Dans sa forme actuelle, l’enceinte est conçue pour permettre des contrôles ponctuels au cours desquels un patient concerné peut s’asseoir devant elle et obtenir une lecture de son cœur.
Des scientifiques de l’université de Washington (UW) ont exploité une technologie moderne d’apprentissage automatique pour produire un prototype d’enceinte intelligente capable de surveiller le cœur d’une personne, sans qu’elle ait besoin de le toucher physiquement. La méthode sans contact de suivi des rythmes cardiaques réguliers et irréguliers se présente comme un moyen prometteur de détecter les signes précoces de troubles cardiaques, l’appareil étant presque aussi performant que les moniteurs standard lors des premiers tests.
Par opposition à la surveillance de la fréquence cardiaque d’une personne, l’équipe de l’Université de Washington a entrepris de mettre au point un dispositif capable de suivre le rythme cardiaque d’un utilisateur, ce qui fournit aux médecins un indicateur plus fiable lorsque quelque chose ne va pas. Alors que la fréquence cardiaque est simplement une moyenne des battements du cœur sur une certaine période, le rythme cardiaque fait référence à la séquence des battements individuels, qui peuvent varier dans le cadre d’un schéma irrégulier.
« Les troubles du rythme cardiaque sont en fait plus fréquents que certaines autres affections cardiaques bien connues », explique le Dr Arun Sridhar, coauteur principal de l’étude. « Les arythmies cardiaques peuvent être à l’origine de morbidités importantes, telles que des accidents vasculaires cérébraux, mais leur apparition peut être très imprévisible, et donc difficile à diagnostiquer. La disponibilité d’un test peu coûteux qui peut être effectué fréquemment et à la convenance de la maison peut changer la donne pour certains patients en termes de diagnostic et de gestion précoces. »
L’auteur principal, Anran Wang, avec le haut-parleur intelligent développé à l’université de Washington.
Mais la conception d’un dispositif permettant d’identifier les battements de cœur individuels d’un utilisateur est une affaire délicate. Les chercheurs ont utilisé ce que l’on appelle un algorithme d’apprentissage automatique supervisé, qui fonctionne un peu différemment des algorithmes d’apprentissage automatique typiques qui reçoivent un ensemble de données d’entraînement étiquetées et améliorent leurs méthodes au fil du temps. Au lieu de cela, cet algorithme apprend à la volée, dans ce cas en surveillant les différents signaux provenant de plusieurs microphones intégrés dans un prototype de haut-parleur intelligent.
« C’est similaire à la façon dont Alexa peut toujours trouver ma voix, même si je diffuse une vidéo ou si plusieurs personnes parlent dans la pièce », explique Shyam Gollakota, coauteur principal. « Lorsque je dis ‘Hey, Alexa’, les microphones travaillent ensemble pour me trouver dans la pièce et écouter ce que je dis ensuite. C’est essentiellement ce qui se passe ici, mais avec le rythme cardiaque. »
L’enceinte envoie des sons inaudibles dans la pièce, et l’algorithme d’apprentissage automatique analyse ensuite les sons qui sont renvoyés vers l’enceinte par une personne assise de 30 à 60 cm. En détectant de minuscules altérations dans ces sons renvoyés, l’algorithme peut détecter non seulement des mouvements isolés, comme les vibrations de la peau causées par un battement de cœur, mais aussi le laps de temps entre deux battements de cœur, appelé intervalle interbattement.
Le prototype de haut-parleur intelligent peut suivre le rythme cardiaque d’un utilisateur, sans contact physique.
En utilisant ce système de haut-parleur sur un groupe de 26 participants en bonne santé et 24 patients souffrant de différentes pathologies cardiaques, l’équipe a obtenu des résultats prometteurs. Elle a réussi à mesurer près de 12 300 battements de cœur chez les participants en bonne santé et à suivre l’intervalle entre les battements à 28 millisecondes près par rapport aux mesures obtenues avec un moniteur standard. Utilisé sur les patients cardiaques, le haut-parleur a mesuré plus de 5 600 battements de cœur, l’intervalle médian entre les battements étant mesuré à 30 millisecondes près par rapport à un moniteur standard.
Dans sa forme actuelle, l’enceinte est conçue pour permettre des contrôles ponctuels au cours desquels un patient concerné peut s’asseoir devant elle et obtenir une lecture. Mais avec un développement plus poussé, l’équipe imagine qu’il pourra un jour être utilisé comme un moyen non invasif de surveiller en permanence l’activité cardiaque, par exemple pendant le sommeil d’une personne.
« Si vous disposez d’un tel dispositif, vous pouvez surveiller un patient de manière prolongée et définir des schémas personnalisés pour le patient », explique Arun Sridhar. « Par exemple, nous pouvons déterminer à quel moment les arythmies surviennent pour chaque patient, puis élaborer des plans de soins adaptés au moment où les patients en ont réellement besoin. C’est l’avenir de la cardiologie. Et la beauté de l’utilisation de ce type d’appareils est qu’ils sont déjà dans les foyers des gens. »
