Thanks to its ubiquitous usage in electronic devices, lithium is quite a well-known element in high demand as we move to a more electric world. A team of researchers at The University of Texas has now co-developed a method of sourcing this element that is not only efficient but also uses wastewater from oil and gas production facilities.

In addition to our increasing use of electronic devices, we are also transitioning to electric vehicles (EVs) to reduce our carbon emissions. Both these technologies currently use lithium-ion batteries. While it is an abundant element, sourcing lithium is not straightforward or environmentally friendly as well, leading to quite a paradox.

Scientists are looking towards the salty waters of the sea to source lithium in a more sustainable manner but the solution probably lies in the oil and gas production facilities that should ideally be at the cusp of shutting down in the near future.

As researchers write in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) paper, the wastewater generated during oil and gas production is as rich in lithium as saltwater brines that are currently used. Billions of liters of this wastewater are produced every day in the US alone. However, there aren’t many takers for the lithium in them because the separation process is not very efficient.

Working with researchers at the University of California, Santa Barbara, the team designed a new polymer using crown ethers that prioritizes the separation of lithium from the water. Conventionally, crown ethers have not been used for water treatment applications but their ability to bind specifically to sodium ions, allows lithium ions to move faster through the membrane and is easy to filter out.

The researchers estimate that wastewater produced at Eagle Ford Shale in Texas in a week can produce enough lithium for 300 electric vehicle batteries or 1.7 million smartphones.

While we wait for other battery technologies to catch up with the capacities of lithium-ion, this method holds the potential to source lithium sustainably. It is also a great situation for the oil and gas companies to be in since it allows them to continue production for now and make monies from their waste as well.

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In the Batman movies, the Dark Knight’s cape pulls off a neat trick. Most of the time it billows behind him while he crumples nameless henchmen, but when Batman needs to make a quick escape, he can leap off a building and stiffen his cape so that it works like a glider that carries him into the night. One moment the cape is fluid, then the next it’s rigid. It’s a smart bit of engineering that engineers at Caltech and JPL have now replicated in the real world.

This material, inspired by chainmail, can go from a foldable, fluid-like state into a specific solid shape with the application of pressure. The researchers behind it hope this tech could potentially be used as a smart fabric for exoskeletons, or even as an adaptive cast to be applied to a broken limb, to keep your bones where they need to be.

The physics behind the technology will be familiar to anyone who’s bought vacuum-packed coffee, explains Chiara Daraio, a professor of mechanical engineering and applied physics at Caltech. “Think about coffee in a vacuum-sealed bag. When still packed, it is solid, via a process we call ‘jamming’. But as soon as you open the package, the coffee grounds are no longer jammed against each other and you can pour them as though they were fluid,” she says.

To discover the chainmail that would be the most flexible at rest and the stiffest under pressure, the team 3D-printed different configurations of linked particles and tested each in a computer simulation.

The researchers chose an octagonal shape for the links, even though that doesn’t produce the stiffest fabric possible. “If we are looking to provide the largest possible stiffening effect in a fabric, or in designing a material that can show the highest resistance to bending, then the octahedron is not the optimal shape,” said Daraio. “Surprisingly, ancient chain mails (with circular or square linked elements) are much better at that!

“However, circular rings and squares-based chainmail is also much heavier (because they pack more densely). So if our goal is to find the optimal material for wearables, we may need to define optimality parameters that are different and more specific.

“For example, find the particle shape that gets us to the largest stiffening AND the lighter weight. In general, the more average contacts we can get between two particles, the higher the stiffening effect will be.”

In one demonstration, the fabric was able to support a load more than 50 times its own weight.

In parallel research, Daraio and her team are investigating strips of polymers that shrink when heated. These strips could be woven into this new type of chainmail to create solid objects – like bridges – that fold down flat when not needed. The two materials working together could also, she suggests, create robots that can morph into different shapes to solve different problems.

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Dr.Imane Douabi: Biologiste médicale / chercheuse en santé digitale.

PERSPECTIVE D’AVENIR

L’innovation et l’évolution technologique tendent vers la digitalisation totale des services de soins de la santé. Le big data, l’IA, le cloud computing, la télémédecine, le dossier électronique du patient, les capteurs intelligents, l’IdO, les robots etc. Elles sont toutes des technologies en plein essor, notamment dans le secteur de la santé. Vue les problèmes de santé publique, économiques et sociaux engendrés par la pandémie COVID-19, cette évolution connait aujourd’hui une accélération décisive.

L’objectif ultime est d’assurer un service de soins de santé et des conditions de bien-être centrés sur le patient, avec une médecine personnalisée, abordable et accessible à chaque personne. Dans cette perspective, et en cas d’épidémie à agent pathogène émergent, la combinaison des technologies de la Réalité Virtuelle/Réalité Augmentée avec l’intelligence artificielle (IA) et l’Internet des Objets (IdO) présentera des domaines d’application encore plus puissants qui révolutionneront les soins de santé et la pratique médicale particulièrement lors d’une épidémie émergente (21).

1-Réalité virtuelle et réalité augmentée :

       1-Définition de la réalité virtuelle (RV)

Le terme RV est une technologie numérique qui fournit une expérience simulée sous forme d’un monde tridimensionnel généré par ordinateur, celui-ci peut être exploré de manière interactive à travers une variété de périphériques informatiques. La RV peut être n’importe quel système qui vise à permettre à un utilisateur de ressentir une expérience grâce à l’utilisation d’outils spéciaux de changement de perception. L’environnement fourni par cette technologie présente les avantages d’un grand confort, de la créativité et de la productivité. C’est une l’illusion de la réalité, celle qui existe à l’intérieur d’un environnement virtuel de telle sorte que l’image change continuellement en fonction de l’orientation et du regard de l’utilisateur. En général, l’utilisateur interagit et sent qu’il est dans le monde réel, mais le centre de l’interaction est l’environnement numérique. Ainsi, les utilisateurs peuvent naviguer dans le monde virtuel comme s’ils en faisaient partie et auront un haut niveau d’interactivité en l’expérimentant individuellement, exprimant ce que l’on appelle « immersion » ou « présence » (21, 22, 23).

De plus, la RV permet aux gens de travailler ensemble en temps réel grâce à des tableaux blancs intuitifs, les simulations peuvent être visitées et le contenu peut être enregistré (26).

       2-Définition de la réalité Augmentée (RA)

La RA est une forme de réalité virtuelle dans laquelle un stimuli synthétique est superposé à des objets du monde réel pour améliorer l’expérience d’apprentissage de l’utilisateur à l’aide d’un écran monté sur la tête, d’ordinateurs portables (affiche une projection sur des humains et des mannequins) et superpositions d’écran d’ordinateur. Le résultat de la RA est de concentrer l’interaction dans l’exécution de tâches dans le monde réel au lieu du monde numérique (21).

Aujourd’hui, la RA (ou réalité mixte), remplace la réalité virtuelle en raison de la collaboration du monde réel et des objets virtuels,  plutôt que d’avoir  l’ensemble généré par l’ordinateur dans un monde entièrement virtuel. Par conséquent, dans un proche avenir, la RA va  progressivement remplacer la RV (21).

       3-Applications de Réalité virtuelle dans les soins de santé (23)

L’armée et l’industrie du divertissement étaient les principaux développeurs et utilisateurs de la réalité virtuelle, mais les récentes avancées médicales et scientifiques ont rendu les technologies de la réalité virtuelle applicables à d’autres domaines, parmi ces applications en soins de santé, on retrouve :

1- La santé mentale :

En 1993 la production des applications de la réalité virtuelle en médecine a commencé pour traiter les troubles de santé mentale. Auparavant, la thérapie cognitivo-comportementale (TCC) RV était utilisée pour traiter certaines conditions de phobie telles que la phobie de la hauteur. Il a été considéré comme un traitement de premier choix car il a enregistré un taux de réussite supérieur à 90%. Ces dernières années, la thérapie par exposition à la réalité virtuelle (VRET) a été un nouvel outil efficace pour le traitement alternatif des troubles anxieux et spécifiques (23). De plus, la RV est efficace en psychothérapie pour distraire les patients pendant les procédures douloureuses ou pour fournir un traitement pour une gamme plus large de troubles anxieux tels que les troubles de stress post-traumatique.

2- La chirurgie à distance :

Aujourd’hui, les applications de la RV dans les soins de santé avancés se sont orientées vers des interventions chirurgicales. La chirurgie à distance peut être effectuée efficacement à n’importe quel endroit où se trouve le patient, ce-ci grâce à l’application de la procédure simulée dans l’environnement virtuel qui est effectuée par un chirurgien est transmise à un instrument robotique imitant ces actions. Les chirurgiens peuvent ainsi effectuer une télé-chirurgie à distance, une chirurgie invasive minimale, une pré-planification chirurgicale, une répétition chirurgicale, une chirurgie guidée par l’image et une simulation chirurgicale à l’aide d’une console de chirurgie.

3- Le diagnostic radiologique (23) :

Les progrès technologiques en imagerie diagnostique produisant des coupes radiologiques peuvent être utilisées pour constituer une reconstruction tridimensionnelle simulée d’organes. Ces dernières sont devenues un outil de diagnostic important offrant aux cliniciens une vision plus naturaliste de l’anatomie du patient. La génération et la collecte de données à haute résolution sont rendues possibles avec les derniers systèmes qui sont facilement parcourus par l’ajout de logiciels de visualisation sophistiqués à la base matérielle existante, fournissant ainsi une valeur en réduisant le temps et les coûts du personnel et en améliorant l’efficacité clinique. Les modalités d’imagerie qui représentent les applications assistées par ordinateur de la RV en radiologie comprennent la tomodensitométrie, l’IRM, l’imagerie par rayons X NM, l’échographie et la radiographie informatisée (23).

4- Autres applications :

D’autres applications de la RV ont été largement réalisées à savoir, la thérapie médicale, la médecine préventive, la visualisation de bases de données, l’amélioration des compétences et la réadaptation, ainsi que l’éducation et la formation médicales en incorporant des jeux sérieux et d’autres techniques (21).

2-Apport de la RV et la RA en quarantaine pendant une épidémie

Afin de mettre fin à toute menace épidémique due à un agent pathogène émergent ou réémergent, le recours aux technologies digitales innovantes s’avère d’une importance indiscutable. Surtout que le mode de vie actuel des humains, à travers lequel les interactions, les échanges et les déplacements internationales se renforcent et s’accentuent de plus en plus.

Dans ce contexte, la réalité virtuelle (RV) jouerait un rôle notable grâce à une communication virtuelle audiovisuelle révolutionnaire (24). La technologie RV   développe une plate-forme pour d’une part, réduire l’interaction directe des médecins avec les patients infectés par l’agent pathogène, D’autre part, cette technologie contribue à améliorer les systèmes de surveillance de la situation en cours (24).

Les gens mis en quarantaines peuvent garder des liens sociaux avec leurs membres de familles, et aussi leurs activités en travail tout en évitant les interactions interhumaines (22).  En effet, pendant une épidémie, la technologie de la réalité virtuelle offrait une excellente option pour les appels vidéo. L’avantage le plus important de ce média est sa capacité à donner aux gens le sentiment d’être ensemble dans le même espace sans avoir besoin d’interactions directes. L’avantage supplémentaire est que les gens peuvent se concentrer entièrement sur la tâche à accomplir sans aucune distraction. La RV améliore l’efficacité, améliore le travail en groupe, réduit les frais de déplacement, réduit l’absentéisme et réduit l’impact de l’environnement. De ce fait, la RV est un excellent outil de communication et de collaboration qui permet de minimiser les risques de propagation d’une épidémie (22).

La réalité augmentée (RA) permet aux informations numériques d’être superposées et intégrées dans notre environnement physique.  Pendant la quarantaine, la RA est un outil qui peut aider les gens à transformer leur environnement immédiat en espaces d’apprentissage, de travail et de divertissement.

Pendant une épidémie, cette technologie innovatrice pourrait bien jouer un rôle très important dans l’éducation des citoyens par rapport à la compréhension de l’évolution d’une épidémie, l’acquisition des nouvelles connaissances concernant l’infections ainsi que tout autre complication pathologique, et l’apprentissage des mesures à prendre dans le cadre de la prévention, le diagnostic, le traitement et/ou le suivi des patients.  Certaines études ont démontré l’efficacité de la RA dans l’enseignement à distance au profit des étudiants[1].

Les applications de RA et de RV pourraient aider les communiés à surmonter l’isolement du confinement.

3-La RV combinée à l’IdOM avec capteur flexible intelligent face à une épidémie.

