Un appareil portable utilisé pour détecter les niveaux d’oxygène dans le sang a révolutionné le domaine médical il y a 50 ans et reçoit maintenant des mises à jour essentielles
Des efforts visant à améliorer la précision des lectures d’oxymétrie de pouls pour divers groupes de patients et dans de multiples contextes sont en cours. Joel Moss, MD, Ph.D., chercheur principal au Laboratoire de recherche translationnelle du NHLBI, et Bennett Yang, boursier post-baccalauréat dans le laboratoire du Dr Moss, décrivent ce processus et l’avenir de la recherche sur l’oxymétrie de pouls.
Q : Pourquoi les oxymètres de pouls portables sont-ils importants ?
Bennett Yang : Les cellules qui composent le corps humain dépendent de l’oxygène pour survivre. Quelques minutes après la désaturation en oxygène, les tissus commencent à mourir. Ainsi, l’importance de surveiller les niveaux d’oxygène dans le sang d’un patient, en particulier s’ils sont faibles, comme pendant une intervention chirurgicale ou si une personne a le COVID-19 ou une pneumonie, ne peut être sous-estimée. L’oxymètre de pouls, ou oxymètre de pouls, a été créé pour estimer rapidement et de manière non invasive la saturation en oxygène du sang d’un patient afin que les patients et les médecins puissent surveiller et ajuster les besoins en oxygène d’un individu.
La portabilité du bœuf à impulsions, comme ceux qui peuvent se clipser sur le bout des doigts, l’a rendu plus accessible et précieux, tant à l’hôpital qu’à la maison. Le bœuf à impulsions fonctionne en émettant une lumière rouge et proche infrarouge d’une surface du doigt vers un détecteur de l’autre côté. Le sang oxygéné et désoxygéné absorbe ces lumières différemment, ce qui permet au pouls de calculer la saturation en oxygène en fonction de ces rapports.
Q : Quelles limites les chercheurs ont-ils trouvées avec les oxymètres de pouls ?
Yang : Le bœuf à impulsions a révolutionné la médecine, mais, comme tout appareil, il a des limites. Par exemple, la précision du pouls ox a tendance à diminuer à mesure que les niveaux de saturation en oxygène chutent, ce qui peut entraîner des lectures inexactes. C’est, malheureusement, lorsque la détection de l’oxygène est critique.
De plus, le bœuf à impulsions ne fonctionne pas bien si un patient a une mauvaise circulation sanguine au bout des doigts ou s’il porte du vernis à ongles. La perte de sang, la constriction des vaisseaux sanguins et des affections allant de l’insuffisance cardiaque à la maladie de Raynaud, une affection rare qui perturbe la circulation sanguine, peuvent toutes contribuer à une diminution de la précision.
Le mouvement physique peut également perturber les lectures du pouls ox. C’est ce qu’on appelle l’artefact de mouvement. C’est particulièrement un problème pour les patients qui ont des niveaux de saturation en oxygène normaux au repos mais qui se désaturent lorsqu’ils commencent à bouger ou pendant les activités quotidiennes.
Enfin, et d’une importance cruciale, le pouls ox a tendance à surestimer la saturation en oxygène chez les patients à la peau plus foncée. La raison réside dans la mélanine, qui est le pigment de la peau. Le travail de la mélanine consiste principalement à bloquer la lumière ultraviolette pour protéger les tissus des dommages sous-jacents. Et ça le fait bien. Mais, il absorbe également une gamme de longueurs d’onde, y compris le rouge et le proche infrarouge, qui sont les lumières émises par l’oxymètre de pouls. Il a tendance à le faire avec des intensités différentes. L’effet global de ceci est qu’il biaise les mesures vers le haut chez les patients ayant des tons de peau plus foncés.
Q : Qu’est-ce que la pandémie de COVID-19 a révélé sur les disparités en matière de santé liées à des lectures d’oxymétrie de pouls inexactes ?
Yang : Les pièges du bœuf à impulsions ne sont pas des idées nouvelles pour la clinique, mais la pandémie a soulevé plus d’inquiétudes quant à la précision de l’appareil. Les données des trois dernières années ont clairement montré que les communautés de couleur ainsi que les populations socio-économiquement défavorisées ont souffert de manière disproportionnée du COVID. Cela inclut une désaturation en oxygène plus fréquente.
N’oubliez pas que l’oxymètre de pouls a tendance à surestimer la véritable saturation pour ces patients. Ainsi, non seulement ces patients auraient besoin d’une intervention médicale plus souvent, mais des recherches récentes ont montré qu’ils ont également été victimes de retards systémiques dans la réception des interventions, car le bœuf de pouls indique essentiellement aux médecins que ces patients vont mieux qu’ils ne le sont réellement. Par conséquent, les disparités en matière de santé sont aggravées par les inexactitudes du pouls.
Q : Comment les chercheurs étudient-ils les moyens de mettre à jour cette technologie ?
Yang : La mise à jour du pouls ox aidera les médecins à faire les meilleurs choix pour leurs patients. Heureusement, plusieurs projets sont en cours. L’un comprend un nouveau bœuf à impulsions vertes, qui est étudié par des chercheurs du Texas.
Leur dispositif est basé sur le principe que la différence d’absorbance entre le sang oxygéné et désoxygéné est la plus grande dans la plage de feu vert. De plus, la lumière verte ne pénètre pas à travers le doigt ainsi que la lumière rouge et proche infrarouge. Le pouls mesure à la place la réflexion sur la peau plutôt que d’être transmise à travers elle. Un avantage est que la lumière n’a pas à traverser deux couches de peau et deux couches de mélanine, ce qui permet également d’éviter toute source plus profonde d’erreur tissulaire.
Les chercheurs ont également calibré leur appareil à l’aide d’une échelle de couleur de pigment de peau. Par conséquent, le pouls ox pourrait s’adapter à la couleur de la peau de chaque patient surveillé.
Q : Comment le programme de recherche sur l’innovation des petites entreprises du NHLBI soutient-il les aspects translationnels de cette recherche ?
Dr Moss : Le programme de recherche sur les petites entreprises et l’innovation (SBIR) du NHLBI a été créé pour financer les entreprises qui développent des dispositifs et des technologies qui correspondent aux objectifs du NHLBI. Plus précisément, notre sujet SBIR 114 fait partie d’un effort visant à aider une entreprise à développer un bœuf à impulsions sans fil et convivial qui peut s’interfacer avec des appareils mobiles.
L’idée est que les patients qui ont besoin de surveiller en permanence leur saturation en oxygène, tels que les patients atteints d’une maladie pulmonaire, devraient pouvoir le faire pendant leurs activités quotidiennes et avec une technologie capable d’enregistrer automatiquement leurs données. Le SBIR mentionne explicitement la nécessité de recruter une population diversifiée pour l’étude clinique, ce qui renforcera la précision du bœuf d’impulsion.
Nous espérons que deux entreprises concourront pour un prix de phase 1, peut-être avec des tests cliniques, dans les 3-4 prochaines années. Un prototype développé par une entreprise passerait à un essai clinique de phase 2 menant à l’approbation de la FDA.
Encore une fois, l’objectif est d’avoir un oxymètre de pouls sans fil qui mesure les niveaux d’oxygène pendant l’exercice, quelle que soit la couleur de la peau, et s’interface avec les appareils mobiles.
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