MEDECINE ET ROBOTIQUE

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ACTUALITE


EXOSQUELETTES: QUEL AVENIR POUR LES SOIGNANTS?

Par Flora Scacco, Infirmière Diplômée d'Etat

On assiste depuis quelques années à l’émergence de ces nouvelles technologies d’assistance physique, appelées exosquelettes, dans les milieux aux conditions physiques pénibles tels que les métiers du bâtiment, la manutention, les activités militaires, mais aussi le monde médical.

Peu connus du grand public et en cours de développement par plusieurs concepteurs internationaux, il repose sur les exosquelettes un grand espoir de révolutionner les conditions de travail. Ils ont pour bénéfice potentiel de diminuer les efforts physiques en décuplant la force et pourraient prévenir les troubles musculo-squelettiques auxquels certains travailleurs sont exposés. 

Certains services de soins japonais participent déjà à la mise en service des exosquelettes pour la prise en charge des patients. Nous nous intéressons aux résultats qui découlent de ce programme.

Afin de mieux comprendre la démarche d’intégration des exosquelettes dans le système de santé, nous débuterons cet article en définissant l’exosquelette, et en apportant des explications essentielles sur son mode de fonctionnement. Nous introduirons ensuite le bénéfice apporté dans les actions soignantes, et nous évalueront les limites et les risques potentiels liés à l’utilisation de ce concept innovant.

 

DÉFINITION ET MODE DE FONCTIONNEMENT 

L’exosquelette correspond à un équipement articulé adapté au schéma corporel qui se fixe sur le corps au niveau des jambes et du bassin, voire également sur les épaules et les bras selon le modèle. 

On distingue deux types d’exosquelettes :

  • L’exosquelette d’assistance à l’effort ; il est utilisé dans certains établissements de santé dans le cadre d'une rééducation physique. Il permet au patient handicapé ou diminué physiquement d’être assisté mécaniquement dans ses mouvements et ainsi exécuter des mouvements qu’il n’est plus ou pas capable de produire seul. Il participe au regain d’autonomie de la personne à mobilité réduite.
  • L’exosquelette amplificateur de force ; il est principalement utilisé dans un cadre militaire et tend à se développer dans les métiers du bâtiment ainsi que le milieu médical. Il est basé sur un mécanisme permettant de porter à mains nues une charge lourde avec une très grande précision. Il a pour objectif de faciliter les mouvements en ajoutant la force de déclencheurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques. Il aide au port de charges lourdes en réduisant considérablement la contrainte de portage. Il pourrait ainsi  réduire les troubles musculo-squelettiques causés par l’effort prolongé et les mauvaises postures en diminuant la tension musculaire et articulaire.

UN EXOSQUELETTE EST-IL UN ROBOT? 

On peut parler de robot (dispositif alliant mécanique, électronique et informatique) seulement pour les exosquelettes motorisés basés sur des systèmes électriques (HAL par exemple, voir plus bas). Ne convient pas pour l’exosquelette FORTIS (voir plus bas) par exemple. 


 

A ce jour il existe plusieurs fabricants produisants des appareils très différents les uns des autres. L’exosquelette confère donc à celui qui le porte des capacités physiques différentes selon le modèle produit. La plupart sont encore à l’essai, d’autres sont déjà commercialisés. 

Si la plupart des exosquelettes sont motorisés (d'un côté mécanique et d'un côté logiciel), ce n’est pas le cas pour la tenue robotique Fortis, conçue par la société américaine Lockheed Martin, qui n’est dotée d’aucune source d’alimentation électromécanique. Fortis a été crée à partir d’un système de transmission des charges de portage et de rééquilibrage, permettant ainsi de répartir les efforts du porteur directement sur les articulations de l’exosquelette. 

 

L'exosquelette FORTIS (en video ci-dessous (en anglais). 


 

 

 

De même pour les Japonais qui ont innové sur l’exo-muscle d’Innophys basé sur un mécanisme de déclencheur pneumatique par système d’air comprimé injecté dans des valves en caoutchouc qui se gonflent et se contractent. Le gonflage est converti en traction et induit ainsi une force plus importante dans le mouvement.

Des capteurs d’expiration placés dans la bouche du porteur permettent de capter l’intensité du souffle et ainsi de déclencher le mécanisme. 

 

On constate cependant de meilleures performances pour les exosquelettes motorisés, appelés aussi combinaisons robotiques, basés sur des systèmes de fonctionnement plus complexes avec déclencheurs électriques ou hydrauliques. Bien que les exosquelettes non motorisés ne soient pas tous fondés sur les mêmes principes de fonctionnement, on retrouve des caractéristiques similaires pour les exosquelettes à moteur. La plupart sont équipés des mêmes éléments :

  • Le cadre où reposent les composants articulés, correspondant à l’ossature de l’exosquelette,
  • Les déclencheurs agissant sur la mise en mouvement du robot par le biais de capteurs,
  • Les batteries alimentant le robot en énergie,
  • Les capteurs recevant l’information du mouvement et émettant un signal pour activer le geste, pouvant être manuels (exemple de joystick) ou bioélectriques,
  • L’ordinateur, qui contrôle et recueille les informations et qui fait l’intermédiaire entre les capteurs et les déclencheurs pour transmettre les données.

Ces nouvelles technologies ont pour vocation de toucher de multiples secteurs d’activité. Qu’en est-t ’il pour le milieu de la santé ?

 

EXOSQUELETTES AU TRAVAIL 

Utilisés dans le cadre d’une rééducation physique chez les personnes à mobilité réduite, les exosquelettes se développent également dans l’intérêt des soignants, afin de les aider dans les mobilisations des patients.

