Un patch de surveillance sans fil peut détecter l'apnée du sommeil

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Des chercheurs de Georgia Tech ont créé un dispositif portable pour mesurer avec précision l’apnée obstructive du sommeil – lorsque le corps arrête et recommence à respirer à plusieurs reprises pendant un certain temps – 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 attachées à une série de sondes filaires qui enregistrent l’activité cérébrale, oculaire et musculaire.

Le patch portable de surveillance du sommeil développé par une équipe de chercheurs et de cliniciens, dirigée par W. Hong Yeo, professeur agrégé et Woodruff Faculty Fellow à la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Tech, est fait de silicone et s’adapte sur le front, avec un deuxième attachement en silicone plus petit qui se moule au menton.

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« Beaucoup de gens ont ce trouble, mais ils ne le savent pas parce qu’il est très difficile à diagnostiquer en ce moment », a déclaré Yeo. « Les applications actuelles pour smartphones 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. »

Les tests de sommeil conventionnels existants ont lieu dans les laboratoires du sommeil en raison des limites de l’appareil. Cet appareil portable à domicile pourrait être l’alternative aux procédures médicales plus coûteuses dans les laboratoires du sommeil.

Yeo et son équipe, qui comprenait des chercheurs de Georgia Tech, de l’école de médecine de l’Université Emory, de l’Université du Texas à Austin, de l’école de médecine Icahn du mont Sinaï à New York, de l’Institut coréen des sciences des matériaux et de l’Institut supérieur coréen des sciences et de la technologie, ont publié leurs résultats dans Science Advances en mai.

Bien qu’il existe deux autres types d’apnée du sommeil – centrale 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, un souffle coupé 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 ravages de l’apnée du sommeil sur la population américaine, Yeo a entrepris d’appliquer ses recherches sur les dispositifs 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 – ont l’épaisseur d’un bandage 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, éliminant ainsi le besoin de se rendre dans un centre du sommeil ou un établissement médical pour une surveillance nocturne.

« Beaucoup de gens ont ce type de trouble du sommeil; ils ne le savent tout simplement pas », a déclaré Yeo, dont la recherche est principalement axée sur l’avancement des soins de santé grâce au développement de biocapteurs et de 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 facteurs 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. Le manque de 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.

À l’aide de l’intelligence artificielle et de 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 obtient suffisamment de sommeil de qualité.

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, ainsi que 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 maintenant - que ce soit un régime alimentaire ou un comportement de sommeil ou quelque chose comme ça - vous êtes susceptible de développer l’apnée du sommeil parce que vos chiffres sont mauvais », a-t-il déclaré.

Le patch sans fil résout un défi à plusieurs volets de la méthodologie de test conventionnelle en répondant aux problèmes actuels des patients avec confort, temps, accès et coût.

Le processus actuel – appelé test PSG ou polysomnographie – s’avère inconfortable pour certains patients. C’est parce qu’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.

Cela prend également du temps car le patient doit se rendre dans un centre du sommeil et passer la nuit sous surveillance par le personnel médical. Il peut également y avoir un délai 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 obtenu une référence d’un médecin pour être placés pour un lit dans un centre du sommeil, en fonction de la disponibilité. Enfin, la méthode de détection actuelle est coûteuse pour les patients et les systèmes d’assurance, soit environ 8 000 $ par personne et par nuit.

« Pour que la barrière du dépistage soit vraiment élevée pour les gens ordinaires, sauf si vous êtes déjà malade, ils vous examineront 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. »

Référence : Kwon S, Kim HS, Kwon K, et al. Patchs de surveillance du sommeil sans fil à domicile pour l’évaluation clinique de la qualité du sommeil et de l’apnée du sommeil. 2023;9(21):eadg9671. doi: 10.1126/sciadv.adg9671

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