 L’une des clés pour aplatir la courbe épidémiologique d’une épidémie, c’est le diagnostic précoce des personnes nouvellement infectées. En effet, dans la lutte contre les infections émergentes ou ré-émergentes, un diagnostic précoce et précis est le moyen le plus efficace de rompre la chaîne de transmission et d’atténuer l’impact de ces maladies infectieuses.

Les méthodes moléculaires tel que la PCR^[2] sont des méthodes spécifiques avec une grande sensibilité. Toutefois, malgré leur capacité à détecter les infections plus rapidement que les approches conventionnelles, elles ont plusieurs limites telles que le coût très élevé pour le diagnostic clinique de routine, technique longues (plusieurs heures voir un ou deux jours pour rendre le résultat) et exigeantes en main-d’œuvre et en infrastructure.

Par rapport aux méthodes de laboratoire conventionnelles y compris les techniques moléculaires, les tests au chevet du patient (CDP) ont un énorme potentiel pour améliorer la gestion des maladies infectieuses, car ils aident au diagnostic précoce de la population infectée et permettent ainsi une surveillance et un traitement opportuns qui contribuent finalement à une gestion efficace de la maladie (11).

L’identification en temps réel de l’infection aide à fournir un traitement médical efficace et, surtout, offre un contrôle sur l’épidémie. La meilleure prise en charge clinique et l’amélioration du traitement des maladies reposent sur le développement d’outils de diagnostic appropriés qui sont abordables, spécifiques, rapides, sensibles, robustes et accessibles aux utilisateurs finaux.

Il est nécessaire de développer des systèmes de diagnostic intelligents les tests au CDP pour la détection sélective et sensible des agents infectieux afin d’identifier l’infection à un stade précoce à de faibles concentrations. L’objectif final de la fabrication d’un test au CDP est de correspondre aux critères ASSURED définis par l’OMS : sensible, robuste, livrable à ceux qui en ont besoin, convivial, abordable, sans équipement et spécifique.

   La demande de la plate-forme des tests au CDP a conduit à une évolution rapide des technologies de biocapteur. Les biocapteurs intégrés aux dispositifs analytiques convertissent les événements de reconnaissance en sortie lisible à l’aide d’une molécule biologique.

Les progrès des systèmes des tests au point de service impliquant la nanotechnologie améliorent les chimies d’amélioration du signal et de détection. De plus, l’utilisation d’un substrat flexible pour intégrer différents composants améliore leurs capacités en tant que dispositifs de diagnostic abordables, non invasifs et sophistiqués (11).

Par ailleurs, les appareils portables dotés de capteurs de soins de santé flexibles constituent un moyen nouveau et pratique de surveillance de la santé et mettent les méthodes de diagnostic traditionnelles sur la voie de la portabilité et de l’utilisation à distance. Ces dispositifs sont constitués à partir de nouveaux matériaux ayant des caractéristiques intrinsèques flexibles souples et étirables, tels que les polymères et caoutchoucs en raison de leurs structures moléculaires spécifiques et biocompatibles. Ces dispositifs de soins de santé flexibles réalisent une multifonctionnalité qui pourrait surveiller plusieurs signaux physiologiques simultanément (25).

Parmi ces capteurs innovants, ils existent des capteurs sanguins flexibles pouvant surveiller l’oxygène sanguin en temps réel chez les patients souffrant de diabète et de maladies respiratoires, tout en rapportant les résultats en temps opportun.

Wang et coll ont conçu un système de patch de détection optique HR extensible avec des performances prometteuses. L’appareil a des capteurs flexibles inspirés de la peau, tels que la peau électronique, et sont conçus pour imiter la peau humaine pour la détection de pression, de tension, d’étirement et de température (25).

En conclusion, la surveillance de la santé en réalité visuelle (RV) par des appareils électroniques flexibles offre une nouvelle voie à la médecine à distance et portable. La combinaison de l’électronique flexible et de la RV pourrait faciliter le diagnostic intelligent des maladies à distance grâce à la surveillance en temps réel des signaux physiologiques et à l’interaction à distance entre le patient et le médecin.

Les capteurs de soins de santé flexibles et les technologies RV sont des techniques révolutionnaires pour les soins de santé, permettant des services de télémédecine très utiles pour la gestion d’une épidémie, notamment le diagnostic à distance des maladies et la bonne surveillance clinique et thérapeutique des patients en quarantaine. Les données transmises en temps réel à un hôpital pourront être analysées et interprétées par un médecin assisté par la technologie de l’IA. Le médecin pourra ainsi prendre des décisions cliniques intelligentes au moment opportun. Par conséquent, la combinaison de l’IdOM menu d’un capteur de soins de santé flexible et portable et de la technologie Réalité Virtuelle sera une technologie potentiellement révolutionnaire pour des soins de santé personnalisés, rationnels et efficaces en période d’épidémie.

CONCLUSION

 Les avancées impressionnantes des technologies digitales et des sciences de l’informatique influent sur toutes les activités humaines.  Introduites au domaine de la santé, une telle rénovation scientifique et technologique nous mène vers  la conceptualisation d’un nouveau paradigme révolutionnaire, basé sur des soins de santé à distance, en temps opportun, de précision et personnalisés. Dans ce concept,  le système de soins de santé repositionne le patient bien au centre d’une organisation digitalisée.

La technologie  de l’Internet des objets, habilitée par l’IA, la télémédecine,  la RV et la RA offrira une multitude de voies d’innovation pour le bien être du patient, la charge du personnel de soins, l’économie du système de la santé et les travaux de recherches scientifiques et technologiques.

Nous sommes dans une période de transition dans laquelle les l’IdO  occupera un rôle principal dans l’avenir de la médecine et de la santé. La gestion globale d’une épidémie s’améliorera et deviendra plus intelligente et meilleure. Ainsi, l’Internet des objets médicaux jouera un rôle essentiel aussi bien dans le diagnostic précoce, la surveillance des patients en quarantaine, le suivi des patients sous traitement, le recherche des traitements et des vaccins appropriés et dans la gestion du système de santé à l’échelle mondiale.

La connexion via internet assisté par l’IA et la RV/RA des acteurs de soins, médecins, pharmaciens, personnel infirmier, sociétés pharmaceutiques et les dispositifs médicaux avec le patient, dans une approche pluridisciplinaire avec une coopération internationale, révolutionnerait vraiment l’avenir des soins de santé notamment lors d’une épidémie à agents pathogène émergent.

BIBLIOGRAPHIE

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[2] Polymerase chain reaction : réaction de polymérisation en chaine, technique permettant l’identification d’une séquence génétique de l’ADN par son amplification, elle est largement utilisée pour le diagnostique microbiologique des maladies infectieuses.

Dr.Imane Douabi: Biologiste médicale / chercheuse en santé digitale.

LES NOUVELLES TECHNOLOGIES AU CŒUR DU DEFI DE LA COVID-19

Le défi mondial actuellement imposé par la pandémie due au nouveau coronavirus SARS-Cov-2 a mis en évidence le rôle primordial que jouent les technologies numériques.

Depuis le début de la pandémie, les populations, les gouvernements, les entreprises et les services y compris les soins de santé ont manifesté un passage accéléré au numérique. Par ailleurs, des efforts rapides ont été déployés dans différentes communautés de recherche pour exploiter une grande variété de technologies pour lutter contre cette menace mondiale. Les Nations Unies ont mobilisé leurs ressources et celle de la communité technologique mondiale pour établir des solutions efficaces basées sur les outils et les applications numériques, les engins robotisés et l’IA, afin de lutter contre cette pathologie[1].

Présentant un aperçu non exhaustif des technologies ayant été utilisées dans la lutte contre la pandémie de coronavirus, pour surveiller et contenir la propagation rapide de la maladie, et pour aider les établissements de santé publique à maintenir leur capacité de répondre aux besoins croissants causés par cette pandémie.

1- Intelligence artificielle

Les organisations internationales et les scientifiques ont utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour suivre l’épidémie en temps réel, afin de pouvoir prédire où le virus pourrait réapparaître pour pouvoir développer une réponse efficace. Par exemple, la République de Corée a réussi à aplatir rapidement la courbe des contaminations en recourant à la technologie de l’IA^[2] .

Dans le cas de la Covid-19, l’IA a été utilisée principalement pour aider à détecter les personnes infectées grâce au repérage de signes visuels de Covid-19, sur des images de tomodensitométrie (CT) pulmonaire, pour surveiller, en temps réel, les changements de température corporelle grâce à l’utilisation de capteurs portables, et pour fournir une plate-forme de données open source pour suivre la propagation de la maladie.   Les technologies de l’IA ont été exploitées également pour proposer de nouvelles molécules qui pourraient servir de médicaments potentiels.

Certaines applications d’IA ont été utilisées pour détecter les fausses informations sur la maladie en se basant sur les techniques d’apprentissage automatique.  Facebook, Google, Twitter et TikTok se sont associés à l’OMS pour examiner et exposer de fausses informations sur Covid-19.

Pour contrôler la mise en quarantaine des voyageurs,  le géant chinois de la recherche sur Internet, Baidu, a développé un système utilisant la technologie infrarouge et de reconnaissance faciale qui scanne et prend des photos de plus de 200 personnes par minute à la gare de Qinghe à Pékin. À Moscou, les autorités utilisent la technologie de reconnaissance faciale automatisée pour numériser les images des caméras de surveillance dans le but d’identifier les arrivées récentes de Chine, placées en quarantaine par crainte d’Infection par covid19.

L’efficacité de ces applications d’IA ne dépendra pas seulement de leurs capacités techniques, mais également de la manière dont les contrôleurs humains et les développeurs d’IA superviseront leurs parcours de mise en œuvre conformément aux normes algorithmiques établies, aux principes juridiques et aux garanties éthiques.

2- Télémédecine :

Dans le but d’aplatir la courbe épidémiologique COVID-19 et d’aider les structures de soins de santé, particulièrement les hôpitaux, à rester fonctionnels, les services non essentiels s’arrêtent pendant la pandémie. Des technologies numériques alternatives, propices à l’auto-quarantaine, offrent donc l’opportunité d’avoir un lien essentiel entre les patients et les cliniciens, contournant la nécessité de se rendre dans des hôpitaux surchargés.

La technologie de télésanté est un moyen rentable et efficace pour ralentir la propagation du virus et pour réduire la pression sur la capacité hospitalière. En effet, en fonctionnant comme un filtre sélectif, en maintenant les personnes présentant des symptômes modérés à domicile et permettant l’acheminement des cas les plus graves vers les services de soins intensifs au sein des hôpitaux.

En France, dès l’instauration du confinement les téléconsultations ont connu un essor spectaculaire, avec environ 40000 téléconsultations remboursées en Février 2020 et plus de 3 000 médecins téléconsultants.[3]

La prestation à distance de services de soins cliniques grâce à la technologie de conférence audiovisuelle offre plusieurs avantages cruciaux. Premièrement, cela permet aux hôpitaux d’être à l’écart des cas confirmés; deuxièmement, il réduit les taux de transmission du virus, car il n’y a aucun risque d’être exposé à l’agent pathogène; et troisièmement, comme il est disponible à tout moment, il peut traiter plus de patients que les soins en personne.

3- Internet des objets

Dans le contexte du COVID-19, des dispositifs et des applications compatibles IdO ont été utilisés pour réduire la propagation du COVID-19, en posant un diagnostic précoce, en instaurant une surveillance des patients et en appliquant des protocoles définis après le rétablissement du patient (6).

       1- Les appareils portables :

Le développement de ces dispositifs a eu un impact remarquable sur la détection précoce des maladies. Un appareil IdO portable approprié aide le patient à reconnaitre si les signes respiratoires sont suspects d’une infection à coronavirus, ce qui lui permet de prendre un rendez-vous médical avant l’apparition de tout autre symptôme (6).

Les bracelets portables IdO ont apporté une aide importante dans la surveillance des patients infectés par le nouveau coronavirus. Ces appareils ont montré des résultats prometteurs pour empêcher la contamination des gens sains par les patients en contrôlant leur déplacement pour ne pas quitter les zones de quarantaine.

Cette approche a été utilisée à Hong Kong,  où les autorités utilisent un bracelet électronique lié à une application smartphone afin de suivre les nouveaux arrivés dans les aéroports, ce qui permet de les surveiller pendant 14 jours.  Si un patient ne porte plus la bande électronique ou s’il quitte la zone de quarantaine, une alerte sera envoyée pour informer les autorités.

Les dispositifs portables « Wearables » sont des appareils qui peuvent être utilisés également pour retracer les contacts étroits des utilisateurs avec d’autres personnes et les alerter si la distance sociale n’est pas respectée.