Au Japon, ces technologies connaissent une avancée plus importante. La série d’exosquelettes HAL commercialisée par Cyberdyne compte un modèle médical, HAL- CB01 (récemment avalisé par le Ministère de la Santé japonais). Il serait proposé à la location dans certaines maisons de retraite, cliniques et hôpitaux et serait utilisé comme un outil de travail pour réduire la pénibilité liée aux mouvements répétitifs exécutés dans la journée. Ainsi, il assiste le soignant lors des transferts de patients lit/fauteuil ou fauteuil/lit, aide au port des malades pour les redresser dans les lits, etc…

 

L’exosquelette HAL-5, quant à lui, a été conçu en partie pour des usages dans le domaine médical. En comparaison avec son prédécesseur HAL-CB01, il recouvre la totalité du corps humain. Il utilise des capteurs d’intention placés sur la peau qui détectent les signaux électriques envoyés par le cerveau aux muscles. Il est simple d’utilisation et sa mise en place ne nécessite que quelques minutes. Cependant il peut sembler encombrant avec son ossature imposante, et pèse plus de 20 kg ce qui pourrait limiter son utilisation dans les structures de santé.

 

La vidéo ci-dessous nous montre la combinaison robotique HAL-5. A la 4e minute: démonstration d’un soignant portant un patient sans difficultés.

 

 


 

 

Nul besoin de parcourir la terre et se rendre au Japon pour observer la mise en action d’un exosquelette. L'Europe possède également plusieurs fabricants innovants.

Aux Pays-Bas, la société Laevo a conçu un exosquelette très simple d'utilisation avec une volonté de se développer dans l'aide au travail physique des soignants.

 

Ci-dessous, video de présentation de l'exosquelette LAEVO.


 

 

 

En France, proche de la ville d'Auxerre, la société RB3D a lancé le développement de plusieurs versions d’exosquelettes, jusque là essentiellement dédiées aux applications civiles et ne faisant pas l’objet d’utilisation en intra-hospitalier. Ci-dessous, video de présentation de l'exosquelette RB3D.

 


 

 

On entrevoit d’ores et déjà les limites du projet. Ce concept innovant ne fait-t’ il pas l’objet d’un fantasme en robotique ?

 

ASSISTANCE ,GADGET ,OU RÉEL OUTIL DE TRAVAIL ?

Force est de constater le bénéfice potentiel apporté aux soignants ; les efforts physiques sont allégés et la force est décuplée. Les efforts de portage sont appliqués sans avoir la pénibilité du travail. Il y a là un réel intérêt au regard des conditions de travail actuelles, où l’on constate une demande de prise en charge croissante avec un effectif de personnel pas toujours en adéquation avec les besoins.

 

Dans les établissements de santé où les actions soignantes sont variées, l’exosquelette a-t-il sa place au regard du nombre d’interventions liées au port de charge lourde ? Au prorata du gain apporté par la facilité du mouvement, la perte de temps associée à la mise en place du robot est-t’ elle un élément à prendre en compte pour évaluer la faisabilité du projet ? Telles sont les questions auxquelles nous devons répondre avant de songer à introduire les exosquelettes en milieu soignant. 

 

LIMITES ET CONTRAINTES DE L’EXOSQUELETTE 

Les exosquelettes s’introduisent dans une démarche ergonomique limitant les troubles musculo-squelettiques secondaires à des mauvaises postures ou des mouvements répétés. Néanmoins, nous n’avons pas suffisamment de recul pour témoigner des risques associés à l’utilisation prolongée du système. Existe-t-il un réel danger pour l’utilisateur ? L’effort compensé par le robot peut-t’ il avoir des répercussions sur le corps humain ? L’organisme INRS (Institut National de Recherche et de sécurité pour la prévention des accidents de travail et des maladies professionnelles) s’interroge déjà à ce sujet. Leurs investigations font l’objet d’une étude de laboratoire sérieuse dont les résultats sont communiqués sur leur site internet officiel. L'INRS a identifié plusieurs risques qu'il classe en trois catégories ; les risques mécaniques, ceux liés à la charge physique et ceux en lien avec la charge mentale de travail.  

Peut-t’on constater des défaillances du système entraînant ainsi un danger pour celui qui l’utilise ? Peut-t’ il y avoir un décalage entre l’intention motrice de l’utilisateur et le mouvement induit par le robot ?

S’ajoutent à ses interrogations d’ordre mécanique, des questions éthiques qui s’appuient sur l’acceptation de l’exosquelette par le patient, mais aussi par le soignant. Son interface aux allures futuristes est-t’ il adapté à une population vieillissante, génération qui n’a pas connu l’explosion de la robotique, et qui pourraient être réfractaire aux soins prodigués à l’aide de cet appareillage ?

La représentation individuelle du robot est déterminante dans l’acceptation de celui-ci. Il en est de même pour le soignant ; l’utilisation des exosquelettes demande à celui qui le porte d’accepter qu’un mécanisme motorisé vienne subvenir à des tâches qu’il n’est pas en mesure de réaliser seul avec autant d’efficacité. Il lui incombe d’avoir confiance en la technologie et de faire face aux défaillances qui pourraient en découler. Aussi, la dépendance induite par l’exosquelette peut elle renforcer le sentiment de perte de contrôle et d’autonomie sur son travail ?

