Il est clair au fil des études, que les différentes formes d’intelligence artificielle (IA) sont de plus plus en plus impliquées dans le diagnostic précoce et le pronostic de nombreuses maladies, parfois en combinaison avec les techniques « humaines » plus standards. Ici, et pour la première fois, des chercheurs de la Technische Universität Dresde (TU Dresde) développent un système d'IA implantable, documenté dans la revue Science Advances.
L'IA va changer fondamentalement la médecine et les soins de santé, insistent les chercheurs : les données de diagnostic des patients, notamment celles issues d'images ECG, EEG ou radiographiques, peuvent aujourd’hui être analysées à l'aide de l'apprentissage automatique, ce qui permet de détecter de nombreuses maladies à un stade très précoce sur la base de changements subtils. Cependant, implanter l'IA dans le corps humain reste un défi technique majeur.
Ces experts en optoélectronique ont réussi pour la première fois à développer une plate-forme d'IA implantable biocompatible qui reconnait et classe en temps réel les modèles sains et pathologiques de signaux biologiques tels que les battements cardiaques. La plateforme est capable de détecter ainsi les évolutions pathologiques même sans surveillance médicale.
Une puce d'IA biocompatible qui reconnaît en temps réel les signaux pathologiques
L'équipe dirigée par le professeur Karl Leo, le Dr Hans Kleemann et Matteo Cucchi apporte ici la preuve de concept d’une approche de classification en temps réel des bio-signaux sains et malades à partir d’une puce d'IA biocompatible. Le dispositif repose sur des réseaux de fibres à base de polymères qui ressemblent structurellement au cerveau humain. L'arrangement aléatoire des fibres polymères forme un soi-disant « réseau récurrent », qui lui permet de traiter des données, de manière analogue au cerveau humain. La non-linéarité de ces réseaux permet d'amplifier même les plus petits changements de signal, qui – dans le cas du rythme cardiaque, par exemple – sont souvent difficiles à évaluer pour les médecins.
Une première preuve de concept : lors de ces travaux, la puce permet de différencier les battements cardiaques sains, de battements typiques de 3 arythmies courantes avec un taux de précision de 88 %. Le réseau polymère consomme moins d'énergie qu'un stimulateur cardiaque.
De nombreuses applications possibles sont envisageables pour ces systèmes remarquables d'IA implantables : non seulement surveiller les arythmies cardiaques ou les complications après une intervention chirurgicale mais au-delà, les signaler aux médecins et aux patients via un smartphone, ce qui permet une assistance médicale rapide.
Combiner l'électronique moderne avec la biologie permet le développement de conducteurs mixtes dits organiques mais en exploitant différentes techniques d’IA, il devient possible de résoudre des tâches de classification complexes en temps réel, y compris au sein du corps humain…
Source: Science Advances 18 Aug 2021 DOI: 10.1126/sciadv.abh0693 Reservoir computing with biocompatible organic electrochemical networks for brain-inspired biosignal classification
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