       2- Thermomètres intelligents :

Une large gamme de thermomètres intelligents IdO a été développée pour enregistrer des mesures constantes de la température corporelle. Ces dispositifs peu coûteux, précis et faciles à utiliser peuvent être portés ou collés à la peau sous les vêtements. Ils sont généralement proposés sous différentes formes telles que le toucher, le patch et la radiométrie. L’utilisation de ces appareils dans la vie quotidienne des gens peut améliorer les chances de diagnostiquer de nouveaux patients à un stade précoce.

       3- Drones  (6)

La technologie des drones combinés à l’IdO a été utilisée avec efficacité pendant la pandémie, pour le diagnostic précoce du COVID-19, la surveillance des personnes mises en quarantaine et à la phase de traitement. Le drone à imagerie thermique a été conçu pour capturer la température des personnes présentes dans les foules et peut être utilisé dans la phase de diagnostic précoce. Ce type de drone peut être combiné avec la réalité virtuelle en tant qu’appareil portable pour identifier les personnes ayant des températures élevées (fièvre). Cet appareil présente l’avantage de réduire les interactions humaines, tout en gagnant le temps par rapport aux pistolets thermomètres. Un exemple de ce dispositif est l’application Pandemic Drone développée par une entreprise canadienne pour la surveillance et la détection à distance de tout cas d’infection en captant la température, les signes respiratoires tels que la fréquence cardiaque et les éternuements ou toux.

L’utilisation de drones joue un rôle important lors d’une quarantaine pour réduire le nombre de cas de COVID-19 en protégeant le personnel de santé d’être contaminé par les interactions avec les patients et le contact avec les zones contaminées. Par exemple, les drones dans cette phase peuvent aider les agents de santé et les patients en désinfectant les zones ou en fournissant des traitements médicaux aux patients. Par exemple la société DJI a produit un drone désinfectant avec la capacité de désinfecter 100 mètres en 1 heure. Ce type de drone a également été utilisé en Espagne. Un autre exemple concernant les drones médicaux, en Chine ces derniers ont aidé à accélérer efficacement le diagnostic des patients en assurant le transfert des kits de test COVID-19, les échantillons et/ou les fournitures médicales entre les laboratoires et les centres médicaux.

       4- Robot (6)

Les différents types de robots combinés à l’IdO est une révolution technologique éminente, son utilisation a connu un succès tant sur le plan du diagnostic précoce que sur le plan thérapeutique, particulièrement, les opérations  chirurgicales chez les patients COVID-19 positifs.

Un exemple de cet appareil, l’Intelligent Care Robot, a été développé grâce à un partenariat entre deux sociétés, Vayyar Imaging et Meditemi. Ce Robot détecte les symptômes du COVID-19 en 10 secondes en utilisant le balayage rapide sans contact d’une personne à une distance de 1 m pour capturer les signes respiratoires et la température.

Un autre exemple est le robot chirurgical DaVinci, qui est manipulé par un chirurgien alors que le patient est isolé en toute sécurité par une bâche en plastique. Cela aide à prévenir les infections en pratiquant des chirurgies à distance.

Les robots collaboratifs et les robots autonomes offrent quant à eux d’autres possibilités d’aider, d’une part, le personnel de santé dans leurs taches sans qu’ils soient contaminés par les patients infectés, d’autre part, les patients pendant la quarantaine pour la fourniture de leur nourriture ainsi que leurs médicaments.

Par ailleurs, les robots sociaux sont conçus pour communiquer avec les patients pendant cette période d’isolement, et les aider à réduire la fatigue mentale et la tension pendant une période de distanciation physique.

       5- Applications pour smartphone

Certaines applications pour smartphone ont été développées pour le diagnostic et la surveillance du COVID-19, activées avec l’IdO ces applications pour smartphone ont été largement utilisées pendant la pandémie COVID-19 afin d’augmenter les chances de détecter les personnes infectées en utilisant des informations telles que le système de positionnement global (GPS) et le système d’information géographique (SIG).

La mise en œuvre d’applications pour smartphone utilisant l’Internet des objets médicaux (IdOM) permet aux personnels de santé et aux autorités de surveiller plus facilement les patients et la propagation de la maladie. Les gens peuvent également télécharger leurs informations de santé sur le cloud adopté par l’IdO et obtenir des conseils de santé des hôpitaux en ligne. En utilisant cette plate-forme, les patients peuvent être guéris à domicile et participer ainsi à limiter la contamination et d’avoir moins de dépenses.

Parmi les exemples de ces applications on cite :

– La nCapp (6,20) :

Le programme intelligent d’assistant de diagnostic et de traitement COVID-19 (nCapp) a été développé en Chine à l’aide de l’Internet des objets médicaux sur une plate-forme cloud. Cette application pour téléphone portable est un système de diagnostic automatisé avec huit fonctions qui peuvent être sélectionnées par l’utilisateur. L’application nCapp peut générer automatiquement un rapport de diagnostic basé sur les données demandées et les questionnaires soumis par les patients. Le diagnostic est classé en trois catégories : confirmé, suspecté ou suspect. Pour les cas confirmés, on retrouve quatre niveaux «légere, modéré, sévère et critique», qui sont déterminés par un médecin. Des traitements spéciaux pour ces niveaux et d’autres types de catégories sont également définis. En général, l’application nCapp, a permis d’établir le diagnostic de COVID-19  plus rapidement et de contrôler la propagation du nouveau coronavirus plus facilement.

– La StayHomeSafe

L’application StayHomeSafe est considérée comme une combinaison d’applications pour smartphone et d’appareils portables. Il a été mis en œuvre à Hong Kong où les nouveaux arrivants dans les aéroports reçoivent un bracelet qui peut être associé à un smartphone pour définir l’emplacement de quarantaine avec l’avantage de la technologie de géorepérage utilisée par l’application.

En somme, les technologies de l’IA et celle de l’IdO sont parfaitement adaptées aux soins de santés requises pour faire face à cette pandémie, puisqu’il est nécessaire d’effectuer un suivi pour chaque patient sur un large territoire ce qui nécessite une gestion bien structurée et bien contrôlée (12).

L’IdO utilisé dans la pandémie COVID-19 a réussi à améliorer les soins hospitaliers en réduisant le temps d’attente des patients et offrant des soins personnalisés rapides efficaces et de qualité. Plusieurs appareils intelligents ont été utilisés tels que les analyseurs de gaz sanguins, les thermomètres, les lits intelligents, les glucomètres, les ultrasons et les radiographies (1).

Pendant la pandémie COVID-19, l’IdO permet un apport significatif sur le plan de l’amélioration des installations et le système d’information. En effet, l’IdO perfectionne la digitalisation des processus de soins médicaux,  améliore la gestion des hôpitaux, optimise le processus de surveillance du patient en mettant à sa disposition différentes forme d’appareils et d’applications médicales facile à manipuler et bien efficaces. Il contribue à l’innovation dans le domaine médicale pour résoudre les problèmes complexes et fournit un soutien notable dans les cas d’urgence critiques, et permet ainsi de sauver les vies des patients (1).

Cette technologie sert également à rationaliser l’utilisation des équipements et des appareils nécessaires aux patients, à réduire les déchets médicaux, à maitriser le suivi du médicament et à mieux contrôler tous les problèmes qui surviennent dans l’hôpital (1).

L’apparition de la pandémie du nouveau coronavirus, agent de la Covid-19, a poussé l’innovation d’une multitude d’applications numériques et la création de diverses initiatives technologiques pour tenter d’arrêter la propagation de la maladie, traiter les patients et soulager les personnels de la santé en surcharge de travail.  L’intelligence artificielle, l’IdO combiné à des robots et des drones sont déployés pour aider à suivre la maladie et appliquer des mesures restrictives, tandis que, les technologies de télémédecine offrent un moyen approprié pour ralentir la propagation du virus et pour maintenir la capacité de l’hôpital en fonctionnant comme un filtre sélectif, en gardant les personnes présentant des symptômes modérés à la maison et en acheminant les cas les plus graves vers les hôpitaux.

La Covid-19, en tant que première pandémie du siècle, représente une excellente occasion pour les décideurs et les régulateurs de réfléchir sur la plausibilité juridique, la solidité éthique et l’efficacité du déploiement de technologies émergentes sous la pression du temps. Il sera essentiel de trouver le bon équilibre pour maintenir la confiance du public dans les interventions de santé publique fondées sur des données probantes.

[1]https://www.un.org/fr/equipe-de-communication-de-la-riposte-de-lonu-au-covid-19/lonu-mise-sur-linnovation-technologique

[2] https://www.un.org/fr/equipe-de-communication-de-la-riposte-de-lonu-au-covid-19/lonu-mise-sur-linnovation-technologique.

[3] J.M.M, Télémédecine hier, et aujourd’hui avec la COVID, Revue Francophone des Laboratoires, 531, Avril 2021.

Dr.Imane Douabi: Biologiste médicale / chercheuse en santé digitale.

MEDECINE ET SANTE A L’ERE DIGITAL

   1-La e-santé et les mégadonnées ou « Big Data »  

La e-santé « e-health », et ses équivalents santé numérique, santé connectée représentent un terme qui désigne tous les domaines où les technologies de l’information et de la communication sont mises au service de la santé. Les professionnels de la santé utilisent particulièrement le mot télémédecine[1], alors que les ingénieurs en informatique utilisent le terme e-santé. Le mot télésanté concerne plutôt  l’utilisation des systèmes de communication pour protéger et promouvoir la santé[2].

Par ailleurs, les travaux de recherches en programmes informatiques dans le domaine de la santé ont commencé depuis les années 1960 et 1970. Par exemple, le programme MYCIN conçu pour servir de consultant clinique au profit des patients atteints d’infections, était considéré comme un programme d’aide aux décisions thérapeutiques. En effet, en se basant sur des connaissances médicales générales reçues des experts, il fournit au médecin des conclusions et des conseils thérapeutiques spécifiques à chaque patient (13). De ce fait, MYCIN est considéré comme l’un des plus anciens et importants programmes pionniers de l’intelligence artificielle en médecine (14).

A l’ère d’Internet, et ces derniers temps, des réseaux sociaux, l’homme assiste à une effervescence quantitative perpétuelle des données numériques. En effet, depuis près de 2 décennies les chercheurs, en informatique, puis en santé, se retrouvent dans l’obligation de changer leur manière de voir et d’analyser le monde. L’ampleur et la disponibilité des données s’imposent comme un fait d’évidence. Il s’agit de saisir de nouvelles manières de capturer, rechercher, partager, stocker, analyser et présenter des données en montée exponentielle. Ces données représentent le support de la médecine de demain, de ce constat est né le concept de mégadonnées, ou « big data » (4,15).

Les différents types de données utilisables en médecine regroupent notamment les données des dossiers médicaux dématérialisés, les données d’études cliniques, biologiques, socio-économiques et les données issues des réseaux sociaux ou celles qui ont été enregistrées par les objets connectés (16).

Dans ce contexte, une course vers l’utilisation de l’IA et les nouvelles technologies fait adhérer de plus en plus d’investisseurs. Le géant de l’informatique IBM a lancé, en 2012, le logiciel d’IA « Watson » pour conception d’un outil d’aide à la décision médicale dans le diagnostic du cancer (17).  IBM Watson est l’une des initiatives d’IBM[3], qui fournit une intégration avec n’importe quelle application à l’Internet des objets (IdO), des applications de santé basées sur la santé et assiste également par ses services existants. La force de Watson est son analyse de données et son intelligence artificielle^[4].

En 2014, Microsoft a lancé Microsoft Health afin de proposer une plateforme permettant à chacun de gérer sa santé. En 2016, Microsoft a annoncé l’engagement de plusieurs programmes d’IA visant à assister les cancérologues (18). En 2018, Google a annoncé des tests sur une nouvelle IA baptisée « Medical Brain »^[5].  En 2019, Microsoft, Google et Apple se sont engagés dans un projet de « centralisation des données des patients américains ».  Ce programme porté par le système d’assurance santé fédéral Medicare renferme aussi des organismes de complémentaires santé, des assurances et des professionnels de santé.

Par ailleurs, les géants du web, les GAFAM (Google, Amazon, Facebook, Apple et Microsoft) sont au sommet, en termes d’accès aux données. En effet, ils possèdent les plus grands volumes de données collectées grâce aux objets connectés, aux réseaux sociaux et à la téléphonie mobile, et les projets de partenariat avec les hôpitaux pour développer des services qui s’appuient sur les dossiers médicaux électroniques de milliers voire de millions de patients [6].

En réalité, dans le domaine de la santé, la révolution numérique tient en deux principaux volets : le big data^[7] et la e-santé, il en ressort une médecine préventive, prédictive, participative, personnalisée, et pertinente (4).

Les dispositifs portables ou « Wearables » et l’IdO détiennent la clé de la médecine connectée. En effet, les données capturées par les capteurs de ces appareils jouent un rôle de plus en plus puissant dans les soins de santé, facilitant le développement de systèmes de santé centrés sur le patient (4).