D’un point de vue technique, il importe à son utilisateur d’avoir des connaissances sur la mise en service de l’exosquelette, et nécessite d’assimiler son mode de fonctionnement pour optimiser ses performances robotiques. Néanmoins, existe-t-il des contraintes liées à l’adaptation des exosquelettes aux spécificités physiques de chaque individu ? Ne feraient elles pas obstacle à la démocratisation de ces derniers ? La modification des paramétrages impliquerait l’intervention régulière de l’ingénieur, ce qui semble difficilement réalisable au vu du nombre d’intéressés susceptibles d’avoir recours aux prestations de ces robots dans les services de soins. 

 

En conclusion, il est possible que dans un avenir proche, l’utilisation des exosquelettes s’imposera dans les hôpitaux français. Néanmoins, les chercheurs doivent encore expérimenter les exosquelettes en milieu professionnel pour espérer les adapter au mieux aux activités soignantes. Il ne serait pas surprenant d’observer la généralisation de ces appareillages d’ici les prochaines années au regard des avantages qu’ils confèrent. On peut supposer que ces technologies révolutionnaires nous engagent dans l’amélioration des conditions de travail et permettent d’obtenir une régression des maladies professionnelles et des accidents de travail.

 

Référence:

Site officiel de l'INRS

http://www.inrs.fr/risques/nouvelles-technologies-assistance-physique/identification-risques.html

 

 

 

 

 

 

 

 

 


12/01/2018
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UNE INTELLIGENCE ARTIFICIELLE AUTORISEE A ETABLIR DES DIAGNOSTICS MEDICAUX SANS INTERVENTION HUMAINE

Le dépistage médical semble entrer dans une nouvelle ère avec l'autorisation délivrée par la FDA -instance américaine équivalente de notre Agence Nationale de Sécurité du Médicament et des Produits de Santé ( ANSM)- à un appareil dénommé IDx-DR.

 

Il s'agit d'un logiciel qui utilise un algorithme d’intelligence artificielle capable d'analyser une photographie de rétine. La photographie est prise par un médecin de premiers soins puis envoyée à un serveur situé dans le cloud internet. Si l’image est d’une qualité suffisante, le logiciel renvoie l’un des 2 résultats suivants:

  1. Rétinotaphie diabétique modérée ou plus : adresser le patient à un spécialiste
  2. Pas de rétinopathie détectée ou rétinopathie modérée: refaire un dépistage dans 12 mois

Le diagnostic est entièrement automatisé. Il n’est pas nécessaire de faire intervenir un professionnel pour interpréter les images. 

 

La video ci-dessous nous en montre le fonctionnement:


 

LE DEPISTAGE MEDICAL: PREMIERE UTILISATION DE L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE EN SANTE

Jusqu'à présent, aucun dispositif intégrant l'intelligence artificielle n'était réellement exploitable en médecine du quotidien. Notre perception de l'avenir de l'IA médicale était confuse, brouillée par les effets d'annonce médiatiques. L'autorisation de commercialisation d'IDx-DR valide un palier technologique et vient nous éclairer.  

L’exploitation première de l’IA en médecine semble donc être le dépistage. 

Le palier technologique est lié aux progrès du deep-learning qui permet aux machines d’être très performantes dans l’analyse d’images. Plusieurs études concluantes ont été publiées ces derniers mois dans le dépistage du mélanome, de la rétinopathie diabétique et du risque cardio-vasculaire. Nous allons y revenir dès les prochaines semaines sur medecine-et-robotique par une série d'articles consacrée à ce sujet. 


QU'EST CE QUE LE DEEP LEARNING?

Il s'agit d'une méthode de programmation qui permet à un ordinateur d'apprendre par lui-même. Il n'est pas nécessaire d'entrer dans la mémoire une base de données exhaustive, c'est son principal intérêt. Avec le deep-learning la machine modifie elle-même ses paramètres internes pour parvenir aux objectifs qui lui sont fixés. 

Nous aurons l'occasion d'expliquer cette technique plus en détail dans notre série d'articles sur l'IA en médecine ( parution à partir de mai 2018). 

 


 

 

Ajoutons le « psychiatre virtuel » développé par l’équipe de psychiatrie du CHU de Bordeaux qui permet d’utiliser un algorithme de dépistage de la dépression lors d’une consultation virtuelle avec un personnage animé. 

COMMENT FONCTIONNE LE PSYCHIATRE VIRTUEL ?

 

Nous voyons ainsi se créer un panel d’outils à destination des professionnels de premiers soins, infirmières et médecins généralistes.

Il apparaît clairement que la prévention et le dépistage, aidés par l'intelligence artificielle, vont occuper une place croissante dans l’activité des professionnels de santé et dans l'organisation de notre système de soins. 

 

Ref:  https://www.fda.gov/newsevents/newsroom/pressannouncements/ucm604357.htm


20/04/2018
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CHRONIQUE D'UNE REVOLUTION TECHNOLOGIQUE ANNONCEE - NUMERO 1

Les « nouvelles technologies » ne sont pas encore ancrées dans la recherche médicale. C'est la première constatation à l’examen des publications des cinq premières revues médicales mondiales en ce début d’année 2018. En comparaison du volume publié, peu d'articles ont abordé les sujets technologiques. De surcroît, la plupart ne sont pas des études cliniques mais de brefs commentaires d’ordre général évoquant la transformation de la médecine. 

Est-ce à dire que les médecins sont en retard ? Pas nécessairement. A ce jour, l'apport réel des technologies issues des mathématiques appliquées est modeste pour la médecine. Elles ne semblent pas prêtes à supplanter la biologie qui reste encore, et pour longtemps, le socle de la pratique médicale. 

