Les principales applications en télémédecine

La télésurveillance

La télésurveillance (ou télévigilance) médicale vise le maintien à domicile de personnes souffrant de maladies chroniques ou de personnes dites « fragiles ». Le terme « fragile », volontairement général, englobe des populations présentant des aptitudes physiques ou psychologiques dégradées par le vieillissement, des personnes présentant un handicap exigeant des moyens et une organisation adaptés à leurs besoins ou encore des sujets atteints d’une maladie neurodégénérative (maladie d’Alzheimer par exemple). La télésurveillance médicale présente aussi des enjeux politiques et de santé publique puisqu’elle répond au souhait des patients de réduire les temps d’hospitalisation, tout en promettant des économies d’échelles par la prise en charge extrahospitalière. En même temps, notre vision de la télévigilance n’est plus de « surveiller » mais de « veiller sur » les personnes prises en charge. Il s’agit donc de mesurer et contrôler à distance des paramètres essentiels pour le diagnostic de la bonne santé physique, éventuellement mentale, du sujet en respectant les règles de confidentialité, de retour d’information vers la personne suivie (accès aux informations mais aussi intelligibilité de cette information), mais aussi de maintien de l’intégrité des informations pendant leur transfert et/ou leur traitement automatisés. Ce suivi, plus ou moins régulier, des signaux et paramètres de la personne dans son environnement, est parfois simplement baptisé « monitorage à distance » ou « télémonitorage ». Depuis une dizaine d’années, la recherche s’est intensifiée dans le domaine de la télésurveillance médicale, à cause de la prise de conscience collective de ses enjeux mais aussi parce que des avancées technologiques l’ont permis :

• les micro- et nanotechnologies offrent de nouvelles possibilités de miniaturisation des capteurs et de leur instrumentation.

• les techniques de traitement du signal permettent d’extraire à la source les paramètres essentiels de l’information.

• les techniques de télécommunications se sont démocratisées et les coûts, en particulier pour le « sans fil », ont chuté.

• la production de masse permet d’atteindre des coûts acceptables pour des produits pourtant complexes et sophistiqués.

Au tout début de la chaîne d’information, les capteurs et instruments servent à acquérir les signaux physiologiques « généraux » (poids, tension artérielle, fréquence cardiaque [Fc]) ou spécifiques à une pathologie (taux de glycémie, taux d’oxygène dans le sang, ultrafiltration…). Ils permettent ausside prendre en compte les conditions environnementales (température, hygrométrie, luminosité, niveau sonore…) du sujet puisque le domicile n’est plus « sous contrôle » comme c’est le cas d’une chambre hospitalière. Ils permettent enfin de qualifier, dans son environnement familier, les déplacements et mouvements de la personne, ce qui nous renseigne sur ses aptitudes et dépenses physiques, mais aussi sur l’accomplissement des principales activités de la vie quotidienne (lever, coucher, toilette, prises des repas, élimination..).Les techniques de traitement des signaux issus des capteurs, qu’elles soient fréquentielles (transformée de Fourier [TF]), temporelles (ondelettes) ou combinées (analyse temps-fréquence) peuvent être intégrées aux capteurs permettant ainsi d’extraire au plus tôt l’information transportée par le signal. Cela autorise des temps de réaction plus courts, la fusion de données hétérogènes pour opérer une classification contextuelle, mais aussi un diagnostic intégré (autotests) sur la qualité de l’information à la source.

Contenu du signal PPG

En plus de la fréquence cardiaque, la pression sanguine, le rythme respiratoire et la température, oxymètre de pouls (PO) est considéré comme le «cinquième signe vital» de l’état de santé. De nombreux organes vitaux deviennent irréversiblement endommagés lorsqu’ils ne sont pas fournis avec bonne quantité d’oxygène, même pour une courte période. Parmi les organes du corps, la brainis de loin le plus sensible à déficit en oxygène. Le principal avantage de capteurs optiques pour des applications médicales est leur sécurité intrinsèque car il n’y a pas de contact électrique entre le patient et l’équipement. Un autre avantage est qu’ils sont aussi moins suspects aux interférences électromagnétiques. Cela a donné lieu à une variété de techniques optiques pour surveiller des paramètres physiologiques: par exemple, la technique l’oxymétrie de pouls pour la mesure non -invasive de la saturation artérielle en oxygène dans le sang. Un oxymètre de pouls est un dispositif médical qui surveille indirectement la saturation en oxygène du sang d’un patient (par opposition à la mesure de la saturation en oxygène directement à travers un échantillon de sang) et les changements du volume sanguin dans la peau, produisant une photopléthysmographie Le PPG est utilisé pour estimer le flux sanguin de la peau en utilisant une lumière infrarouge.

