La prévalence des troubles du sommeil, comme l’apnée du sommeil, est en augmentation aux États-Unis, mais les protocoles actuels pour effectuer des évaluations cliniquement acceptées sont coûteux et peu pratiques.
Les chercheurs de Georgia Tech ont créé un appareil portable pour mesurer avec précision l’apnée obstructive du sommeil – ; lorsque le corps s’arrête et recommence à respirer à plusieurs reprises pendant une période – ; ainsi que la qualité du sommeil que les gens obtiennent lorsqu’ils sont au repos.
Selon les méthodes conventionnelles, les personnes soupçonnées d’avoir un problème ou un trouble du sommeil doivent se rendre dans un établissement médical, où elles sont surveillées pendant la nuit et reliées à une série de sondes filaires qui enregistrent l’activité cérébrale, oculaire et musculaire.
Le patch de moniteur de sommeil portable développé par une équipe de chercheurs et de cliniciens, dirigée par W. Hong Yeo, professeur agrégé et membre de la faculté Woodruff de la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Tech, est en silicone et s’adapte sur le front, avec un deuxième accessoire en silicone plus petit qui se moule au menton.
Beaucoup de gens ont ce trouble, mais ils ne le savent pas car il est très difficile à diagnostiquer en ce moment. Les applications actuelles pour smartphone ne capturent pas les données spécifiques que les médecins et les cliniciens étudient pour déterminer si un patient souffre d’apnée, ce qui les rend inutiles. »
W. Hong Yeo, professeur agrégé et membre de la faculté Woodruff à la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Tech
Les tests de sommeil conventionnels existants se produisent dans les laboratoires du sommeil en raison des limitations des appareils. Cet appareil portable à domicile pourrait être l’alternative aux procédures médicales plus coûteuses des laboratoires du sommeil.
Yeo et son équipe, qui comprenait des chercheurs de Georgia Tech, de la faculté de médecine de l’Université Emory, de l’université du Texas à Austin, de la faculté de médecine Icahn du mont Sinaï à New York, du Korea Institute of Materials Science et du Korea Advanced Institute de la science et de la technologie, ont rendu compte de leurs conclusions dans Avancées scientifiques en mai.
Prévalence croissante
Bien qu’il existe deux types supplémentaires d’apnée du sommeil – ; central et complexe – ; L’apnée obstructive du sommeil est la plus courante, a déclaré Yeo, expliquant qu’en plus des ronflements et des épisodes respiratoires arrêtés, elle se caractérise généralement par un réveil soudain, une respiration haletante ou un étouffement et une pression artérielle élevée.
Le manque de sommeil de qualité peut exacerber d’autres problèmes de santé chez les personnes atteintes de maladies existantes telles que les maladies cardiaques ou le diabète, a déclaré Yeo. Mais même ceux qui n’ont pas d’autres problèmes de santé peuvent avoir de graves complications de l’apnée du sommeil, car plus elle reste longtemps non détectée et non traitée, plus elle affectera leur cœur et leur cerveau au fil du temps.
Voyant les conséquences de l’apnée du sommeil sur la population américaine, Yeo a décidé d’appliquer ses recherches sur les appareils portables à l’industrie avec un système de patch de surveillance du sommeil sans fil.
Les patchs – ; qui ont un taux de précision de 88,5% pour la détection de l’apnée du sommeil – ; avoir l’épaisseur d’un pansement adhésif. Trois capteurs électroniques intégrés envoient des signaux sans fil via Bluetooth pour enregistrer l’activité cérébrale, oculaire et musculaire. Ces données sont transmises à une application sur un appareil intelligent tel qu’un téléphone ou une tablette pour une étude et une évaluation plus approfondies.
L’appareil peut être utilisé à la maison, ce qui évite d’avoir à se rendre dans un centre du sommeil ou un établissement médical pour une surveillance nocturne.
« Beaucoup de gens souffrent de ce type de trouble du sommeil, ils ne le savent tout simplement pas », a déclaré Yeo, dont la recherche est principalement centrée sur l’avancement des soins de santé grâce au développement de biocapteurs et de la bioélectronique. « Aux États-Unis, plus de 18 millions de personnes souffrent de ce type d’apnée du sommeil. C’est essentiellement un Américain sur 15, et ces chiffres augmentent avec le temps. »
Les problèmes de santé sous-jacents sont en partie à l’origine de l’augmentation, a-t-il déclaré, mais les principaux moteurs sont les types d’aliments et la taille des portions du régime alimentaire américain moderne, ainsi que le stress.
Il y a aussi un impact économique sur le pays. Un mauvais sommeil a coûté à l’économie américaine 411 milliards de dollars en perte de productivité en 2015. Ce chiffre devrait dépasser 467 milliards de dollars d’ici 2030.
Prédire l’apnée du sommeil
En utilisant l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique, la technologie derrière l’appareil portable enregistre les données pour donner un score de sommeil qui détermine si le patient souffre d’apnée du sommeil ou s’il bénéficie d’un sommeil de qualité suffisante.
Dans l’étude, lorsqu’il a été mesuré par rapport à un groupe contrôlé de huit patients souffrant d’apnée du sommeil dont les problèmes ont été détectés par des moyens de test conventionnels, le patch sans fil de Yeo a détecté l’apnée du sommeil avec un taux de précision de 88,5 %. À titre de comparaison, un bandeau existant sur le marché avait un taux de précision d’environ 71 % et ne pouvait pas mesurer les activités musculaires.
De plus, la technologie développée par Yeo et son équipe et les algorithmes d’apprentissage automatique utilisés peuvent prédire la probabilité qu’une personne qui ne présente aucun symptôme d’apnée du sommeil la développe à un moment donné.
« En regardant les données, nous pouvons dire que, si vous ne changez pas quelque chose en ce moment – que ce soit le régime alimentaire ou le comportement de sommeil ou quelque chose comme ça -, vous êtes susceptible de développer une apnée du sommeil parce que vos chiffres sont mauvais », il a dit.
Résoudre un problème
Le patch sans fil résout un défi à plusieurs volets pour la méthodologie de test conventionnelle en résolvant les problèmes actuels des patients en matière de confort, de temps, d’accès et de coût.
Le processus actuel – ; appelé test PSG ou polysomnographie – ; s’avère inconfortable pour certains patients. En effet, ils doivent dormir dans une position fixe de peur de détacher l’une des 15 sondes filaires de leur peau. Le fait que l’un de ces capteurs se détache de son corps risque de ne pas capturer suffisamment de données pour des évaluations appropriées.
C’est aussi chronophage car le patient doit se rendre dans un centre du sommeil et passer la nuit sous surveillance médicale. Il peut également y avoir un décalage pour même se faire tester. Les patients qui ne présentent pas de symptômes graves ou d’autres facteurs sous-jacents à haut risque tels que les maladies cardiaques ou l’hypertension doivent souvent attendre après avoir été référés par un médecin pour être placés dans un centre du sommeil, en attendant la disponibilité. Enfin, la méthode de détection actuelle est coûteuse pour les patients et les systèmes d’assurance, totalisant environ 8 000 $ par personne et par nuit.
« Pour que la barrière des tests soit vraiment élevée pour les gens ordinaires, à moins que vous ne soyez déjà malade, ils vous dépisteront pour éviter toute condition grave », a déclaré Yeo. « Mais pour les personnes qui ne présentent pas de symptômes, vous ne saurez pas si vous avez le trouble du sommeil jusqu’à ce qu’il devienne grave. Nous voulons arrêter l’apnée du sommeil avant qu’elle ne commence. »
