[APPLICATION MOUSER] Partout dans le monde, les prestataires de soins de santé sont confrontés à un défi : comment réduire les temps d’attente et répondre à la demande croissante ? Augmenter les effectifs semble être une réponse logique. Mais elle s’avère loin d’être réalisable puisque l’OMS prévoit un déficit de 10 millions de professionnels de santé d’ici 2030. C’est pourquoi de nombreux établissements se tournent vers de nouvelles technologies susceptibles d’améliorer l’efficacité opérationnelle et la qualité des soins tout en réduisant le gaspillage, les erreurs et les temps d’attente. Cette orientation stimule l’émergence de plusieurs tendances innovantes dont la mise en œuvre devrait avoir une incidence positive sur divers aspects du secteur de la santé, de la chirurgie à la logistique en passant par l’analytique, le Big Data et la surveillance à distance des patients.
Auteur : Mark Patrick,
directeur du contenu technique, EMEA
Mouser Electronics
1. L’intelligence artificielle dans le secteur de la santé
L’intelligence artificielle (IA), l’apprentissage automatique (machine learning, ML) et les réseaux neuronaux complexes sont en train de devenir des éléments essentiels de la médecine moderne. Les dispositifs portatifs communément appelés wearables intègrent désormais couramment de plus petits modèles d’IA et de ML afin de générer des traitements personnalisés. Il y a peu, des réseaux neuronaux sophistiqués ont même été mis à contribution pour établir le pronostic de centaines de milliers de personnes atteintes du COVID-19 (1). Même l’IA générative pourrait avoir un rôle à jouer dans les futures solutions de santé.
Les modèles d’IA installés dans le cloud et implantés dans de grands modèles de langage (LLM) peuvent en effet être utilisés dans le cadre du développement de solutions d’assistance médicale plus intelligentes. Par exemple, un appareil intelligent installé aux côtés d’un patient pourrait utiliser des modèles d’IA pour analyser des demandes vocales complexes avant de transmettre ces informations aux équipes soignantes. Cette procédure offrirait un gain d’efficacité non négligeable tout en améliorant la qualité des soins.
2. L’Internet des objets médicaux (IoMT)
Ces dernières années, l’Internet des objets (IoT) s’est étendu bien au-delà de nos foyers pour créer des villes et des lieux de travail intelligents, ainsi que des applications pour l’industrie 4.0 et 5.0. Dans le même ordre d’idées, l’Internet des objets médicaux (IoMT) est un marché qui connaît une rapide expansion. Il devrait selon les estimations représenter en 2025 un chiffre d’affaires de 83,81 milliards de dollars USD et connaître un taux de croissance annuel moyen de 9,91 % jusqu’en 2029 pour atteindre un volume de marché de 134,40 milliards de dollars (2).
Les progrès réalisés en matière de communication et d’intelligence artificielle en périphérie de réseau (L’Edge) ont favorisé l’émergence de l’IoMT. Des dispositifs tels que le module Type 2EA Wi-FI 6E + Bluetoot 5.3 de Murata (figure 1) permettent par exemple aux ingénieurs de concevoir des solutions IoMT plus compactes et plus efficaces avec une communication rapide, sécurisée et fiable en utilisant la radio tri-bande et les derniers protocoles de communication.
Le module compact Type 2EA de Murata mesure seulement 12,5 mm × 9,4 mm × 1,2 mm
Le fait de pouvoir combiner un mode de communication plus efficace et un traitement plus intelligent des données dans l’Edge augmente l’efficacité opérationnelle et ouvre de nouvelles perspectives pour les professionnels de la santé dans le domaine de la surveillance et de la prise en charge des patients. On compte parmi les solutions actuellement développées des dispositifs capables de surveiller les signes vitaux, d’administrer des médicaments et de collecter des données en continu afin de fournir en temps réel une analyse pertinente de l’état de santé du patient.
3. Télémédecine et soins à distance
L’essor de la télémédecine est le résultat direct des efforts déployés pour désengorger les établissements médicaux en réduisant le nombre de consultations physiques. Cette tendance a surtout pris corps au moment de la pandémie de COVID-19 avec une forte augmentation de la demande de solutions de soins à distance. La télémédecine est alors apparue comme le meilleur moyen de continuer les consultations, d’établir des diagnostics et même de fournir des traitements à distance sans contact physique entre les personnes.
Les services de télémédecine nécessitent cependant une connexion précise et sûre afin d’assurer des prestations de services efficaces et la protection des données confidentielles des patients tout en garantissant la disponibilité de ces informations aux professionnels de santé concernés. Pour les ingénieurs qui développent des services de télémédecine, il est essentiel de disposer d’un protocole de communication sans fil sécurisé, de matériel fiable et de technologies de perception de pointe comme des capteurs d’images haute résolution.
