Des chercheurs de l’Ohio State University ont fabriqué le premier capteur portable conçu pour détecter et surveiller l’atrophie musculaire.
Une condition impliquant la perte de masse et de force musculaire squelettique, l’atrophie musculaire peut survenir pour diverses raisons, mais est généralement un effet secondaire d’une maladie dégénérative, du vieillissement ou de la désuétude musculaire.
Alors que les médecins se fient actuellement à l’IRM pour évaluer si la taille et le volume musculaire d’un patient se sont détériorés, des tests fréquents peuvent être longs et coûteux.
Cependant, cette nouvelle étude publiée dans la revue Transactions IEEE sur le génie biomédical suggère qu’un capteur électromagnétique constitué de « fils électroniques » conducteurs pourrait être utilisé comme alternative à une surveillance fréquente par IRM.
Pour valider leur travail, les chercheurs ont fabriqué des moules de membres imprimés en 3D et les ont remplis de bœuf haché pour simuler le tissu du mollet d’un sujet humain de taille moyenne. Leurs découvertes ont montré qu’ils étaient en mesure de démontrer que le capteur pouvait mesurer des changements de volume à petite échelle dans la taille globale des membres et surveiller la perte musculaire jusqu’à 51 %.
Idéalement, notre capteur proposé pourrait être utilisé par les prestataires de soins de santé pour mettre en œuvre plus personnellement des plans de traitement pour les patients et créer moins de fardeau pour le patient lui-même. »
Allyanna Rice, auteure principale de l’étude et boursière diplômée en génie électrique et informatique à l’Ohio State University
Première approche connue pour surveiller l’atrophie musculaire à l’aide d’un appareil portable, l’étude s’appuie sur les travaux antérieurs de Rice dans la création de capteurs de santé pour la NASA. L’agence spatiale s’intéresse à la surveillance de la santé des astronautes de diverses manières, car passer beaucoup de temps dans l’espace peut souvent avoir des effets néfastes sur le corps humain.
Les chercheurs ont passé des décennies à essayer de comprendre et de combattre ces effets, et cette étude a été inspirée par l’objectif de trouver des solutions aux problèmes de santé auxquels sont confrontés les astronautes.
Par exemple, alors que les scientifiques savent que même les membres d’équipage effectuant de courts vols spatiaux peuvent subir une perte de masse musculaire et de densité osseuse allant jusqu’à 20 %, il n’existe pas beaucoup de données sur l’effet que le fait de vivre dans l’espace pendant des missions beaucoup plus longues pourrait avoir sur leur corps, dit Riz.
« Notre capteur est quelque chose qu’un astronaute en mission de longue durée ou un patient à la maison pourrait utiliser pour suivre son état de santé sans l’aide d’un professionnel de la santé », a-t-elle déclaré.
Mais créer un appareil portable capable de mesurer avec précision les changements musculaires infimes dans le corps humain est plus facile à dire qu’à faire. Rice et son co-auteur Asiminia Kiourti, professeur de génie électrique et informatique à l’Ohio State, ont conçu l’appareil pour qu’il fonctionne en utilisant deux bobines, une qui transmet et une qui reçoit, ainsi qu’un conducteur composé de fils électroniques qui courir le long du tissu dans un motif en zig-zag distinct.
Bien que le produit final ressemble à un brassard de tensiomètre, Rice a déclaré qu’il était à l’origine un défi de trouver un modèle qui permettrait un large éventail de modifications de la taille de la boucle du capteur afin qu’il puisse s’adapter à une grande partie de la population. .
« Lorsque nous avons proposé le capteur pour la première fois, nous n’avions pas réalisé que nous aurions besoin d’un matériau extensible jusqu’à ce que nous réalisions que les membres de la personne allaient changer », a-t-elle déclaré. « Nous avons besoin d’un capteur qui peut changer et fléchir, mais il doit également être conforme. »
Après quelques essais et erreurs, ils ont découvert que si la couture en ligne droite limitait l’élasticité de la manche, un motif en zigzag était idéal pour l’amplifier. Ce même nouveau modèle est la raison pour laquelle le capteur peut être évolutif sur plusieurs parties du corps différentes ou même à plusieurs endroits sur le même membre.
Bien que le portable soit encore à des années de sa mise en œuvre, l’étude note que le prochain grand pas en avant serait très probablement de connecter l’appareil à une application mobile, qui pourrait être utilisée pour enregistrer et fournir des informations sur la santé directement aux prestataires de soins de santé.
Et pour améliorer la vie des futurs patients sur Terre et dans l’espace, Rice se réjouit de combiner le capteur avec d’autres types d’appareils pour détecter et surveiller les problèmes de santé, comme un outil de détection de la perte osseuse.
« A l’avenir, nous aimerions intégrer plus de capteurs et encore plus de capacités avec notre portable », a déclaré Rice.
Ce travail a été soutenu par la NASA.
