Des millions de patients atteints d'insuffisance cardiaque sont réadmis à l'hôpital tous les quelques mois pour ajuster leurs médicaments. Cela fait grimper en flèche les coûts médicaux et les patients souffrent inutilement. Un nouveau pèse-personne pourrait fournir aux cliniciens les données dont ils ont besoin pour réduire les hospitalisations et traiter les patients à distance avant qu'ils ne souffrent trop.

« Bonjour. Bill. S'il vous plaît. Montez sur la balance. Touchez les coussinets métalliques. » L'appareil enregistre un électrocardiogramme à partir des doigts de Bill et, plus important encore, des pulsations circulatoires qui font subtilement bouger son corps de haut en bas. Les outils d'apprentissage automatique calculent que les symptômes d'insuffisance cardiaque de Bill se sont aggravés.

C'est ainsi que les chercheurs du Georgia Institute of Technology envisagent un jour leur dispositif expérimental atteignant les patients, et dans une nouvelle étude, ils ont signalé le succès de la preuve de concept dans l'enregistrement et le traitement des données de 43 patients atteints d'insuffisance cardiaque. Une future version commercialisable de l'échelle de suivi médical aviserait idéalement un médecin, qui appellerait Bill pour ajuster sa médication à la maison, en espérant lui épargner un long séjour à l'hôpital et des souffrances inutiles.

Le signal pulsé et oscillant est appelé balistocardiogramme (BCG), une mesure que les chercheurs ont prise plus couramment il y a environ 100 ans, mais qu'ils ont abandonnée car la technologie d'imagerie la surpassait de loin. Les chercheurs le rendent à nouveau utile avec le calcul moderne.

"Notre travail est la première fois que les BCG ont été utilisés pour classer le statut des patients atteints d'insuffisance cardiaque, " dit Omer Inan, chercheur principal de l'étude et professeur agrégé à l'École de génie électrique et informatique de Georgia Tech.

Crise sanitaire

L'insuffisance cardiaque touche 6,5 millions d'Américains et est une maladie à évolution lente, dans lequel le cœur travaille de moins en moins efficacement. Beaucoup de gens la connaissent sous le nom d'insuffisance cardiaque congestive, car un symptôme majeur est l'accumulation de liquide, qui peut submerger les poumons, entravant la respiration et pouvant causer la mort.

Les patients subissent des hospitalisations répétées pour ajuster les médicaments lorsque leur état baisse, ou "décompenser, " faisant de l'insuffisance cardiaque un moteur majeur des admissions à l'hôpital et des coûts de santé. La surveillance à domicile réduit les hospitalisations mais nécessite actuellement une procédure invasive.

La recherche de Georgia Tech était à l'origine du lancement d'un tel dispositif de surveillance à domicile de l'insuffisance cardiaque implantable en 2011. Mais cette nouvelle solution permettrait potentiellement de se passer de la procédure, coûte beaucoup moins cher, et être beaucoup plus simple à utiliser, ce qui réduit la résistance des patients à la surveillance à domicile.

Compte tenu de son stade précoce, l'échelle BCG-EKG de l'étude a bien performé dans les tests hospitaliers mais aussi dans les tests à domicile, ce qui était prometteur, puisque la solution vise principalement un usage domestique éventuel.

L'équipe de recherche, qui comprenait des collaborateurs de l'Université de Californie, San Francisco, et l'Université du Nord-Ouest, ont publié leurs résultats dans la revue Transactions IEEE sur le génie biomédical . La recherche a été financée par le National Heart, Institut du poumon et du sang des National Institutes of Health.

Griffonnage de balisto

La partie ECG de l'échelle expérimentale n'est pas nouvelle ni ses grandes informations diagnostiques, mais à lui seul, il n'en dit pas assez sur l'insuffisance cardiaque. La partie BCG est majoritairement nouvelle, et il semble précieux pour la surveillance de l'insuffisance cardiaque, mais également difficile à enregistrer et à interpréter.

"L'ECG (ECG) a des ondes caractéristiques que les cliniciens comprennent depuis 100 ans, et maintenant, les ordinateurs le lisent souvent, " dit Inan. " Les éléments du signal BCG ne sont pas encore vraiment bien connus, et ils n'ont pas du tout été mesurés chez les patients souffrant d'insuffisance cardiaque."

L'ECG est électrique; le corps conduit bien ses signaux, et les enregistrements sont clairs.

Le BCG est un signal mécanique; la graisse corporelle l'amortit, et il est confronté à de nombreuses interférences dans le corps, telles que des variations tissulaires et des mouvements musculaires. Les BCG sont également plus bruyants chez les personnes atteintes de maladies cardiovasculaires.

Les patients souffrant d'insuffisance cardiaque ont tendance à être plus faibles, et au départ, les chercheurs craignaient de vaciller sur les balances lors des tests à domicile, ajoutant encore plus de bruit aux BCG. Mais les enregistrements ont été très productifs.

Bien qu'une lecture BCG soit un gribouillage par rapport aux gravures presque uniformes d'un ECG, Les BCG ont des schémas parallèles à ceux d'un ECG. Par exemple, le grand pic ascendant d'un ECG est suivi du grand "J-wave" du BCG.

Battements incohérents

Les chercheurs ont traité les BCG avec trois algorithmes d'apprentissage automatique, révélant des modèles qui diffèrent lorsque l'insuffisance cardiaque d'un patient est compensée, C'est, plus sain, à partir du moment où il est décompensé.

"Chez une personne atteinte d'insuffisance cardiaque décompensée, le système cardiovasculaire ne peut plus compenser la fonction cardiaque réduite, et puis le flux sanguin dans les artères est plus désordonné, et on le voit dans le signal mécanique du BCG, " a déclaré Inan. " Cette différence n'apparaît pas dans l'ECG parce que c'est un signal électrique. "

"La caractéristique la plus importante était le degré de variation du BCG, ce qui signifierait un flux sanguin irrégulier. Si vous découpez l'enregistrement en intervalles de 20 secondes et que les segments individuels diffèrent beaucoup les uns des autres, c'est un bon marqueur de décompensation, " dit Inane.