L'unité radar sans contact surveille les signes vitaux des patients à distance
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Un laboratoire israélien développe un système qui suit les signes vitaux de plusieurs patients à la fois, sans fil et sans exposer le personnel médical aux agents pathogènes.
Imaginez un futur proche où les patients pourraient être suivis à distance, sans fil. Au début de la pandémie de Covid, la professeure Yonina Eldar de l'Institut des sciences Weizmann a lancé un appel inhabituel.
La lauréate du Prix Israël a appelé les médecins de tout Israël à la rejoindre en ligne dans une séance de brainstorming pour identifier les besoins les plus urgents d'un système de santé surchargé.
« Au milieu de la crise sanitaire, je me sentais frustrée de rester les bras croisés et de ne pas en faire assez », se souvient-elle.
L’un des problèmes soulevés lors de cette séance était le risque de propagation de l’infection au coronavirus par contact physique lors de la surveillance des patients hospitalisés.
« Trouver ce problème correspondait parfaitement à mes intérêts de recherche », explique Yonina Eldar. « J’étais depuis longtemps préoccupé par le retard considérable du monde de la santé sur les innovations technologiques dans des domaines comme les communications ou le divertissement. »
Pourquoi, se demande-t-elle, pouvons-nous passer des appels ou jouer à des jeux informatiques en mains libres, alors que les médecins utilisent encore généralement un stéthoscope physique pour examiner un patient comme ils le faisaient il y a un siècle ?
Au moment de la pandémie, Yonina Eldar venait de rejoindre le département d'informatique et de mathématiques appliquées de Weizmann, où son laboratoire développait des technologies innovantes pour le traitement des signaux et des informations dans des domaines tels que la médecine.
Elle et son équipe ont décidé de développer une toute nouvelle technologie permettant de vérifier la santé à distance à l’aide d’un radar.
Radar pour la détection de la santé
Les systèmes radar sont souvent utilisés à des fins militaires, comme la détection d'avions ou de navires. Mais ils ont également des applications civiles.
Par exemple, dans l’industrie automobile, le radar est utilisé pour détecter et suivre des objets en émettant des ondes électromagnétiques et en interprétant les changements qui se produisent dans ces ondes lorsqu’elles rebondissent après avoir heurté l’objet.
Yonina Eldar avait déjà travaillé avec le radar dans le cadre de voitures autonomes et d'applications de défense.
Les radars sont petits, peu coûteux et pratiques, et ils émettent des ondes sans danger pour l'homme. Ils ont été utilisés, par exemple, pour compter le nombre de personnes dans une pièce ou pour s'assurer qu'aucun bébé n'est oublié dans une voiture. Je me suis alors dit : « Pourquoi ne pas utiliser le radar pour surveiller les patients à distance ? »
BRAHMS
Après cinq années de développement, le laboratoire d'Eldar a dévoilé BRAHMS, le système de surveillance de la santé par bio-radar.
Professeure Yonina Eldar au Centre Manya Igel de génie biomédical et de traitement du signal de l'Institut Weizmann. Photo de Ben Kelmer.
BRAHMS surveille en permanence les signes vitaux à distance en suivant les mouvements subtils de la poitrine et en les interprétant à l'aide d'un algorithme sophistiqué développé par l'équipe d'Eldar.
Le système peut actuellement mesurer la fréquence cardiaque (pouls), la fréquence respiratoire et la fonction pulmonaire. À l'avenir, il pourrait également être équipé pour mesurer la tension artérielle et la respiration, ce qui pourrait contribuer à détecter l'apnée du sommeil.
BRAHMS permet de surveiller simultanément plusieurs personnes de manière fiable, même dans des environnements bruyants et bondés. Il identifie toutes les personnes présentes dans la pièce, mesure leurs signes vitaux sans contact et transmet les mesures à un moniteur. Le personnel médical est automatiquement alerté en cas de changement inquiétant.
Le spectre de fréquence des ondes millimétriques (mmWave) utilisé par le système radar BRAHMS est suffisamment sensible pour détecter un déplacement de plusieurs millimètres, suffisant pour suivre les minuscules mouvements de poitrine d'un nourrisson endormi, même à travers les vêtements ou la literie.
La portée maximale typique du système proposé dans des environnements intérieurs, tels que des maisons ou des chambres d’hôpital, est de neuf mètres.
Unités de soins intensifs, urgences et plus
Eldar affirme qu'une fois BRAHMS développé pour une utilisation commerciale, un modèle compact pourrait être installé dans les services d'urgence, les unités de soins intensifs, les unités de soins postopératoires ou les maisons de retraite. Le système conviendrait également aux patients pédiatriques, qui n'aiment pas être branchés à des appareils.
Eldar souligne qu’en plus de réduire le risque de propagation des infections, la détection radar sans contact éliminerait l’inconfort du patient et les tracas liés aux fils qui s’emmêlent ou s’arrachent.
En fait, on estime qu’environ 40 % des patients des unités de soins intensifs souffrent d’irritations cutanées, de fils délogés ou d’autres complications liées aux dispositifs de surveillance de chevet.
La technologie BRAHMS a été créée à l’aide d’une approche d’ingénierie des systèmes – une combinaison d’ingénierie, de mathématiques et de physique du mouvement des ondes.
L'équipe de développement comprenait l'étudiant au doctorat Yonathan Eder, qui a dirigé la recherche ; l'experte en développement d'algorithmes Luda Nisnevich ; les ingénieurs Shlomi Savariego et Moshe Namer ; et le directeur clinique Dr Adi Wegerhoff.
Yonina Eldar, qui dirige le Manya Igel Center for Biomedical Engineering and Signal Processing , reçoit le soutien pour ses recherches de l'Institut de recherche sur la prévention du cancer de la Société suisse et du Dr Gilbert S. Omenn et Martha A. Darling Weizmann Institute – Schneider Hospital Fund for Clinical Breakthroughs through Scientific Collaborations.