Il y a environ 64 millions de cas d’insuffisance cardiaque dans le monde. Selon l’American Heart Association, 6,2 millions d’adultes aux États-Unis souffrent d’insuffisance cardiaque et ce nombre devrait passer à 8 millions d’ici 2030. L’insuffisance cardiaque est un syndrome clinique progressif caractérisé par une anomalie structurelle du cœur, dans laquelle le cœur est incapable de pomper suffisamment de sang pour répondre aux besoins de l’organisme.
Il existe actuellement deux systèmes de surveillance de l’insuffisance cardiaque. Cependant, ils sont coûteux et présentent des risques car ils sont implantés chirurgicalement sous la peau. De plus, environ la moitié des patients souffrant d’insuffisance cardiaque n’ont pas besoin d’un dispositif implantable ou ne sont pas éligibles pour la surveillance thoracique (zone située entre le cou et l’abdomen) fournie par ces dispositifs. Il existe un besoin critique de solutions non invasives pour surveiller la progression de l’insuffisance cardiaque 24 heures sur 24.
Des chercheurs du College of Engineering and Computer Science de la Florida Atlantic University, en collaboration avec le Christine E. Lynn College of Nursing de la FAU, ont développé un prototype de dispositif portable innovant capable de surveiller en continu tous les paramètres physiologiques associés à l’insuffisance cardiaque en temps réel.
La technologie est basée sur des capteurs intégrés dans une ceinture légère portée autour de la taille pour surveiller l’impédance thoracique, l’électrocardiogramme (ECG), la fréquence cardiaque et la détection des activités de mouvement. Le système utilise différents capteurs pour détecter ces paramètres. L’impédance thoracique est un biosignal essentiel pour surveiller la progression de l’insuffisance cardiaque. De même, l’ECG est un biosignal vital pour diagnostiquer et prédire les maladies cardiovasculaires. L’ECG mesure les signaux électriques à travers le cœur à l’aide d’un moniteur Holter, qui ne convient pas à une utilisation au point de service.
Pour l’étude publiée dans Rapports scientifiques, les chercheurs ont testé l’appareil portable dans différentes conditions, notamment assis, debout, allongé et marchant. Pour chaque condition, les résultats ont été obtenus pour chacun des capteurs de manière séquentielle. Les paramètres physiologiques sélectionnés sont importants pour déterminer les symptômes de l’insuffisance cardiaque.
Les résultats ont montré que tous les capteurs gardaient une trace des changements pour toutes les différentes conditions. Le capteur de position a correctement mis en évidence le changement de position dans différentes conditions et pourrait être utilisé pour identifier différents états du porteur du dispositif. De plus, le capteur de fréquence cardiaque gardait continuellement une trace de la fréquence cardiaque. Surtout, l’appareil a correctement mis en évidence les changements infimes de l’impédance thoracique.
Comme la plupart des moniteurs ECG, le capteur ECG de l’appareil portable était très sensible au mouvement, en particulier lors de la marche. Cependant, même en marchant, le capteur ECG a conservé son complexe QRS (l’impulsion électrique qui se propage à travers les ventricules du cœur) ainsi que les pics R (intervalles du complexe QRS), qui sont des indicateurs importants de l’hypertrophie ventriculaire gauche, indicatifs de une augmentation de la taille des fibres myocardiques dans la chambre de pompage cardiaque principale.
Tous les capteurs que nous avons intégrés dans notre module de ceinture peuvent facilement être portés pendant une longue période sans affecter les activités quotidiennes du patient. Il est important de noter qu’une surveillance continue et en temps réel des symptômes d’insuffisance cardiaque pourrait alerter les patients et leurs prestataires de soins de la santé déclinante du patient. À leur tour, les fournisseurs de soins de santé pourraient intervenir avec des médicaments pour éviter l’hospitalisation des patients. »
Waseem Asghar, Ph.D., auteur principal et professeur agrégé au Département de génie électrique et d’informatique de la FAU
Les chercheurs s’attendent à ce que leur technologie ait des valeurs prédictives plus élevées pour l’insuffisance cardiaque avec une spécificité accrue et une sensibilité élevée.
Environ 1 patient sur 4 souffrant d’insuffisance cardiaque est réadmis dans les 30 jours suivant sa sortie de l’hôpital et environ la moitié sont réadmis dans les six mois. Les dispositifs portables de soins de santé tels que le prototype que nous avons développé ont le potentiel de réduire les réadmissions à l’hôpital d’une manière rentable qui est également sûre et pratique pour le porteur. »
Mary Ann Leavitt, Ph.D., co-auteur et professeure adjointe, Christine E. Lynn College of Nursing de la FAU
Sur la base des résultats de l’étude, les chercheurs testent actuellement le module sur un ensemble de sujets divers afin de développer un algorithme permettant de prédire l’insuffisance cardiaque sur l’ensemble de tests.
« Cet appareil portable pour surveiller l’insuffisance cardiaque est mon projet principal dans le laboratoire de micro et nanotechnologie du Dr Asghar en médecine, qui a des implications sociales importantes pour la maladie cardiovasculaire à la croissance la plus rapide aux États-Unis », a déclaré Sheikh Muhammad Asher Iqbal, premier auteur, un assistant de recherche et un doctorat. étudiant au département de génie électrique et informatique de la FAU. « Nous développons une solution non invasive qui peut être utilisée par tous les patients souffrant d’insuffisance cardiaque pour une meilleure prise en charge, un diagnostic et un pronostic qui pourront servir les masses. »
Les co-auteurs de l’étude sont Imadeldin Mahgoub, Ph.D., professeur Tecore ; et Sarah E. Du, Ph.D., professeure agrégée, toutes deux au Département de génie électrique et d’informatique de la FAU.
Cette recherche a été soutenue par l’Institut de détection et d’ingénierie des systèmes de réseau embarqués (I-SENSE) de la FAU et le Collège d’ingénierie et d’informatique de la FAU.
Comment la mobilité humaine a-t-elle affecté la croissance des cas de COVID-19 ?