Recherche : obtenir une écho-cardiographie à partir d'un timbre-poste

On n’arrête plus la miniaturisation des dispositifs médicaux. C’est ainsi que des ingénieurs et des médecins américains ont mis au point un échographe portable qui peut évaluer à la fois la structure et la fonction cardiaques.

Un échocardiographe qui fournit des données automatisées en temps réel

Cette modalité, qui a à peu près la taille d'un timbre-poste, peut être portée jusqu'à 24 heures et fonctionne même pendant un exercice intense. L'objectif de ses concepteurs est de rendre les ultrasons plus accessibles à une population plus large et de permettre l’acquisition d’un échocardiogramme sur une longue période sans nécessiter d’opérateur qualifié.

Une étude, portée par le Dr Sheng Xu, Professeur de nano-ingénierie à l'Université de Californie à San Diego, a été publiée sur le sujet dans la Revue Nature. Grâce à des algorithmes d'intelligence artificielle (IA) personnalisés, l'appareil est capable de mesurer la fonction cardiaque, qui n’est efficace le plus souvent qu’à l’effort. Ce dispositif portable et non invasif pour fournit des informations automatisées en temps réel sur la fraction d’éjection cardiaque, même lorsqu'une personne fait de l'exercice. Il capture en continu des images des quatre cavités cardiaques sous différents angles et peut analyser des images cliniques simples en temps réel à l'aide d'une technologie d’IA personnalisée.

Un timbre-poste qui génère un flux d’images cardiaques en continu pendant 24h

L’apport de la technologie portable développée par l'équipe du Dr Xu est caractérisé par une imagerie cardiaque non invasive et de haute qualité, proposant des images avec une résolution spatiale, une résolution temporelle et un contraste élevés, tout en apportant un confort maximal au patient. L'appareil peut être attaché à la poitrine avec une contrainte minimale sur les mouvements des sujets, fournissant même un enregistrement continu des activités cardiaques avant, pendant et après l'exercice.

En pratique, il recueille des informations à travers un patch collable sur la poitrine, aussi doux que la peau humaine, conçu pour une adhérence optimale. Le patch mesure 1,9 cm x 2,2 cm x 0,09 cm, soit environ la taille d'un timbre-poste. Il envoie et reçoit les ondes ultrasonores qui sont utilisées pour générer un flux constant d'images de la structure du cœur en temps réel. Il peut examiner le ventricule gauche du cœur dans des vues biplanes séparées à l'aide d'ultrasons, générant plus d'images cliniquement utiles que celles disponibles auparavant.

Un dispositif capable de mesurer le volume et la fraction d’éjection ainsi que le débit cardiaque

L'équipe du Dr Xu a développé modèle de deep learning qui segmente automatiquement la forme du ventricule gauche à partir de l'enregistrement d'images en continu, un autre algorithme extrayant son volume image par image et produisant des formes d'onde pour mesurer le volume d'éjection systolique, le débit cardiaque et la fraction d'éjection, ainsi qu’un dernier algorithme d’enregistrement des données.

Reste que pour produire le dispositif portable lui-même, les chercheurs ont utilisé un composite piézoélectrique 1-3 collé avec un support Ag-époxy comme matériau pour les transducteurs dans l'imageur à ultrasons, réduisant les risques et améliorant l'efficacité par rapport aux technologies classiques. Dans sa configuration actuelle, le patch est connecté, via des câbles, à un ordinateur qui peut télécharger les données automatiquement pendant que le patch est toujours activé. L'équipe a développé un modèle sans fil qui sera décrit dans une prochaine publication.