Internet des Objets face aux épidémies émergentes : essaie prospectif (5)

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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

1-Mohd Javaid, Ibrahim Haleem Khan, (2021), Internet of Things (IoT) enabled healthcare helps to take the challenges of COVID-19 Pandemic, J Oral Biol Craniofac Res. 2021 Apr-Jun; 11(2): 209–214. doi: 10.1016/j.jobcr.2021.01.015

2-Imad Saleh, (2018), Internet des Objets (IdO) : Concepts, Enjeux, Défis et Perspectives, ISTE OpenScience. doi: 10.21494/ISTE.OP.2018.0229.

3-Fadi Al-Turjman, Muhammad Hassan Nawaz, Umit Deniz Ulusar, (2019), L’intelligence à l’ère de l’Internet des objets médicaux : un examen systématique des tendances actuelles et futures, Computer Communications, Elsevier B.V. Journal Pre-proof, https://doi.org/10.1016/j.comcom.2019.12.030

4-Arjun Panesar, (2019), Machine Learning and AI for Healthcare Big Data for Improved Health Outcomes, (Apprentissage automatique et IA pour la santé Des données massives pour de meilleurs résultats en matière de santé) Apress. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-3799-1.

5- Nico Suranthaa, Prabadinata Atmajab, Davidc, Maulana Wicaksonod, (2021), A Review of Wearable Internet-of-Things Device for Healthcare, Procedia Computer Science 179: 936–943.

6- Mohammad Nasajpour & al, (2020), Internet of Things for Current COVID-19 and Future Pandemics: an Exploratory Study, J Healthc Inform Res. Nov 12;1-40. doi: 10.1007/s41666-020-00080-6.

7-Clement Lucie, (2015), Les facteurs anthropiques d’émergence des épidémies, Thèse pour le diplôme d’état de docteur en pharmacie, Université Claude Bernard-Lyon 1, Faculté de pharmacie, institut des sciences pharmaceutiques et biologiques.

8-François Rodhain, (2020) Regards historiques sur la circulation des agents infectieux et des vecteurs entre les continents, Pour Mémoire la revue du comité d’histoire des Ministères de la transition écologique, de la cohésion des territoires, et des relations avec les collectivités territoriales, de la Mer, Hors Série N°30, Automne 2020, 13-19.

9-Patrice Debré, (2020), épidémies Leçons d’histoire, médecine/sciences, 36 :642-6.

10- Jean-Paul Sardon, (2020), De la longue histoire des épidémies au Covid-19. Les Analyses de Population & Avenir, 2020, 10.3917/lap.026.0001. hal-02557027.

11- Shikha Jain & al, (2021), Internet of medical things (IoMT)-integrated biosensors for point-of-care testing of infectious diseases, Biosensors and Bioelectronics 179,113074.

12-A.K. Yadav & al, (2021) The perspectives of biomarker-based electrochemical immunosensors, artificial intelligence and the Internet of Medical Things toward COVID-19 diagnosis and management, Materialstoday Chemistry, Volume 20, June, 100443.  https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100443

13-Edward H. Shortliffe, (1977), Mycin: A Knowledge-Based Computer Program Applied to Infectious Diseases,  Symposium on Computer Applications in Medical Care, PubMed Central,   https://www.researchgate.net/publication/26093356.

14-Bruce G.Buchanan, Edward H.Shortliffe, (1984), Rule-Based Expert Systems ; The MYCIN experiments of the stanford heuristic programming project. Addison Wesley, Reading, MA.

15-Joanna Kedra et Laure Gossec, (2019), Les big data en médecine : où en sommes-nous en 2019 ?  La Lettre du Rhumatologue • N° 455 – Octobre 2019.

16-Antoine Santiago & al, (2019), La santé à l’ère du numérique Apports du  Big data et des nouvelles technologies dans la prévention et le traitement de l’addiction aux jeux d’argent en ligne, médecine/sciences; 35 : 787-91.

17- Jean-Patrick LAJONCHÈRE, (2018), Le rôle des Méga données dans l’évolution de la pratique médicale, Bull. Acad. Natle Méd, 202, nos 1-2, 225-240.

18-DAVID GRUSON, (2019), L’intelligence artificielle en santé, un potentiel majeur d’innovations pour notre système de santé, SOINS, N°838 Septembre 2019.

19-Jacques Hubert, (2017), Chirurgie assistée par robot : principes et indications ; formation et évaluation des compétences, Bull. Acad. Natle Méd, 201, nos 7-8-9, 1045-1057.

20- Li Bai & al, (2019), Chinese experts’ consensus on the Internet of Things-aided diagnosis and treatment of coronavirus disease 2019, Clinical eHealth. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceh.2020.03.001.

21-Dac-Nhuong Le, Chung Van Le, Jolanda G. Tromp, Gia Nhu Nguyen, (2018), Emerging Technologies for Health and Medicine Virtual Reality, Augmented   Reality, Artificial Intelligence, Internet of Things, Robotics, Industry 4.0, Willey.

22-M. Javaid & al. Industry 4.0 technologies and their applications in fighting COVID-19 pandemic, Diabetes & Metabolic Syndrome: Clinical Research & Reviews 14: 419-422.

23- Hassan Aziz, (2018) Virtual Reality Programs Applications in Healthcare, J Health Med Informat, 9:1. DOI: 10.4172/2157-7420.1000305.

24-Ravi Pratap Singh & al, Significant applications of virtual reality for COVID-19 pandemic, Diabetes & Metabolic Syndrome: Clinical Research & Reviews 14:661- 664.

25-Yue LI, Lu ZHENG, Xuewen WANG, (2019), Flexible and wearable healthcare sensors for visual reality healthmonitoring. Virtual Reality & Intelligent Hardware,1(4): 411—427. DOI: 10.1016/j.vrih.2019.08.001.

26-Asadzadeh A, Samad-Soltani T, (2021), Applications of Virtual and Augmented Reality in Infectious Disease Epidemics with a Focus on the COVID-19 Outbreak, informatics in Medicine Unlocked. https://doi.org/10.1016/j.imu.2021.100579.

27-Arjun Panesar, (2019), Machine Learning and AI for Healthcare Big Data for Improved Health Outcomes, Apress, https://doi.org/10.1007/978-1-4842-3799-1.

 


[1] A. SenZ. Yi LimK.K. Tha, Virtual Learning In Times Of Covid19 Crisis – Assessing Augmented Reality Resources For Student Engagement And Learning Under Lockdown, 2021. doi: 10.21125/inted.2021.2181

[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.

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