Un capteur extensible portable peut traiter et prédire les données de santé

Les capteurs médicaux portables ont ouvert la porte à la surveillance de la santé et à l’évaluation des traitements à distance. Mais établir des diagnostics et des plans de traitement basés sur de nombreux points de données, tels que les mouvements musculaires, la fréquence cardiaque, la respiration ou la parole et la déglutition, peut être difficile à réaliser rapidement pour les prestataires de soins de santé.

Les chercheurs en ingénierie ont créé une plate-forme d'apprentissage automatique capable d'analyser et de prédire plus efficacement les points de données collectés par les appareils portables, comme indiqué dans Communications naturelles. Ils ont appliqué la plate-forme à un nouveau capteur de gorge extensible et portable qui enregistre les vibrations et les impulsions musculaires électriques de la région du cou pour surveiller la parole et les habitudes de déglutition de l'utilisateur.

“Des dispositifs souples et extensibles sont nécessaires sur le marché des soins de santé pour surveiller en permanence les mouvements musculaires et de déglutition des patients souffrant de problèmes de gorge afin de les diagnostiquer et de les traiter correctement”, a déclaré le chercheur principal Huanyu “Larry” Cheng, de James L. Henderson. , Jr. Memorial Professeur agrégé de sciences de l'ingénierie et de mécanique à Penn State. “Les appareils actuellement utilisés ne fournissent que des informations limitées sur l'état de santé du patient et sont encombrants et inconfortables.”

Le patch portable est composé d'une interface d'électrode composite en hydrogel, conçue pour résister aux mouvements de l'utilisateur sur la surface de la peau tout en conservant une bonne qualité de signal, selon Cheng. Le matériau hydrogel insoluble est flexible et facile à appliquer et à enlever.

“L'hydrogel peut interagir directement avec la peau et confère une propriété conductrice aux capteurs”, a déclaré Cheng.

Le capteur d'hydrogel collecte des données sur les vibrations et les mouvements musculaires pour alimenter un algorithme d'apprentissage automatique à des fins d'analyse, selon le co-chercheur principal Libo Gao, professeur agrégé à l'Institut Pen-Tung Sah des sciences et technologies micro-nano de l'Université de Xiamen, en Chine. Après la collecte et l'analyse des données, celles-ci sont envoyées vers une interface cloud personnalisée, où les prestataires de soins de santé peuvent y accéder à distance.

« Les données des patients sont collectées par le patch à différentes fréquences, selon le type de statistiques, comme la déglutition, la parole ou la respiration », a expliqué Gao. “L'algorithme regroupe les quatre fréquences en une seule sortie rationalisée, ce qui rend les données beaucoup plus utiles pour que les prestataires de soins de santé puissent les examiner et les juger rapidement.”

L'algorithme possède des capacités adaptatives et des fonctions de mémoire, ce qui signifie qu'après avoir collecté les données sur les mouvements de la gorge du patient pendant une minute et effectué un entraînement hors ligne pendant trois heures, il peut prédire les données du patient avec une précision de plus de 90 %, selon Gao.

Les cliniciens peuvent utiliser les données prédictives pour établir des diagnostics plus tôt, ainsi que pour prédire comment les traitements pourraient fonctionner, a déclaré Cheng.

“L'apprentissage automatique adaptatif pourrait également aider à prendre en compte les différences individuelles dans les données d'une large population, afin que les chercheurs puissent tirer des conclusions sur la santé d'une large population sur la base d'ensembles de données individuels”, a déclaré Cheng.