4. Les wearables médicaux
Compléments indispensables aux soins à distance, les dispositifs médicaux portables ou wearables ne sont pourtant pas une nouveauté. Seulement, les récents progrès technologiques ont considérablement accru leur valeur pour les prestataires de soins. L’évolution des processus de fabrication a permis de miniaturiser de nombreuses technologies de perception clés. Il est désormais possible d’intégrer de nouveaux capteurs dans les montres intelligentes et les trackers de fitness sans compromettre la taille de l’appareil ou la durée de vie de la batterie. Cette miniaturisation des technologies médicales a favorisé le développement de wearables spécifiques tels que les systèmes de mesure du glucose en continu (MGC).
Des produits comme le frontal analogique (AFE) CEM102 d’onsemi sont conçus expressément pour les systèmes MGC à très faible consommation. Bien que très compact, le CEM102 est tout de même doté d’un convertisseur analogique-numérique de haute résolution pour assurer une surveillance précise avec une consommation de courant minimale.
5. Les implants intelligents
Relevant des technologies wearables, les implants intelligents constituent une approche innovante de la surveillance des patients en permettant la transmission de données en temps réel depuis l’intérieur du corps. Ce type d’implants est utilisé dans divers domaines médicaux dont la cardiologie, et dans diverses applications comme la neurostimulation et la gestion des douleurs chroniques. Par exemple, les stimulateurs cardiaques intelligents utilisent des algorithmes ajustables pour régler finement les fonctions de l’appareil afin de s’adapter au mieux à l’arythmie cardiaque du patient.
Les ingénieurs qui conçoivent ce type de dispositif doivent surmonter de nombreux obstacles en matière de miniaturisation, de fiabilité, de biocompatibilité et de durée de vie de la batterie. Cependant, grâce aux innovations dans les technologies de capture d’énergie, de nouveaux dispositifs fonctionneront bientôt sans batterie en exploitant l’énergie générée par les mouvements de la personne.
D’autres avancées réalisées dans le domaine des substrats PCB soutiendront également le développement d’implants électroniques flexibles qui pourront être implantés dans des parties du corps où cela n’était pas encore possible jusqu’ici.
6. La robotique médicale
Avec l’arrivée continue de nouvelles applications et solutions, les robots sont sur le point de faire partie intégrante des domaines de la chirurgie et de la rééducation. Alors qu’en 2017, seulement 826 robots chirurgiens étaient en exploitation (3), on devrait en compter 2 112 à la fin de l’année 2025 (4). Il en va de même pour le marché de la robotique de rééducation, qui comprend notamment les exosquelettes. Alors qu’il ne pesait encore que 239,1 millions de dollars en 2022, ce marché devrait selon les prévisions dépasser le milliard de dollars en 2030 (5).
Les exosquelettes robotisés sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la rééducation
Les systèmes de contrôle de mouvement sophistiqués qui intègrent des capteurs et des actionneurs de haute précision contribuent à améliorer la précision et la répétabilité des robots. En outre, les coûts et la consommation d’énergie diminuent à mesure que le marché gagne en maturité. Au cours de la prochaine décennie, la multiplication des robots en milieu médical permettra non seulement de réduire le nombre d’erreurs, mais aussi de faciliter les interventions chirurgicales à distance. Grâce aux interventions à distance, les chirurgiens ne sont plus contraints de se déplacer d’un centre hospitalier à un autre, ce qui libère du temps utile.
7. Les jumeaux numériques dans le secteur de la santé
Un autre concept en pleine évolution dans le secteur médical est celui des jumeaux numériques. Il s’agit de répliques virtuelles d’objets, de systèmes ou de processus physiques créées à l’aide de simulations sur la base de données collectées. L’utilisation de jumeaux numériques a déjà prouvé son utilité dans des secteurs aussi divers que la fabrication, la distribution et la surveillance environnementale. Cette technologie permet en effet de réduire efficacement le nombre d’erreurs et le temps de développement tout en offrant une meilleure compréhension des objets répliqués.
À mesure que le potentiel des jumeaux numériques continue de croître, de plus en plus d’applications médicales pourront bénéficier de cette technologie transformatrice capable de fournir des modèles virtuels sophistiqués de patients, d’hôpitaux et de dispositifs médicaux. Ces modèles numériques peuvent servir à réaliser des simulations complexes selon la méthode essai-erreur dans le monde virtuel. Ils permettent ainsi d’accélérer la recherche tout en réduisant le risque d’erreur dans le monde réel. Les progrès continus des modèles d’IA et des centres de données contribueront en outre à perfectionner progressivement la technologie des jumeaux numériques et aideront aussi les professionnels de santé à établir des pronostics, à optimiser les traitements et à créer des flux de travail plus résilients et capables de s’adapter au mieux à un soudain afflux de patients, notamment en cas de catastrophe naturelle ou de pandémie.
