Un gilet de haute technologie pour surveiller la fonction pulmonaire

Les algorithmes d'apprentissage automatique facilitent le diagnostic

04.08.2022 - Allemagne

Les patients atteints de maladies respiratoires ou pulmonaires graves nécessitent un traitement intensif et leur fonction pulmonaire doit être surveillée en permanence. Dans le cadre du projet Pneumo.Vest, les chercheurs de Fraunhofer ont mis au point une technologie permettant d'enregistrer les bruits dans les poumons à l'aide d'un gilet textile doté de capteurs acoustiques intégrés. Les signaux sont ensuite convertis et affichés visuellement à l'aide d'un logiciel. De cette manière, il est possible de surveiller en permanence les patients en dehors des unités de soins intensifs. Cette technologie augmente les possibilités de diagnostic et améliore la qualité de vie du patient.

Depuis plus de 200 ans, le stéthoscope est un outil standard pour les médecins et, à ce titre, un symbole de la profession médicale. Dans les séries télévisées sur les hôpitaux, on voit des médecins se précipiter dans les couloirs avec un stéthoscope autour du cou. Les médecins expérimentés l'utilisent en effet pour écouter très précisément les battements de cœur et les poumons et, par conséquent, pour diagnostiquer les maladies.

Aujourd'hui, le stéthoscope reçoit de l'aide. Dans le cadre du projet Pneumo.Vest, les chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les technologies et systèmes céramiques IKTS du bureau de Berlin ont développé un gilet textile avec des capteurs acoustiques intégrés, présentant ainsi un complément performant au stéthoscope traditionnel. Des capteurs acoustiques piézocéramiques ont été incorporés à l'avant et à l'arrière du gilet pour enregistrer tout bruit produit par les poumons dans le thorax, aussi petit soit-il. Un logiciel enregistre les signaux et les amplifie électroniquement, tandis que les poumons sont représentés visuellement sur un écran. Comme le logiciel connaît la position de chaque capteur individuel, il peut attribuer les données à leur emplacement précis. Il en résulte une image acoustique et optique détaillée de la situation de la ventilation de toutes les parties des poumons. Voici ce qui rend ce système si spécial : Comme le système collecte et stocke les données en permanence, les examens peuvent avoir lieu à tout moment et en l'absence du personnel hospitalier. Le gilet Pneumo.Vest indique également l'état des poumons sur une période donnée, par exemple sur les 24 heures précédentes. Il va sans dire que l'auscultation traditionnelle peut également être effectuée directement sur les patients. Toutefois, au lieu d'effectuer l'auscultation manuellement à différents endroits avec un stéthoscope, plusieurs capteurs sont utilisés simultanément.

"Le gilet Pneumo.Vest ne cherche pas à rendre le stéthoscope superflu et ne remplace pas les compétences des pneumologues expérimentés. Cependant, l'auscultation ou même le scanner des poumons ne présentent jamais qu'un instantané au moment de l'examen. Notre technologie apporte une valeur ajoutée car elle permet de surveiller les poumons en permanence, de la même manière qu'un ECG à long terme, même si le patient n'est pas relié à des machines dans l'unité de soins intensifs mais a été admis dans un service général", explique Ralf Schallert, chef de projet au Fraunhofer IKTS.

Les algorithmes d'apprentissage automatique facilitent le diagnostic

Outre les capteurs acoustiques, le logiciel est au cœur du gilet. Il est chargé de stocker, de représenter et d'analyser les données. Le médecin peut l'utiliser pour visualiser sur l'écran les événements acoustiques dans des zones individuelles spécifiques des poumons. L'utilisation d'algorithmes de traitement numérique du signal permet une évaluation ciblée des signaux acoustiques. Il est ainsi possible, par exemple, de filtrer les battements cardiaques ou d'amplifier des plages de fréquences caractéristiques, ce qui rend les bruits pulmonaires, tels que les bruissements ou les sifflements, beaucoup plus faciles à entendre. En outre, les chercheurs du Fraunhofer IKTS développent des algorithmes d'apprentissage automatique. À l'avenir, ceux-ci seront en mesure de structurer et de classer les bruits ambiants complexes dans le thorax. Ensuite, le pneumologue procédera à l'évaluation finale et au diagnostic.

Sortie de l'unité de soins intensifs

Les patients peuvent également bénéficier de l'alternative du capteur numérique. Lorsqu'ils portent le gilet, ils peuvent récupérer sans avoir besoin d'une observation constante du personnel médical. Ils peuvent être transférés dans le service général, voire rentrer chez eux et se déplacer plus ou moins librement. Malgré cela, les poumons sont surveillés en permanence et toute détérioration soudaine peut être signalée immédiatement au personnel médical.

Les premiers tests effectués avec le personnel de la clinique universitaire d'anesthésiologie et de thérapie intensive de l'université de Magdebourg ont montré que le concept est efficace dans la pratique. "Les réactions des médecins ont été extrêmement positives. La combinaison de capteurs acoustiques, de visualisation et d'algorithmes d'apprentissage automatique permettra de distinguer de manière fiable toute une série de bruits pulmonaires différents", explique M. Schallert. Le Dr Alexander Uhrig de la Charité - Universitätsmedizin Berlin est également satisfait de cette technologie. Le spécialiste en infectiologie et en pneumologie du célèbre hôpital de la Charité est l'un de ceux qui ont lancé l'idée : "Le gilet Pneumo.Vest répond exactement à nos besoins. Il s'agit d'un instrument qui élargit nos possibilités de diagnostic, soulage le personnel hospitalier et rend le séjour à l'hôpital plus agréable pour les patients." La technologie a été conçue à l'origine pour les patients souffrant de troubles respiratoires, mais elle convient également aux personnes dans les établissements de soins et aux laboratoires du sommeil. Elle peut également être utilisée pour former les jeunes médecins à l'auscultation.

Un besoin accru de dispositifs portables de qualité clinique

Avec le gilet Pneumo.Vest, les chercheurs du Fraunhofer IKTS ont mis au point un produit adapté à la situation de plus en plus tendue des hôpitaux. En Allemagne, 385 000 patients souffrant de maladies respiratoires ou pulmonaires doivent être hospitalisés chaque année. Plus de 60 % d'entre eux sont reliés à un ventilateur pendant plus de 24 heures. Ce chiffre ne tient pas compte de l'augmentation actuelle du nombre de patients atteints de maladies respiratoires due à la pandémie de COVID-19. En raison de l'allongement de l'espérance de vie, l'industrie médicale s'attend également à ce que le nombre de patients âgés souffrant de problèmes respiratoires augmente. Grâce à la technologie du Fraunhofer IKTS, les hôpitaux, et en particulier les coûteuses unités de soins intensifs, seront soulagés, car leurs lits ne seront plus occupés aussi longtemps.

Il convient d'ajouter que le marché de ces wearables de qualité clinique est en pleine croissance. Il s'agit de dispositifs médicaux compacts qui peuvent être portés directement sur le corps pour mesurer les signes vitaux tels que le rythme cardiaque, la saturation du sang en oxygène, la fréquence respiratoire ou la température de la peau. En tant que dispositif médical pouvant être utilisé de manière flexible, le gilet Pneumo.Vest s'inscrit parfaitement dans cette évolution. Mais ne vous inquiétez pas : à l'avenir, les médecins continueront à utiliser leur stéthoscope bien-aimé.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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