À mesure que la télémédecine est devenue plus populaire, il en va de même pour les appareils qui permettent aux gens de mesurer leurs signes vitaux à domicile et de transmettre les résultats par ordinateur à leurs médecins. Pourtant, dans de nombreux cas, l'obtention de relevés à distance précis pour les personnes de couleur s'est avérée un défi persistant.

Prenez des mesures de fréquence cardiaque à distance, par exemple, qui reposent sur une caméra détectant les changements subtils de la couleur du visage d'un patient causés par les fluctuations du flux sanguin sous sa peau. Ces appareils, qui font partie d'une classe émergente de technologies à distance, ont constamment du mal à lire les changements de couleur chez les personnes à la peau plus foncée, a déclaré Achuta Kadambi, professeur adjoint de génie électrique et informatique à la UCLA Samueli School of Engineering.

Kadambi et son équipe ont maintenant développé une technique de diagnostic à distance qui surmonte ce biais implicite contre les peaux plus foncées tout en rendant les lectures de fréquence cardiaque plus précises pour les patients de toute la gamme des tons de peau. Leur secret ? Combiner les mesures basées sur la lumière d'une caméra avec les mesures radio d'un radar.

Les chercheurs ont présenté leurs conclusions, récemment publiées dans la revue ACM Transactions on Graphics , à la conférence SIGGRAPH 2022 à Vancouver, en Colombie-Britannique. La conférence, qui se tient à la fois virtuellement et en personne, est organisée chaque année par les membres de l'Association for Computing Machinery.

Cette avancée pourrait conduire à de nouvelles classes de dispositifs médicaux performants et de technologies à distance plus précises et équitables, ont déclaré les chercheurs, permettant aux médecins et aux systèmes de santé de surveiller à distance les patients en toute confiance, à la fois en milieu clinique et depuis le domicile des patients.

"Dans l'ensemble, ce travail montre que des solutions d'ingénierie pratiques et innovantes peuvent résoudre les biais persistants dans les dispositifs médicaux", a déclaré Kadambi, qui est également membre du California NanoSystems Institute de l'UCLA. "Mais cela nécessite d'abord de reconnaître qu'un tel parti pris signifie que la meilleure technologie actuelle n'est peut-être pas la meilleure pour tout le monde. Grâce à une conception réfléchie, nous pouvons trouver des solutions équitables qui fonctionnent aussi bien ou mieux."

La fusion de deux techniques par l'équipe de l'UCLA montre une voie prometteuse vers la réalisation de ces objectifs, a déclaré Kadambi, qui est également professeur adjoint d'informatique et chercheur principal de la recherche. En tant que responsable du Visual Machines Group à UCLA, il a écrit sur différents types de biais dans les dispositifs médicaux et sur la manière de les corriger.

En développant leur nouvelle technologie, les chercheurs ont d'abord montré que le dispositif de télédétection lui-même était la source du biais, démontrant dans leur article que des niveaux plus élevés de mélanine, des pigments naturels de la peau, interfèrent avec ce que l'on appelle la photopléthysmographie, ou PPG. , signal utilisé dans les mesures de fréquence cardiaque à distance actuelles basées sur la caméra.

La signalisation PPG est également utilisée pour mesurer la fréquence cardiaque via des appareils tels que les oxymètres de pouls, qui se fixent sur le doigt d'un patient, ainsi que certains produits commerciaux portables et des applications alimentées par des montres intelligentes. Ces appareils émettent de la lumière sur la peau et détectent les changements dans la quantité de lumière réfléchie par la circulation du sang juste sous la surface. Cette lumière réfléchie produit le signal PPG, une mesure de la fréquence cardiaque d'un patient.

Les efforts antérieurs pour remédier aux biais de teint dans ces technologies ont généralement cherché à les corriger par une programmation supplémentaire ou en élargissant les normes de base en utilisant une gamme plus diversifiée de tons de peau. Mais aucune de ces approches ne cible le vrai problème, a déclaré Kadambi, qui est la physique de l'appareil lui-même.

Les chercheurs de l'UCLA se sont plutôt tournés vers une autre technologie qui peut donner une estimation de la fréquence cardiaque :le radar. À 77 gigahertz, le radar peut détecter des changements subtils dans le déplacement de la poitrine à partir des battements de cœur. Et bien que cette méthode surmonte le problème du biais de teint, elle est moins fiable que la signalisation PPG. Cependant, ils ont trouvé le succès en combinant ces deux modes de détection différents (caméra et radar) et en les affinant grâce à l'apprentissage automatique pour travailler de concert.

Lors de tests menés auprès de 91 personnes, les chercheurs ont démontré que leur système caméra-radar surpassait les PPG à distance par caméra en termes de précision et d'équité des mesures sur une grande variété de tons de peau.

"Les soins de santé à distance multimodaux ont le potentiel de rendre les appareils plus équitables non seulement sur les tons de peau, mais sur un ensemble diversifié d'attributs, tels que l'indice de masse corporelle, le sexe et divers problèmes de santé", a déclaré Alexander Vilesov, étudiant diplômé en génie électrique et informatique de l'UCLA. et co-auteur principal de l'article. "La plupart de ces aspects n'ont pas été explorés en profondeur, et une partie de nos recherches futures vise à comprendre ces biais."

Les chercheurs ont suggéré que de telles améliorations fondées sur l'équité pourraient être apportées à d'autres types de technologies, telles que les capteurs thermiques, acoustiques, proches de l'infrarouge et de polarisation de la lumière.

"La pandémie de COVID-19 a révélé que de nouvelles technologies sont nécessaires pour permettre aux médecins et aux équipes de soins de surveiller à distance leurs patients", a déclaré le co-auteur de l'étude, le Dr Laleh Jalilian, professeur adjoint clinique d'anesthésiologie et de médecine périopératoire à UCLA Health. « Dès le début de notre collaboration, nous nous sommes concentrés sur le développement d'une technologie médicale qui fonctionne de manière équitable et avec une grande précision chez les patients de divers tons de peau, car cela donnera aux médecins l'assurance qu'ils peuvent prendre des décisions médicales de haute qualité.

Les étudiants diplômés en génie électrique et informatique de l'UCLA, Pradyumna Chari et Adnan Armouti, sont également co-auteurs principaux de l'article. Les autres auteurs de l'article, tous membres du Visual Machines Group, sont les étudiants diplômés en génie électrique et informatique de l'UCLA, Anirudh Bindiganavale Harish, Kimaya Kulkarni et Ananya Deoghare. + Explorer plus loin

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