 

Que retenir des publications de ces trois derniers mois? Parmi les 5 revues observées, nous avons retenu des articles de 4 d’entre elles seulement, New England Journal of Medicine, JAMA, Lancet et British Medical Journal. Les Annals of Internals Medicine semblent moins investies dans les sujets technologiques. 

 

LES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES

Plusieurs innovations sont mises en avant. Compte-tenu de l’influence de ces revues dans le monde médical, il n’est pas inintéressant de relever celles qui ont attiré leur attention. Les dispositifs populaires de demain s'y trouvent probablement. 

 

Un video-microscope dans son i-Phone : un laboratoire de biologie dans la poche du médecin? 

Au Cameroun, un ingénieux microscope relié à un smartphone a été testé avec succès chez des patients atteints par la « cécité des rivières », une maladie parasitaire. Une simple goutte de sang est analysée par un video-microscope intégré à un i-phone permettant au médecin de rechercher la présence d’un vers parasite dénommé Loa loa. 

Source: Jennifer Abassi.  iPhone–Based Device Helps Treat River Blindness JAMA. 2018;319(2):113. doi:10.1001/jama.2017.20077

 

La video ci-dessous nous montre le fonctionnement du video-microscope


 

 

Impression 3D: une technologie à fort potentiel innovant

L’impression 3D est une technologie à suivre. Le JAMA nous en rappelle la définition «  appelée aussi fabrication additive, elle consiste à fabriquer des objets en ajoutant les une sur les autres des couches de matériaux bruts, qu’il s’agisse de polymères, de métaux ou de cellules souches ». 

En 2015, déjà la FDA autorisait un anticonvulsivant, premier médicament produit pas impression 3D. La technique pourrait se déployer dans le domaine de l’organe de remplacement: valves cardiaques, prothèses de membres. Les hôpitaux pourraient eux-même produire ce dont ils ont besoin. Ceci a conduit la FDA à publier des recommandations destinées aux acteurs du secteur en janvier 2018. 

Source: Rebecca Voelker. Regulatory Pathway for 3D Printing JAMA. 2018;319(3):220. doi:10.1001/jama.2017.20643

 

La pilule connectée: avaler un espion?

Cette innovation a fait le « buzz » lors de sa publication. Le NEJM s'interroge: va-t-on faire avaler des espions aux patients? 

La « pilule connectée » assemble l’aripiprazole, une molécule utilisée dans le traitement de la schizophrénie et un « marqueur d’événement ingérable » c’est à dire un traceur. Il est activé lorsqu’il entre en contact avec le liquide gastrique. Le signal est transmis à un patch cutané porté au niveau de l’abdomen puis envoyé à une application smartphone qui relève aussi l’activité, l’humeur et la qualité des périodes de repos du patient. Cette technologie a déjà été utilisée dans plusieurs études cliniques d’évaluation de l’observance médicamenteuse et il est en projet de l’associer à d’autres traitements de maladies chroniques. 

Lisa Rosenbaum, auteure de l’article discute plusieurs questions de société liées à l'arrivée prochaine de ce nouveau venu dans la pharmacopée. Tout d'abord, elle met en parallèle le débat autour de cette pilule connectée et celui concernant l’enregistrement de données personnelles dans l'économie numérique qui se fait en général sans consentement . Elle note que ce n'est pas le cas avec le médicament connecté, puisque le consentement des personnes est obligatoire. 

Elle questionne ensuite notre relation à la non-observance. Elle insiste sur la nécessité de rechercher les causes de non-observance en consultation avant de faire intervenir une technologie de surveillance. Les effets secondaires qui génèrent de l’inconfort et poussent les malades à arrêter sont trop souvent négligés. Un exemple est la diarrhée provoquée par certains traitements. Mais, nous dit Lisa Rosenbaum, ceci ne se fait pas dans une consultation de 15 min. Il faut du temps médical… Selon elle, il faut avant tout donner au médecin et au patient suffisamment de temps pour échanger et explorer convenablement les causes de non-observance.

Source: L.Rosenbaum. Swallowing a spy. N Engl J Med 2018; 378:101-103 DOI: 10.1056/NEJMp1716206

 

 

 

TELEMEDECINE: LA PREMIÈRE ÉTUDE COMPARATIVE RÉALISÉE EN MÉDECINE GÉNÉRALE DANS LE SUIVI DE L’HYPERTENSION ARTÉRIELLE 

Le Lancet du 10 mars publie une vaste étude réalisée auprès de 142 médecins généralistes britanniques et incluant 1182 malades hypertendus. Les patients ont été divisés en 3 groupes : un groupe télésurveillance, un deuxième auto-surveillance et un troisième traitement conventionnel. 

Dans le groupe « conventionnel », le traitement anti hypertenseur était ajusté par le professionnel de santé après une mesure clinique. 

Dans les 2 groupes auto-surveillance, les patients mesuraient eux-mêmes leur pression artérielle 2 fois par jour la première semaine de chaque mois. Puis leur médecin généraliste modifiait le traitement si besoin, à réception du résultat.

Dans le groupe télé médecine, les participants envoyaient les mesures par un simple SMS à un site internet. Le système de télésurveillance incluait un algorithme qui  envoyait des alertes : contacter son médecin en urgence si forte variation des mesures, rappels si absence de transmission des données... Il calculait également automatiquement les moyennes de pression artérielle sur la période de mesure et établissait des graphiques. 

Les médecins relisaient les résultats des 2 groupes auto-mesures avec ou sans télé médecine chaque mois. Dans le groupe « conventionnel », il n’y avait pas de règle précise, les patients étaient vus aussi souvent que nécessaire. 

