Comment une nouvelle technologie de détection de mouvement peut aider à normaliser les soins des maux de dos

Les systèmes de santé numériques peuvent indiquer aux cliniciens quand le risque de maladie cardiaque d’une personne nécessite un médicament pour réduire le cholestérol ou si des injections d’insuline sont justifiées pour une personne atteinte de diabète de type 2.

Mais pour des millions de personnes souffrant de lombalgie, les décisions en matière de soins reposent fortement sur des mesures subjectives de l’inconfort du patient, ce qui entraîne souvent des tests et des traitements coûteux (le mal de dos est la troisième dépense de soins de santé la plus élevée aux États-Unis, après le diabète et les maladies cardiaques) qui ne t nécessairement offrir une solution permanente.

Des chercheurs en ingénierie et en médecine de l’Ohio State University développent une approche de système de santé numérique conçue pour améliorer la prise de décision clinique en matière de maux de dos. Après avoir terminé une série d’études testant des mesures précises et objectives qu’ils ont perfectionnées en laboratoire, l’équipe vise à appliquer les pratiques basées sur les données à l’évaluation et à la réparation des problèmes de dos provoqués par un dysfonctionnement de la colonne vertébrale.

Dans une étude récente publiée dans Biomécanique clinique, les chercheurs ont combiné des mesures de douleur et d’incapacité autodéclarées avec des données provenant d’un système portable de détection de mouvement pour évaluer la fonction lombaire chez les patients ayant subi une chirurgie de fusion lombaire. Alors que le soulagement de la douleur postopératoire et la réduction de l’invalidité ont été autodéclarés dans les six semaines, les mesures objectives n’ont pas détecté d’amélioration fonctionnelle réelle de la colonne vertébrale pendant au moins six mois après la chirurgie.

Ces mesures précises basées sur le mouvement, et leur inclusion dans une base de données nationale en plein essor des scores de la fonction vertébrale des patients et d’autres données médicales, pourraient constituer la base d’une prise de décision clinique plus objective pour les patients chirurgicaux, ont conclu les chercheurs.

« Vous ne pouvez tout simplement pas seulement demander aux gens ce qu’ils pensent de leur dos », a déclaré l’auteur principal William Marras, directeur exécutif du Spine Research Institute de l’Ohio State.

« Pour les maux de dos, on demande aux gens d’évaluer ce qu’ils ressentent sur une échelle de 1 à 10. Mais puisque vous n’avez pas de récepteurs de la douleur dans le disque, qu’est-ce que cela signifie ? Notre technologie essaie d’apporter des mesures objectives au problème et d’examiner non seulement ce que les gens ressentent à propos de leur mal de dos, mais aussi de mesurer quantitativement en quoi leurs mouvements sont différents et ce que cela signifie en termes de biomécanique », a déclaré Marras, professeur de systèmes intégrés. ingénierie avec des nominations universitaires au Collège de médecine en orthopédie, neurochirurgie et médecine physique et réadaptation.

Le laboratoire de Marras étudie les forces de la vie quotidienne sur la colonne vertébrale depuis des décennies et a développé le premier capteur dorsal portable il y a 30 ans pour évaluer comment les mouvements lors de l’exécution d’une gamme de tâches dans divers contextes affectent le dos. Plus récemment, son équipe a modernisé ces appareils avec des puces disponibles dans le commerce – que l’on trouve généralement dans les téléphones portables – qui nous indiquent où nous nous trouvons dans l’espace.

Le système, appelé « Conity », comprend un moniteur de mouvement lombaire clinique équipé de capteurs à puce montés sur le haut du dos et les harnais de taille pour capturer la « signature de mouvement » tridimensionnelle d’une personne lors de l’exécution d’une série de mouvements standardisés. Les technologies combinées fournissent des données quantitatives non seulement sur l’amplitude des mouvements, mais également sur la vitesse et l’accélération des mouvements – les chiffres que les recherches de Marras ont trouvés sont plus informatifs pour comprendre la fonction de la colonne vertébrale.

