MEDECINE ET ROBOTIQUE

MEDECINE ET ROBOTIQUE

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
0 Poster un commentaire

Comment WATSON est-il utilisé en médecine?

Troisième partie de notre série d'articles: WATSON PEUT-IL REMPLACER VOTRE MEDECIN?

 

Recherche fondamentale: aide à la recherche bibliographique.

La firme IBM a conduit 2 grands projets médicaux. Le premier avec le Baylor College of Medicine, faculté de médecine située à Houston au Texas. Il s'agit d'une étude rétrospective et prospective de recherche de kinase liée à la phosphorylation de la protéine p53(1). (La note 1 explique tous ces termes de façon simplifiée pour les lecteurs non médecins).

Il a été demandé à WATSON d'analyser la littérature médicale de 2003 à 2013. En croisant les informations et en établissant des corrélations, il a retrouvé 9 kinases capables selon lui de phosphoryler la protéine p53. Sur les 9, sept étaient déjà répertoriées comme phosphorylant la protéine p53. Ainsi, une relecture  de la littérature médicale existante par WATSON a permis de découvrir 2 nouvelles kinases qui étaient passées inaperçues. 

Le lecteur non médecin retiendra simplement que 2 composés chimiques ( les kinases) avaient déjà, par le passé, été identifiées dans des expériences. Elles avaient fait l'objet de publications médicales qui décrivaient leurs propriétés mais leur rôle dans la phosphorylation ( l'action chimique qui intéresse les chercheurs) n'avait pas été reconnue. WATSON, en relisant les articles, a détecté ces propriétés. Grâce à la méthode statistique décrite plus haut, il a pu établir que ces 2 composés chimiques avaient une forte probabilité de "phosphoryler". Des expérimentations  ont alors été menées  et ont montrées que les 2 phosphorylaient bien p53.

Le second projet a été conduit avec une grande firme pharmaceutique. Le but  était de rechercher parmi les molécules en possession de la firme celles qui avaient un potentiel de traitement du paludisme. WATSON a analysé la littérature médicale existante sur toutes les drogues pouvant avoir un effet sur le paludisme. Puis toutes les molécules de la firme ont été comparées aux résultats pour rechercher celles qui présentaient des similarités chimiques avec les traitements connus du paludisme. WATSON a identifié 15 candidates parmi les drogues de la firme. Le résultat a été obtenu en moins d'un mois. En parallèle, une équipe de 10 scientifiques a mis 14 mois à produire un résultat. Les 2 listes, celle de WATSON et celle de l'équipe de chercheurs, n'étaient identiques que pour la moitié des résultats. Ce qui signifie que la moitié des conclusions de WATSON n'a pu être retrouvée par l'équipe de chercheurs.

Ces 2 expériences nous suggèrent donc que WATSON peut aider la recherche bibliographique des chercheurs en leur donnant la possibilité d'analyser de grandes bases de données. Ils peuvent ainsi  établir des corrélations entre des résultats existants qu'ils n'auraient pu  découvrir autrement.

Médecine clinique: aide à la résolution de diagnostics difficiles

 Une autre utilisation médicale, très prometteuse, est le diagnostic difficile. Il y a encore peu d'expérience. Un cas clinique d'hématologie, résolu grâce à WATSON a été récemment publié. Une équipe  japonaise a rapporté le cas d'une femme de 60 ans atteinte d'une forme rare de leucémie. Cette patiente était traitée pour une hémopathie que ses médecins pensaient être une leucémie myéloïde chronique. Mais la rémission après chimiothérapie étant inhabituellement lente, les hématologues ont suspecté une forme rare de leucémie. Ils disposaient de la carte génétique de l'hémopathie. En effet, chaque patient bénéficie en début de prise en charge d'une analyse génétique qui permet d'identifier les chromosomes malades. Les médecins ont décidé de comparer les gènes identifiés chez la patiente à l'ensemble de la littérature médicale pour savoir si son profil génétique correspondait à une forme rare. Ce travail de comparaison a été réalisé par WATSON en 10 minutes. Le Pr Arinobu Tojo qui rapporte le cas estime qu'il aurait fallu 2 semaines de travail à son équipe pour réaliser cette recherche bibliographique. Le traitement a alors été adapté permettant une rémission complète. La patiente est sortie guérie de l'hôpital. Pour le Pr Tojo, il ne faut pas conclure que WATSON a sauvé la vie de la patiente mais indubitablement, elle a bénéficié du traitement adéquat plus rapidement que par les méthodes de recherche conventionnelles.