Des chercheurs de différents domaines de la science sont devenus de plus en plus intéressé par PPG en raison de ses avantages comme outil de diagnostic non invasive, peu coûteuse et commode. Traditionnellement, on mesure la saturation en oxygène, la pression artérielle, du débit cardiaque, et pour l’évaluation de fonctions autonomes. Par ailleurs, PPG est une technique prometteuse pour le dépistage précoce de diverses pathologies athérosclérotiques et pourrait être utile pour les GP-évaluation régulière, mais une compréhension complète de la valeur diagnostique des différentes fonctionnalités manquent encore. Des études récentes soulignent le potentiel d’information intégré au signal de forme d’onde PPG et il mérite davantage d’attention pour ses applications possibles au-delà de l’oxymétrie de pouls et le calcul de la fréquence cardiaque. Par conséquent, cet aperçu aborde différents types d’artefacts ajouté à un signal PPG, des caractéristiques de forme d’onde, PPG et index existants à évaluer pour les diagnostics. L’apparition de l’impulsion PPG est généralement divisée en deux phases: la phase anacrotic est le front montant de l’impulsion, tandis que la phase catacrotic est le front descendant de l’impulsion comme représenté sur la Fig. I.12 La première phase est principalement liée à la systole et la diastole est la deuxième phase avec les réflexions de vagues et de la périphérie. Une encoche dicrote, représenté sur la Fig. I.12, est habituellement vu dans la phase catacrotic de sujets dont les artères saines conformes. Un certain nombre de fonctions sur la base du PPG ont été décrits dans la littérature..

Qu’est- ce qu’Arduino?

Le système Arduino est un outil pour fabriquer de petits ordinateurs qui peuvent capter et contrôler davantage de choses du monde matériel que votre ordinateur de bureau. C’est une plateforme open-source d’électronique programmée qui est basée sur une simple carte à microcontrôleur (de la famille AVR), et un logiciel, véritable environnement de développement intégré, pour écrire, compiler et transférer le programme vers la carte à microcontrôleur. Arduino peut être utilisé pour développer des objets interactifs, pouvant recevoir des entrées d’une grande variété d’interrupteurs ou de capteurs, et pouvant contrôler une grande variété de lumières, moteurs ou toutes autres sorties matérielles. Les projets Arduino peuvent être autonomes, ou bien ils peuvent communiquer avec des logiciels tournant sur votre ordinateur. Les cartes électroniques peuvent être fabriquées manuellement ou bien être achetées pré-assemblées; le logiciel de développement open-source peut être téléchargé gratuitement. Le langage de programmation Arduino est une implémentation de Wiring, une plateforme de développement similaire, qui est basée sur l’environnement multimédia de programmation Processing. Il y a de nombreux microcontrôleurs et de nombreuses plateformes basées sur des microcontrôleurs disponibles pour l’électronique programmée.

Parallax Basic Stamp, Netmedia’s BX-24, Phidgets, MIT’s Handyboard, et beaucoup d’autres qui offrent des fonctionnalités comparables. Tous ces outils prennent en charge les détails compliqués de la programmation des microcontôleurs et les intègrent dans une présentation facile à utiliser. De la même façon, le système Arduino simplifie la façon de travailler avec les microcontrôleurs, tout en offrant plusieurs avantages pour les enseignants, les étudiants et les amateurs intéressés par les autres systèmes :

•Pas cher : les cartes Arduino sont relativement peu coûteuses comparativement aux autres plateformes.

•Multi-plateforme : Le logiciel Arduino, écrit en Java, tourne sous les systèmes d’exploitation Windows, Macintosh et Linux. La plupart des systèmes à microcontrôleurs sont limités à Windows.

•Un environnement de programmation clair et simple: L’environnement de programmation Arduino (= le logiciel Arduino) est facile à utiliser pour les débutants, tout en étant assez flexible pour que les utilisateurs avancés puisse en tirer profit également. Pour les enseignants, il est basé sur l’environnement de programmation Processing : les étudiants qui apprennent à programmer dans cet environnement seront déjà familiarisés avec l’aspect du logiciel Arduino.

•Logiciel Open Source et extensible : Le logiciel Arduino et le langage Arduino sont publiés sous licence open source, disponible pour être complété par des programmateurs expérimentés. Le langage peut être aussi étendu à l’aide de librairies C++, et les personnes qui veulent comprendre les détails techniques peuvent reconstruire le passage du langage Arduino au langage C pour microcontrôleur AVR sur lequel il est basé. De la même façon, vous pouvez ajouter du code du langage AVR-C directement dans vos programmes Arduino si vous voulez.

•Matériel Open source et extensible : Les cartes Arduino sont basé sur les microcontrôleurs Atmel ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA 328, etc… Les schémas des modules sont publiés sous une licence Creative Commons, et les concepteurs de circuits expérimentés peuvent réaliser leur propre version des cartes Arduino, en les complétant et en les améliorant. Même les utilisateurs relativement inexpérimentés peuvent fabriquer la version sur plaque d’essai de la carte Arduino, dans le but de comprendre comment elle fonctionne et pour économiser de l’argent.