Comment les capteurs les plus récents analysent les fluides corporels
Une nouvelle génération de capteurs portables va fondamentalement changer la médecine. Des chercheurs de l'ETH Zurich et des experts internationaux viennent de publier un aperçu des possibilités offertes par ces capteurs et des questions que leurs concepteurs devraient se poser pour garantir la réussite de leur utilisation future.
Une smartwatch pour mesurer le pouls et une application pour smartphone pour surveiller la tension artérielle : les capteurs portables permettent déjà de suivre certaines fonctions vitales du corps de manière relativement fiable, et certains de ces dispositifs peuvent déjà être utilisés dans le cadre de diagnostics cliniques. Toutefois, les diagnostics basés sur des données biochimiques nécessitent encore des échantillons de fluides corporels tels que le sang et l'urine, qui doivent être envoyés au laboratoire pour être analysés. La collecte de ces échantillons peut s'avérer pénible et compliquée, mais aussi longue et souvent coûteuse.
Mais la prochaine génération de capteurs portables devrait permettre d'effectuer également des analyses biochimiques. À l'avenir, ces capteurs fourniront des informations précieuses sur l'état de santé de leur porteur en analysant les fluides corporels tels que la sueur, l'haleine, la salive, les larmes et l'urine. Bien que nombre de ces avancées ne soient pas encore prêtes à être commercialisées, elles sont certainement réalisables. C'est ce qui a conduit le Dr Noé Brasier, chercheur en début de carrière au Collegium Helveticum, et Jörg Goldhahn, professeur à l'ETH, à s'associer à des chercheurs de premier plan dans le domaine des capteurs portables et à réaliser une étude approfondie. Leur étude a été publiée récemment dans la revue Nature.
Des nourrissons aux personnes âgées
Les avantages des capteurs portables sont évidents : ils permettent un suivi continu des variables de santé sans que les patients aient à se rendre dans un cabinet médical ou une pharmacie. "Pour les personnes âgées qui souffrent de stress thermique, la vie serait beaucoup plus facile si un dispositif portable pouvait leur rappeler à temps de boire suffisamment, ou si un capteur pouvait déclencher une alarme lorsque leurs électrolytes atteignent un niveau critique", explique M. Brasier, lui-même médecin et auteur principal de l'article.
En outre, ces capteurs ne sont pas ou peu invasifs. Brasier donne un exemple : "Les tentatives de prélèvement de sang sur les bébés et les enfants en bas âge, sans parler de l'insertion d'un cathéter, ne sont pas toujours couronnées de succès. Cela peut entraîner des retards importants et est souvent pénible pour les jeunes patients et leurs parents. Il serait beaucoup plus simple et pratique qu'un capteur placé sur la peau du bébé ou dans sa couche effectue les analyses de laboratoire et/ou d'urine. De même, des masques faciaux capables de détecter des virus tels que le SRAS-CoV-2 sans qu'il soit nécessaire d'effectuer un prélèvement nasal désagréable auraient été les bienvenus lors de la dernière pandémie.
Beaucoup de choses sont possibles, mais cela a-t-il un sens ?
La créativité des chercheurs est impressionnante, tout comme la variété des dispositifs envisageables, allant d'une tétine qui mesure la déshydratation des nourrissons à des tatouages qui indiquent le taux de sucre dans le sang, en passant par des lentilles de contact qui fournissent des données à partir des larmes de l'utilisateur. "Lorsque nous avons discuté des possibilités avec des ingénieurs, des médecins et des collègues d'autres disciplines il y a un an, nous nous sommes rendu compte qu'il fallait réfléchir aux types de capteurs les plus judicieux et aux points auxquels il fallait accorder une importance particulière lors de la mise au point de tels dispositifs", explique M. Goldhahn, auteur principal de l'article.
La considération essentielle est évidente : les dispositifs portables doivent être quelque chose que les patients ont envie de porter. "C'est pourquoi nous recommandons de toujours développer les capteurs en collaboration avec les personnes qui en auront besoin plus tard", précise M. Brasier. Mais les avantages médicaux de ces dispositifs doivent également faire l'objet d'une évaluation critique. Tout ce qui peut être mesuré n'offre pas forcément un avantage clinique. "Il ne s'agit pas de mesurer n'importe quelle variable. Il s'agit de savoir ce que cette mesure signifie dans le contexte concerné et quelles en sont les conséquences cliniques", précise-t-il.
Par exemple, la CRP est un marqueur de l'inflammation dans l'organisme et se mesure en milligrammes par litre. Chez les adultes en bonne santé, le taux de CRP est normalement inférieur à 5 mg/l. "Si un patient a un taux de CRP sanguin de 150 mg/l, cela ne nous dit pas grand-chose. Ce qui est décisif pour l'évaluation clinique, c'est de savoir si la valeur de la veille était normale ou si elle était de 300 mg/l. Nous pouvons alors dire si la personne est malade ou non. Nous pouvons alors dire si la santé de la personne s'est détériorée ou améliorée".
Bien afficher les résultats
Viennent ensuite les obstacles techniques : Combien de temps un capteur peut-il continuer à mesurer ? Comment peut-il être stocké et nettoyé ? Combien d'électricité consomme-t-il, et quelle en est la source ? Et surtout, quelle est la qualité et la fiabilité des données qu'il fournit ? "La validation minutieuse des données de mesure sera déterminante pour l'établissement ou non d'un dispositif donné", explique M. Goldhahn, "car personne ne se fiera à des relevés incertains".
Dans un deuxième temps, les signaux émis par les dispositifs portables doivent être traités, interprétés et affichés d'une manière compréhensible pour les utilisateurs, qu'il s'agisse des patients eux-mêmes ou des professionnels de la santé. À l'avenir, cette tâche incombera de plus en plus à l'intelligence artificielle, ce qui accélérera encore le développement des dispositifs portables.
Fascinés par la sueur
C'est la sueur qui a amené l'auteur principal Brasier à se familiariser avec les wearables. Alors que de nombreuses personnes froncent le nez à l'idée de ce liquide corporel, M. Brasier ne tarit pas d'éloges à son sujet : "Des situations différentes nous amèneront toujours à transpirer différemment et sur des parties différentes du corps. Mais ce n'est pas la seule raison pour laquelle notre sueur contient une quantité incroyable d'informations". L'utilisation de ces informations est un moyen simple et direct de tirer des conclusions sur l'état de santé d'une personne. "La surface de la peau est mon grand favori, mais le choix du capteur dépend naturellement de l'application médicale. Dans le cas d'une pneumonie, par exemple, il est probablement préférable d'analyser l'haleine du patient", explique M. Brasier. Cependant, après avoir préparé cette nouvelle vue d'ensemble, il est bien conscient qu'il reste encore beaucoup de travail de recherche et de développement à accomplir, notamment en ce qui concerne les concepts cliniques. Ce n'est qu'à cette condition que les nouveaux dispositifs portables recevront une approbation officielle et qu'ils seront bénéfiques pour toutes les parties concernées, en particulier les patients.
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.
Publication originale
Noé Brasier, Joseph Wang, Wei Gao, Juliane R. Sempionatto, Can Dincer, H. Ceren Ates, Firat Güder, Selin Olenik, Ivo Schauwecker, Dietmar Schaffarczyk, Effy Vayena, Nicole Ritz, Maja Weisser, Sally Mtenga, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers, Jörg Goldhahn; "Applied body-fluid analysis by wearable devices"; Nature, Volume 636, 2024-12-4
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