Afin de parvenir à l’autonomisation des patients et à concrétiser la vision de la santé pour tous, la stratégie mondiale pour la santé numérique 2020-2025, éditée par l’OMS vise à  renforcer les systèmes de santé moyennant l’application des technologies numériques pour les consommateurs, les professionnels de la santé, les prestataires de soins de santé et l’industrie.  Dans le contexte de cette stratégie mondiale, la santé numérique signifie « le domaine de connaissances et de pratiques associé au développement et à l’utilisation des technologies numériques pour améliorer la santé ». Dans cette définition,  la santé numérique élargit le concept de cybersanté[8] pour inclure les consommateurs numériques, avec un plus large éventail d’appareils intelligents et connectés. Elle englobe également d’autres utilisations des technologies numériques pour la santé, comme l’Internet des objets, l’apprentissage automatique, l’intelligence artificielle, l’informatique de pointe, l’analyse des mégadonnées et la robotique.

l’OMS à travers cette stratégie a annoncé que «  des technologies telles que l’internet des objets, les soins virtuels, le suivi à distance, l’intelligence artificielle, l’analyse de méga-données, la chaîne de blocs, les dispositifs portables intelligents, les plateformes, les outils facilitant l’échange et le stockage de données et les outils permettant la saisie et l’échange de données à distance ainsi que le partage d’informations pertinentes dans tout l’écosystème de la santé contribuant ainsi à la continuité des soins ont prouvé qu’elles permettaient d’améliorer les résultats sanitaires grâce à l’amélioration des diagnostics médicaux, des décisions de traitement fondées sur des données, des thérapies numériques, des essais cliniques, de l’autogestion des soins et des soins centrés sur la personne, ainsi qu’à la production de connaissances, d’aptitudes et de compétences davantage fondées sur des bases factuelles à l’intention des professionnels en vue de soutenir les soins de santé »

 2- Quelques exemples de l’utilisation des mégadonnées et IA en santé

Plusieurs expériences ont été réalisées permettant d’illustrer ce que peuvent apporter l’utilisation des mégadonnées et des logiciels d’intelligence artificielle, ci-dessous quelques exemples :

– Au Royaume-Uni, une expérience portée sur les données de 378 256 patients ayant eu un accident cardiovasculaire (ACV) depuis 2005, consistait à l’utilisation de quatre algorithmes d’IA entrainés sur 78% de ces données, ensuite ils ont estimé sur les 22% restant les chances de survenue d’un AVC. Les résultats ont été comparés à ceux effectués à la base des recommandations de l’American collège of Cardiology (ACC). En conclusion, les résultats prédictifs à dix ans obtenus par les algorithmes sont bien meilleurs que ceux utilisant les recommandations de l’ACC (17).

– En dermatologie, après entrainement de la machine sur une banque d’images, l’analyse algorithmique portée sur 2 032 cas a été comparée à celle d’un groupe de 21 experts. Le logiciel de « deep learning » a montré des résultats bien comparables en termes de spécificité et de sensibilité. Ainsi, cet algorithme pourrait être utilisé en télémédecine préventive des cas de cancer dermatologique en collectant les images d’anomalies cutanées captées par des smartphones (17).

– Dans le suivi du diabète, l’utilisation de « Machine learning et deep learning » pour détecter des rétinopathies diabétiques obtient d’ores et déjà des résultats exploitables en clinique. En effet, sur la base d’un fond d’œil standard, une méthode fondée sur des réseaux de neurones convolutifs[9] a été développée pour détecter automatiquement et simultanément exsudats, hémorragies et microanévrysmes. Cette approche présente une sensibilité de 0,96, 0,84 et 0,85 respectivement, pour détecter ces 3 anomalies. Il s’agit donc d’une technique fiable et rapide (15,17).

– Dans le domaine de la santé mentale, un exemple d’utilisation de réseaux sociaux concernant le dépistage précoce de la dépression. En se basant sur les « statuts Facebook » de plus de 500 000 cas, grâce aux techniques de machine learning, les chercheurs ont pu identifier près de 200 mots-clés que les utilisateurs de facebook utilisent de manière récurrente dans leurs textes mis en ligne au cours des 6 mois précédant un diagnostic de dépression. Il s’agit d’expressions sur des émotions négatives et de la tristesse, de la solitude, de l’hostilité, des plaintes somatiques et des références au milieu hospitalier (15).

– En rhumatologie, Un 1^er exemple de partage de données dans le domaine des pathologies auto-immunes, le Big Data Sjӧgren Projet Consortium, une collaboration internationale avec une base de données commune à 22 pays répartis sur 5 continents et rassemblant les données cliniques, biologiques et histologiques de 10 500 sujets présentant un syndrome de Sjӧgren. L’objectif est d’améliorer la prise en charge du syndrome de Sjӧgren à travers le monde. Cette étude permis effectivement de confirmer l’influence des marqueurs immunologiques sur le phénotype clinique du syndrome de Sjӧgren primaire, en particulier le fait que les manifestations systématiques sont plus fortement corrélées à l’hypocomplémentémie et à la cryoglobulinémie qu’aux anticorps antinucléaires et anti-Ro/La (15).

   3- IdO de la santé : notifications en temps réel, alertes et automatisation (4)

Des millions de personnes utilisent des appareils connectés en vue de garder ou d’améliorer leur bien-être. Ils existent actuellement plusieurs types d’appareils connectés à Internet tels que les balances, les moniteurs d’activité (par exemple : Fitbit, Apple Watch, Microsoft Band) qui mesurent la fréquence cardiaque, les mouvements, le sommeil, et les lecteurs de glycémie. Autres appareils intégrés peuvent mesurer la sueur, les niveaux d’oxydation, la consommation de nicotine, etc. Tous envoient des résultats de mesures en temps réel et suivent le comportement des utilisateurs à la seconde. Le début de l’année  2018 a même vu le premier portatif de battements de cœur fœtal.

Ces utilisateurs se servent des applications pour enregistrer leurs habitudes de vie, leur nutrition, leur activité, leur adhésion aux médicaments et également pour surveiller les effets secondaires des médicaments, entre autres.  Les données enregistrées pourraient être utilisées pour détecter le risque de maladie, alerter les médecins ou demander des services d’urgence en fonction des données biométriques reçues.

Les appareils sophistiqués apportent des solutions innovantes à de nouveaux problèmes. Par exemple, maintenant que la surveillance de la fréquence cardiaque est moins chère et plus omniprésentes, la détection de cas susceptibles d’être dangereux s’effectue actuellement plus tôt et plus facilement telle que la fibrillation atriale[10]. Le traitement des patients diagnostiqués peut souvent être simple : des anticoagulants qui sont efficaces jusqu’à 80%.

Aux Etats Unis, Les prestataires de soins évoluent vers des boîtes à outils sophistiquées pour utiliser le flux de données massif créés par les patients et pour réagir chaque fois que les résultats semblent inquiétants. Cette adoption est motivée par des organisations numériques établies et des startups en collaboration avec les agences d’assurance de santé.

Dans un autre cas d’utilisation, un programme innovant de l’Université de Californie à Irvine a donné aux patients atteints de maladies cardiaques la possibilité de rentrer chez eux avec une balance sans fil et de se peser à intervalles réguliers. Les algorithmes d’analyse prédictive ont déterminé des seuils de gain de poids dangereux et ont alerté les médecins pour qu’ils voient le patient de manière proactive avant qu’une réadmission d’urgence ne soit nécessaire.

Les dossiers de santé électroniques peuvent également déclencher des avertissements, des alertes et des rappels pour savoir quand un patient doit subir un nouveau test de laboratoire; ou suivre les ordonnances pour voir si un patient a suivi les instructions de traitement.

La prestation de soins de santé numérique connectée ouvre la possibilité de surveiller, de gérer et d’inverser la maladie, et de créer une population à morbidité réduite et une  longue espérance de vie.

Au fur et à mesure que les capteurs des appareils IdOM deviennent plus rapides, plus petits et plus performants, les profils des dossiers de santé des patients comprendront éventuellement des analyses détaillées du sommeil, des détails sur la surveillance continue de la glycémie, la fréquence cardiaque, la pression artérielle et la consommation approximative de calories etc.

Les capteurs de santé deviendront intégrables, biodégradables et connectés en permanence, jouant un rôle essentiel dans des tâches telles que les soins aux patients.

 4-Les applications de l’IdOM  en santé (3)

Combiné avec les autres technologies habilitantes, l’intelligence artificielle (IA), la télémédecine, la technologie des capteurs, et la blockchain, l’IoMT a ouvert de nouvelles opportunités dans le domaine médical pour sauver et améliorer la qualité de vie des gens. Il a créé de nouveaux domaines d’application et a changé la façon de faire les choses dans les domaines existants tels que la prise de décision clinique, l’acquisition de données et la gestion des dossiers des patients. L’IoMT peut être utilisé pour la surveillance continue des signes vitaux des patients, peut créer des alertes en cas d’évolution des conditions de santé et parfois prendre les précautions nécessaires.

Les applications sont classées en fonction de leur environnement et le fait d’être centrées sur le corps ou non.

       – Applications centrées sur le corps

Les applications centrées sur le corps font référence aux systèmes ou aux appareils de santé qui génèrent des données en interagissant directement avec le corps humain. Les données acquises sont ensuite traitées et envoyées aux soignants pour analyse médicale. Les appareils portables et non portables médicaux sont des exemples courants d’applications centrées sur le corps. Les appareils portables médicaux sont les dispositifs de détection intelligents qui peuvent être portés sur un corps humain en tant qu’implants ou accessoires. Alors que les non-portables sont les dispositifs de détection intelligents qui ne peuvent pas être portés sur le corps humain. En fonction de l’environnement, les applications centrées sur le corps sont divisées en deux groupes, intérieur et extérieur.

       – Applications centrées sur le corps en intérieur

L’IdOM inaugure les soins de santé en intérieur avec un potentiel de succès prometteur en raison de ses technologies de communication intelligentes. Certaines des solutions intelligentes de surveillance intérieure qui utilisent des idées IdOM nouvelles et innovantes sont répertoriées ci-dessous.

Surveillance de la fréquence cardiaque – L’auscultation des sons cardiaques, la variabilité de la fréquence cardiaque et l’électrocardiographie (ECG) sont les techniques de surveillance courantes des affections cardiaques. Divers appareils ont été conçus pour des applications centrées sur le corps. Selon Tang et al.  un e-stéthoscope a été développé pour la surveillance cardiaque. Une fois les signaux rassemblés, cet appareil effectue un prétraitement du signal et une amplification de puissance. Un processeur intégré a été utilisé pour échantillonner les signaux et les afficher sur l’afficheur LCD[11]. Ces données ont été transmises à un PC pour un traitement ultérieur à l’aide de la technologie Bluetooth.

En règle générale, les dispositifs mentionnés précédemment conviennent aux soins de santé assistés. Dans une autre étude, Aguilera-Astudillo & al ont conçu un nouveau stéthoscope imprimé en 3D à faible coût qui peut se connecter à un smartphone. Cet appareil était adapté à l’utilisation d’utilisateurs inexpérimentés pour effectuer des soins personnels préventifs. En outre, les utilisateurs peuvent exécuter divers tests sur les signaux observés à l’aide d’une application mobile et envoyer des données à un médecin pour diagnostic.

Scanners médicaux compatibles IdOM – L’IdOM a créé de nouvelles opportunités pour les zones où les établissements de santé ne sont pas correctement équipés ou ne sont pas disponibles. Par exemple, dans la plupart des pays en développement, 75% des radiologues sont en zone urbaine. C’est pourquoi, il existe un besoin de dispositifs de radiographie portables pouvant être utilisés pour générer des images d’organes internes et envoyer des données à des experts médicaux. Avec l’aide de l’intelligence artificielle, ces systèmes peuvent également détecter les anomalies, assister les radiologues et sauver des vies.

L’échographie est une technologie d’imagerie largement utilisée. Kim & coll. Ont mis au point un système d’échographie portable à faible coût pour les applications au chevet du patient (CDP). Il fonctionne comme un appareil autonome utilisant une seule matrice pré-diffusée programmable « Field Programmable Gate Array (FPGA) ». Le système peut transférer des images directement vers d’autres systèmes via une mémoire externe sans nécessiter aucune unité de traitement vidéo. Il fournit une image en temps réel à 30 images par seconde. Le système fonctionne sur une batterie, qui peut durer jusqu’à 1,5 heure. Par conséquent, il offre une flexibilité améliorée pour les applications relatives aux tests au chevet du patient.