 

Dans la quatrième et dernière partie de notre série, à paraître courant Mars 2017, nous tenterons de répondre à la question posée: WATSON peut-il remplacer votre médecin? 

 

(1) La protéine p53 est une protéine dont l'action, au sein de la cellule humaine, protège de la cancérisation. Lorsque cette protéine est endommagée, la cellule dysfonctionne et peut évoluer vers un cancer. La phosphorylation est une réaction chimique qui aide la protéine à agir. La kinase est une enzyme, c'est-à-dire une protéine qui déclenche des réactions chimiques, ici la phosphorylation. Les cancérologues étudient la protéine p53 sous tous ses aspects: structure, rôle dans la cellule et modes de fonctionnement car sa responsabilité dans la survenue de cancers est majeure. Il s'agit donc d'un très important sujet de cancérologie. 

 

LES AUTRES ARTICLES DE LA SERIE

L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE DE WATSON PEUT-ELLE REMPLACER LES MEDECINS ? (I)

L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE DE WATSON PEUT-ELLE REMPLACER LES MEDECINS? (II)

WATSON PEUT-IL REMPLACER VOTRE MEDECIN?


19/02/2017
0 Poster un commentaire

LES 10 CHANGEMENTS TECHNOLOGIQUES IMPORTANTS POUR L'AVENIR DE LA SANTE

Klaus Schwab, président du Forum Economique Mondial (FEM), est l'auteur d'un livre intitulé La quatrième révolution industrielle. A la fin de cet ouvrage, il expose le résultat d'une enquête prévisionnelle réalisée par le FEM. Un total de 23 changements technologiques majeurs devraient nous parvenir dès les prochaines années. Tout comme internet et la téléphonie mobile depuis 2 décennies, ils devraient  apporter une profonde transformation de la société.

Parmi les 23 nouvelles technologies, nous en avons relevé 10 qui auront un impact direct sur la santé.  Nous  les   présentons dans le tableau synthétique ci-dessous.

Le tableau a été confectionné à partir des informations contenues dans l'ouvrage de K. Schwab. Notre présentation est strictement factuelle, sans commentaire surajouté. La numérotation des "changements" est celle de K.Schwab. 

Le lecteur peut se reporter au livre de K. Schwab pour des informations plus détaillées. 

 

 

 

Exemples existants

Fonctionnement

Effets positifs attendus

Effets négatifs 

potentiels

N° 1: technologies implantables

(tatouages "intelligents", pillules connectées..)

Pace maker et implants cochléaires

 

-Recueillir des données physiologiques et les communiquer par une connexion internet

 

-Délivrer un médicament placé sur le dispositif implanté

Améliorer les prises en charge médicales

Confidentialité de la vie privée

N°3: Une nouvelle interface: la vision

Lunettes connectées type Google Glass

Accès internet par la vision.

 

Inclut la réalité virtuelle ou augmentée

Améliorer les performances visuelles de professionnels de santé (ex: chirurgiens en cours d'intervention)

 

Améliorer les capacités des personnes handicapées

Détourne l'attention du sujet : peut provoquer des accidents

 

Mauvaise tolérance de l'expérience d'immersion qui peut être traumatisante

 

Augmentation des comportements d'addiction 

 

N° 4: internet portable

(vêtements et accessoires connectés à internet)

Apple Watch

Recueil direct de données physiologiques émanant du corps humain

Autogestion de sa propre santé

 

Bénéfices en termes de santé conduisant à une augmentation de la durée de vie

Confidentialité de la vie privée

N° 9

Maison connecté

 

Connexion internet permettant de rendre autonome les appareils de la maison (chauffage, lumière...)

