constructeurs de matériel informatique ou d'accessoires de sport qui ventent évidemment les performances de leurs produits, pour citer Nike et Reebok par exemple et leurs appareils miniaturisés de surveillance des entraînements.

Nous allons passer en revue une série d'interfaces de surveillance médicale sans fil équipés d'un ou plusieurs capteurs biométriques ou électrodes corporels. Généralement la laison entre le capteur sans fil et le système s'établit par le protocole Bluetooth. La lecture des données se fait directement sur d'appareil mobile ou requiert parfois une station (docking) dans laquelle on place le capteur et qui est reliée par câble à l'appareil mobile ou à l'ordinateur de bureau.

A gauche, quelques exemples de systèmes de monitoring médicaux sans fil, parfois très sophistiqués, disponibles sur le marché et que le public peut interfacer avec son ordinateur, son smartphone ou sa tablette. A droite, la technologie de la médecine sans fil héritée des systèmes ambulatoires utilise des dispositifs qui existent déjà : ordinateur, smartphone, réseau cellulaire, Internet et capteurs intelligents. Grâce à Internet et des liaisons 3G ou Wi-Fi, déjà aujourd'hui le médecin peut établir un diagnostic de l'état de santé du patient à distance.

Pour chacun de ces systèmes, il existe une interface pour les smartphones en commençant par l'iPhone d'Apple. Quelques uns ont déjà été portés sur les tablettes et surface, autrement dit d'ici quelques années ils seront disponibles pour tous les environnements mobiles fonctionnant sous iOS, Android et Windows, y compris sur les ordinateurs Mac et PC.

Si la plupart de ces logiciels sont d'origine anglo-saxonne, les versions sont parfois multilingues, à vérifier au cas par cas sur le site du développeur.

Les capteurs physiologiques sans fil

Aidé par une miniaturisation toujours plus poussée et des moyens informatiques plus performants, ces dernières années la liste des appareils sans fil mesurant les signaux physiologiques est devenu impressionnante. Les applications mobiles dédiées à la surveillance des signes vitaux comme l'électrocardiogramme, le taux d'oxygène ou la tension artérielle parmi d'autres données vitales se comptent par centaines.

Contrôle des paramètres vitaux

Prenons par exemple l'enregistreur ECG ambulatoire Holter qui nous est proposé avec tous ses câbles. Dans peu de temps, plus personne n'en voudra.

En effet, le modèle de nouvelle génération s'est transformé en une sorte de gros sparadrap baptisé "AliveECG". Conçu par AliveCor, c'est un système de monitoring cardiaque relié à un patch intelligent muni de capteurs que l'on place sur le corps (dans une chaussure, au poignet ou sur les doigts). Ce système qui fonctionne en temps réel peut aussi enregistrer 2 semaines de données (contre 3 semaines pour un Holter) qu'il suffit ensuite de présenter à son médecin.

Le moniteur cardiaque "AliveCor Heart Monitor" pour iPhone ou iPad est proposé avec un seul capteur (un canal dans le jargon) en version anglaise à 199$ au corps médical et aux patients américains mais uniquement sur prescription.  Le moniteur cardiaque est également proposé au public au prix de 169£ sur le site d'Amazon UK.

Pour les vétérinaires, une version gratuite adaptée au monitoring des animaux est disponible gratuitement depuis l'iTunes Store américain d'Apple.

Le système de monitoring cardiaque d'AliveCor proposé avec un capteur biométrique et une application pour iPhone.

Les capteurs forment un "réseau corporel local" sans fil ou WBAN (Wireless Body Area Network) organisé autour d'un smartphone ou d'un ordinateur dédié servant de passerelle (gateway) grâce à un logiciel fournit par le fabricant. Le signal est ensuite transmis à un médecin via Internet qui peut contrôler le système à distance.

Ce genre d'appareil sans fil est très utile aux personnes ayant des problèmes cardiovasculaires ou présentant des arythmies cardiaques (tachychardie et bradychardie) car ce type d'appareil va plus loin que la simple mesure du rythme cardiaque : grâce à un bioconducteur, il mesure les paramètres des différents fluides corporels, complété par les données habituelles de température, respiration et oxygène. Si le patient à risque sent que son pouls devient irrégulier, il peut immédiatement placer le patch sur son corps et savoir en quelques minutes s'il doit ou non consulter son médecin. Cette aide virtuelle à domicile est d'un grand secours.

Patch et rapport de iRhythm

Le cas de la mort subite des nourrissons, mais qui concerne également des athlètes au top de leur forme et des centaines de milliers d'individus a priori en bonne santé, peut également être surveillé de près grâce à ce type de capteur.