Pour les zones rurales, où il y a un manque de radiologues, la télé-radiologie utilisant des appareils à ultrasons compatibles IdOM est bénéfique. Cependant, avoir une connexion sans fil en permanence pour ces systèmes peut ne pas être possible. Dans de telles circonstances, Krishna et al ont mis au point un appareil à ultrasons portable avec diagnostic assisté par ordinateur. Ce système était une version modifiée du scanner cité initialement.

       – Applications extérieures centrées sur le corps

Les protocoles IdOM avancés et les normes de communication permettent une communication améliorée pour les services de santé en plein air. Certaines des solutions de surveillance intelligentes pour les soins de santé en plein air qui utilisent des idées IdOM nouvelles et innovantes sont répertoriées ci-dessous.

Détection des troubles du visage – Il est également possible de développer des dispositifs de surveillance mobiles pour détecter et diagnostiquer les troubles cutanés du visage. L’installation de tels dispositifs à l’entrée des hôpitaux, des écoles ou des lieux publics peut aider au diagnostic précoce de ces troubles ou éviter des visites inutiles à l’hôpital. En vision par ordinateur, la technique de détection de visage offre un grand potentiel dans les applications de suivi et de surveillance. En 2016, une technique de détection des troubles faciaux en temps réel a été proposée par Al-Turjman. Dans cette étude, il a développé une technique qui détecte et segmente la zone infectée du visage. La technique proposée était également efficace et utile pour la détection du rhume, de la grippe et de la température du visage.

Surveillance de la santé en plein air – Ces systèmes intelligents permettent de surveiller les patients à leur domicile ou à l’extérieur. Les capteurs compatibles avec les téléphones portables peuvent surveiller les patients souffrant de maladies chroniques, d’hypertension et de fièvre. En cas d’anomalie, les dispositifs de surveillance avertissent les professionnels de la santé via une application mobile.

Abdullah et coll ont développé un système de surveillance de la santé sans fil en temps réel. Le système proposé peut détecter les problèmes de santé du patient tels que la fréquence cardiaque, la pression artérielle, la température, les muscles et le taux de glucose. Il peut également stocker les données pour de futures références. Le système peut alerter les experts médicaux pour un diagnostic précoce. Ce système fonctionne très rapidement, offre une efficacité et une précision élevées.

        -Applications centrées sur les objets

Contrairement aux applications centrées sur le corps, les applications centrées sur l’objet ne sont pas directement liées au corps humain. Cependant, les applications centrées sur les objets font référence à des solutions et services de soins de santé qui peuvent être utilisés efficacement pour améliorer la prestation des soins de santé. Un exemple clé d’applications centrées sur les objets est le système de gestion hospitalière. En fonction de l’environnement, les applications centrées sur les objets sont divisées en deux catégories, intérieure et extérieure.

       – Applications intérieures centrées sur les objets

Maintenance des équipements médicaux – Les dispositifs IdOM fournissent des solutions pour la maintenance des équipements de soins de santé. Wang et coll ont développé une application IdOM capable de détecter les défauts des dispositifs médicaux. L’application proposée permet de découvrir la relation causale entre les appareils physiques. Après avoir détecté des défauts dans des dispositifs spécifiques, l’application proposée peut prédire les défauts dans d’autres dispositifs associés en utilisant la relation causale. Par conséquent, des alertes précoces peuvent être générées pour éviter de futures pannes.

Dossier de santé électronique – Le système d’encre et de papier est le moyen traditionnel de gérer les dossiers médicaux. L’adoption des dossiers médicaux électroniques (DME) change la donne dans les hôpitaux intelligents.

Les informations peuvent être facilement accessibles et partagées avec les personnes concernées. En améliorant l’efficacité et la sécurité des soins de santé, les systèmes de DME peuvent sauver des millions de vies.

       –  Applications extérieures centrées sur les objets

L’IdOM peut offrir de l’efficacité pour les services d’urgence en plein air. Des services d’urgence améliorés pourraient améliorer la sécurité et réduire le nombre d’incidents. Certaines des idées avancées de services d’urgence et de survie basées sur L’IdOM sont énumérées ci-dessous

Ambulance intelligente – Une réponse rapide à une urgence médicale est essentielle pour éviter les pertes. Dans de telles circonstances, atteindre les hôpitaux plus rapidement est un problème grave. Par conséquent, les véhicules d’ambulance rapides et intelligents sont une nécessité absolue en cas d’urgence.

Sivaraj et coll ont proposé une idée IdOM qui se compose de deux parties. Tout d’abord, les appareils IdOM observent les signes vitaux d’un patient à l’intérieur de l’ambulance et envoient des informations à l’hôpital pour un réarrangement. Deuxièmement, pour éviter les retards, le système modifie automatiquement les feux de signalisation et dégage la trajectoire de l’ambulance. Une autre étude vise à trouver l’itinéraire le plus rapide pour l’ambulance.

 5-Les dispositifs IdO portables (4, 5) :

Ces appareils portables peuvent avoir un impact très important sur la détection, la surveillance et la guérison des maladies. Parmi les principales pathologies et leur application on trouve :

– La tension artérielle : elle est parmi les domaines les plus étudiés sur les appareils de santé portables. Les dispositifs sont utilisés sous nombreuses formes, tels que la montre intelligente, les lunettes intelligentes ayant un capteur optique, les circuits imprimés attachés au ventre, les dispositifs portables au doigt. Ils existent d’autres capteurs discrets pouvant être portés sur le corps attachés à la main, le bras ou la poitrine.

– La crise cardiaque : Smart textile est l’un des appareils portables qui a été développé pour les systèmes de surveillance des crises cardiaques. Des dispositifs de surveillance cardiorespiratoire portables et de surveillance de la fréquence cardiaque ont fait l’objet de plusieurs études.

– Parkinson et tremblement : des études concernent des dispositifs sous forme de bras robotique pour le contrôle des tremblements et la réduction du mouvement des tremblements, d’autres sous forme de gants intelligents.

– Autre applications : des dispositifs IdOM portables ont fait également objet d’études en termes du traitement de la scoliose, la prévention du cancer du sein, la surveillance de plusieurs patients, la surveillance nutritionnelle, la prévention des accidents vasculaires, la surveillance de la qualité du sommeil et pour surveiller la dépression.

 Plusieurs recherches ont été effectuées démontrant l’impact positif que peut apporter les dispositifs portables  avec des capteurs intégrés, en voici quelques exemples:

• Capteur UV

En dermatologie, réduire l’exposition aux rayons UV évitant ainsi leur effet cancérigène est devenu possible via les capteurs UV. En effet, des capteurs UV ont été développés à l’Université Northwestern, ils sont très fins pouvant être portés sur un ongle humain et ils ont la capacité de surveiller avec précision l’exposition aux rayons UV d’une personne. Ces dispositifs permettent, en    réduisant la surexposition aux UV, d’éviter certaines complications telles que le coup de chaleur et le mélanome.

• Médicaments intelligents

En vue d’améliorer l’observance du traitement médicamenteux, plusieurs recherches sont réalisées pour la conception de médicaments intelligents. En effet, les médicaments intelligents peuvent informer un patient et son équipe de soins de santé respective de la quantité de médicament consommé, de l’heure à laquelle il a été pris, et fournir des rappels en temps opportun s’il semble avoir été oublié. Plusieurs exemples sont mis aujourd’hui en place :

-Les capsules de bouteilles et les sachets de pilules connectés via Bluetooth lancent des rappellent aux patients pour soutenir l’observance des médicaments.

-Les stylos à insuline Bluetooth et les capuchons de stylet qui enregistrent l’heure, la quantité et le type d’insuline injectée transfèrent généralement les données de l’appareil vers le cloud, les utilisateurs s’engageant dans une interface d’application numérique pour interroger leurs données.

-Les inhalateurs asthmatiques intelligents, par exemple, peuvent identifier une crise imminente avant que le porteur ne reconnaisse les symptômes.

• Insuline intelligente

L’insuline intelligente est une forme de médicament intelligent, il s’agit d’ une insuline de nouvelle génération qui répond automatiquement à l’évolution de la glycémie. En fonction des taux de sucre dans le sang, l’insuline est plus au moins libérée. En 2015, des chercheurs de l’Université de Caroline du Nord ont rapporté que le patch d’insuline intelligent, qui repose à l’extérieur du corps, utilisera un système de micro-aiguilles pour détecter automatiquement les taux élevés de glycémie et administrer l’insuline de manière appropriée par le biais de cellules bêta vivantes qui sont conservées dans le patch à l’extérieur du corps. Parmi les grands avantages de ce dispositif, c’est qu’il n’y a aucun risque que ces cellules soient rejetées par le système immunitaire des personnes atteintes de diabète de type 1.

 6-La robotique en santé (19)

Dans le secteur de la santé, la robotique moderne a fait son apparition d’abord en chirurgie. En effet, la robotique chirurgicale est née à la fin des années 1990, depuis cette date, elle a rapidement connu un développement à une vitesse grandissante, plus de 700 robots da Vinci ont été implantés en Europe, et plus de 2700 aux USA. Après l’urologie l’orthopédie et la neurochirurgie, historiquement premières spécialités utilisatrices, le robot a été adopté principalement par la gynécologie, la chirurgie digestive, mais également par les chirurgies thoracique, vasculaire, pédiatrique et même ORL.

Le terme « robot » chirurgical ne correspond pas à une machine destinée à opérer toute seule, il s’agit de machines restantes totalement sous la dépendance du chirurgien. Un robot chirurgical ne fait alors que reproduire, à distance et en temps réel, les mouvements de la main humaine. Il sert d’interface entre le malade et le chirurgien et va permettre à ce dernier de réaliser des gestes avec plus de précision et des gestes qu’il ne pouvait effectuer en chirurgie mini-invasive. Essentiellement utilisée pour des opérations délicates telles que la prostatectomie, l’ablation de l’utérus, la lobectomie pulmonaire, elle fait appel aux techniques de la coelioscopie.

La robotique en chirurgie apporte plusieurs avantages, outre la haute qualité de dissection et la précision en actes, elle permet de rendre certaines opérations complexes possibles, évite la fatigue aux chirurgiens, et elle ne permet d’avoir que des petites cicatrices pour le patient.

Par ailleurs, la robotique médicale correspond à l’utilisation d’un robot par les cliniciens pour aider les diagnostics et/ou les actes thérapeutiques. Parmi ses avantages, la précision des gestes médicaux et le gain du temps. Elle est utilisée particulièrement en radiologie de diagnostic et la radiothérapie.

As the world continues to warm, many arid regions that already have marginal conditions for agriculture will be increasingly under stress, potentially leading to severe food shortages. Now, researchers at MIT have come up with a promising process for protecting seeds from the stress of water shortage during their crucial germination phase, and even providing the plants with extra nutrition at the same time.

The process, undergoing continued tests in collaboration with researchers in Morocco, is simple and inexpensive, and could be widely deployed in arid regions, the researchers say. The findings are reported this week in the journal Nature Food, in a paper by MIT professor of civil and environmental engineering Benedetto Marelli, MIT doctoral student Augustine Zvinavashe ’16, and eight others at MIT and at the King Mohammed VI Polytechnic University in Morocco.

The two-layer coating the team developed is a direct outgrowth of years of research by Marelli and his collaborators in developing seed coatings to confer various benefits. A previous version enabled seeds to resist high salinity in the soil, but the new version is aimed at tackling water shortages.

“We wanted to make a coating that is specific to tackling drought,” Marelli explains. “Because there is clear evidence that climate change is going to impact the basin of the Mediterranean area,” he says, “we need to develop new technologies that can help to mitigate these changes in the climate patterns that are going to make less water available to agriculture.”

The new coating, taking inspiration from natural coatings that occur on some seeds such as chia and basil, is engineered to protect the seeds from drying out. It provides a gel-like coating that tenaciously holds onto any moisture that comes along, and envelops the seed with it.

A second, inner layer of the coating contains preserved microorganisms called rhizobacteria, and some nutrients to help them grow. When exposed to soil and water, the microbes will fix nitrogen into the soil, providing the growing seedling with nutritious fertilizer to help it along.

“Our idea was to provide multiple functions to the seed coating,” Marelli says, “not only targeting this water jacket but also targeting the rhizobacteria. This is the real added value to our seed coating because these are self-replicating microorganisms that can fix nitrogen for the plants, so they can decrease the amount of nitrogen-based fertilizers that are provided, and enrich the soil.”

Early tests using soil from Moroccan test farms have shown encouraging results, the researchers say, and now field tests of the seeds are underway.

