Le capteur portable suit combien vous grattez

Combien ça démange? C’est une question que les médecins posent souvent aux personnes atteintes d’eczéma et d’autres affections provoquant des démangeaisons, mais la réponse est subjective et difficile à quantifier; comme être invité à évaluer sa douleur en utilisant l’une de ces échelles de douleur emoji-face.

Aujourd’hui, les chercheurs rapportent Progrès scientifiques un capteur portable qui peut quantifier avec précision combien une personne se gratte. Porté sur le dos de la main, le gadget utilise à la fois la détection de mouvement et de vibration pour détecter l’activité de la main. Un algorithme d’apprentissage automatique identifie ensuite le mouvement comme grattage ou tout autre mouvement de la main qui ne gratte pas.

«La capacité de quantifier le grattage comme moyen objectif de mesurer les démangeaisons est vraiment importante dans un large éventail de conditions médicales», explique Shuai (Steve) Xu, dermatologue et ingénieur biomédical certifié à la Northwestern University. Les démangeaisons sont un symptôme clé non seulement de l’eczéma et d’autres troubles cutanés, mais également des maladies du foie, des reins et de certains cancers.

En fait, les démangeaisons sont l’un des principaux symptômes qui réduisent la qualité de vie de ces patients, dit Xu, qui a co-développé l’appareil avec John Rogers à Northwestern. «Les démangeaisons sont misérables», dit-il. «Si vous avez déjà eu une crise de sumac vénéneux, imaginez vivre avec ce jour-là sans répit.»

La mesure et la quantification des démangeaisons pourraient améliorer le traitement médical de ces patients. Par exemple, cela donnerait aux médecins et aux patients un moyen plus objectif de déterminer si un médicament fonctionne. Cela est particulièrement vrai pour les jeunes enfants, qui peuvent ne pas être en mesure d’articuler comment leur corps change au fil du temps.

Un tel dispositif pourrait également améliorer les essais cliniques en donnant aux sociétés pharmaceutiques et aux régulateurs des données objectives qui montrent si un médicament fonctionne ou non. «De nombreux nouveaux médicaments sont en cours de développement pour l’eczéma par les sociétés pharmaceutiques. De quoi ont-ils besoin? Ils ont besoin de paramètres objectifs pour montrer que leur médicament fonctionne, et le plus important est la quantification des démangeaisons », déclare Xu..

Les chercheurs ont essayé d’utiliser des accéléromètres standard associés à l’apprentissage automatique pour surveiller les rayures, et Nestle Skin Health et Maruho ont même créé une application pour Apple Watch appelée Itch Tracker. Mais ces appareils ont du mal à capturer les rayures lorsque seuls les doigts bougent, sans mouvement du poignet, dit Xu.

Pour améliorer les appareils existants, l’équipe de Northwestern a développé un capteur souple et flexible qui capte à la fois les signaux acousto-mécaniques de mouvement et haute fréquence (1 600 Hz). Ces signaux sont générés par le mouvement de la main et les vibrations causées par le contact du bout des doigts avec la peau. «Cela nous permet de capturer le son du scratch sans microphone», explique Xu.

Les chercheurs du Nord-Ouest ont initialement signalé le capteur il y a plus d’un an après avoir mené une étude qui plaçait le capteur sur la poitrine pour capturer les signaux de déglutition, de respiration et d’activité cardiaque. Cela a été un succès, et en tant que dermatologue, Xu a naturellement voulu l’appliquer sur le grattage de la peau.

Pour adapter l’appareil au scratch, l’équipe a formé un algorithme d’apprentissage (un classificateur de forêt aléatoire) pour identifier correctement le scratch. La formation impliquait dix adultes grattant un large éventail d’emplacements corporels avec le capteur sur leurs mains dominantes. «Nous avons beaucoup fait pour comprendre les bandes de fréquences générées par une rayure et en quoi elle diffère de l’ondulation, de la frappe et des textos», explique Xu.

L’équipe a ensuite testé la précision du capteur sur 11 enfants atteints d’eczéma. Les enfants portaient le capteur sur le dos de leurs mains pendant qu’ils dormaient à la maison jusqu’à trois semaines. Les parents ont installé une caméra vidéo infrarouge à côté du lit et ont enregistré leurs enfants pendant la nuit.

L’équipe a ensuite examiné visuellement près de 400 heures de séquences vidéo de ces enfants endormis et les a comparées aux données synchronisées dans le temps du capteur pour voir à quel point l’algorithme fonctionnait. Les données indiquent une sensibilité de 84,3% et une précision de 99,3%, selon leur rapport.

Xu dit qu’il travaille sur un article de suivi qui utilise deux capteurs – un sur la main et un sur la poitrine – pour mesurer à la fois le sommeil et le grattage. Il espère que l’étude l’aidera à mieux comprendre l’effet du grattage sur le sommeil profond.

Xu dit que Novartis et Pfizer ont soutenu financièrement le travail de Northwestern sur le capteur, et que sa société dérivée, Sibel Health, «travaille avec plusieurs sociétés pharmaceutiques pour mettre en œuvre le capteur dans le cadre de leurs essais cliniques». Il a dit qu’il ne pouvait pas révéler quelles entreprises l’utilisaient.