Aide au maintien à domicile des personnes âgées et dépendantes

 

Réduction des coûts de santé

( réduction des durées  d'hospitalisation et du nombre de visites médicales)

Confidentialité de la vie privée

 

Sécurité du domicile possiblement menacée par une cyber-attaque

N° 13

Utiliser l'Intelligence Artificielle pour prendre des décisions

 

Machine capable de prendre des décisions seules

Avancées médicales et éradication de maladies

Menace sur l'existence de l'humanité

 

Augmentation des inégalités

 

Problèmes juridiques: qui est responsable en cas de problème?

N°14

Utiliser l' Intelligence Artificielle dans des  emplois de cols blancs

Robot Watson d'IBM  capable d'effectuer des diagnostics de cancer du poumon

 

 

Machine munie d'une intelligence artificielle capable de remplacer des emplois de cols blancs

 

 

Meilleure efficacité et réduction des coûts de certains emplois

 

 

 

Mise au chômage de certaines catégories professionnelles

N°15 Robotique

dans le secteur des services

1.1 millions de robots travaillant dans le monde

80% d'une voiture est aujourd'hui effectuée par un robot

 

Améliorer l'efficacité des chaînes de distribution

 

Améliorer la santé humaine, en particulier grâce à l'utilisation des données big data qui favorisent la recherche/développement

 

Destruction de certains emplois

N° 20 Imprimerie3D

 Implantation d'une vertèbre imprimée en 3D en remplacement d'une métastase chez un patient en 2014

Produire un objet comme on imprime un document aujourd'hui à partir d'un patron

Produire des organes artificiels qui remplacerait les greffes d'organes

Produire des prothèses de membres pour amputés

 

Permet une médecine personnalisée

Risque de production incontrôlée d'organes et de prothèses

 

Problèmes éthiques

N° 22 Designer Beings

"Concepteur d'être vivant"

 

Utiliser le séquençage du génome pour créer des êtres vivants

Améliorer l'efficacité des thérapeutiques médicales par une médecine personnalisée

 

Réduire et soigner les maladies génétiques

 

Disposer de moyens de diagnostic médical plus rapides, plus efficaces et moins invasifs

Risque d'interaction entre les génomes humain/ animaux et plantes

 

Mauvais usage des génomes par les gouvernements ou les sociétés privées

N°23

Neurotechnologie

 

Comprendre les mécanismes du cerveau et les utiliser pour agir sur l'environnement extérieur

Permettre à des personnes handicapées de piloter des prothèses de membres ou des fauteuils roulants par la pensée

 

Aider à contrôler les addictions, les comportements alimentaires

 

Mieux traiter les maladies neurologiques

Possibilité de voir décryptées les pensées: risque sur la vie privée

 

Faire disparaître les limites entre homme et machine


16/09/2016
0 Poster un commentaire

L'INFLUENCE DE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE SUR LA SOCIETE DE 2030

En 2014, l'Université de Stanford en Californie a engagé une ambitieuse  enquête prospective  dénommée Etude 100 ans sur l'Intelligence Artificielle (IA) (1). Pendant 100 ans, un comité de pilotage va décrire les progrès de l'IA et son retentissement sur l'évolution de la civilisation humaine.

Le rapport 2015 de cette étude vient d'être publié en ce mois de septembre 2016. Après une description de l'IA telle qu'elle existe aujourd'hui, les auteurs nous livrent leurs prévisions pour 2030 en prenant comme point de référence l'évolution d'une ville nord-américaine.

Nous avons choisi de rendre compte de cette étude car le développement de la robotique professionnelle est indissociable de celui de l'intelligence artificielle.