De même, l'éventualité d'une fibrillation auriculaire, qui jusqu'à présent imposait au patient de porter un système câblé portatif, peut être surveillée grâce au patch intelligent ZIO de iRhythm muni d'élecrodes présenté à gauche.

Le dispositif sans fil peut fonctionner en permanence et on peut suivre les tracés de l'ECG grâce au système de reporting XT Report proposé par le fabricant.

Concernant la mesure des signaux physiologiques, citons la solution proposée depuis 2013 par la société texane AirStrip Technologies.

Non seulement l'analyse médicale est numérique et peut être continue (alors qu'un ECG portatif comme le modèle MAC 800 de GE Healthcare présente une autonomie de 2 heures ou 250 tracés d'ECG) mais le système AirStrip est moins cher qu'un électrocardiographe portatif professionnel.

Grâce à ce système, si vous avez une anomalie cardiaque comme un souffle au coeur, il apparaîtra clairement sur le graphique (aux yeux d'un cardiologue en tous cas), de même que d'autres anomalies majeures ou mineures qu'on ne ressent pas nécessairement mais qui peuvent accroître le risque d'évènement cardiovasculaire.

Ce système préventif peut être complété par la mesure et le suivi de la pression artérielle, du taux d'oxygène, de gaz carbonique et de la température corporelle, autant de données que vous pouvez consulter chez vous aussi facilement que vos emails. En complément, le système peut vous alerter et afficher les tendances. Le produit fut adapté à Windows 8 et aux tablettes sous Android en 2013.

Selon le développeur, en 2013, les interfaces AirStrip mobiles étaient utilisés par plus de 1.5 millions de médecins et la demande augmente de 21% par an. Une étude basée sur un échantillon de 350 médecins, dentistes et autres professionnels de la santé a montré que de 38% d'entre eux utilisant quotidiennement un système de monitoring mobile en 2012, aujourd'hui la proportion a dépassé 50% d'entre eux.

A voir : AirStrip Demonstration

A gauche, le tensiomètre de Withings pour iOS et Android. Il fonctionne avec 3 piles alcalines AAA et une connexion Bluetooth. A droite, le système de monitoring des fonctions vitales (rythme cardiaque, pression artérielle, oxygène et température) de AirStrip Technologies pour iPad et iPhone.

A l'intention des femmes enceintes ou des médecins itinérants, les produits d'AirStrip technologies permettent également de surveiller à distance le rythme cardiaque du foetus, la formule sanguine ou les contractions intra-utérines et de déterminer exactement et sans s'inquiéter quel est le stade de la grossesse ou le jour où il faudra se rendre à la maternité.

Insistons sur l'analyse des fonctions vitales car si on ne prend que les problèmes cardiaques, ils représentent la première cause d'admission (et de réadmission) dans les centres de soins où nous savons que le nombre de lits est compté. En Europe comme aux Etats-Unis ou en Asie, cette maladie de civilisation tout autant que métabolique coûte chaque année environ 100 € par habitant aux caisses de maladie et autres mutuelles, dont 80% sont investis dans les frais d'hospitalisation. Ce montant augmente à mesure que la population vieillit.

Si on peut offrir un ECG portatif à chaque habitant, on pourra prévenir les accidents cardiaques et éviter les réadmissions et réduire d'autant le coût de ces prises en charge et réduire le déficit de la sécurité sociale. Tout le monde est gagnant. C'est le type idéal d'appareil sans fil qui pourrait changer la médecine dans les années à venir voire même dès demain si les entreprises privées participent à cette révolution technologique afin de réduire le prix de ces accessoires.

Deux applications éducatives pour iPhone, Instant ECG (gauche) et ACLS Rhythms (droite) disponibles sur l'iTunes Store d'Apple.

D'un point de vue plus théorique cette fois, à l'intention des étudiants en médecine et même des internes, il existe de nombreuses applications intéressantes simulant l'activité cardiaque en vidéo, donc sans capteur biométrique.

Voici deux apps éducatives développées par Anesthesia LLC pour iPhone, iPad et iPod Touch. La première est l'app "Instant ECG" qui propose 12 exemples de simulations ainsi que 140 questions d'examen et qui a reçu une bonne appréciation sur différents sites dont iMedicalApps et iPhone Apps Plus. La seconde est l'app "ACLS Rhythms" qui simule de manière très réaliste tous les aspects visuels et sonores d'une arythmie et propose une liste de médicaments adaptés à chaque symptôme.