Quel fut le résultat de cette étude ? 

Après 12 mois, la pression artérielle était mieux contrôlée dans les 2 groupes auto-surveillance que dans le groupe conventionnel. Il n’y avait pas de différence significative entre les 2 groupes auto-surveillance. ( Pour mémoire, il y avait 2 groupes auto-surveillance, un avec télé médecin et un sans). 

Un résultat non significatif au plan statistique est intéressant à relever. A 6 mois, la pression artérielle était plus rapidement équilibrée dans le groupe telemedecine que dans le groupe auto surveillance seule. 

Que conclure de cette étude ?

Pour les auteurs, la seule conclusion qui puisse être retenue à la suite des résultats est que l’auto surveillance est plus efficace que le suivi conventionnel. Il vaudrait donc mieux enregistrer soi-même sa pression artérielle à domicile et communiquer les résultats à son médecin une fois par mois, les traitements étant alors modifiés à distance, plutôt que d’aller faire mesurer sa pression artérielle en consultation à intervalle régulier.

Les 2 modalités d’auto-surveillance avec ou sans télé médecine donnent le même résultat et ne peuvent être départagées. La télé médecine ne présente donc pas de bénéfice démontré même si elle semble apporter une accélération de la prise de décision à 6 mois. 

Source: Richard JMcManus Efficacy of self-monitored blood pressure, with or without telemonitoring, for titration of antihypertensive medication (TASMINH4): an unmasked randomised controlled trial Lancet 2018; 391: 949–59  http://dx.doi.org/10.1016/ S0140-6736(18)30309-X 

 

COMMENT S'ADAPTER A LA TRANSFORMATION NUMERIQUE DE LA SANTE? 

Cette question domine les publications de ces derniers mois. Plusieurs éditorialistes ou commentateurs reviennent sur les changements induits par les nouvelles technologies. Mais l’essentiel des articles est consacré à des mises en garde sur les risques potentiels. La confidentialité et le contrôle des données sont bien entendu au coeur des préoccupations. 

A la lecture de ces articles, notre sentiment est que la conception technologique reste, à ce jour, un élément extérieur au monde de la santé. Les objets du numérique investissent le marché en dehors des circuits habituels des réseaux de soins, mettant les professionnels de santé devant le fait accompli.

Réguler la révolution digitale

C'est ce que relève un éditorial du BMJ daté du 15 janvier 2018 qui constate que  la révolution digitale a déjà commencé. On observe en effet un afflux toujours plus important de produits numériques destiné à la santé. Il s'agit principalement d'applications mobiles et de dispositifs de surveillance connectés. Mais cette arrivée soudaine, combinée à l'absence de régulation officielle, provoque une méfiance de tous les acteurs : patients, médecins et fournisseurs. Pour les auteurs, l’enjeu est de réguler la santé digitale tout en créant un environnement propice à l’innovation.

Source: R Duggal Digital Healthcare: regulating the revolution BMJ 2018360 doi: https://doi.org/10.1136/bmj.k6

 

Faut-il créer une nouvelle spécialité, le médecin virtualiste?

C’est la question posée par 2 médecins new-yorkais. Cette proposition est basée sur la constatation que les innovations techniques des 50 dernières années ont complexifié la pratique médicale et imposé la création de nouvelles spécialités. 

Il en fut ainsi de la réanimation qui n’existait pas comme spécialité individualisée. Elle est devenue nécessaire lorsque les progrès techniques de la ventilation mécanique, du monitoring cardio-vasculaire et des interventions thérapeutiques dédiées à ces patients ont rendu indispensable l’existence de médecins qui consacraient leur exercice à ce domaine précis. 

Le médecin « virtualiste » serait donc celui dont l’essentiel du temps de travail est de soigner les patients au moyen d’un intermédiaire virtuel. La nécessité prochaine d’une compétence spécifique et d’une formation dédiée pour utiliser les moyens de médecine virtuelle justifierait la création de cette nouvelle spécialité. 

Source: M. Nochomovitz, Rahul Sharma. Is it time a new medical specialty? The medical virtualist. JAMA. 2018;319(5):437-438. doi:10.1001/jama.2017.17094

 

Ainsi se clôt le premier numéro de notre chronique. La veille bibliographique se poursuit sur médecine-et-robotique. Le numéro 2 paraîtra dans un délai de 3 à 6 mois en fonction de l'actualité technologique. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


11/04/2018
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COMMENT FONCTIONNE LE PSYCHIATRE VIRTUEL ?

 

 

Des chercheurs du laboratoire de sommeil-addiction-neuropsychiatrie dirigés par le Pr Pierre Philip au CHU de Bordeaux ont annoncé, en mars 2017 par voie de presse, avoir créé le premier humain virtuel capable de diagnostiquer des troubles dépressifs.

Comment fonctionne ce psychiatre virtuel, première expérience d'intelligence artificielle en santé mentale ? Comment pourrait-on l'intégrer dans l'exercice médical quotidien?

Compte-rendu et analyse de la publication scientifique du Pr Philip pour les lecteurs de medecine-et-robotique. 

 

"Humain virtuel", "intelligence artificielle", les mots frappent l'imaginaire collectif. Que recoupent-ils exactement ?

Le psychiatre virtuel crée par les chercheurs de l'université de Bordeaux n'est pas un être anthropomorphe et autonome doté de bras et de jambes à la façon C3PO de Star Wars mais un agent conversationnel incorporé.

 


 

QU'EST-CE QU'UN AGENT CONVERSATIONNEL ? 

