Application du mois : un stylo imprimé en 3D pour diagnostiquer la maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson est une affection neurodégénérative qui touche environ 10 millions de personnes dans le monde et qui est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue après la maladie d’Alzheimer. Pourtant, pour une affection aussi répandue, il est difficile de la diagnostiquer. Certains tests, comme les IRM ou les analyses de sang, peuvent toutefois confirmer le diagnostic de la maladie ou exclure d’autres affections qui l’imitent. La maladie nécessite plutôt un diagnostic « clinique », ce qui signifie qu’un médecin prend en compte les antécédents, les symptômes et l’examen physique du patient pour déterminer s’il est atteint ou non. Cependant, ces méthodes sont souvent inefficaces et manquent de normes quantitatives objectives.

Une équipe de chercheurs de l’université de Californie à Los Angeles (UCLA) tente de mettre au point une alternative : un stylo de diagnostic imprimé en 3D. Les signes de la maladie de Parkinson varient d’une personne à l’autre, mais les symptômes les plus courants sont, entre autres, les tremblements, la lenteur des mouvements et la rigidité. L’écriture manuscrite est un processus qui combine des compétences cognitives, perceptives et de motricité fine, toutes affectées par la maladie de Parkinson. En analysant les modèles d’écriture, les utilisateurs pourraient obtenir des informations essentielles et des marqueurs biométriques quantitatifs pour le diagnostic.

Un outil imprimé en 3D pour détecter la maladie de Parkinson

Les chercheurs de l’UCLA ne sont pas les premiers à imaginer un stylo de diagnostic pour Parkinson. En fait, les outils conventionnels d’analyse de l’écriture, comme les tablettes numériques, ont été largement utilisés. Ces outils sont spécialisés dans le suivi et l’analyse des trajectoires d’écriture, mais ils négligent souvent les symptômes moteurs qui se produisent pendant l’écriture. En outre, ces outils sont coûteux et complexes à mettre en place, ce qui complique leur mise en œuvre à grande échelle et leur utilisation dans des contextes non cliniques. Les chercheurs avaient également à l’esprit les pays à faible revenu, sachant qu’ils sont confrontés à un accès limité aux ressources de sous-spécialité pour le diagnostic de la maladie de Parkinson, ainsi qu’à un nombre insuffisant de neurologues.

L’équipe de l’UCLA a donc entrepris de concevoir un outil plus accessible et fournissant des résultats plus quantitatifs. Le résultat a été un stylo de diagnostic doté d’une pointe magnétoélastique et d’une encre ferrofluide conçue pour convertir de manière sensible les mouvements subtils de l’écriture sur la surface et dans l’air en signaux de détection de haute fidélité pour une analyse autoalimentée de l’écriture manuscrite. Dans un souci d’évolutivité, ils ont créé pour le stylo une structure de corps simple qui peut être produite efficacement par impression 3D. L’équipe a imprimé le corps du stylo avec l’imprimante 3D FDM F123 Composite-Ready de Stratasys.

Comment le stylo fonctionne-t-il ?

Lorsque l’utilisateur écrit avec le stylo, la pression déforme la pointe du stylo, ce qui entraîne un déplacement du flux magnétique par effet magnétoélastique (l’effet magnétoélastique désigne la modification des propriétés magnétiques d’un matériau sous l’effet d’une contrainte). La variation du flux magnétique, combinée au mouvement de l’encre ferrofluide pendant l’écriture, génère des signaux de tension dans le ressort du stylo. L’idée est que lorsqu’une personne atteinte de Parkinson écrit avec le stylo, les signaux de tension affichent des anomalies qui ne sont pas présentes dans l’écriture normale, c’est-à-dire des tremblements de la main qui se traduisent par des pics mineurs supplémentaires. En d’autres termes, l’écriture est convertie en signal électrique pour quantifier les irrégularités de l’écriture.

L’équipe de l’UCLA a mené une étude pilote avec le stylo, impliquant 16 participants, dont trois étaient atteints de la maladie de Parkinson. Sur des surfaces et dans l’air, les participants ont écrit des mots et tracé des lignes ondulées et des spirales pour capturer les mouvements. Ensuite, à l’aide de modèles d’apprentissage automatique, les chercheurs ont classé les signaux d’écriture des participants. Après entraînement, l’un de ces modèles a permis de distinguer les patients atteints de la maladie de Parkinson avec une précision moyenne de 96,22 %.

Les prochaines étapes

Pour que le stylo imprimé en 3D puisse être utilisé dans le monde réel, les chercheurs doivent effectuer des tests supplémentaires. L’étude de l’UCLA n’ayant porté que sur 16 participants, des tests portant sur des groupes plus importants et plus diversifiés doivent être menées pour vérifier l’efficacité du stylo en tant qu’outil de diagnostic. En outre, The Guardian rapporte que si ce stylo pourrait être un bon indicateur de la maladie de Parkinson, les cliniciens devraient utiliser plus d’un biomarqueur pour établir un diagnostic, citant Chrystalina Antoniades, professeur agrégé de neurosciences cliniques à l’Université d’Oxford, qui n’a pas été impliquée dans les travaux. Elle a expliqué : « Ce [stylo] diagnostique un problème d’écriture, qui n’est qu’un des nombreux symptômes que nous observons chez nos patients. Mais il peut compléter ce que nous avons déjà trouvé, en détectant quelque chose qui pourrait être difficile à voir« .

S’il est clair que des recherches supplémentaires sont nécessaires, l’appareil semble être un outil prometteur pour favoriser des diagnostics plus précoces et plus précis de la maladie de Parkinson. Pour lire l’intégralité de l’étude de l’UCLA, cliquez ici.

Que pensez-vous de ce stylo imprimé en 3D pour détecter la maladie de Parkinson ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Vous êtes intéressés par l’actualité de l’impression 3D médicale et dentaire ? Cliquez ICI. Vous pouvez aussi nous suivre sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits photo de couverture : UCLA