8. L’edge computing dans le secteur de la santé
L’edge computing (ou informatique en périphérie de réseau) est une technologie en pleine expansion dont les effets sont déjà visibles dans un grand nombre de secteurs. Il fait déjà partie intégrante du paysage médical, en particulier dans les applications IoMT et les wearables. Parce qu’il permet le traitement local des données collectées, l’edge computing réduit les temps de latence par rapport aux solutions concurrentes installées dans le cloud ce qui constitue un facteur décisif dans des situations où la vie des patients est en jeu.
Les modèles d’IA ou de ML traités dans l’Edge ont la capacité de réduire les besoins de communication des appareils, soit par le traitement local des données collectées (ce qui entraîne de fait une baisse du volume de données à transmettre), soit par un traitement local “intelligent” qui permet de définir les besoins en matière de transmission de données. Pour prendre un exemple concret, plutôt que de transmettre en continu les données collectées, un appareil médical pourrait uniquement transmettre des données lorsqu’il détecte une anomalie dans les signes vitaux d’un patient.
Sachant qu’environ 30 % du volume total de données à l’échelle mondiale est généré par le secteur médical (6), le traitement de données en périphérie de réseau pourrait réduire considérablement les coûts et la consommation d’énergie associés à la transmission de ces données.
9. Réalité virtuelle, réalité augmentée et réalité mixte dans le secteur de la santé
Les technologies de réalité virtuelle, de réalité augmentée et de réalité mixte (RM) trouvent de nouvelles applications dans le secteur médical, notamment dans la formation des chirurgiens et dans l’éducation des patients. Parce qu’elles sont capables de combiner des images numériques ou même des jumeaux numériques complexes, ces technologies fournissent un monde virtuel destiné à la simulation et où les éventuelles erreurs sont sans conséquence pour les patients.
Un casque de réalité virtuelle peut être utilisé dans le cadre de la formation du personnel soignant, mais aussi aider les médecins à poser des diagnostics à distance (Source : Gorodenkoff – stock.adobe.com)
Les progrès réalisés dans les domaines des technologies d’imagerie et de surveillance permettent aux nouveaux systèmes de RV/RA de suivre les mouvements avec plus de précision pour mieux refléter les situations réelles.
Par exemple, le système de capteur intelligent à unité de mesure inertielle (IMU) programmable BHI360 de Bosch est une solution compacte et à très faible consommation d’énergie conçue pour fournir aux casques et contrôleurs RV/RA/RM un suivi de mouvement de haute précision et à faible latence. Ce système procure une expérience de RV plus fluide et plus précise, améliore la qualité des formations des chirurgiens et procure une meilleure expérience à l’utilisateur final dans les applications d’éducation des patients.
10. L’impression 3D dans les appareils médicaux
L’impression 3D et la fabrication additive sont des technologies de plus en plus répandues dans les établissements médicaux, surtout depuis les succès notables qu’elles ont permis de réaliser ces dernières années. Par exemple, lors de la pandémie de COVID-19, l’Agence américaine des produits alimentaires et des médicaments (FDA) a reconnu le rôle essentiel de la communauté des possesseurs d’imprimantes 3D avec son approche non conventionnelle de la fabrication d’objets pour faire face aux pénuries d’approvisionnement. (7)
Les imprimantes 3D sont également à l’origine de progrès significatifs dans le domaine des prothèses personnalisées et devraient contribuer à l’essor de ce domaine dans les années à venir. L’impression 3D transforme les modes de fabrication des dispositifs médicaux : ils permettent une production rapide de prothèses à la fois moins coûteuses et plus personnalisables, même en dehors du milieu clinique traditionnel.
Grâce à la facilité d’utilisation et aux capacités de traitement rapide de cette technologie, de nombreuses ONG à travers le monde ont recours à l’impression 3D pour rendre les prothèses plus accessibles, notamment en période de conflit ou d’urgence.
(1) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35466079/
(2) https://www.statista.com/outlook/tmo/internet-of-things/healthcare-iot/worldwide
(3) https://www.statista.com/forecasts/1321270/worldwide-medical-robotics-market-size
(4) https://www.statista.com/statistics/877731/surgical-robots-unit-number-worldwide/
(5) https://www.rehacare.com/en/business/global-market-for-robotics-in-rehabilitation
(6) https://www.rbccm.com/en/gib/healthcare/episode/the_healthcare_data_explosion
