Avec brassard et Big Data contre la déshydratation
La déshydratation est l'une des causes de décès les plus fréquentes chez les jeunes enfants dans les pays en développement - surtout pendant les chauds mois d'été. Des chercheurs dirigés par le professeur Walter Karlen de l'ETH développent donc un appareil mobile et bon marché pour traiter plus efficacement la déshydratation avec l'aide de profanes.
La recherche de Walter Karlen intervient là où elle fait la différence : la déshydratation due à la diarrhée. Hormis la pneumonie, la diarrhée et la déshydratation du corps qu'elle entra?ne sont la cause de décès la plus fréquente au monde pour les jeunes enfants de moins de cinq ans - avant même le paludisme, le VIH ou la tuberculose. En 2013, 1,3 million de personnes sont mortes de déshydratation. Les enfants des régions de grande pauvreté, où les infections diarrhéiques sont monnaie courante en raison du manque d'hygiène et de la contamination de l'eau potable, sont les plus touchés. "Beaucoup de ces décès pourraient être évités par la prévention et un traitement à temps", explique le professeur au laboratoire des systèmes de santé mobiles de l'ETH Zurich.
Karlen a vécu deux ans en Afrique du Sud et a fait de la recherche à l'université de Stellenbosch, près du Cap. Il conna?t les conditions qui règnent dans les campagnes africaines, où la clinique la plus proche avec des médecins formés se trouve souvent à des centaines de kilomètres et où les villages n'ont que des dispensaires peu équipés. Les conditions sont pires pendant les mois d'été, lorsque les conditions sont idéales pour la multiplication des bactéries et des virus et que la déshydratation progresse le plus rapidement en raison de la chaleur.
"En cas de suspicion de déshydratation, le médecin contr?le l'humidité des yeux et l'élasticité de la peau des enfants de manière purement visuelle. En outre, il vérifie avec le doigt si les muqueuses de la bouche sont sèches", raconte Karlen. Mais cela demande beaucoup d'expérience et est subjectif. "Nous avons donc cherché une solution pour pouvoir mesurer objectivement la déshydratation sur une longue période", ce qui a donné naissance à "Ambica" (Accurate Model for Bio-Composition Analysis), un système de mesure de la teneur en eau chez les jeunes enfants. Le projet a été financé par la Fondation Sawiris pour le développement social via le programme ETH Engineering for Development.
Des mesures objectives
Le prototype de l'appareil mobile a été développé par un étudiant en master de génie mécanique de l'ETH, en collaboration avec une étudiante en bachelor de design industriel de la haute école des arts de Zurich (ZHdK). Ceci dans le cadre du projet commun page externeLaboratoire de design et de technologie. En juin, l'appareil a été exposé pour la première fois à la ZHdK : Deux brassards bleus identiques pour la main et le pied, avec chacun deux électrodes encastrées, reliées par un c?ble. Un circuit électrique de faible intensité est appliqué sur le corps via les électrodes, puis la résistance est déterminée.
L'impédance bioélectrique ainsi mesurée permet de tirer des conclusions sur la concentration d'eau dans le corps. Un capteur placé sur la manchette signale par des traits rouges et verts si la teneur en eau du corps augmente ou diminue et donne l'alerte lorsque la situation devient critique - c'est-à-dire lorsqu'une perfusion est nécessaire, par exemple.
"La surveillance se fait en temps réel et ne nécessite pas la présence de personnel médical", explique Karlen. Le succès d'une thérapie de réhydratation pourrait ainsi être surveillé par des profanes, par exemple les parents ou les proches d'un enfant. "Cela permettrait de décharger le personnel médical dans les services et d'augmenter en même temps les chances de survie des enfants déshydratés".
Ambica est spécialement con?u pour les conditions des pays en développement et son utilisation est intuitive. Les brassards sont en plastique EVA léger, qui s'est imposé dans le domaine de l'orthopédie et pourrait être traité sur place. Alors que les contacts des électrodes doivent être remplacés à chaque utilisation pour des raisons d'hygiène, le c?ble est réutilisable. C'est important, car dans le domaine médical, les c?bles sont souvent remplacés, bien qu'ils fassent partie des éléments les plus chers d'un appareil de mesure. Karlen est convaincu qu'Ambica pourrait être produit en série pour moins de cent francs suisses.
Plateforme d'analyse de données
Son groupe mène également actuellement des recherches sur une plateforme permettant d'évaluer à grande échelle les données de santé collectées. "Les petits capteurs dans les manchettes sont assez intelligents", explique Karlen. "Ils peuvent être reliés à un `Internet des objets médicaux`".
Le capteur peut visualiser, enregistrer, analyser et envoyer des données à d'autres appareils. Gr?ce à des analyses de données volumineuses, il serait ainsi possible de déterminer très précisément quand les cas de déshydratation augmentent fortement et dans quelles régions. Sur la base de ces données, des campagnes d'information et d'hygiène pourraient être organisées plus efficacement. Des études épidémiologiques à long terme sont également envisageables avec Ambica.
Ces dernières années, Karlen a acquis une grande expérience dans les applications de santé mobile (mhealth) pour les pays en développement. Actuellement, il mène au Pérou, en collaboration avec l'Institut tropical TPH de B?le, une étude sur l'utilisation de smartphones pour le diagnostic des pneumonies (voir aussi "Une application qui sauve des vies d'enfants"). Pour cela, il continue de collecter smartphones mis au rebut.
Absence de marché
Ambica n'est pour l'instant qu'un prototype. L'appareil présenté à l'exposition de la ZHdK n'était pas encore opérationnel, car il manquait le capteur de taille correspondante. Les brassards ont été testés avec un capteur externe plus grand. Mais une première étude de terrain devrait avoir lieu dès le mois de décembre. Ambica doit être testé pendant trois à quatre mois dans la province du Cap-Occidental en Afrique du Sud, pendant la saison chaude.
Mais même si l'étude s'avère positive, il faudra encore des années avant qu'Ambica ne soit utilisé à grande échelle. "Il sera très difficile de trouver des fabricants pour l'appareil, car il manque un marché lucratif pour cela", explique Karlen.
La déshydratation chez les jeunes enfants est une cause de décès rare en Occident. Mais avec l'augmentation des vagues de chaleur due au changement climatique, un système d'alerte à la déshydratation pourrait aussi avoir une utilité salvatrice dans les pays nordiques pour les personnes ?gées qui oublient. Mais Karlen ne voit une telle application qu'après que le système se soit établi dans les pays en développement, où le besoin et l'utilité sont les plus grands.
Karlen espère actuellement que de grandes fondations ou des organisations non gouvernementales, dans le cadre de leur engagement humanitaire, prendront en charge les co?ts de développement jusqu'au stade de la production. Cela pourrait être doublement rentable : "Dans l'idéal, les appareils pourraient être produits sur place. Ainsi, nous pourrions non seulement sauver des vies, mais aussi créer des emplois dont nous avons un besoin urgent".