Biosurveillance à distance (RBM) pour la surveillance de la température des mères et des nouveau-nés : évaluation préclinique et clinique

Cadre de l'étude : St John's Medical College Hospital, Bangalore, un hôpital de soins tertiaires de 1 300 lits avec 2 500 accouchements par an et une pouponnière de niveau 3 qui prend en charge 1 000 nouveau-nés (ratio inné/externe = 2 : 1) unité de soins intensifs (USIN) chaque année, dont un tiers sont de faible poids à la naissance et un cinquième sont prématurés.

Choix du site de mesure de la température chez l'adulte et le nouveau-né : Chez l'adulte, la partie supérieure du bras a été sélectionnée pour une surveillance continue. Chez le nouveau-né, la température de la peau abdominale a été sélectionnée. En plus d'être proche du foie, organe métaboliquement actif facilitant une mesure proche de la température centrale, c'est aussi une méthode non invasive, stable, continue, simple d'utilisation et confortable pour le nourrisson.

Innovation Pathway : Le modèle USAID 2006 Innovation Pathway a été adopté et il comprenait quatre étapes allant de la recherche à la mise en œuvre sur le terrain - (1) phase de définition des priorités et conception du produit (2) développement du produit et preuve de concept (3) introduction du produit et ( 4) mise en œuvre sur le terrain. Dans le cadre de l'étape 1, les sous-étapes de (a) l'identification du problème (épidémiologique/ technologique/ social/ financier, etc.), (b) l'examen critique des appareils de mesure de la température et d'autres problèmes (capteurs de température ou thermistances , problèmes de mesure de la température corporelle centrale, etc.), et (c) détermination de la niche de cet appareil par rapport à d'autres appareils grâce à l'analyse de l'horizon.

La charge épidémiologique des principales causes de mortalité et de morbidité maternelles et néonatales a été examinée dans un premier temps. Un examen technologique a révélé que le dispositif à attacher à la mère ou au nouveau-né pour la détection des signes vitaux devait être un dispositif de qualité médicale avec des profil de sécurité élevé. De plus, il devait rester fonctionnel dans des situations telles que la salissure ou l'énurésie par le nouveau-né, et continuer également à fonctionner dans différentes zones avec des densités de population variables ainsi que des bâtiments. Plusieurs dispositifs tels que le ThermoSpot®, une étiquette de capteur de température et des instruments infrarouges à distance ont été évalués. L'examen social a révélé qu'un capteur étant continuellement attaché au corps pendant de longues périodes n'était pas différent de celui des talismans attachés autour des bras des adultes ou autour du cou/de la taille des enfants et pourrait donc ne pas être trop désagréable pour les familles. Un examen financier a révélé que pour que l'appareil soit largement utilisé, en particulier par les populations à faible revenu, il faudrait qu'il s'agisse d'un appareil à faible coût. L'examen de la mise en œuvre s'est concentré sur l'adoption et l'utilisation possibles d'un tel dispositif dans les communautés rurales, urbaines et des bidonvilles.

Cadre conceptuel : Le cadre conceptuel de la surveillance à distance se composait de cinq éléments : (1) une étiquette de capteur portable à faible coût ; (2) un dispositif de passerelle agissant comme une liaison de communication "en temps réel" à très faible consommation ; (3) se greffer sur un réseau de communication cellulaire commercial ; (4) système intelligent d'analyse de données ; et (5) boucle de rétroaction vers le soignant ou l'agent de santé de première ligne. Ce cadre devait être imaginé, conçu, prototypé et développé en un dispositif médical de classe A avec le niveau de risque le plus faible selon l'Autorité de réglementation des dispositifs médicaux de l'Inde, en gardant à l'esprit que le produit final devrait permettre les principes de bonne qualité des soins (QoC) à savoir efficacité, rapidité, sécurité, approche centrée sur les personnes et équité.