Les exemples connus sont les applications à reconnaissance vocale des smartphones type Siri d'Apple ou Google Now pour Androïd.

Un agent conversationnel ou chatbot en anglais est une interface homme-machine qui permet de dialoguer naturellement avec un programme informatique. Basé sur la reconnaissance vocale, il interagit avec le langage humain de l'utilisateur.

Les agents conversationnels ne sont  pas capables d'interpréter le vocabulaire et de comprendre les mots et les phrases. Ils ne peuvent donc pas mener une conversation au sens propre du terme. Les recherches actuelles tendent à développer la reconnaissance visuelle des expressions faciales pour compléter la reconnaissance vocale et améliorer leur performance globale.

 


 

Le but de l'étude était de développer un agent conversationnel capable de conduire un entretien face-à-face avec une personne humaine et de diagnostiquer une maladie dépressive majeure. La méthode diagnostique de référence étant l'entretien psychiatrique, l'agent conversationnel a été comparé à une consultation médicale humaine.

L'entretien était mené en suivant le questionnaire officiel dénommé DSM 5 de l'association américaine de psychiatrie. Le patient devait répondre par oui ou par non aux questions.

La video ci-dessous permet de visualiser l'entretien avec l'agent conversationnel. 

 

 

 

Description de l'étude

Les participants ont été sélectionnés parmi des patients consultant pour trouble du sommeil dans le service spécialisé du CHU de Bordeaux. Ces personnes ne se présentaient pas pour des troubles dépressifs et n'étaient pas connus pour en souffrir.

Dans le déroulement de l'étude, chacun devait participer à 2 entretiens consécutifs: un avec l'agent conversationnel et un avec le médecin psychiatre.  L'ordre des 2 entretiens était tiré au sort.

Ainsi, 2 groupes de sujets ont été composés: un groupe agent conversationnel en premier, médecin psychiatre en deuxième et un groupe médecin psychiatre en premier, agent conversationnel en deuxième. 

 


LES ETUDES COMPARATIVES EN MEDECINE

Les études comparatives sont utilisées dans tous les champs de la médecine, diagnostique, thérapeutique, qualité des soins... C'est ainsi qu'ont été obtenues les plus grandes avancées de ces dernières années, dans des domaines aussi importants que la lutte contre le cancer, les pathologies cardio-vasculaires ou encore les maladies infectieuses comme le VIH.

 

Quelques explications pour comprendre l'étude présentée dans cet article.

En médecine, on compare souvent à un "gold standard". Pour une maladie donnée, le gold standard est la méthode  de diagnostique ou le traitement de référence de la pratique courante.

L'entretien avec le médecin psychiatre est le gold standard du diagnostique de la dépression. En effet, il n'existe pas, en l'état actuel de nos connaissances, d'autre moyen de mettre en évidence cette maladie. L'objectif des chercheurs étant d'évaluer la performance de l'agent conversationnel, ils devaient donc organiser une comparaison avec le gold standard, à savoir la consultation du médecin psychiatre.

 

Mais les études comparatives doivent respecter des règles bien précises. Comme nous le savons tous, on ne peut comparer que ce qui est comparable. Les chercheurs ont donc réparti les participants dans des groupes le plus homogène possible, c'est-à-dire qui se ressemblaient au maximum : âge, sexe, antécédents médicaux... Par exemple, si un groupe a une moyenne d'âge de 25 ans et un autre une moyenne de 75, cela constitue un biais car on ne pourra pas savoir si le résultat observé est lié à l'âge ou à l'objet de l'étude.

Autre contrainte importante, les conditions d'intervention au sein des groupes doivent être identiques. Idéalement, seul l'objet de l'étude doit différer. Dans le cas présent, les chercheurs ont choisi de suivre le questionnaire de référence, DSM 5 de l'association américaine de psychiatrie pour les 2 entretiens.  Humain et intelligence artificielle ont ainsi travaillé dans les mêmes conditions et ont pu être comparés de façon fiable. 


Quels sont les résultats de l'étude ?

Les analyses statistiques ont comparé les résultats de 90 personnes incluses dans le groupe "psychiatre avant agent conversationnel" à ceux de 89 incluses dans le groupe "agent conversationnel avant psychiatre". Sur ce total de 179 malades, 35 étaient atteints de dépression majeure selon les psychiatres. L'agent conversationnel en a identifié convenablement 17 sur les 35, soit 49%. Elle n'a pas reconnu le diagnostic pour 18 personnes, soit 51%. Ainsi, la moitié seulement des malades ont été diagnostiqués convenablement par l'agent conversationnel.

La spécificité était de 93%, c'est-à-dire la probabilité que le test soit bien négatif pour un patient qui n'est pas déprimé.

Pour résumer ces chiffres, on peut écrire que l'agent conversationnel peut dépister la moitié environ des dépressions, une performance diagnostique plutôt modeste donc. En revanche, lorsqu'il a porté le diagnostic, sa performance est bonne, il se trompe peu.

Autre résultat important, l'agent conversationnel a été très bien accepté. Tous les patients ont intégralement suivi les entretiens.

 

Quelle est l'interprétation des auteurs de l'étude?

L'accueil favorable de l'agent conversationnel suggère aux auteurs qu'il est "capable de délivrer de l'empathie, d'obtenir la confiance des patients et de réduire la sensation d'être jugé par un humain, permettant de réduire les barrières émotionnelles pour révéler les états affectifs".