NB. Dans les deux cas il s'agit exclusivement de programmes de simulation. Si vous disposez d'un ECG réel et l'interprétez sur base de ces logiciels, votre opinion ne remplacera jamais l'expertise d'un cardiologue dont le métier ne s'improvise pas. Un ECG reste un enregistrement scientifique sujet à interprétation, surtout dans ses détails (creux, pic, durée des évènements, etc) et le spécialiste soit savoir s'il a été enregistré ou non pendant un effort, autant de facteurs où peuvent se cacher l'origine d'un problème. Montrez toujours votre ECG a un cardiologue qui seul pourra posé le bon diagnostic et au besoin procéder à des examens complémentaires pour établir un bilan plus approfondi.

A l'intention des sportifs (cyclistes, alpinistes, parachutistes, pilotes d'avions, etc), plusieurs entreprises proposent ce qu'on appelle des oximètres et autre capnographes, des appareils portatifs mesurant respectivement la saturation en oxygène et le taux de dioxyde de carbone grâce à un capteur fixé sur le doigt.

Généralement ces produits sont autonomes tel le CAPNOS de MedLab. L'un des produits les plus intéressants est l'oximètre iSpO2 de Masimo développé pour l'iPhone. Il est proposé sur les sites anglo-saxons d'Amazon au prix de 150$.

Enregistrement des rythmes du sommeil

Pour les nombreuses personnes qui présentent des troubles du sommeil ou qui veulent tout savoir de leurs rêves, on peut obtenir sur un mobile l'état du sommeil et savoir exactement dans quelle phase le patient se trouve (état éveillé, sommeil léger, paradoxal ou profond) et détecter les irrégularités ou si vous êtes un bon rêveur....

Les apps Singularity Experience (gauche) et NeuroSky Mindwave Mobile (droite).

Il existe par exemple l'app Singularity Experience de Lucid et Better mood tracker d'Alexander Stone disponibles sur l'iTunes Store d'Apple, comprenant toutes les deux une gestion de l'horloge circadienne parmi d'autres options.

Sans avoir la précision multicanale offerte par les EEG des laboratoires du sommeil professionnels, ces logiciels permettent de quantifier les éventuels problèmes de sommeil et sont également intéressants à titre éducatif.

Lucid propose également une app dénommée NeuroSky Mindwave Mobile livrée avec un casque Bluetooth équipé d'une électrode. Le produit est proposé à 129.99$ sur NeuroSky Store.

Ce système est capable de tracer un EEG, un ECG, un électro-oculogramme (les mouvements oculaires) et un électromyographe (l'activité électrique des muscles, en particulier de la mâchoire), et d'effectuer des zoom sur les tracés. Le système est toutefois très sensible à toutes les formes de parasites électriques générés par l'organisme (battements de coeur, mouvements des doigts, des yeux, etc) au point que si la personne est trop agitée, il est difficile d'obtenir un signal exploitable.

Northcube propose l'app Sleep Cycle alarm clock pour iOS. Elle n'est pas reliée à un capteur mais utilise simplement l'accéléromètre de l'iPhone que l'on place sous les draps, à côté de l'oreiller, pour surveiller les mouvements du corps et déterminer la phase du sommeil. Elle vous réveille dans la phase de sommeil la plus légèrre, si on en croit le développeur.

Notons que le développeur Michael Paul Coder de LucidCode, a publié sur son blog Lsdbase.org une série d'expériences qu'il réalisa avec cet appareil et fourni également les données brutes en téléchargement.

NB. Le produit "Sleep Coach" de ZEO dont voici une photo de l'analyseur de sommeil (EEG) n'existe plus. ZEO fit faillite en 2013 et vendit tous ses biens comme l'explique cet article. Le produit n'est donc plus disponible sur Amazon. Les auteurs ayant déclaré qu'il s'agissait d'un "produit plus artistique que scientifique", on peut donc estimé qu'il fait dorénavant partie des souvenirs.

Les capteurs à ingérer de Proteus Digital Health

Les patients ont toujours été interessés par l'idée de savoir si le médicament qu'ils avaient avalé était toujours actif sans qu'ils n'aient à consulter un calendrier ou effectuer une prise de sang. De leur côté les médecins souhaitaient également s'assurer que les patients suivaient bien leur prescription. Dans les deux cas, tout le monde attendait une innovation leur permettant d'obtenir cette information en consultant simplement sur un ordinateur les données transmises par un capteur que le patient aurait ingéré. Et bien ce temps là est arrivé !