Ultimately, if the coatings prove their value through further tests, the coatings are simple enough that they could be applied at a local level, even in remote locations in the developing world. “It can be done locally,” Zvinavashe says. “That’s one of the things we were thinking about while we were designing this. The first layer you could dip coat, and then the second layer, you can spray it on. These are very simple processes that farmers could do on their own.” In general, though, Zvinavashe says it would be more economical to do the coatings centrally, in facilities that can more easily preserve and stabilize the nitrogen-fixing bacteria.

The materials needed for the coatings are readily available and often used in the food industry already, Marelli says. The materials are also fully biodegradable, and some of the compounds themselves can actually be derived from food waste, enabling the eventual possibility of closed-loop systems that continuously recycle their own waste.

Although the process would add a small amount to the cost of the seeds themselves, Marelli says, it may also produce savings by reducing the need for water and fertilizer. The net balance of costs and benefits remains to be determined through further research.

Although initial tests using common beans have shown promising results by a variety of measures, including root mass, stem height, chlorophyll content, and other metrics, the team has not yet cultivated a full crop from seeds with the new coating all the way through to harvest, which will be the ultimate test of its value. Assuming that it does improve harvest yields under arid conditions, the next step will be to extend the research to a variety of other important crop seeds, the researchers say.

“The system is so simple that it can be applied to any seed,” Marelli says. “And we can design the seed coating to respond to different climate patterns.” It might even be possible to tailor coatings to the predicted rainfall of a particular growing season, he says.

“This is very important work,” says Jason C. White, director of the Connecticut Agricultural Experiment Station and a professor of epidemiology at Yale University, who was not associated with this study. “Maintaining global food security in the coming decades will be among the most significant challenges we face as a species. … This approach fits the description of an important tool in that effort; sustainable, responsive and effective.”

White says, “Seed coating technologies are not new, but nearly all existing approaches lack versatility or responsiveness.” The new work, he says, is “both novel and innovative,” and “really opens a new avenue of work for responsive seed coatings to mediate tolerance to a range of biotic and abiotic stressors.”

The team included Julie Laurent, Salma Mouhib, Hui Sun, Henri Manu Effa Fouda, Doyoon Kim, Manal Mhada, and Lamfeddal Kouisni, at MIT and at King Mohammad VI Polytechnic University in Ben-Guerir, Morocco. The work was partly supported by OCP S.A., the Université Mohammed VI Polytechnique–MIT Research Program, the U.S. Office of Naval Research, the National Science Foundation, and the MIT Paul M. Cook Career Development Professorship.

MIT News

Dr.Imane Douabi: Biologiste médicale / chercheuse en santé digitale.

L’HOMME ET LES EPIDEMIES :

Depuis l’origine de l’humanité, l’homme a traversé trois principales transitions épidémiologiques[1] qui ont marqué l’évolution des épidémies au cours du temps (7).

1- la 1ère transition épidémiologique : elle s’étalait de la période du Néolitique^[2] à l’ère industrielle :

Les hommes qui vivaient en petits groupes mobiles se basant sur la chasse, la pêche et la cueillette, étaient plausiblement atteints d’infections dues à certains agents pathogènes, comme par exemple des virus de la famille des Herpesviridae, des rétrovirus endogènes, des bactéries telles que Salmonella typhi et celles du genre Staphylococcus, ou encore des parasites comme Enterobius vermicularis responsable de l’oxyurose (7). Cependant, leur mode de vie nomade, en petits groupes, ne permettait pas l’apparition d’épidémie car le contact entre les groupes humains était rare, ce qui ne facilitait pas la transmission de maladies contagieuses. (8).

A la faveur de la révolution agricole, avec l’adoption des sociétés du mode sédentaire et la domestication des animaux, et ensuite l’agglomération de ces sociétés dans des villes (9), les maladies infectieuses se sont transmises à un échelon local. La survenue des épidémies a donc commencé lors de la transformation des conditions humaines de vie.

Il s’agit de la révolution néolithique datée il y a 12000 ans. Les épidémies de cette époque sont alors favorablement apparues, au moyen d’une nouvelle écologie microbienne qui a pris place, ainsi que de nouveaux vecteurs et de nouveaux réservoirs animaux qui ont surgis. Notant que les regroupements humains en villes, l’ignorance du monde microscopique, et la précarité de l’hygiène facilitaient l’émergence d’une variété d’agents pathogènes (9).

Par ailleurs, les pratiques adoptées dans la culture du sol, tel que le défrichage des terres et la culture sur brûlis pratiquée notamment en Afrique de l’Ouest pourraient avoir exposé respectivement les agriculteurs aux aoûtats, qui vivent dans les hautes herbes et qui transportent la bactérie Orientia tsutsugamushi, l’agent responsable du typhus des broussailles, et à Anopheles gambiae, le vecteur du paludisme ainsi que l’Aedes aegypti, le vecteur de la fièvre jaune et de la dengue (7). Enfin, l’irrigation et l’utilisation des excréments humains, comme engrais, auraient fortement exposé des populations à plusieurs agents pathogène notamment des parasites tel que Shistosoma haematobium agent de la bilharziose.

D’un autre côté, le bétail tel que le bœuf a permis la transmission de la variole, la lèpre, la tuberculose, la diphtérie, la typhoïde, ainsi que le ténia.  Le mouton  a transmis à l’homme le charbon, le porc et le poulet, la grippe, et le cheval, le tétanos. Le chien a transmis la rougeole (7,9) Les animaux péri-domestiques, comme les rongeurs et les moineaux, en s’installant autour et dans les habitations humaines, auraient transmis de nombreuses infections, telles que la peste bubonique, les fièvres hémorragiques dues aux Hantavirus, la fièvre typhoïde ou encore l’histoplasmose (7).

C’est ainsi que le Néolithique distingue le tournant globale de l’histoire des épidémies avec la première modification par l’homme de son environnement naturel et de son mode de vie. Abdel Omran[3] a nommé cette première transition épidémiologique « âge de la pestilence et de la famine ». Sachant que jusqu’au milieu du XVIIIème siècle (1750), l’espérance de vie était de 25 ans, autrement dit, pas de grande différence avec celle de l’homme de la préhistoire, vers les années 1790, l’espérance de vie se situait entre 25 et 30 ans.

C’est ainsi que le premier millénaire était jalonné par l’apparition des maladies endémiques d’origine zoonotique. Ce phénomène était dû à l’augmentation et la concentration des habitants, d’abord dans des villages puis dans des villes, ce qui a permis aux agents pathogènes de proliférer et de se propager plus largement. De plus, les carences alimentaires et les famines, relatives à une réduction de la diversité alimentaire étaient vraisemblablement l’un des facteurs d’adaptation des microbes à l’Homme en affaiblissant ses défenses immunitaires (7).

Quand les différentes civilisations ont commencé à se faire la guerre, elles facilitaient en fait la transmission continentale des infections. En effet, la mise en place de systèmes administratifs, politiques, économiques et sociaux de plus en plus sophistiqués a été à l’origine de la genèse de structure étatiques en Europe, en Afrique et en Amérique, conjointement à l’avènement de l’écriture, ce qui  a permis la création des premières administrations, des systèmes militaires et du commerce.  Ces civilisations pourvues d’organisations élaborées commençaient à s’orienter vers l’expansion militaire. Les échanges commerciaux et les nombreuses guerres, en même temps que l’ignorance du mode de transmission des germes écartant toute mesure efficace de prévention autre que la quarantaine ou la mise à l’écart, ont été à l’origine de grandes épidémies (7).

Les épidémies de cette époque, qualifiées de « pestes » de l’Antiquité, illustrent clairement l’intrication des différents facteurs responsables de leur émergence. Voici des exemples :

La peste d’Athènes :

Cette épidémie est apparue à la Grèce antique 430 et 426 av. J.C. le tiers de la population est décédé par cette fièvre qui a surgie lors du siège de la ville par Sparte, au moment de la guerre du Péloponnèse (10).

Les épidémies de peste due au bacille de Yersin :

* La peste de Justinien : entre le VI et VIII siècle, l’Europe et l’Asie connaissaient la première grande épidémie de peste bubonique[4]. La pandémie atteint son paroxysme lors du règne de l’empereur Justinien, d’où son nom d’ailleurs, à la tête de l’Empire romain d’Orient, l’empire byzantin. La peste s’est apparue en vingtaine de vagues successives durant deux siècles (541-767).  Environ 50 millions de personnes sont décédées par cette maladie (7,10).

* La grande peste ou peste noire : Due au bacille du Yersin, il s’agit de la pandémie la plus célèbre et la plus terrifiante de l’histoire, en quelques années, de 1347 à 1353, elle aurait tué environ 34 millions de personnes (7,10). Le développement du commerce et le déclanchement des guerres auraient largement contribué à sa diffusion. Le foyer épidémique aurait pris naissance en Inde ou en Chine, puis la maladie serait arrivée sur les bords de la mer Noire avec les cavaliers Mongols. Lors du siège, par ces derniers, de Caffa (actuelle théodosie), port de Crimée dont les génois avaient fait un comptoir commercial, la maladie fut transmise aux assiégés.

La trêve signée, à causes du déplacement des Génois la maladie s’est disséminée à travers leur trajet, Constantinople, Messine, Gênes, Venise puis Marseille. Les unes après les autres, toutes les riches cités portuaires du bassin méditerranéen sont touchées en un an. En trois ou quatre ans, l’épidémie envahit toute l’Europe, l’Afrique du Nord, ainsi que le Proche et le Moyen-Orient. C’est ainsi que la pandémie marqua durablement et largement les esprits humains (10).

Dans la seconde moitié du XIXe siècle, cette épidémie est réapparue sur les hauts plateaux chinois. Désastreusement, avant de se répandre en Orient principalement sur le pourtour de la mer Rouge, ce fléau fit près de 100 millions de mort à l’échelle mondiale (10).

Par ailleurs, le déploiement des épidémies, à partir du XVe siècle puis tout au long des cinq derniers siècles, se sont ensuite poursuivies avec l’exploration et l’impérialisation des Européens et la conquête de l’Amérique, source d’un véritable choc écologique. Ils ont entrainé avec eux la diffusion transocéanique des maladies infectieuses souvent létales (7).

* La contamination des colonies par la variole (7) : la variole est une maladie virale très contagieuse, actuellement éradiquée, elle a été introduite sur le continent américain par les conquérants espagnols et portugais. Elle s’est répandue rapidement ; provoquant de véritables hécatombes, au sein des populations autochtones non immunisées contre ce germe étranger.

* La transmission de la fièvre jaune aux colons (7) : la fièvre jaune est une maladie hémorragique virale aigue. Originaire d’Afrique, la fièvre jaune a fait irruption dans le Nouveau Monde avec la traite des Noirs. Le virus et son vecteur, le moustique Aedes aegypti, ont été introduits par les esclaves au XVIIe siècle. La première épidémie de cette fièvre hémorragique remonte à 1648 dans l’ile de Barbade. A compter de cette époque, les Caraibes ont constitué le plus important foyer de cette maladie en Amérique. Plusieurs dramatiques épidémies ont été déclenchées sur la côte Est des Etats-Unies d’Amérique.

2- La deuxième transition épidémiologique : elle est apparue à la fin du XIXe siècle, et caractérisée par le déclin des maladies infectieuses grâce aux progrès médicaux, sanitaires et alimentaires.

   Robert Koch[5] puis Louis Pasteur[6] furent les premiers à démontrer le rôle joué par les agents infectieux. Ces avancées scientifiques ont permis l’amélioration de la nutrition, de l’hygiène et de la prévention. Ce qui était à la faveur du déclin vers cette deuxième transition, dite « âge du recul des pandémies ». Celle-ci correspond à l’élimination des grandes crises de mortalité liées à des épidémies ou à des pandémies spécifiques.

Notant que dans le passé, les épidémies étaient vécues et subies comme une fatalité. Peste, choléra, typhus ou même syphilis, semblaient survenir, évoluer et guérir par des forces divines ou occultes. C’est avec la révolution des sciences, notamment, l’invention du microscope, la maîtrise de la fermentation et la culture microbienne que l’étude des germes microscopiques a gagné sa place dans la compréhension et la lutte contre les maladies infectieuses.

A partir du XIXe siècle, le paysage des maladies infectieuses a changé grâce à l’amélioration de l’alimentation et l’hygiène, aux découvertes scientifiques (7) et le recul de la famine, ce qui a contribué à l’atténuation des épidémies.

Effectivement, avec la multiple découverte des vaccins, dès l’innovation de la vaccination contre la variole grâce aux travaux de Edward Jenner[7], puis la découverte des antibiotiques par Alexandre Fleming[8], des maladies autrefois mortelles, comme la scarlatine, la rougeole, la rubéole, les oreillons, le tétanos ou la diphtérie, ont vu leur impact sur la mortalité́ des pays industrialisés reculer de manière spectaculaire. Si bien que la poliomyélite n’existe plus en Occident et la variole a été́ éradiquée du globe au début des années 1980.

