Des ingénieurs de l’université du Texas (Austin) ont développé un tatouage électronique pouvant analyser un ensemble de signes vitaux à travers la peau. Dans une étude* publiée le 21 mai 2019 dans la revue Advanced Science, ils montrent que ce e-tattoo est le tout premier dispositif capable de surveiller le cœur grâce à 2 techniques complémentaires : l’électroencéphalographie et la sismographie. Cette double lecture rend le monitoring de la santé cardiaque plus précis et réalisable à distance.
À la recherche de dispositifs cardiaques portables
Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de décès dans la monde et la seconde en France. La prise en charge de ces 3,5 millions de personnes souffrant de ces pathologies coûte plus de 15 milliards d’euros. Par conséquent, des dispositifs portables sont en cours de développement pour permettre une surveillance cardiovasculaire continue des patients en télémédecine et en ambulatoire. La technique la plus répandue est l’électrocardiogramme (ECG).
Des dispositifs portables, tels que les holters, ont été développés pour suivre en continu l’ECG. Cependant, l’ECG n’enregistre que l’activité électrique qui traverse le cœur. Une autre technologie appelée « sismo-cardiographie » (SCG) mesure les vibrations thoraciques induites sur le sternum par les battements du cœur. Ces signaux fournissent des informations importantes sur la santé cardiovasculaire qui complètent celles déduites de l’ECG. Mais, si depuis l’introduction de l’électronique épidermique, de nombreuses avancées ont été réalisées dans les électrodes ECG souples, le développement de capteurs SCG souples a peu progressé. Ils sont toujours fabriqués à partir de matériaux non étirables, ce qui les rend volumineux et inconfortables à porter.
Un e-tatouage robuste et biocompatible
Pour combler cette lacune, des ingénieurs de l’université du Texas (Austin) ont développé un tatouage électronique à base de graphène pouvant être placé sur la peau et pouvant mesurer des signaux électriques et biomécaniques. Il est actionné à distance par un smartphone. La dernière version de cet e-tattoo a été présentée dans la revue Advanced Science.
Constitué d’un polymère piézoélectrique, ce patch est donc capable de générer sa propre charge électrique en réponse à des contraintes mécaniques. Ainsi, toute alimentation extérieure est inutile. L’appareil comprend également une technologie d’images numériques 3D utilisée pour cartographier les vibrations thoraciques afin de déterminer le meilleur emplacement sur la poitrine pour placer le tatouage. Une puce rigide d’à peine 2 millimètres d’épaisseur est montée sur un circuit flexible et extensible. De plus, le polymère piézoélectrique utilisé est disponible dans le commerce, robuste et biocompatible.
Résultats : une meilleure compréhension de la santé cardiaque
- Le e-tattoo a entièrement cartographié et analysé la déformation thoracique.
- Le bord gauche du milieu du sternum était le point optimal pour les capteurs de sismo-cardiographie.
- Les mesures d’ECG et de SCG sont bien prises de manière synchrone, ce qui permet d’estimer en continu la pression artérielle.
Les battements du cœur sur smartphone
Les concepteurs de ce patch estiment que « la collecte synchrone de données provenant des deux sources permet de mieux comprendre la santé du cœur ». En outre, ils soulignent que « cet appareil peut être porté pendant des jours, offrant une surveillance cardiaque constante. » Les ingénieurs travaillent déjà à l’amélioration de la collecte et du stockage des données ainsi qu’à des moyens d’alimenter le tatouage électronique sans fil pendant de plus longues périodes. Ils ont récemment développé une application pour smartphone qui stocke les données en toute sécurité et peut également afficher les battements d’un cœur à l’écran en temps réel.
Enfin, ce e-tattoo pourrait se révéler également utile dans d’autres contextes médicaux, tels que l’apnée obstructive du sommeil.