Comme il exite des micro caméras à ingérer (MicroCam de Medivators par exemple), aujourd'hui il existe sur le marché un capteur qui s'avale comme une pilule : l'Ingestion Event Marker (marqueur ingéré d'évènement) ou IEM de Proteus Digital Health

Andrew Thomson, CEO de Proteus Digital Health a déclaré à la BBC : "Les plus lourds fardeaux pour notre système de santé viennent des maladies chroniques et les personnes qui souffrent de ce genre de maladies ont besoin de médicaments chaque jour. Et ils doivent les prendre de façon appropriée. Or, nous savons que la plupart des gens ne le font pas très bien."

La startup californienne a développé ce qu'ils ont appelé le "Système Raisin", une technologie de suivi médical que l'autorité européenne de régulation a approuvé en 2010 et la FDA américaine en 2012. Le système fut testé durant des milliers de jours par des patients au Royaume-Uni par Lloyds Pharmacy sans constater d'interférence avec d'autres appareils médicaux.

Le "Système Raisin" de Proteus Digital Health constitué de pilules contenant un capteur IEM à ingérer et le patch mesurant les paramètres vitaux et l'activité du patient.

La pilule IEM de Proteus Digital Health représente une nouvelle catégorie d'appareils médicaux et une étape importante de l'évolution de la médecine.

En effet, selon Eric Topol, professeur de génétique au Scripps Research Institute de La Jolla, en Californie et défenseur de la révolution digitale en médecine, "pour la première fois, une pilule digitale combinée à une infrastructure sans fil prouve qu'elle peut devenir le nouveau standard d'adhérence aux médicaments pour la gestion des maladies chroniques". La pilule IEM offre une solution fiable, personnalisée et interactive.

Sur le plan technique, le capteur IEM qui est principalement constitué de silicium peut être intégré dans un comprimé inerte ou dans n'importe quelle capsule pharmaceutique à ingérer.

Le capteur IEM est plongé dans une coque entièrement fabriquée à partir d'éléments qu'on trouve dans la nourriture et ne s'active qu'une fois ingéré et parvenu dans l'estomac, où les sucs gastriques dissolvent son enveloppe pour libérer la sonde. Elle tire son énergie de l'acide de l'estomac (comme une batterie au citron).

Une fois libéré, il se signale en émettant un message SMS ou un twitt qui est capté par un patch fixé sur le ventre du patient qui relaye l'information via le Cloud à un smartphone ou un ordinateur.

Le capteur ingéré analyse ensuite les paramètres physiologiques et la concentration des différentes substances à mesure qu'il évolue dans le tube digestif au même rythme que des fibres. Il peut déterminer le temps exact de l'administration du médicament et son identité exacte. Cette information est contrôlée par le patient.

Ainsi, "lorsque vous avalez un de nos médicaments numériques, il dira ‘Bonjour, je suis ici, je suis Novartis, je suis Diovan, 1.2 mg. Je viens de la boîte numéro 76, de la plaquette numéro 12 et je suis la pilule numéro 2", a expliqué Andrew Thomson.

Le patch fixé sur le ventre du patient contient également un capteur qui enregistre les mouvements et les signaux vitaux : rythme cardiaque, température, activité et phases du sommeil. Ce patch fonctionnant sur batterie dispose d'une autonomie d'environ 7 jours.

L’application permet de mesurer les effets du médicament et informe le corps médical dès l'instant où il n’agit plus. Ces données peuvent être consultées en continu par le patient et moyennant les droits d'accès également par un médecin, l’infirmier ou les membres de la famille.

Notons que cette technologie est l'aboutissement d'un projet de 62.5 millions de dollars partiellement financé par Oracle. Proteus Digital Health ne veut pas communiquer de prix mais précise suelemnt sur son site web que "Le prix dépend du contexte dans lequel il est utilisé".

La médecine curative

La médecine sans fil c'est aussi de la médecine curative. La majorité de la population occidentale présente des maladies chroniques, les personnes de plus de 65 ans ayant deux maladies chroniques ou plus. Cela veut dire que la majorité des frais médicaux sont liés à des maladies chroniques. Le diabète et l'hypertension comptent parmi celles-ci, au même titre que la maladie d'Alzheimer.

Avec la technologie existant aujourd'hui, on peut déjà surveiller ces maladies sur un smartphone et agir avant même que les symptômes deviennent critiques.

Concernant le diabète, aujourd'hui le minuscule capteur de glucose est implanté sous la peau, fonctionne 6 jours et effectue une mesure toutes les 10 secondes. Il est relié à un boîtier externe fixé sur le corps ou à la ceinture du patient. A l'avenir, il sera appliqué sur la peau grâce à un capteur continu de glucose plus fin qu'un cheveu et relié à des nanoampoules et il sera possible de tester sa glycémie toutes les cinq minutes et de maintenir sa valeur dans la norme.