Mis à part les progrès en termes d’hygiène, de nombreuses découvertes scientifiques ont favorisé la compréhension et l’appréhension des maladies infectieuses. En effet, l’épidémiologie du paludisme a également été développée avec la découverte de l’hématozoaire responsable de la maladie, en 1878 par Alphonse Laveran. Une dizaine d’années plus tard, Ronald Ross a montré que les anophèles en étaient les vecteurs. De plus, l’agent de la fièvre jaune a été découvert par Carlos J.Finalay en 1881 et le bacille de la peste par Alexandre Yersin en 1894. Ainsi, les avancées en termes de vaccination se sont ainsi multipliées et accélérées autour de 1900 avec la mise à disposition des vaccins contre la peste et le choléra ainsi que du sérum antidiphtérique (7).

Corrélativement, les mesures de précaution prises par les états sont devenues plus systématiques et plus efficaces. Partout, les quarantaines ont été réglementées (7). L’office International d’hygiène Publique (OIHP) a été créé en 1907 avec pour but d’élaborer les principes directeurs de lutte contre les maladies infectieuses. Après la première guerre mondiale, la coordination sanitaire entre l’ensemble des pays a été confiée au comité d’hygiène de la société des Nations SDN (ancêtre de l’organisation des Nations Unies (ONU)). L’OIHP poursuivant, en parallèle, sa tâche de prévention contre la propagation des épidémies. L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) est fondée en 1948, pour regrouper et développer l’ensemble des activités de l’OIHP et du comité d’hygiène de la SDN.

La variole a été déclarée maladie éradiquée par l’OMS en 1980. D’autres maladies infectieuses à distribution très large comme la poliomyélite ou la rougeole ont vu leur incidence fortement réduite. (7)

Toutes ces mesures ont permis la chute de la mortalité liée aux maladies infectieuse, particulièrement dans les pays développés, comme par exemple aux USA. Ainsi, après 1800, l’espérance de vie avoisinait les 35 ans, autrement dit, à la fin du XIXe siècle on note une montée notable en matière des gains en espérance de vie. Sachant que ces données sont calculées sur les mortalités de l’année, les guerres marquent remarquablement une interruption bien franche et immédiate.

Les scientifiques ont alors pensé détenir les armes contre les fléaux qui ont assailli la population humaine pendant des milliers d’années (7). Pourtant, avec l’émergence de nouvelles maladies infectieuses, telles que le sida (syndrome d’immunodéficience acquise) ou la légionellose, la ré-émergence de maladies que l’on croyait sous contrôle, et avec l’apparition des épidémies à coronavirus, nous sommes entrés au cours des quarante dernières années du XXe siècle et en ce début de XXIe siècle dans une nouvelle transition que favorisent de nouveaux facteurs liés à la mondialisation (9).

3- La 3ème transition épidémiologique : actuellement, l’homme traverse une 3^ème transition épidémiologique marquée par la réémergence d’infections déjà connues et l’émergence de nouvelles maladies ayant la capacité de se propager rapidement du fait de l’évolution de la société.

A partir du début du XXe siècle, la révolution médicale était à la faveur de l’amélioration de l’alimentation et de l’hygiène, aux découvertes scientifiques ainsi qu’à la mise en place d’une coordination internationale en termes de prévention et de lutte sanitaire (7).

L’espérance de vie est passée alors d’une cinquantaine d’années à plus de 70 ans aujourd’hui, et même 80 ans pour les femmes. Cependant, même si les progrès médicaux ont fait reculer les maladies infectieuses, les maladies non infectieuses, chroniques ou dégénératives n’ont cessé d’augmenter depuis le milieu du XXe siècle (7).

Il s’agit de la troisième étape, nommée « âge des maladies de dégénérescence et de société ». On constate la baisse des maladies infectieuses, et une montée des maladies cardiovasculaires et des cancers, lesquels oppressent la mortalité particulièrement dans un âge plutôt élevé.

Une multitude de facteurs relatifs au mode de vie de la population humaine, les migrations démographiques et les changements environnementaux mondiaux jouent un rôle essentiel dans l’apparition de quelques centaines de nouveaux agents pathogènes zoonotiques[9] inconnus (11).

Jones & al (11) ont signalé l’émergence de 335 maladies infectieuses dans le monde, qui peuvent provenir de nouvelles souches pathogènes non reconnues (p. Ex., Grippe porcine, virus Ebola et coronavirus) ou la réémergence de souches existantes (p. Ex., Paludisme, choléra, peste, dengue, et fièvre jaune) avec une virulence accrue (11).

Il est important de noter que les épidémies apparues au 20e siècle sont quasiment toutes d’origine virale, et présentent un risque réel pour la santé de la population du globe. Par exemple ; le virus Ebola (EBOV), le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS), le virus de la grippe A (H1N1), le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV), et Zika virus (ZIKV) qui ont été découverts dans la chronologie de 1976, 1980, 2003, 2009, 2012 et 2015, respectivement (11).

Ces maladies épidémiques ont la particularité de se propager rapidement à différents territoires à travers le monde, entraînant des milliers de cas d’infection et de décès. De plus, elles peuvent se propager d’une manière exponentiellement au sein de la communauté par de multiples moyens tels que le contact direct, la toux ou l’éternuement, des objets ou des surfaces contaminés ou même par une personne asymptomatique (11).

L’apparition de maladies infectieuses peuvent présenter des symptômes légers à modérés allons à des cas très graves parfois fatales. Parmi les symptômes légers il y a par exemple la fièvre, la toux, le mal de gorge, les frissons et la fatigue. Alors que les complications graves comprennent l’essoufflement, le choc septique, l’insuffisance cardiaque, la ventilation, le dysfonctionnement des organes et la mort (11).

 A présent, l’humanité est face à la maladie COVID-19 déclarée une urgence sanitaire internationale par l’OMS le 30 Janvier 2020, en raison de la gravité de la progression de cette infection, la propagation rapide à l’échelle mondiale et l’indisponibilité de moyens de diagnostic et de traitement appropriés (12).

Devant l’émergence d’un nouveau microorganisme pathogène posant un risque épidémique, plusieurs mesures devront être accomplies afin de limiter ce danger. En effet, il faut d’abord connaitre le germe en réalisant des recherches pour étudier sa structure, son mode de vie, son mécanisme de multiplication, son réservoir naturel, son mode de transmission, sa virulence, sa pathogénicité. Parallèlement, bien connaitre la pathologie et les symptômes de l’infection qu’il provoque.

Ces données aideront pour effectuer les recherches nécessaires pour inventer rapidement un matériel efficace et accessible pour poser le diagnostic, mettre en place le traitement approprié, surveiller les effets secondaires, prendre en charge les malades en risque de complication et ceux en état d’urgence,  mettre en place des méthodes de surveillance et de contrôle des patients, connaitre les mesures pour éviter la transmission et lutter contre sa propagation. Enfin en absence de traitement approprié, la fabrication d’un vaccin efficace est recommandée  le plus tôt possible.

Le COVID-19 s’est perpétuellement propagé dans le monde causant un chaos massif de la quasi-totalité des activités humaines à l’échelle mondiale, touchant plus de 213 pays, avec 113 472 187 cas d’infections confirmés et 2 520 653 décès confirmés le 2 mars 2021 (12).

Les conséquences néfastes de ce nouveau coronavirus sont favorisées par plusieurs facteurs à la fois liés à la particularité microbiologique du virus notamment son tropisme respiratoire et la transmission par les voies aériennes,  à l’évolution de la pathologie particulièrement la durée d’incubation qui va jusqu’au 14 jours en moyenne, les porteurs asymptomatiques, au mode de vie actuel de l’être humain spécialement les déplacements mondiaux par les moyens de transports aériens et terrestres facilitant une transmission très rapide dans tout le globe, et enfin aux systèmes de soins et de santé adoptés par les pays aussi bien les plus développés que ceux de faibles ressources, montrant une faiblesse au niveau de la gestion de cette crise sanitaire, spécialement le manque de moyens de protection du personnel soignant, les moyens efficace pour poser le diagnostic précoce des nouveaux cas, les moyens de surveillance des personnes en quarantaine,  l’infrastructure nécessaire pour l’isolement des patients et la prise en charge des malades en état d’urgence.

Dans ce contexte, malgré les diverses mesures qui ont été recommandées et instaurées pour limiter la propagation de ce virus à savoir le confinement, les distanciations physiques, le port des masques, l’hygiène des mains, la désinfection des locaux et des matériels. Cependant, en raison d’un manque de responsabilité, d’organisation, l’indisponibilité du matériel de diagnostic fiable et rapide, et de traitement efficace, le nombre de reproduction représenté par le symbole R0 est resté élevé chez plusieurs populations. (2,68 à 6,4jours). Les efforts de surveillance et de contrôle de l’infection au COVID-19 dans le monde sont toujours insatisfaisants et limités (12).

Cette situation d’urgence sanitaire mondiale nous mène à conclure que les systèmes de soins et santé dans le monde doivent impérativement adopter des approches plus développées et plus efficaces éventuellement dans les temps à venir (12).

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[1] La transition épidémiologique décrit l’évolution des causes de répartition de la population en relation avec l’évolution des causes de mortalité, de fécondité, d’espérance de vie et des principales raisons de décès. La perspective a ses origines dans la démographie, mais trouve un foyer conceptuel compatible en santé publique et en épidémiologie en particulier. (Abdel R Omran, (2005) The Epidemiologic Transition: A Theory of the Epidemiology of Population Change, Milbank Q. 83(4): 731–757. doi: 10.1111/j.1468-0009.2005.00398.x)

[2] Période comprise entre le mésolithique et l’âge des métaux. Larousse.fr

[3] En 1971, Abdel R. Omran était professeur d’épidémiologie à l’École de santé publique de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill. Sa conception d’une transition épidémiologique a été l’une des premières tentatives pour rendre compte des effets des changements majeurs des services de santé et des niveaux de vie sur les schémas de maladie. Il a également fait partie de la faculté du département de santé publique internationale de l’Université George Washington à la School of Public Health and Health Services.

[4] Il s’agit de la peste qui survient suite à la piqûre de puce infectée laissant apparaitre des bubons énormes, durs et douloureux et de la fièvre ainsi que des hémorragies généralisées.

[5] Le médecin Robert Koch (1843-1910) est surtout connu pour avoir isolé la bactérie de la tuberculose, cause de nombreux décès au milieu du XIXe siècle. Il a remporté le prix Nobel en 1905 pour son travail. Il est considéré comme l’un des fondateurs de la microbiologie et a développé des critères, appelés postulats de Koch, qui devaient aider à établir une relation causale entre un microbe et une maladie.

[6] Louis Pasteur (1822–1895) découvrit que les microbes étaient responsables de l’acidité de l’alcool et proposa le processus de pasteurisation, où les bactéries sont détruites en chauffant les boissons et en les laissant refroidir. Ses travaux sur la théorie des germes l’ont également conduit, lui et son équipe, à créer des vaccins contre l’anthrax et la rage.

[7] Edward Jenner[7] (1749-1823) était un médecin anglais, pionnier de la vaccination antivariolique et père de l’immunologie. Il a découvert que l’enfant James Phipps est devenu immunisé contre la variole quand il lui a inoculé le pu prélevé de pustules de variole de vache.

[8] Alexander Fleming (1881- 1955) était un médecin-scientifique écossais reconnu pour avoir découvert la pénicilline. La simple découverte et l’utilisation de l’agent antibiotique ont sauvé des millions de vies et ont valu à Fleming, avec Howard Florey et Ernst Chain, qui ont mis au point des méthodes d’isolement et de production à grande échelle de pénicilline, le prix Nobel de physiologie / médecine en 1945.

[9] Relatifs à une zoonose ; Une zoonose est une maladie infectieuse ou parasitaire transmissible d’un animal vertébré (chien, vache, poule, cochon…) à l’Homme.

Dr.Imane Douabi: Biologiste médicale / chercheuse en santé digitale.

L’émergence du nouveau coronavirus SARS-Cov-2 a mis l’humanité face à une réalité qui était mal perçue. En effet, malgré les avancées scientifiques et technologiques du 21^e siècle, le niveau de la connaissance de l’homme n’est toujours pas suffisant pour être à l’abri en terme de la santé individuelle et collective.

Effectivement, ce microorganisme apparu en Chine en novembre 2019 a provoqué une pandémie impressionnante par sa rapidité de diffusion et sa létalité en un laps de temps réduit. Un confinement était alors impératif à l’échelle du globe. Le but est de pouvoir contenir et limiter la propagation du virus, le temps de découvrir un médicament et/ou un vaccin efficace. C’est ainsi que l’économie mondiale s’est effondrée dans une crise profonde sans pareil.