L'intérêt serait d'utiliser l'agent conversationnel pour diagnostiquer cette maladie chronique qu'est la dépression, ce qui permettrait de faire gagner du temps aux professionnels de santé. Les auteurs relèvent que la validité du diagnostic de dépression sévère faite par l'agent conversationnel est satisfaisante. Des progrès restent à faire car les taux de diagnostic sont faibles pour les dépressions modérées. Parmi les améliorations nécessaires, les auteurs souhaitent un progrès dans la reconnaissance faciale des émotions et de la gestuelle, ce que l'on nomme l'expression non verbale qui, associée aux propos, permet au médecin psychiatre d'analyser le patient qui est en face de lui. 

 

 

 A SUIVRE: 

ENTRE MYTHE ET REALITE SCIENTIFIQUE, QUE PEUT APPORTER L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE EN MEDECINE ?

 

 

 

 

 

Référence: 

https://www.u-bordeaux.fr/Actualites/De-la-recherche/Des-humains-virtuels-pour-diagnostiquer-des-troubles-depressifs

 

 

http://www.nature.com/articles/srep42656


15/10/2017
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MICRO-ROBOTS CIRCULANTS: UN TOURNANT POUR LA MEDECINE? PREMIERE PARTIE

Le journal Science Robotics a publié dans son édition du 22 novembre 2017, le résultat d'une série d'expériences menées conjointement par des chercheurs chinois et britanniques des universités de Hong Kong, Manchester et Edimbourg. Ils ont réussi à fabriquer des robots à partir d'une micro-algue qui a été recouverte de nanoparticules magnétiques. Ces Robots Magnétiques Bio-Hybrides, capables de circuler dans les liquides biologiques (sang, urine, liquide gastrique) sont facilement repérables par imagerie médicale, biodégradables et peu toxiques. Ils pourraient être utilisés pour réaliser du traitement ciblé, en particulier dans les cancers. De surcroit facile à fabriquer, ils pourraient être produit à large échelle à moindre coût. 

 

La possibilité de fabriquer des micro-robots médicaux téléguidés capables de circuler  dans le corps humain pour en atteindre les endroits les plus inaccessibles est à l’étude depuis plusieurs années. Mais les chercheurs étaient jusqu'à présent confrontés aux défis majeurs de la biodégradabilité et de la toxicité pour les organismes biologiques. Les auteurs annoncent avoir trouvé des solutions techniques qui pourraient bien s'avérer décisives et ouvrir la voie aux applications cliniques. 

Nous présentons et commentons cette recherche dans un article en deux parties. 

 

PREMIERE PARTIE: LE RESUME DE LA PUBLICATION DES CHERCHEURS.

Comment est fabriqué le robot ? Comment fonctionne -t-il? 

 

LA COMPOSITION DU ROBOT

Pour fabriquer le robot, l’équipe de recherche a transformé une algue, structure biologique, en corps magnétique. L’expression robot bio-hybride a été choisie pour le dénommer car il associe 2 composés, l’un vivant et l’autre minéral.

La première minute de la video ci-dessous nous le montre en mouvement dans de l'eau lors d'une expérience de laboratoire. Comme on peut le voir il a la forme d'un petit vers, d'environ 100μm.

 


 

 

 

LE COMPOSE VIVANT: LA MICRO-ALGUE Spirulina Platensis. 

Les chercheurs en cancérologie connaissent déjà cette micro-algue car elle contient un composé capable de tuer les cellules dans la leucémie, le carcinome à petites cellules ou encore l'adénocarcinome du colon. Cette toxicité de la micro-algue est spécifique, c’est à dire qu’elle agresse les cellules cancéreuses sans endommager les cellules normales.  

L’algue possède 2 autres propriétés intéressantes exploitées par les chercheurs. Elle est naturellement fluorescente, ce qui permet de la repérer facilement par imagerie médicale. La taille de son corps peut être modifiée et ajustée pour répondre au mieux aux impératifs de la fabrication du robot. 

 

LE COMPOSE MINERAL: LA MAGNETITE ( FORMULE: Fe3O4)

Pour fabriquer le robot, les chercheurs ont enduit les algues de nanoparticules de Fe3O4. Elles se lient aux molécules biologiques de surface sans altérer leur structure. La magnétite capte l’énergie magnétique, transformant l’algue en petit robot téléguidé. 

 

Le Fe3O4 est neutre biologiquement, c’est à dire qu’il est peu agressif pour les cellules humaines. Ses propriétés permettraient aussi d’ajouter de petites structures capables de se lier à des molécules pharmacologiques. La fonction du nanorobot pourrait ainsi évoluer vers la thérapeutique ciblée. 

 

 

NANO PARTICULE : particule de diamètre inférieur ou égal ( pas plus grand ) que 10- 9 m = un mètre divisé par 1 milliard 
MAGNETISME. Propriétés physique des aimants. Utilisé en médecine pour faire de l’imagerie par résonance magnétique ( IRM). Elle possède un grand pouvoir de pénétration au sein du corps humain et peut être transmise au robot sans fil, raison pour laquelle elle a eu la préférence des chercheurs parmi les autres choix énergétiques à leur disposition. 

 

QUELS ETAIENT LES PROBLEMES A RESOUDRE POUR LES CHERCHEURS? 

Premièrement, pour naviguer dans les liquides biologiques, il est nécessaire de pouvoir suivre le déplacement du robot en temps réel. Pour cela il faut disposer de procédés d’imagerie médicale non invasive. Les chercheurs ont utilisé l’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) et la fluorescence naturelle de l’algue Spilurina Platensis. 

