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Le principe des soins intelligents (« smart health » en anglais) consiste à intégrer des technologies modernes aux soins afin de créer un écosystème médical plus efficace, plus personnalisé et axé sur les données. Ce concept s’appuie sur des innovations telles que les wearables (ces objets connectés que l’on porte sur soi), les applications de santé mobiles, l’intelligence artificielle (IA), l’analytique big data et la télémédecine pour améliorer le pronostic des patients, rationaliser les prestations de soins et réduire les coûts.

Mais rien de cela ne serait possible sans l’intégration rapide des derniers progrès réalisés dans le domaine de l’électronique. Des capteurs pour wearables aux outils de diagnostic pilotés par IA, l’électronique constitue l’épine dorsale des systèmes médicaux modernes : des systèmes intelligents, interconnectés et centrés sur le patient. Ces systèmes électroniques rendent possibles la surveillance en temps réel, les diagnostics à distance, l’analytique prédictive et les traitements personnalisés. Ce faisant, ils redéfinissent la façon dont les soins sont dispensés, mais aussi vécus par les patients.

Le rôle de l’électronique dans la smart health

La smart health s’articule autour d’un vaste écosystème de dispositifs électroniques destinés à collecter, traiter, transmettre et stocker des données médicales. Toute cette électronique est intégrée aussi bien dans des objets connectés que l’on porte sur soi – appelés wearables – que dans des dispositifs que l’on peut implanter dans le corps du patient, dans des outils de diagnostic, dans les infrastructures hospitalières et même dans des applications mobiles. Cette intégration offre aux systèmes médicaux les capacités sensorielles et les capacités de traitement nécessaires pour devenir plus proactifs, plus réactifs et plus efficaces.

Composants électroniques et capteurs pour wearables

Parmi ces évolutions qui ne passent pas inaperçues, l’électronique pour wearables constitue la partie émergée de l’iceberg smart health. Montres intelligentes, bracelets de fitness et biocapteurs à usage médical sont autant de dispositifs permettant de surveiller les paramètres vitaux des patients (fréquence cardiaque, température corporelle, respiration, taux d’oxygène et de glucose dans le sang, etc.). Ces wearables contiennent des composants microélectroniques sophistiqués (capteurs, microcontrôleurs, batteries et modules sans fil) qui fonctionnent de manière transparente pour collecter et transmettre des données en temps réel.

Même les dispositifs médicaux les plus courants comme les prothèses auditives sont devenus des appareils informatiques embarqués. La figure 1 montre les composants électromécaniques nécessaires pour créer une expérience auditive confortable.

Diverses techniques de mesure comme la photopléthysmographie (PPG), l’électrocardiographie (ECG) et la réponse galvanique de la peau (GSR) utilisent désormais des capteurs sophistiqués qui convertissent les signaux physiologiques en données numériques. Ces données peuvent ensuite être traitées et analysées par des prestataires de soins ou des algorithmes d’IA.

Dispositifs médicaux implantables et ingérables

De nombreux dispositifs électroniques sont implantés directement dans le corps du patient : stimulateurs cardiaques, pompes à insuline, neurostimulateurs… Ces dispositifs implantables sont essentiels au traitement de certaines maladies chroniques. Ils utilisent des circuits miniatures et des matériaux biocompatibles pour assurer en toute sécurité et avec une fiabilité maximale des fonctions complexes dans le corps du patient. Certains implants modernes sont même dotés de capacités de communication sans fil, de sorte que les médecins peuvent désormais vérifier à distance l’état de santé du patient ainsi que le bon fonctionnement du dispositif.

Une autre nouveauté dans la smart health consiste en des capteurs à ingérer. Il s’agit de « pilules » électroniques capables de transmettre des données depuis l’appareil digestif du patient. Ces dispositifs ingérables permettent entre autres choses de surveiller que le patient prend son traitement, de mesurer le pH ou d’identifier des anomalies sans avoir recours à des procédures invasives.

Outils de diagnostic et équipements d’imagerie

L’électronique est un élément constitutif de nombreux outils de diagnostic. IRM, scanners, échographies et appareils à rayons X en sont dotés depuis fort longtemps. À l’ère de la smart health, ces systèmes sont réactualisés avec des composants électroniques sophistiqués, notamment pour améliorer la résolution des images, réduire l’exposition aux radiations et permettre un traitement plus rapide des images.

La pathologie numérique, par exemple, est un domaine médical où l’on utilise des équipements de numérisation haute résolution et des méthodes d’analyse d’images pilotées par IA pour détecter des marqueurs de maladie dans les échantillons de tissus. L’électronique accélère les procédures et apporte plus de précision, ce qui permet de prévoir des interventions précoces pour de meilleurs résultats.