Exigences pour les composants Deux exigences clés pour le capteur « sur le corps » étaient la sécurité et la précision. Compte tenu de la fragilité de la peau du nouveau-né, l'appareil devait être hypoallergénique, étanche aux éclats et aux fuites, provoquer un minimum d'infections et dissiper un minimum de chaleur ou de rayonnement électromagnétique non ionisant à très faible puissance. nL'adhésif utilisé pour fixer l'appareil à la peau doit également causer un minimum de « lésions cutanées liées à l'adhésif médical », d'allergies ou d'infections. La précision de l'appareil était de +/- 0,2 °C dans des conditions in vitro et de +/- 0,5 °C dans la pratique clinique réelle. Les autres exigences mécaniques de l'appareil étaient les suivantes : longue durée de vie de la batterie jusqu'à 28 jours (avec une fréquence d'échantillonnage de 5 minutes) ; robustesse (sans aucun dysfonctionnement en cas de contact avec des fluides corporels tels que la sueur, le sang, l'urine, les matières fécales, etc. ); conception esthétique et centrée sur l'humain pour une utilisation non intrusive pendant une utilisation prolongée ; et capacité à résister à des chocs légers ou à des vibrations ; et que l'appareil ne doit pas être réinitialisé accidentellement. Il était également nécessaire que l'appareil stocke les données localement et communique avec un dispositif de passerelle pour la transmission ultérieure des données via le réseau cellulaire configuré.

Conception et ingénierie du produit : sur la base des exigences cliniques, une conception préliminaire a été constituée et les choix de conception ultérieurs ont subi de multiples itérations en fonction des capacités technologiques et des avis des utilisateurs. Les boîtiers de capteurs portables étaient en forme de galet ou de pile de pièces avec tous les composants électroniques intégrés à l'intérieur. Une batterie de tests (mécaniques et électriques) a été entreprise pour confirmer les performances, la robustesse et la fiabilité de l'appareil. Après plusieurs séries de pré-tests, l'optimisation de la conception a été réalisée.

Prototype et mise en œuvre : Les détails du dispositif capteur prototype sont donnés ailleurs. En bref, la plate-forme matérielle du capteur, développée à l'aide d'une carte de circuit imprimé multicouche, se composait d'un microcontrôleur (MCU) avec Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE) intégré, d'un ADC 12 bits {Analog to Digital Converter} (CC2540 de Texas Instruments ), un capteur de température de qualité NICU avec son circuit frontal analogique, des voyants d'état {diode électroluminescente}, une alimentation et un balun RF {radio-fréquence} {un appareil électrique qui convertit entre un signal équilibré et déséquilibré} transmet un filtre et antenne pour communication sans fil sur la bande 2,4 GHz {gigahertz} ISM {Industriel, Scientifique et Médical}. Des thermistances haute précision MF51E NTC {coefficient de température négatif haute précision} ont été utilisées pour des mesures de température extrêmement précises. Une antenne F inversée (IFA) intégrée avec une efficacité supérieure, une portée plus longue et une bande passante plus large qu'une antenne à puce a été utilisée. Il avait également une résistance à très faible tolérance permettant une faible consommation d'énergie en mode actif (150 μA) et en mode veille (1 μA). Le matériel du capteur était programmable selon les besoins. Une pile bouton de 3 volts alimentait l'appareil. Une enceinte adaptée aux bébés a été fabriquée à partir de plastiques hypoallergéniques de qualité médicale.

Le capteur communiquait avec un dispositif de passerelle (un smartphone ou un Raspberry pi) qui pouvait ensuite relayer les données de température via une dorsale Internet sécurisée fournie par GPRS {General Packet Radio Service}/Wi-fi sur une base de données centralisée pour le stockage (figure Web 3).

Phases de test du dispositif : les phases de test du dispositif prévues étaient les tests précliniques (en juin 2013) et les phases d'essais cliniques I et IIa {études/études pilotes conçues pour démontrer l'efficacité clinique ou l'activité biologique (études de "preuve de concept")} pour évaluation de l'innocuité et de l'efficacité dans l'ordre suivant : volontaires adultes sains (mai 2014) ; mères en bonne santé (janvier-février 2015); bébés en bonne santé (février 2015); les bébés stables à l'USIN (février-mars 2015) et les bébés souffrant de morbidités telles que l'encéphalopathie ischémique hypoxique (mars 2015). Les résultats des tests précliniques en laboratoire ont été publiés plus tôt. En bref, le temps de réponse du dispositif capteur pour atteindre l'équilibre thermique avec l'environnement était de 4 minutes par rapport aux 3 minutes observées avec un thermomètre numérique de précision utilisé comme étalon de référence. En termes de précision, l'erreur a été calculée comme étant inférieure à 0,1 °C par rapport à l'étalon de référence lors de l'utilisation de bains-marie dans la plage de température de 25 °C à 40 °C. Les détails de la phase clinique des tests sont décrits ci-dessous.