A ces moments difficiles, l’homme devrait agir rapidement et efficacement en mobilisant toutes ces connaissances scientifiques, ses compétences de recherche notamment médicales, ses avancées technologiques en médecine, en communication, en gestion de crise, en industrie, en commerce et tous les domaines vitaux. L’internet a joué alors favorablement un rôle remarquable au cours de ce défi global. En effet, pendant le confinement, les gens ont eu recours à la connexion internet pour maintenir les liens sociaux, échanger les informations, partager les expériences. Les gouvernements ont renforcé l’utilisation de l’Internet pour la reprise scolaire et universitaire, le relancement des activités commerciales, l’adoption du télétravail ou du travail à distance et la surveillance des mesures de prévention et de la sécurité. Les organisations locales et internationales ont partagé les informations et les données via les rencontres digitales, et les conférences et rencontres intellectuelles, culturelles et scientifiques se sont organisées grâce à la technologie de communication digitale.

Cet article vise d’abord à définir ce que c’est le concept d’Internet des objets, à revoir l’histoire de l’homme avec les anciennes épidémies pour en tirer des leçons, puis à émettre de la lumière sur le rôle des nouvelles technologies digitales, notamment l’Internet des Objets, dans la lutte contre les épidémies dues aux microbes émergents, cas de la pandémie COVID-19. Pour ensuite, aborder les perspectives d’avenir de cette technologie innovante dans la gestion des perturbations que peut engendrer une pandémie au futur.

INTERNET DES OBJETS

1- Internet des Objets : définition

L’internet des objets est une nouvelle technologie qui assure une connexion continue d’objets physiques intelligents avec Internet. Ainsi, les informations peuvent être transmises ou reçue via Internet sans aucune intervention humaine (1).  Le terme « Internet des objets » (IdO) a été inventé pour la première fois par Kevin Ahston, le cofondateur de l’Auto-ID Centre du Massachusetts Institute of Technology en 1999 à l’occasion d’une présentation pour l’entreprise Procter & Gamble (2).

L’IdO pourrait être défini comme un réseau dynamique et auto-configurable d’objets physiques et virtuels alimentés par des protocoles de communication, des supports et des normes interopérables (3). Ces objets ayant des identités et des attributs, sont capables de se connecter à des réseaux d’information tels qu’Internet et peuvent effectuer la détection, le traitement des données, la mise en réseau et la communication (3).

Le CERP-IdO « Cluster des projets européens de recherche sur l’Internet des objets » définit l’Internet des objets comme : «  une infrastructure dynamique d’un réseau global a des capacités d’auto-configuration basée sur des standards et des protocoles de communication interopérables. Dans ce réseau, les objets physiques et virtuels ont des identités, des attributs physiques, des personnalités virtuelles et des interfaces intelligentes, et ils sont intégrés au réseau d’une façon transparente » (2).

Cette définition signale l’aspect temporel et spatial de l’IdO qui traduit la possibilité de se connecter à tout moment et à n’importe quel endroit via des objets connectés.  La connexion des objets à internet va permettre d’accéder à distance à des données d’un capteur ou à la commande d’un actionneur(2). Vous pouvez également entendre des termes similaires tels que l’Internet des objets industriel et l’Internet des objets de la santé, qui font référence à leur secteur ou secteur vertical respectif au sein de l’Internet des objets (4).

La généralisation des ressources informatiques et l’appropriation des services Web par les utilisateurs a engendré une évolution rapide de l’IdO. Soulignant, que c’est grâce à différentes technologies que le concept IdO a pu évoluer, à savoir les capteurs, l’apprentissage automatique, l’analyse en temps réel et les systèmes embarqués^[1] (1).

2- Internet des Objets médicaux : définition, architecture et intérêt

L’IdO est une technologie qui est entrain de connaître une forte évolution particulièrement après l’apparition de la pandémie COVID-19.  Des études ont montré que cette technologie  aide à réduire la mortalité car elle permet de notifier rapidement et précocement les personnes subissant un problème de santé, cela grâce à l’utilisation de capteurs (1).

Allant des appareils intelligents aux villes intelligentes, l’IdO a également ouvert un nouveau défi dans le domaine de la santé, appelé Internet des objets médicaux (IdOM). L’IdOM offre des avantages significatifs pour le bien-être des personnes en augmentant la qualité et l’espérence de vie et en réduisant les dépenses médicales (3).

L’Internet des objets est une classification d’un ordinateur doté de capteurs, de microcontrôleurs et d’émetteurs-récepteurs. Ces composants communiquent entre eux pour fournir des informations susceptibles d’aider l’utilisateur. Cela dit, l’IdO est l’un des sujets les plus en vogue de l’informatique (5).

Comme le montre la figure 1, les éléments critiques dans le concept d’IdOM sont des capteurs sans fil, qui peuvent être utilisés pour surveiller à distance l’état de la santé des patients et des technologies de communication afin d’envoyer les informations aux soignants (3).

Dans le domaine de la santé, on parle également du concept de l’Hôpital intelligent, des objets « connectés » omniprésents, des robots, des mobiliers, et des accessoires « intelligents », ainsi que des appareils contrôlés par internet qu’il soit fixe ou bien sans fil.  Plusieurs capteurs, dispositifs médicaux, intelligence artificielle, dispositifs de diagnostic et d’imagerie avancée sont au cœur de la mise en œuvre de l’internet des objets au domaine de la santé (1).

L’intelligence artificielle^[2] est une technologie habilitante à l’IdOM, en effet, combinés ensemble ils permettent d’aider les professionnels de la santé dans presque tous les domaines de leurs compétences voir même la prise de décision clinique. Grâce aux techniques d’apprentissage automatique (Machine Learning^[3]) et d’apprentissage en profondeur (Deep learning^[4]), les ordinateurs peuvent apprendre et sélectionner des décisions justes en utilisant les données générées par les professionnels de la santé et les commentaires des patients (3).

Aujourd’hui, divers appareils surveillent tous les types de comportement des patients, des glucomètres aux moniteurs fœtaux en passant par les électrocardiogrammes et la tension artérielle. Bon nombre de ces mesures nécessitent une visite de suivi avec un professionnel de la santé. Des dispositifs de surveillance plus intelligents communiquant avec d’autres appareils, services et systèmes pourraient considérablement affiner ce processus, réduisant éventuellement le besoin d’une intervention clinique directe et peut-être en le remplaçant par un appel téléphonique d’une infirmière. Par exemple, les innovations actuelles dans les appareils intelligents incluent des distributeurs de médicaments qui peuvent détecter si le médicament a été bien administré par le patient, tout en transmettant cette information via Bluetooth. S’il est déterminé que l’utilisateur n’a pas pris ses médicaments, il est contacté par téléphone pour discuter et encourager l’adhésion à son régime médicamenteux. L’Internet des objets offre une multitude d’opportunités non seulement pour améliorer les soins aux patients, mais aussi pour réduire les coûts des soins de santé (4).

Combiné avec les autres technologies habilitantes telles que la télémédecine^[5] et la blockchain^[6], l’IdOM a ouvert de nouvelles opportunités dans le domaine médical pour sauver et améliorer la qualité de vie des gens. Il a créé de nouveaux domaines d’application et changé la façon de faire les choses dans les domaines existants telle que la gestion des dossiers électroniques des patients.

Par ailleurs, les assistants virtuels peuvent tenir les médecins à jour en leur fournissant de nouvelles informations provenant de différents articles, revues et pratiques cliniques pour des soins appropriés aux patients (3).

En somme, L’Internet des objets des soins de santé devient de plus en plus indispensable pour aider les humains à surveiller, gérer, détecter et prendre des mesures après avoir obtenu des informations du système informatique approprié, et réduire efficacement les dépenses de santé. Il fait évoluer les systèmes de santé des systèmes de santé conventionnels vers des systèmes de santé plus personnalisés, actuellement plusieurs pays développés utilisent l’IdOM pour la surveillance continue des signes vitaux des patients, ce qui permet de créer des alertes en cas d’évolution des conditions de santé et suggérer ainsi de prendre les précautions nécessaires en cas de besoin.

L’IdOM dans les soins de santé est un aspect prometteur de l’amélioration des technologies utilisées à présent et de la réduction des coûts dans tous les aspects de la santé (15). En raison de ses vastes capacités, notamment le suivi, l’identification, l’authentification et la collecte de données, la croissance exponentielle de l’IdO dans le secteur de la santé devrait passer de 72 milliards USD en 2020 à 188 milliards USD en 2025 (6).

[1] Les systèmes embarqués : les capteurs et les actionneurs font l’interface entre le monde physique et le monde numérique avec  lesquels ils interagissent. Ils sont environnés par des systèmes électroniques embarqués qui leur confèrent des fonctionnalités. On parle de « systèmes embarqués » quand il s’agit de l’association de matériel électronique, le hardware, piloté par un programme informatique, le software, le tout constituant un ensemble autonome

[2] En informatique, le terme intelligence artificielle (IA) fait référence à toute intelligence de type humain présentée par un ordinateur, un robot ou une autre machine. Dans l’usage courant, l’intelligence artificielle fait référence à la capacité d’un ordinateur ou d’une machine à imiter les capacités de l’esprit humain – apprendre des exemples et de l’expérience, reconnaître les objets, comprendre et répondre au langage, prendre des décisions, résoudre des problèmes – et les combiner et d’autres capacités à exécuter des fonctions qu’un être humain pourrait exécuter, telles que saluer un client de l’hôtel ou conduire une voiture. https://www.ibm.com/cloud/learn/what-is-artificial-intelligence

[3] L’apprentissage automatique (Machine Learning) est un sous-ensemble d’application d’IA qui apprend par lui-même. Il se reprogramme en fait, à mesure qu’il digère plus de données, pour effectuer la tâche spécifique pour laquelle il est conçu avec une précision de plus en plus grande.

[4] L’apprentissage en profondeur (Deep Learning) est un sous-ensemble d’application d’apprentissage automatique qui apprend à exécuter une tâche spécifique avec une précision de plus en plus grande, sans intervention humaine. https://www.ibm.com/cloud/learn/what-is-artificial-intelligence#toc-artificial-FJCUhzmG

[5] La télémédecine est une forme de pratique médicale à distance utilisant les technologies de l’information et de la communication pour mettre en relation des patients ou des professionnels de la santé. Futura Santé

[6] La « blockchain » est un domaine technologique utilisé pour construire des systèmes décentralisés qui augmentent la vérifiabilité des données partagées entre un groupe de participants qui n’ont pas nécessairement une relation préexistante (M. Sistia & al, (2020) Blockchain, Digital Identity, and Health Records : Considerations for vulnerable populations in California, CITRIS Banatao Institute).

New research investigating novel ways to improve focus in sleep-deprived individuals has found a device that non-invasively sends electrical stimulation through the neck can boost alertness and reduce fatigue in subjects kept awake for up to 34 hours. The vagus nerve is a long nerve running from the brain down through the neck and into the abdomen. Electrically stimulating the vagus nerve has been a hot area of research in recent years with scientists exploring ways this nerve can influence everything from appetite to pain sensations.

A few years ago a device called gammaCore was initially approved for use in the United States to treat cluster headaches and migraine pain. The small hand-held device was designed to be placed on the neck and deliver mild electrical stimulation to the vagus nerve.

This new research looked at whether this kind of vagus nerve stimulation device could improve alertness by modulating activity in a brain region called the locus coeruleus, which plays a primary role in regulating attention and wakefulness. The vagus nerve has been found to have significant connections to the locus coeruleus so the hypothesis was this small device could improve cognitive performance in sleep-deprived subjects.

With the help of the US Air Force, 40 active-duty personnel were recruited for the study. Half the cohort was placed in a control group receiving sham stimulation, while the other half received an active intervention.

The experiment involved the participants staying awake for 34 hours. At the 12-hour mark of the study, the active intervention participants received a short six-minute burst of electrical current into their neck from the gammaCore device, while the control group received a sham intervention from a dummy device. Cognitive tests were performed at nine different points during the 34-hour experiment.

The results revealed those subjects receiving the real stimulation reported less fatigue and performed better on focus and multitasking tests compared to those receiving the sham. One multitasking measure recorded at the 24-hour point in the study found performance in those stimulated subjects had dropped only 5 percent from baseline, whereas those in the sham group had dropped by 15 percent.

As a proof of concept study, the results are undeniably compelling. However, the researchers are clearly much more work is needed before this kind of intervention can be deployed in real-world settings. Understanding exactly how to “dose” this kind of electrical stimulation will be required before one can think of replacing their morning coffee with a bit of vagus nerve stimulation.

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