Point-of-Care et dispositifs portables

Puisque la smart health vise à rendre les soins plus rapides et plus accessibles, c’est tout naturellement que l’on voit apparaître un nombre croissant de dispositifs électroniques au plus près du patient (PoC, pour Point-of-Care). Il s’agit de dispositifs portables (par exemple des moniteurs ECG portatifs, des glucomètres ou des tensiomètres) que le patient peut utiliser chez lui ou en déplacement. Ces appareils sont dotés de processeurs intégrés, d’une connectivité sans fil et d’interfaces utilisateur, ce qui permet de réaliser des tests rapides et de transmettre les résultats.

Bon nombre de ces appareils intègrent désormais des modules Bluetooth ou Wi-Fi qui synchronisent les données directement avec le dossier médical électronique (DME) du patient ou avec une application mobile. Ces fonctionnalités permettent un suivi en temps réel du patient avec reporting direct au médecin.

Infrastructures hospitalières et lits intelligents

À travers les infrastructures intelligentes, les hôpitaux modernes bénéficient eux aussi de l’intégration de composants électroniques. Cela se traduit notamment par la présence de lits intelligents, dotés de capteurs de pression intégrés pour surveiller les mouvements des patients et ainsi réduire les risques d’escarres. De même, les équipements et les wearables dotés de puces RFID permettent le suivi en temps réel des patients, mais aussi des dispositifs médicaux eux-mêmes. Enfin, l’adoption de systèmes de contrôle d’accès électronique, de capteurs environnementaux et de distributeurs de médicaments automatisés améliore la sécurité des patients, l’efficacité des traitements et le contrôle des infections.

Traitement et communication des données

En coulisse, les microprocesseurs, les puces mémoire et les modules sans fil intégrés aux appareils médicaux veillent à ce que les données circulent de façon fluide entre appareils, patient et soignants.

L’interopérabilité des appareils et la transmission en temps réel des données sont assurées par des protocoles de communication comme le Bluetooth Low Energy (BLE), Zigbee, NFC ou le Wi-Fi. Parallèlement, l’informatique en périphérie de réseau (ou edge computing) s’appuie sur des microcontrôleurs et des puces d’IA intégrées pour assurer le traitement des données au niveau de l’appareil. Cette méthode permet de réduire les temps de latence, mais aussi la dépendance des appareils à l’infrastructure cloud.

Efficacité énergétique et gestion de l’énergie

L’efficacité énergétique est un aspect essentiel de l’électronique médicale, en particulier lorsqu’il s’agit de wearables et d’implants. Grâce aux dernières innovations en matière de technologie des batteries, de récupération d’énergie et de conception de circuits à faible consommation, nous disposons aujourd’hui de dispositifs médicaux électroniques capables de fonctionner de façon prolongée sans charge ni remplacement des batteries. Par exemple, l’électronique de récupération d’énergie permet d’utiliser la chaleur corporelle ou les mouvements du corps pour générer l’énergie nécessaire à alimenter de petits capteurs médicaux. Cette technologie permet d’étendre les possibilités d’utilisation de tels dispositifs tout en renforçant l’observance du traitement par les patients.

Le rôle des composants électromécaniques

La conception de dispositifs de monitoring médical intelligents se heurte parfois à quelques problèmes, notamment sur le plan de la miniaturisation, de l’intégration des composants et de la durabilité. Heureusement, on peut compter sur le grand savoir-faire technologique d’entreprises spécialisées, comme TE Connectivity pour tout ce qui est des antennes, des connecteurs et des capteurs. TE Connectivity propose ainsi une connectivité sans fil grâce à laquelle des dispositifs médicaux peuvent fonctionner dans des environnements difficiles, mais où leur intervention peut sauver des vies. La figure 2 illustre un dispositif de monitoring médical combinant de nombreuses technologies différentes.

L’avenir de la smart health

La convergence de l’électronique avec l’IA, l’IoT et la biotechnologie a déjà commencé. L’électronique flexible et les textiles électroniques sont la promesse de solutions wearables encore plus confortables. Les interfaces cerveau-ordinateur (ICO) et les prothèses intelligentes ont le potentiel de restaurer ou d’améliorer des fonctions perdues. L’électronique quantique et les puces neuromorphiques pourraient apporter des avancées significatives dans les domaines de la prédiction des maladies et de la gestion de la santé mentale.

En fin de compte, le rôle de l’électronique dans la smart health est de rendre les soins de santé plus prédictifs, préventifs, personnalisés et participatifs – une vision de la médecine connue sous le nom de « médecine des 4P ». À mesure qu’elle évolue, l’électronique renforce son rôle moteur dans la création de systèmes médicaux plus intelligents, plus sûrs et plus efficaces pour l’avenir.