Les 121 patients ayant subi une chirurgie de fusion lombaire dans l’étude ont été évalués une fois avant et cinq fois après la chirurgie sur la flexion avant et arrière, la flexion latérale et la rotation de la colonne vertébrale. Pour déterminer leur score de performance fonctionnelle, leurs données individuelles ont été comparées à une mesure composite basée sur des données recueillies auprès de témoins sains. Les participants ont également rempli des questionnaires évaluant leur douleur, leur handicap, leurs comportements d’évitement de la peur et leur qualité de vie lors des visites initiales et postopératoires.

Les premières améliorations significatives des performances fonctionnelles basées sur les données de détection de mouvement n’ont été observées chez ces patients que six mois après la chirurgie, la fonction progressant régulièrement pendant les 18 mois suivants. Mais les patients rapportaient eux-mêmes des améliorations significatives de la douleur, de la capacité et de l’évitement de la peur dès six semaines après la chirurgie.

Bien que le soulagement de la douleur soit important, les chercheurs ont noté que des évaluations fonctionnelles objectives pourraient être une meilleure indication du moment où il est sûr de reprendre des activités normales après une chirurgie de fusion vertébrale.

« Notre technologie est capable de regarder, 1, si vous avez ou non une déficience dorsale, et 2, quel est son statut ? Est-ce que ça s’améliore, est-ce que ça s’aggrave, est-ce que ça progresse ou est-ce que ça dépasse les échelles ? » dit Marras. « Lorsque vous causez des dommages au dos, et en particulier aux disques, vous ne savez pas quand les dommages se produisent car nous avons très peu de récepteurs nerveux dans le disque. Vous pourriez faire des dégâts et les gens ne le sauraient jamais.

L’utilisation par Marras des moniteurs de mouvement dans une étude antérieure a suscité l’intérêt des militaires et généré un financement du ministère de la Défense pour cette technologie afin qu’elle puisse être utilisée pour évaluer la fonction de la colonne vertébrale chez les équipages – un groupe de militaires connus pour souffrir de lombalgie .

« Dans le monde des troubles du bas du dos, il s’agit de ne pas le laisser durer pendant des mois ou des années jusqu’à ce que cela devienne vraiment mauvais, car alors c’est vraiment difficile à résoudre », a déclaré Marras. « Les chefs militaires à qui nous avons parlé pensent que cela pourrait amener les équipages à trouver la bonne solution et éviter les problèmes en bout de ligne.

«Cela nous a permis de renforcer nos bases de données, de développer beaucoup plus la technologie et de la transformer en une plate-forme de système de santé numérique qui pourrait aider de nombreuses personnes dans l’armée à résoudre leurs problèmes. Et cela a été une rampe de lancement qui a ouvert des opportunités avec les National Institutes of Health pour faire la même chose.

Au-delà des informations provenant des questionnaires des patients et des données de détection de mouvement, les chercheurs intègrent également les résultats d’imagerie médicale et la documentation des dossiers médicaux électroniques dans la base de données pour fournir des évaluations hautement individualisées et élargir la puissance analytique de la plateforme.

Marras est co-chercheur principal sur la participation de l’État de l’Ohio à un prochain essai clinique financé par le gouvernement fédéral pour évaluer les traitements de la colonne vertébrale, et continue de collecter des données de capteur de mouvement sur les personnes souffrant ou non de maux de dos indépendamment de cet essai. Son équipe a également développé un logiciel clinicien pour étendre la disponibilité des tests de détection de mouvement à travers le pays.

« Nous construisons une plate-forme informatique systématique que nous pourrions distribuer partout dans le pays », a-t-il déclaré. « Notre espoir est qu’en collaborant avec différentes universités, nous serons en mesure de constituer une base de données suffisamment grande pour que nous puissions utiliser l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique pour couper et comprendre ce qui est le plus important. Nous pensons le savoir, mais une analyse sophistiquée de tonnes et de tonnes de données pourrait nous aider à trouver tout ce qui nous manque.

Les co-auteurs de l’étude sur la chirurgie de fusion lombaire, tous de l’État de l’Ohio, comprenaient Safdar Khan, Prasath Mageswaran, Guy Brock, Mariah Eisner et Sue Ferguson. Le travail a été soutenu en partie par le National Center for Advancing Translational Sciences.