Comme pour le précédent article LES 10 CHANGEMENTS TECHNOLOGIQUES IMPORTANTS POUR L'AVENIR DE LA SANTE, nous avons rédigé un compte-rendu neutre, sans commentaire personnel surajouté, centré sur les questions de santé.

Nous espérons donner au lecteur matière à réflexion sur ce sujet passionnant qui s'annonce déterminant dès les prochaines années.

 QU'EST-CE QUE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ?

Les auteurs proposent une définition de l'Intelligence Artificielle. "Il s'agit d'une science et d'un ensemble de technologies informatiques qui sont inspirées par les moyens mis en œuvre par les systèmes nerveux humains pour ressentir, apprendre, raisonner et agir, mais qui, typiquement agissent différemment".

 EVOLUTION DE LA SOCIETE ET INTELLIGENCE ARTIFICIELLE

Sur ce sujet, source de débats et d'inquiétudes, les auteurs expriment leur opinion: "contrairement aux prédictions sensationnelles de la presse populaire, les experts n'ont pas trouvé de raison de craindre que l'IA représente une menace imminente pour l'humanité". 

En effet, aucune machine réellement autonome, capable de se diriger elle-même n'a été développée à ce jour et aucune ne pourra l'être dans un avenir proche.

 Concernant l'emploi, leur opinion est que, dans le futur proche,  l'IA va remplacer des tâches mais pas des emplois entiers. Elle créera aussi de nouveaux métiers qui, à ce jour, restent difficiles à imaginer car ils n'existent pas encore.  Ils n'émergeront qu'avec la diffusion de l'IA.

L'IA viendra également améliorer de nombreux secteurs d'activité professionnelle et de la vie quotidienne : conduite automobile, enseignement, santé.

 Sur un plan plus général,  les auteurs interpellent l'engagement citoyen de chacun sur de possibles  conséquences négatives.  En effet, l'augmentation des capacités humaines pourrait induire des discriminations entre les différents segments de la société qu'il faudra prendre garde à éviter.

INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ET SANTE

Les applications de l'IA en santé sont prometteuses: assistance à la décision médicale, monitoring et coaching des patients, dispositifs automatiques d'assistance au chirurgien et au patient, gestion des systèmes de santé.

 En se projetant en 2030, les auteurs nous disent que les tâches cognitives assignées aux cliniciens humains vont changer. "Actuellement les médecins sollicitent des descriptions verbales de symptômes de la part des patients consultants, et dans leur tête, confrontent ces éléments aux descriptions des maladies connues. Avec l'assistance automatisée, le médecin supervisera le processus, appliquant son expérience et son intuition à guider le système de recueil des données et évaluera le résultat donné par la machine intelligente."

 Au premier plan des innovations qui apporteront cet état de l'art: les dispositifs portables et les applications de recueil de données et d'aide à la délivrance médicamenteuse.

En deuxième, la robotique. La robotique chirurgicale se développera, dans la continuité de ce qui existe aujourd'hui; l'exemple le plus avancé étant le robot DA VINCI utilisé maintenant de façon routinière en urologie. Les robots de service font également leur apparition, encore limitée à ce jour, principalement dans la distribution d'objets.

 Les auteurs prévoient qu'à l'avenir, de nombreuses tâches soignantes seront aidées par la machine mais ne seront pas entièrement automatisées. Il existera donc une "augmentation" de la capacité humaine grâce à la machine mais l'humain ne sera pas remplacé.

Pour illustrer leur propos, ils prennent l'exemple de robots  de service qui pourront apporter des objets dans la bonne chambre mais ne pourront faire plus. Une intervention humaine restera indispensable pour les recueillir et les placer au bon endroit.

" De nombreux systèmes futurs vont impliquer une interaction intime entre l'homme et la machine et nécessiteront des technologies qui vont faciliter la collaboration entre les deux" concluent-ils.

 INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ET SENIORS

C'est le champ où le plus de bénéfices sont attendus. Les 3 domaines d'améliorations prévisibles sont les suivants:

- Qualité de vie et indépendance:

- systèmes de transport de personnes automatisés qui aideront à préserver l'autonomie

- système de partage d'informations qui aideront au maintien du lien familial

- présence de robots de service à domicile pour aider à la cuisine, à l'habillage, à la toilette

- Santé et bien-être:

- applications mobiles couplées aux réseaux sociaux qui enregistreront l'activité et pourront émettre des recommandations pour maintenir sa santé mentale et physique

- dispositifs de monitoring à domicile qui permettront de détecter des changements de comportement et pourront alerter les soignants

- médecine personnalisée qui aidera la prise en charge  des maladies multiples et la gestion des interactions médicamenteuses

 - Traitements et dispositifs médicaux

- Des dispositifs d'assistance à la vision et à l'ouïe permettront de réduire l'altération de ces 2 sens et favoriseront le maintien de la vie sociale

-la réhabilitation personnalisée et les soins à domicile diminueront le besoin de séjours hospitaliers

- les dispositifs d'assistance physique (déambulateurs intelligents, fauteuils roulants et  exosquelettes) étendront les possibilités d'activités des personnes infirmes

 En commentaire, les auteurs remarquent que toutes ces innovations vont créer de nouvelles questions ayant trait à la confidentialité de la vie privée intéressant différents cercles de personnes, amis, famille, soignants. De nouveaux défis émergeront également pour la société car elle devra satisfaire une population qui restera active et engagée, bien après l'âge de la retraite.

 CONCLUSION

Nous avons présenté de façon neutre les résultats marquants de l'enquête prospective " Intelligence Artificielle 100 ans" menée par l'Université de Stanford aux Etats-Unis. Toute sélection est naturellement partiale mais nous avons choisi de mettre en exergue les éléments qui nous paraissaient aptes à stimuler notre compréhension de l'avenir. Nous les commenterons dans un prochain article en essayant de comprendre leur signification pour notre futur proche.

 

(1)  https://ai100.stanford.edu/2016-report

 


12/10/2016
0 Poster un commentaire

UN ROBOT POUR GERER LES LITS A L'HOPITAL?

Le Massachussets Institute of Technology teste un robot pour gérer les lits hospitaliers.

Voici une étude qui devrait intéresser tous les médecins et cadres de santé confrontés au casse-tête de la gestion des lits. Et si l'Intelligence Artificielle (IA) leur simplifiait la tâche? C'est la question posée par les chercheurs du Massachussets Institute of Technology (MIT) de Boston aux Etats-Unis. Ils viennent de publier le résultat d'un essai impliquant le robot NAO dans une simulation de gestion des lits d'un service hospitalier d'obstétrique.

L'étude concerne le travail de "l'infirmière-ressource". Son rôle est de répartir les patientes dans les chambres et de leur attribuer une infirmière. Seuls des professionnels expérimentés ont été inclus dans l'étude. Vont-ils se fier aux décisions prises par l'IA, peut-il y avoir un excès de confiance par dépendance à la technologie, s'interrogent les chercheurs du MIT.

Ce travail serait le premier au monde à immerger un robot d'aide à la décision dans le monde réel des professionnels de santé expérimentés. 

 

INTRODUCTION. L'ETUDE EN VIDEO

17 médecins et infirmières, 16 femmes et 1 homme ont participé à l'étude. 

Ci-dessous, 2 courtes videos de présentation, en anglais, mais le lecteur francophone peut malgré tout bien comprendre le principe de fonctionnement.

 

QUE FAIT LE ROBOT? 

Reconnaissance vIsuelle. Le robot est capable de reconnaître l'écriture humaine. Il peut ainsi lire le tableau sur lequel sont inscrits les noms des patientes.  

Reconnaissance vocale. Il comprend les questions de l'infirmière ressource, par exemple: " où dois-je placer la patiente X?

 

 

 

 

 

 

Quelles sont les motivations de l'étude?

