Il est possible, via des algorithmes de machine learning (apprentissage automatique) alimentés en données par des applications mobiles, de prédire avec une précision importante l’intensité des douleurs ressenties par des patients atteints de maladies chroniques. C’est ce que montre une étude* publiée le 2 décembre 2019 dans le Journal of Medical Internet Research (JMIR).
Ce travail décrit comment divers dispositifs mobiles peuvent être utilisés et connectés entre eux de façon à prédire l’intensité de la douleur ressentie par les patients lors des crises liées à une maladie chronique, ici la drépanocytose, et ce dans l’objectif d’optimiser la prise en charge médicamenteuse des symptômes douloureux fortement invalidants. Lors de ce travail, 20 patients ont été recrutés et munis :
• du bracelet Microsoft Band 2 capable de mesurer en temps réel des paramètres physiologiques associés à la douleur ;
• et de l’application TRU-Pain à même de centraliser les données produites par le bracelet et de les traiter.
Un algorithme de machine learning a été entraîné au moyen de ces données et des scores de douleurs déclarés par les patients éventuellement aidés d’un infirmier à prédire les scores d’intensité de douleur à partir des variations de mesure des paramètres physiologiques relevés par le bracelet et enregistrés sur l’application.
Si le dispositif mis en place a permis de prédire avec une certaine précision les scores de douleur ressentie par les patients, il doit encore être testé sur une cohorte plus importante de patients et mieux inclure les données concernant les médicaments anesthésiques administrés aux patients afin de pouvoir réellement réaliser son objectif : permettre une optimisation de la prise en charge de la douleur lors des crises douloureuses connues par les patients souffrant de certaines maladies chroniques.
Des applis mobiles pour une meilleure gestion des douleurs liées aux maladies chroniques
De nombreuses maladies chroniques s’accompagnent de crises douloureuses intenses qui diminuent fortement la qualité de vie des patients et nécessitent parfois des hospitalisations répétées. C’est par exemple le cas de maladies rhumatologiques très invalidantes telles que la polyarthrite rhumatoïde, la spondylarthrite ankylosante, etc.
Pour ces patients atteints de maladies chroniques, il serait intéressant de disposer de dispositifs mobiles capables d’aider à caractériser la crise douloureuse, et en particulier l’intensité des douleurs afin de permettre une prise en charge anesthésique optimale. C’est que la douleur étant subjective, les patients et prescripteurs expriment des difficultés à décrire ou comprendre l’intensité de la douleur ressentie et à déterminer le traitement idéal et les stratégies de gestion de la douleur les plus adaptées : la difficulté réside principalement dans la compréhension du degré de douleur du patient et de sa réponse à la gestion de la douleur.
Les auteurs de cette étude ont choisi comme maladie chronique associée à de régulières et importantes crises douloureuses la drépanocytose. « La douleur ressentie par les patients SCD est souvent chronique avec des crises vaso-occlusives aiguës qui sont imprévisibles et conduisent à des visites fréquentes au service d’urgence (ED) et à l’hôpital de jour pour la prise en charge. La gestion de la douleur aiguë est palliative, avec une hydratation et un contrôle de la douleur via des anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) », précisent les chercheurs.
Afin de caractériser les crises douloureuses connues par les patients atteints de drépanocytose, les auteurs de ces travaux ont utilisé comme dispositif mobile une application mobile, TRU-Pain, et une solution d’enregistrement passif de données physiologiques telles que la fréquence cardiaque, Microsoft Band 2. Le dispositif mis en place a permis, par la déclaration de l’intensité des douleurs décrite par les patients aux professionnels de la santé à l’aide d’une échelle EVA, d’entraîner un algorithme d’apprentissage automatique qui visait à prédire, à partir de la mesure des constantes physiologiques, l’intensité de la douleur ressentie par le patient. L’objectif de l’étude était donc de tester la capacité d’un algorithme de machine learning (apprentissage automatique) à prédire des scores de douleur afin d’améliorer la prise en charge des symptômes douloureux.
Recrutement de 20 patients
20 patients hospitalisés en hôpital de jour pour des douleurs liées à la drépanocytose ont été inclus dans l’étude.
« Après consentement, un appareil portable Microsoft Band 2 a été placé sur le poignet du patient afin de monitorer 8 paramètres physiologiques tels que la fréquence cardiaque, la température et la conductibilité de la peau », décrivent les auteurs. « Les patients ont également reçu un iPad avec l’application TRU-Pain afin d’enregistrer les scores de douleur et d’autres symptômes (humeur, etc.) en conjonction avec les scores de douleur déclarés par les infirmières en utilisant une échelle analogique visuelle (EVA) de 0 (aucune douleur) à 10 (pire douleur possible) ».
Des résultats prometteurs encore à reproduire
Une prédiction des scores de douleur réussie…
« Notre meilleur modèle a prédit la douleur avec une précision de 0,429 sur une échelle de notation à 11 points (0 à 10) et de 0,681 sur une échelle de notation à 4 points (aucune douleur, douleur légère, douleur modérée et douleur sévère) », annoncent les auteurs.
D’après les chercheurs, cette étude montre donc qu’il est possible d’utiliser des données physiologiques recueillies sur un appareil portable et traitées par un algorithme d’apprentissage automatique afin de prédire avec précision les scores de douleur subjectifs. Ce travail s’inscrit par ailleurs dans la continuité d’autres recherches qui tentent d’établir des phénotypes numériques pour la douleur, phénotypes censés faciliter, après leur identification, la prédiction des scores de douleur et une prise en charge optimale (rapide et efficace) des symptômes douloureux.
… sur une cohorte de patients trop réduite
« Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour continuer à développer des modèles avec une précision croissante dans la prédiction de la douleur en milieu hospitalier et en ambulatoire », indiquent les auteurs.
C’est que l’étude présente plusieurs limites :
- d’abord, l’échantillon de patients sur lequel a été mené l’étude présente une taille très réduite : des études futures devraient tester la pertinence du modèle sur une cohorte de patient plus importante ;
- certains paramètres utilisés comme marqueurs de douleur, comme une variation de la fréquence cardiaque, peuvent être influencés par des événements autres que la douleur : les paramètres physiologiques mesurés doivent être interprétés dans le contexte clinique de l’histoire et de l’examen du patient ;
- la sévérité de la maladie du patient (selon des indicateurs tels que le nombre d’hospitalisations) devrait être prise en compte par le modèle ;
- les chercheurs ont postulé que les scores de douleur documentés par l’infirmière et les scores de douleur rapportés par les patients dans l’application n’étaient pas différents, or la pratique clinique montre que de nombreux patients surestiment ou au contraire sous-estiment la douleur ressentie : une étude plus approfondie est nécessaire pour déterminer si les scores renseignés par les infirmières et ceux rapportés par les patients peuvent être considérés comme similaires.
Enfin, l’application de prédiction des scores de douleur visant à optimiser le traitement anesthésique administré aux patients, l’effet des médicaments absorbés devrait être mieux pris en compte : afin d’évaluer si le traitement proposé est adapté – s’il permet de diminuer l’intensité de la douleur de façon satisfaisante -, la différence entre la mesure des paramètres avant et après l’administration de médicaments pourrait être quantifiée par l’application de façon à prédire, à terme, le traitement le plus adapté pour le patient.