Capteur cutané permet aux patients SLA de communiquer via de minuscules mouvements faciaux

Les personnes atteintes de sclérose latérale amyotrophique (SLA) souffrent d'un déclin progressif de leur capacité à contrôler leurs muscles. En conséquence, elles perdent souvent la capacité de parler, rendant difficile la communication avec les autres. Une équipe de chercheurs a conçu un dispositif extensible, semblable à la peau, qui peut être attaché au visage d'un patient pour mesurer de petits mouvements tels qu'une contraction ou un sourire. En utilisant cette approche, les patients pourraient communiquer une variété de sentiments avec de petits mouvements mesurés et interprétés par le dispositif.

Les chercheurs espèrent que le dispositif permettrait aux patients de communiquer de manière plus naturelle, sans avoir à gérer des équipements encombrants. Le capteur portable, souple et jetable est fin et peut être camouflé avec du maquillage pour correspondre à n'importe quel teint, le rendant discret. La version initiale du dispositif a été testée sur deux patients SLA et a montré qu'il pouvait distinguer avec précision trois expressions faciales différentes — sourire, bouche ouverte, et lèvres pincées.

Le dispositif se compose de quatre capteurs piézoélectriques intégrés dans un film de silicone fin. Les capteurs, faits de nitrure d'aluminium, peuvent détecter la déformation mécanique de la peau et la convertir en une tension électrique facilement mesurable. Tous ces composants sont faciles à produire en série, donc les chercheurs estiment que chaque dispositif coûterait environ 10 $.

L'équipe a utilisé un processus appelé corrélation d'imagerie numérique sur des volontaires sains pour les aider à sélectionner les emplacements les plus utiles pour placer le capteur. Ils ont peint un motif de taches noir et blanc aléatoire sur le visage, puis ont pris de nombreuses images de la zone avec plusieurs caméras alors que les sujets effectuaient des mouvements faciaux tels que sourire, contracter la joue, ou mimer la forme de certaines lettres. Les images ont été traitées par un logiciel qui analyse comment les petits points bougent par rapport les uns aux autres pour déterminer la quantité de contrainte subie dans une zone unique.

Ils ont également utilisé les mesures de déformations cutanées pour entraîner un algorithme d'apprentissage automatique à distinguer un sourire, une bouche ouverte et des lèvres pincées. En utilisant cet algorithme, ils ont testé les dispositifs avec deux patients SLA et ont pu atteindre environ 75 % de précision pour distinguer ces différents mouvements. Le taux de précision chez les sujets sains était de 87 %.

Basé sur ces mouvements faciaux détectables, une bibliothèque de phrases ou de mots pourrait être créée pour correspondre à différentes combinaisons de mouvements. Techniquement, des milliers de messages pourraient être créés. L'information du capteur est envoyée à une unité de traitement portable qui l'analyse en utilisant l'algorithme entraîné à distinguer les mouvements faciaux. Dans le prototype actuel, cette unité est filaire vers le capteur, mais la connexion pourrait aussi être sans fil pour une utilisation plus aisée.

En plus d'aider les patients à communiquer, le dispositif pourrait aussi être utilisé pour suivre la progression de la maladie d'un patient ou pour mesurer si les traitements qu'ils reçoivent ont un quelconque effet.