Les auteurs anticipent l'installation de robots de service à l'hôpital. Ils remarquent que les robots sont déjà présents dans les établissements de santé. Il s'agit de robots de livraison (médicaments par exemple). Ils accomplissent des tâches fixes, programmées à l'avance. A l'avenir, il serait utile de disposer de robots intelligents et autonomes, c'est-à-dire capables de prendre des initiatives par eux-mêmes sans avoir été programmés. Or, lorsque des humains sont en contact avec des robots humanoïdes, il y a un risque d'excès de confiance avec, pour conséquence négative, des décisions inadaptées. L'exemple connu est celui de l'aéronautique où des accidents ont été rapportés par excès de confiance des pilotes dans les décisions prises par les automates.

Les auteurs nous apprennent  également que les expériences déjà menées avec des systèmes d'IA totalement autonomes ont donné de mauvais résultats. En effet, les systèmes complètement automatisés provoquent une baisse de vigilance et une perte de compétence des superviseurs. En d'autres termes, en pilote automatique, on est moins vigilant et on ne sait plus piloter.  C'est la raison pour laquelle la recherche actuelle s'oriente vers des systèmes mixtes, à régulation humaine, donc partiellement autonomes.

A partir de ces considérations, les chercheurs du MIT ont construit un essai qui compare robot et ordinateur, tous les 2 munis du même logiciel.  L'étude consiste à comparer les réactions de soignants lorsqu'ils sont confrontés à l'un et à l'autre.

 

Surpris LES 2 TYPES D'ERREURS

Il existe 2 types d'erreurs dans la relation qu'un humain peut avoir avec une intelligence artificielle. Les chercheurs du MIT ont étudiés ces 2 erreurs.

ERREUR DE TYPE 1. Accepter une décision de mauvaise qualité. C'est un excès de confiance.

ERREUR DE TYPE 2. Rejeter une décision de bonne qualité. C'est une défiance excessive.

Lorsqu'un opérateur accepte des décisions de bonne qualité, on parle de compliance adaptée. Lorsque qu'un opérateur rejette des avis de mauvaise qualité, on parle de confiance adaptée. 

 

Quelles décisions humaines ont été transformées en formules mathématiques?

L'un des intérêts de cet article est de nous donner à voir un exemple de décisions humaines transformées en formules mathématiques pour créer de l'intelligence artificielle. L'IA vue de l'intérieur, en quelque sorte.

Dans l'étude du MIT, 10 équations mathématiques ont été nécessaires pour formuler la prise de décision de l'infirmière ressource.

 

Clin d'œil Dans ce paragraphe, nous distinguerons l'infirmière ressource qui organise (et qui est l'objet de l'étude) et l'infirmière de soin qui est au lit de la patiente. L'infirmière ressource serait donc l'équivalent de notre cadre de santé.

 

Tout d'abord, le modèle doit considérer les différents cas de figure auxquels est confrontée l'infirmière ressource. Trois types de patientes ont été définies: césarienne programmée, accouchement déclenché programmé, patiente non programmée.

Ensuite, vient l'action de l'infirmière-ressource : elle peut annuler, reporter ou accélérer les césariennes et les déclenchements programmés ou encore demander une prise en charge immédiate pour une patiente en travail. Elle peut également modifier les tâches assignées à une infirmière  de soin ( par exemple si sa charge de travail est trop élevée).

Toutes ces actions de l'infirmière ressource sont déterminées par la charge de travail des infirmières de soin. Celle-ci est limitée à 2 patientes maximum. Pour éviter les surcharges, il est possible de restreindre à une seule patiente. Par exemple, si une patiente est à dilatation complète avec des contractions d'accouchement, elle est catégorisée comme "complète et en poussée". Le logiciel va alors bloquer la charge de travail de l'infirmière de soins qui ne s'occupera que de cette seule personne.

Il existe ainsi une équation qui permet de calculer si une infirmière est en surcharge, et de lui attribuer ou non une patiente supplémentaire.