Enfin, début 2014 Google X a annoncé qu'ils développaient une "smartlens", une lentille de contact qui permet au patient diabétique de mesurer son taux de sucre dans ses larmes. Le système de mesure est situé en périphérie de la lentille de contact pour ne pas gêner la vision. Google pense également équiper la lentille d'un LED qui préviendrait visuellement le patient. Le système qui est toujours à l'état de prototype est équipé d'une puce et d'une antenne et peut se connecter à un autre appareil qui administrait la dose d'insuline. Google espère commercialiser la smartlens vers 2019.

A l'avenir les capteurs pourraient détecter des troubles de l'humeur comme la dépression, surveiller les crises d''asthme, les taux de pollen, la qualité de l'air ou la respiration.

Les chercheurs travaillent également sur des systèmes mobiles capables de mesurer l'acuité visuelle et auditive.

On peut aussi aider les personnes âgées ou éprouvant des difficultés pour marcher. Si ces personnes ont encore la volonté d'êre autonome et ont les muscles suffisant pour se déplacer, le seul facteur sur lequel la médecine peut agir est la connaissance instinctivement de leur position dans l'espace, la proprioception. Cette faculté peut être améliorée grâce à des capteurs proprioceptifs que l'on installe dans les chaussures. Grâce à cette technologie qui est largement appliquée en robotique, on peut prévenir la chute et les os brisés qui parfois les accompagnent. 

Cette technologie est exploitée dans la chaussure iShoe qui utilise des capteurs proprioceptifs sans fil. Combinez cette technologie aux exosquelettes, les moyens dont dispose déjà maintenant la médecine pourront s'appliqer aux personnes de tous les âges et souffrant d en'importe quelle maladie handicapante.

SOS et assistance

Nous connaissons tous le système d'alerte portatif qui permet à une personne seule en détresse de prévenir les secours en appuyant sur le bouton d'un porte-clé, d'un bracelet ou d'un collier.

Aujourd'hui ces dispositifs aussi pratiques soient-ils font partie de l'ancienne génération. Les nouveaux systèmes d'alerte tirent profit des nouvelles technologies, des smartphones et d'Internet. Il existe des dizaines d'applications d'alerte. La plupart sont développées aux Etats-Unis mais il existe quelques applications francophones pour citer l'une des dernières en date, MySOS de Bernard Mourad.

L'application MySOS de Bernard Mourad pour iPhone et Android est disponible depuis fin 2013 a reçu des critiques élogieuses.

Cette application disponible pour l'iPhone et bientôt pour les smartphones sous Android vous permet en un seul geste non seulement d'alerter les services d'urgence (hôpital, police ou pompiers selon le cas) via votre smartphone mais également votre médecin, vos proches et ce que l'inventeur appelle des "anges gardiens". Il s'agit de bénévoles qui sont prêts à intervenir tout de suite à l'adresse indiquée dans le message urgent et géolocalisé qu'ils recevront. Les coordonnées et la position exacte de l'auteur du message restent anonymes tant qu'il ne fait pas appel à cette fonction d'alerte.

Cette application est originale car pour la première fois un système d'alerte combine plusieurs canaux pour informer les services d'urgence et des personnes de confiance. Connecté au réseau cellulaire (SMS), au système GPS et à votre messagerie, il offre ainsi toutes les chances que l'appel soit reçu et géolocalisé en quelques secondes.

Dans le cas d'un accident grave où nous savons que le temps de réaction des secours est un facteur déterminant pour la survie de la victime, cette application peut sauver des vies.

L'usage de ce programme SOS va au-delà du simple appel de détresse personnel. Il peut être utilisé par toute personne témoin d'une situation de détresse afin de prévenir sans délai les services d'urgence et les "anges gardiens" proche du lieu de l'évènement pour qu'ils viennent secourir la personne. C'est dans ce contexte que la Croix-Rouge française par exemple encourage ses 15000 sécouristes à adhérer au réseau MySOS.

MySOS a reçu une critique très élogieuse de la presse et des secouristes. Vous pouvez la télécharger depuis l'Apple Store.

Concernant la surveillance, pour les personnes désirant garder un oeil sur leur enfant ou même surveiller un local à distance, il existe de nombreuses applications adaptées aux ordinateurs de bureau mais beaucoup moins pour les smartphones. La webcam Belkin NetCam HD permet à partir d'un smartphone de voir à tout instant tout ce qui se passe dans la pièce où elle est installée. La caméra est équipée d'un système de vision nocturne et d'une connexion Wi-Fi qu'il faut connecter à votre router Wi-Fi.

Prochain chapitre

La "wearable tech"

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