Sept volontaires adultes en bonne santé vivant librement (hommes = 2 ; femmes = 5), sans morbidité connue, ont été les participants de la première phase sur une période de 7 jours. Tous avaient les appareils attachés avec un brassard fixé avec du ruban Velcro® sur le haut du bras gauche et ont été invités à fournir au moins un minimum de 24 heures d'observations accumulées sur un ou plusieurs jours et à signaler tout événement indésirable ou effet secondaire. -effets qu'ils ont subis. En parallèle, ils ont également noté des lectures de température axillaire chronométrées (au moins 5 fois dans une fenêtre de 24 heures) à l'aide d'un thermomètre numérique pour des comparaisons appariées.

Les tests chez les mères postnatales en bonne santé (n = 11) ont d'abord été effectués parmi celles qui avaient des bébés en bonne santé dans le service postnatal, puis parmi les mères (n = 7) avec des nouveau-nés admis à l'USIN. Les appareils étaient fixés sur le haut de leurs bras avec un brassard fixé avec du ruban Velcro®. Des lectures appariées prises toutes les 5 minutes sur une période d'une heure avec un thermomètre numérique axillaire ont été comparées aux lectures du capteur avec son horodatage.

Les tests chez les nouveau-nés ont été effectués en trois phases différentes au cours desquelles les dispositifs ont été fixés avec du coton et un adhésif microporeux à l'épigastre supérieur. Dans la première phase, les bébés bien portants (n = 3) dans leurs premières périodes néonatales dans le service postnatal ont eu leurs lectures de température axillaire prises toutes les 5 minutes sur une période d'une heure avec un thermomètre numérique et comparées aux lectures du capteur. Dans la deuxième phase, des nouveau-nés malades mais stables (n = 10) de l'USIN ont été recrutés. Ils étaient sous le réchauffeur radiant avec la sonde de température fixée sur le haut de l'abdomen à côté du dispositif de capteur et ainsi les lectures prises toutes les 5 minutes sur une période d'une heure à partir du panneau du réchauffeur ont été comparées aux lectures du capteur. Mais comme tous ces bébés avaient leur température maintenue dans une plage normale étroite sous le réchauffeur radiant, nous avons inclus un enfant malade atteint d'encéphalopathie ischémique hypoxique (EHI) due à une asphyxie à la naissance et qui suivait un traitement de refroidissement thérapeutique du corps entier. Cela a facilité la comparaison des lectures dans la plage de 33° à 34°C pendant les phases de refroidissement et de réchauffement du traitement. Les lectures de la sonde du réchauffeur radiant prises toutes les 5 minutes sur une période d'une heure à partir du panneau du réchauffeur ont été comparées aux lectures du capteur.

Définitions Sécurité : Un protocole de signalement et de résolution des événements indésirables pour les dispositifs de détection portables a été institué. Cela a permis de saisir le nombre et la gravité des événements indésirables ainsi que la gestion clinique individuelle, ainsi que des informations sur les modifications apportées à la conception du dispositif. Les événements indésirables à enregistrer étaient les suivants : dermatite, infection, lésion thermique, lésion par irradiation, fuite/éclatement de l'appareil et autres.

Précision : La température de l'appareil a été estimée en comparant les températures enregistrées par l'appareil à d'autres mesures couramment utilisées dans la pratique clinique. Pour les mères et les bébés en bonne santé dans les services postnatals, les comparaisons étaient entre les températures de l'appareil et les températures axillaires lues à partir d'un thermomètre numérique (une fois les lectures stabilisées après le bip - généralement après 3 minutes) ; pour les nouveau-nés à l'USIN, les comparaisons étaient entre les températures de l'appareil horodatées et les températures des sondes cutanées obtenues à partir des panneaux de contrôle des réchauffeurs radiants calibrés (Phoenix Medical Systems Private Limited, Chennai, Inde ou Zeal Medical Ltd, Mumbai, Inde).

Analyse statistique : la moyenne [+/-l'écart type (S.D.)] a été calculée pour les ensembles appariés de lectures notées chez les mères et les nouveau-nés et les différences moyennes ont été obtenues. Le test t apparié a été utilisé pour tester la signification entre deux méthodes différentes.

Éthique : L'approbation éthique de l'étude a été obtenue auprès du comité d'examen de l'éthique de l'établissement de St John (IERB # 59/2011 du 15 mars 2011 et 125/2014 du 16 août 2014). L'essai clinique a été enregistré auprès du Registre des essais cliniques de l'Inde (CTRI/2015/05/005779). Le consentement éclairé a été obtenu de tous les participants/soignants.