Chaque situation possible fait donc l'objet d'une équation mathématique qui rentre dans la réalisation d'un algorithme. A chaque étape, le système recherche si la condition est remplie ou non (par exemple l'infirmière a-t-elle 2 patientes en charge, oui ou non?). En fonction de la réponse, le système prend ce que l'on appelle une décision binaire. Très simplement, il décide par oui ou par non d'aller à l'étape suivante. Par exemple, si l'infirmière a déjà 2 patientes: décision NON, pas de patiente supplémentaire. Si l'infirmière a 1 seule  patiente: OUI, on peut attribuer une deuxième patiente. Et ainsi de suite pour chaque étape, jusqu'à aboutir à la décision finale. Comme nous l'avons vu dans la vidéo cette décision est du type: "Je propose de placer Mme .... dans la chambre N°... et de lui attribuer l'infimière...."

 

QUELS SONT LES RESULTATS DE L'ETUDE?

Les auteurs ont testé 2 hypothèses. 

Hypothèse I. L'incorporation du logiciel dans un robot permet d'assister des infirmières dans la prise de décision sans créer de dépendance inadaptée aux décisions du robot.

Elle est vérifiée. En effet, les taux d'erreur sont identiques entre logiciel et robot. Ce qui veut dire que la fiabilité des 2 est équivalente. Mais les auteurs pensent que le robot améliore les performances. Il faut ici suivre leur raisonnement qui est un peu compliqué. Ils ont observé que lorsque les participants avaient été habitués à recevoir des avis de bonne qualité, ils commettaient plus d'erreur de type I avec le logiciel qu'avec le robot. Et, lorsque les participants avaient été habitués à recevoir des avis de mauvaise qualité, ils commettaient plus d'erreur de type II avec le logiciel qu'avec le robot. En d'autre terme, le robot permettait de changer ses habitudes alors qu'avec le logiciel on poursuit dans la même voie erronée. En quelque sorte, le robot aide l'humain a conserver son esprit critique. 

Hypothèse II. Le robot sera subjectivement jugé plus fiable que l'ordinateur. 

Cette hypothèse a été évaluée au moyen d'un questionnaire rempli à postériori par chaque participant, donc après la fin de l'étude. Les questions portaient sur la confiance et le ressenti de l'expérience. L'hypothèse a été  vérifiée. En effet, les erreurs du robot ont été mieux acceptées et tolérées que celles de  l'ordinateur.

 

INTERPRETATION DES AUTEURS

Pour les auteurs, l'étude constitue le premier succès d'essai d'un robot d'assistance pour infirmière ressource. Le support de décision étudié a été capable de produire des propositions raisonnables. Le robot est aussi fiable que l'ordinateur mais il apporte plus d'efficacité. Ils estiment avoir prouvé que des professionnels experimentés qui accomplissent des tâches avec des robots sont moins sujets aux effets négatifs de confiance excessive. 

 

CONCLUSION

Qu'avons-nous appris à la lecture de cet article?

Tout d'abord, nous avons pris connaissance d'un exemple concret d'IA médicale commercialisable rapidement. L'étude du MIT pourrait  déboucher sur l'arrivée prochaine de robots humanoïdes assistant l'organisation des soins. Ces robots seraient  dotés d'une reconnaissance visuelle qui leur permettrait de lire des tableaux de gestion, de rechercher une chambre libre pour les malades hospitalisés et de leur attribuer une infirmière.

Nous avons également appris que la forme de la présentation commerciale de l'intelligence artificielle est sujette à débat. Le système d'IA doit-il être utilisé à partir d'un ordinateur comme tout logiciel ou doit-il être incorporé à un robot humanoïde pour lui donner l'aspect d'un être doué de raison? La réponse serait en faveur de l'incorporation mais uniquement pour des personnels expérimentés. Les sujets inexpérimentés professionnellement seraient trop sujets à un excès de confiance dans le robot. Il est manifestement nécessaire de bien connaître son métier pour utiliser l'IA. 

 

SOURCE

http://people.csail.mit.edu/gombolay/Publications/Gombolay_RSS_2016.pdf

 

 

 

 


10/04/2017
1 Poster un commentaire