L’IA peut aider à améliorer le recyclage

Pendant des décennies, les scientifiques ont découvert que les oxymètres de pouls, des appareils qui évaluent la saturation en oxygène du sang, peuvent être affectés par la couleur de la peau d’une personne. En 2021, la FDA a émis un avertissement concernant cette limitation des oxymètres de pouls. L’agence dit qu’elle prévoit de tenir une réunion sur les oxymètres de pouls plus tard cette année. Étant donné qu’une faible saturation en oxygène, appelée hypoxémie, est un symptôme courant de la COVID-19, de faibles niveaux d’oxygène dans le sang permettent aux patients de recevoir certains médicaments. Dans la première étude à examiner cette question chez les patients COVID-19, publiée dans JAMA médecine interneen mai, les chercheurs ont découvert que les mesures inexactes entraînaient une « défaillance systémique », retardant les soins pour de nombreux patients noirs et hispaniques et, dans certains cas, les empêchant de recevoir les médicaments appropriés. L’étude ajoute un sentiment d’urgence croissant à une question soulevée il y a des décennies.

“Nous avons constaté que chez les patients noirs et hispaniques, il y avait un retard significatif dans l’identification des cas graves de COVID par rapport aux patients blancs.”
—Dr. Ashraf Fawzy, Université Johns Hopkins

Les oxymètres de pouls fonctionnent en faisant passer la lumière à travers une partie du corps, généralement un doigt. Ces dispositifs déduisent la saturation en oxygène du sang d’un patient (c’est-à-dire le pourcentage d’hémoglobine transportant de l’oxygène) à partir de l’absorption de la lumière par l’hémoglobine, le pigment du sang qui transporte l’oxygène. En théorie, les oxymètres de pouls ne devraient pas être affectés par autre chose que les niveaux d’oxygène dans le sang. Mais la recherche a montré le contraire.

“Si vous avez de la mélanine, qui est le pigment responsable de la couleur de la peau… cela pourrait potentiellement affecter la transmission de la lumière traversant la peau”, a déclaré Govind Rao, professeur d’ingénierie et directeur du Center for Advanced Sensor Technology au Université du Maryland, comté de Baltimore, qui n’a pas participé à l’étude.

Pour examiner comment les patients atteints de COVID-19 ont été affectés par cette faille dans les oxymètres de pouls, les chercheurs ont utilisé les données de plus de 7 000 patients COVID-19 dans le système hospitalier Johns Hopkins, qui comprend cinq hôpitaux, entre mars 2020 et novembre 2021. Dans la première partie de l’étude, les chercheurs ont comparé la saturation en oxygène du sang pour les 1 216 patients qui avaient des mesures prises à l’aide d’un oxymètre de pouls et d’une analyse des gaz sanguins artériels, qui détermine la même mesure à l’aide d’une analyse directe du sang. Les chercheurs ont découvert que l’oxymètre de pouls surestimait la saturation en oxygène du sang de 1,7 % en moyenne pour les patients asiatiques, de 1,2 % pour les patients noirs et de 1,1 % pour les patients hispaniques.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé ces résultats pour créer un modèle statistique pour estimer ce que seraient les mesures des gaz sanguins artériels pour les patients avec uniquement des mesures d’oxymètre de pouls. Étant donné que les gaz du sang artériel nécessitent l’insertion d’une aiguille dans une artère pour recueillir le sang, la plupart des patients n’ont qu’une mesure d’oxymètre de pouls.

Pour être éligibles au traitement COVID-19 avec du remdesivir, un médicament antiviral, et de la dexaméthasone, un stéroïde, les patients devaient avoir une saturation en oxygène du sang de 94% ou moins. Sur la base du modèle des chercheurs, près de 30 % des 6 673 patients sur lesquels ils disposaient de suffisamment d’informations pour prédire leurs mesures des gaz sanguins artériels ont atteint ce seuil. Beaucoup de ces patients, dont la plupart étaient noirs ou hispaniques, ont vu leur traitement retardé entre 5 et 7 heures, les patients noirs étant retardés en moyenne d’une heure de plus que les patients blancs.

“Nous avons constaté que chez les patients noirs et hispaniques, il y avait un retard significatif dans l’identification du COVID sévère par rapport aux patients blancs”, a déclaré le Dr Ashraf Fawzy, professeur adjoint de médecine à l’Université Johns Hopkins et auteur de l’étude.

Il y avait 451 patients qui ne se sont jamais qualifiés pour des traitements mais que les chercheurs ont prédit probablement; 55% étaient noirs, tandis que 27% étaient hispaniques.

L’étude “montre à quel point il est urgent de s’éloigner du pouls [oximeters]», a déclaré Rao, et de trouver d’autres moyens de mesurer la saturation en oxygène du sang.

Des études montrant que la couleur de la peau peut affecter les oxymètres de pouls remontent aux années 1980. Malgré la connaissance du problème, il existe peu de moyens de le résoudre. Wu dit qu’une sensibilisation accrue aide et qu’il peut également être utile de faire plus d’analyses des gaz sanguins artériels.

Une solution à long terme nécessitera de changer de technologie, soit en utilisant une méthode entièrement différente, soit en ayant des appareils qui peuvent mieux ajuster les résultats pour tenir compte des différences de couleur de peau. Une alternative technologique consiste à disposer d’appareils qui mesurent la diffusion de l’oxygène à travers la peau, appelée mesure transdermique, que le laboratoire de Rao travaille à développer.

Les chercheurs ont déclaré qu’une des limites de leur étude concernait la façon dont les patients s’identifiaient eux-mêmes, ce qui signifie qu’une large gamme de pigmentation de la peau pouvait être représentée dans chacun des groupes d’échantillons, en fonction de la manière dont chaque patient s’identifiait. Les chercheurs n’ont pas non plus mesuré l’impact clinique du retard ou du refus de traitement sur les patients, par exemple la probabilité qu’ils meurent, leur état de santé ou la durée de leur maladie. Les chercheurs travaillent actuellement sur une étude examinant ces questions et facteurs supplémentaires.

Bien que le problème du biais racial des oxymètres de pouls n’ait pas de solution immédiate, ont déclaré les chercheurs, ils sont convaincus que le principal obstacle n’est pas technologique.

“Nous pensons que la technologie existe pour résoudre ce problème, et ce serait finalement la solution la plus équitable pour tout le monde”, a déclaré Wu.