Deuxièmement, ces robots doivent être biodégradables c’est-à-dire, soit s'auto-détruire, soit être éliminé par l’organisme sans causer d’effets secondaires. 

Troisièmement, l’essaim de micro-robots doit pouvoir circuler dans le corps sans endommager les cellules normales. 

 

COMMENT DEPLACER LE MICRO-ROBOT ? 

Son mouvement est hélicoïdal. Il ne se déplace pas seul mais en grand nombre sous forme d'essaim de près d’un million de robots. 

L’essaim est piloté grâce à un aimant placé à distance du corps de l'animal. Les caractéristiques physiques du champ magnétique envoyé à l'essaim sont déterminées avec précision selon les propriétés magnétiques du robot, sa taille et sa forme. Pour la bonne compréhension des expériences présentées ici, il faut souligner que le champ magnétique qui mobilise le robot n'est pas le même que celui utilisé pour faire l’Imagerie par Résonance Magnétique. 

 

LE DEPLACEMENT AU SEIN DES LIQUIDES BIOLOGIQUES

Les chercheurs ont obtenu des résultats in vitro très satisfaisants dans plusieurs liquides biologiques: eau, sang, liquide gastrique, urine, huile de cacahuète visqueuse. 

Mais seul le liquide gastrique a été testé in vivo chez le rat. Le robot est superparamagnétique, ceci veut dire qu’il cesse d’être magnétique lorsqu’on arrête le champ énergétique. Ainsi, les robots ne peuvent pas se regrouper et former des conglomérats qui viendraient obturer les vaisseaux sanguins et provoquer des accidents médicaux, ce qui est essentiel pour assurer la sécurité de futures applications cliniques.    


 

IN VITRO ET IN VIVO

IN VITRO: expériences réalisée en milieu artificiel, en laboratoire

IN VIVO: expériences réalisées dans l'organisme vivant


 

 

COMMENT ONT ETE CONDUITES LES EXPERIENCES DE DEPLACEMENT ? 

Les expériences de télé-guidage ont été menées dans l'estomac chez le rat, en laboratoire. A ce jour, il n'y a pas eu d'essai chez l'être humain. 

Après l’avoir introduit dans l’estomac du rat, les chercheurs ont repéré l’essaim par IRM. Ils ont choisi de lui faire traverser l’estomac jusqu'à la zone sous-cutanée recouvrant le ventre de l’animal. Pour cela ils ont appliqué un champ magnétique depuis un aimant situé à proximité. 

Deux imageries à 5 min et 12 min ont été réalisées. Elles ont chacune repéré l’essaim à la position voulue. 

Les chercheurs ont cependant tenu à prouver que le déplacement était bien provoqué par le champs magnétique externe. En effet, d’autres causes aurait pu faire bouger le robot, le mouvement naturel du tube digestif - ou péristaltisme- par exemple. 

Pour le vérifier, ils ont introduit un essaim de robots dans un groupe contrôle, sans appliquer de champ magnétique. L’essaim n’a pas bougé leur donnant la preuve recherchée.

Les auteurs ont ainsi pu conclure qu’il était possible de propulser un essaim de robot bio-hybride au travers d’un estomac de rat et de suivre son déplacement par imagerie par résonance magnétique. 

 

LA BIO-DEGRADATION. 

Elle est dépendante des propriétés de Fe3O4 et du temps mis à enduire l’algue. Les temps sont choisis en fonction de l’application voulue: imagerie, thérapeutique..

Les temps de dégradation décrit dans les expériences vont de 24 à 72 h mais certains micro-robots persistent jusqu’à 168h si l’enduit est trop épais. 

 

LA TOXICITE DU ROBOT-BIOHYBRIDE ENVERS LES CELLULES CANCEREUSES

Dans les expériences menées par les chercheurs, le robot a été mis en contact avec des cellules humaines normales ( fibroblastes) puis avec des cellules de cancer du foie et de l’utérus. La cytotoxicité s’est avérée faible pour les cellules normales avec 80 % des cellules viables à 48h et élevée pour les cellules cancéreuses avec, à 48h d’exposition,  10% de survivantes dans le cancer du col de l’utérus et 50% dans le cancer du foie. 

Le robot étant composé de l’algue et de magnétite (Fe3O4), il était important de vérifier la provenance de la toxicité. Les chercheurs ont donc mené des expériences avec Fe3O4 seul. La toxicité de celui-ci est apparue marginale. C’est donc bien l’algue qui est toxique pour le cancer. Mais ces effets cytotoxiques apparaissent moins importants si la couche de Fe3O4 est plus épaisse. 

La toxicité de l’algue Spirulina Platensis envers les cellules cancéreuses est en fait déjà connue des scientifiques. Elle est provoquée par l’un des composants de sa membrane corporelle dénommé C-phyocyanine. Il interfère avec des mécanismes biologiques qui n’existent pas dans la cellule normale, entraînant  la mort des cellules cancéreuses tout en préservant les cellules normales.  

 

A SUIVRE DANS LA PROCHAINE EDITION DE MEDECINE-ET-ROBOTIQUE: LE COMMENTAIRE DE CETTE PUBLICATION SCIENTIFIQUE :

Quelles perspectives pour la médecine du quotidien? En quoi cette découverte peut-elle représenter un tournant pour la médecine?   

 

Référence:

Multifunctional biohybrid magnetite microrobots for imaging guided therapy

 

 

 

VIdeo de présentation de l'étude (en anglais) sur le site de Science Robotics 

http://www.sciencemag.org/news/2017/11/robot-made-algae-can-swim-through-your-body-thanks-magnets


23/12/2017
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