COVID-19 : Le smartphone pour surveiller sa saturation en oxygène à domicile

L'hypoxémie survient lorsque le sang ne transporte pas suffisamment d'oxygène pour approvisionner adéquatement les tissus, ce qui entraîne l'hypoxie, caractérisée par un taux anormalement faible d'oxygène dans les tissus. Aujourd’hui, la mesure des taux d’oxygène dans le sang peut se faire par :

• une méthode invasive, qui nécessite une prise de sang dans une artère et la mesure de la saturation artérielle en oxygène (SaO2) ;
• une méthode non invasive, à l'aide d'un petit dispositif placé au bout du doigt appelé saturomètre d'hypoxémie ou oxymètre de pouls, qui détermine la saturation du sang en oxygène via la capacité du sang d’absorption des lumières rouge et infrarouge, à travers la peau.

Si les oxymètres de pouls fournissent des lectures précises de la saturation en oxygène du sang suffisantes pour le diagnostic de l'hypoxémie, intégrer cette possibilité dans un smartphone non modifié via une simple application, pourrait permettre à davantage de personnes d'accéder à ce marqueur de santé. La caméra du smartphone enregistre la quantité de sang qui absorbe la lumière du flash dans chacun des 3 canaux de couleur qu'elle mesure : rouge, vert et bleu. Ces mesures d'intensité sont ensuite intégrées et analysée par le modèle d'apprentissage en profondeur.

Le smartphone peut détecter jusqu'à un taux de SaO2 de 70 %

L’équipe de Washington apporte une première validation d’un tel système de détection via la caméra du smartphone, à partir de données de contact uniquement fournies par des études qui sont venues nourrir un algorithme spécifique.

Quel mécanisme ? Lorsque nous inspirons, nos poumons se remplissent d'oxygène et cet oxygène est distribué à nos globules rouges pour être transporté dans tout notre corps. Notre corps a besoin de beaucoup d'oxygène pour fonctionner, et les personnes en bonne santé ont en permanence une saturation en oxygène d'au moins 95 %. Des conditions comme l'asthme ou le COVID-19 rendent plus difficile pour le corps l’absorption de l'oxygène des poumons. Cela conduit à des taux de saturation en oxygène qui chutent à 90% ou moins. Ce seuil indique la nécessité de soins de santé.

L’étude de preuve de concept confirme qu’avec une telle app, il devient possible de remplacer l’oxymètre de pouls par un simple smartphone. La détection est très simple, il suffit de placer le doigt sur l'appareil photo et le flash d'un smartphone, qui utilise l’algorithme d'apprentissage en profondeur pour déchiffrer les niveaux d'oxygène dans le sang.

• Lorsque l'équipe réduit artificiellement le taux d'oxygène dans le sang de 6 participants, le smartphone prédit dans 80 % des cas, une insuffisance d’oxygène dans le sang ;
• comparée à un oxymètre de pouls classique, l’app sur smartphone apparaît tout aussi sensible.

Jason Hoffman, co-auteur et chercheur à la Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering de l’UW, commente ces résultats : « Avec notre test, nous sommes en mesure de recueillir 15 minutes de données sur chaque sujet. Nos données montrent que les smartphones fonctionnent avec précision dans la plage de seuil critique ».

L’argument est le même que pour l’ensemble des applications santé du smartphone : tout le monde en a un et sur un même smartphone, il devient de plus en plus possible de réunir l’ensemble de ses app santé. De plus et dans un monde idéal, ces informations pourraient être transmises de manière transparente au cabinet du médecin.

L'équipe espère poursuivre cette recherche en testant l'algorithme sur un plus grand nombre de participants.

Les dispositifs médicaux traditionnels sont soumis à des tests rigoureux. La recherche en informatique commence tout juste à s'attaquer à l'utilisation de l'apprentissage automatique pour le développement de dispositifs biomédicaux, un axe de développement extrêmement prometteur et qui trouve déjà de nombreuses applications dans le diagnostic.