Victoire d’étape dans la surveillance à long terme de l’insuffisance cardiaque

Selon la Fondation Suisse de Cardiologie, près de 150’000 personnes souffrent d’insuffisance cardiaque en Suisse. On parle d’insuffisance cardiaque lorsque le muscle cardiaque n’a plus la force nécessaire pour fournir suffisamment de sang et donc d’oxygène au corps. Les symptômes typiques sont une diminution de la performance, des difficultés respiratoires, des vertiges et de la rétention d’eau. La plupart des personnes concernées ont plus de 70 ans, et chez les plus de 65 ans, l’insuffisance cardiaque est la cause la plus fréquente des hospitalisations. Du fait que les gens vivent de plus en plus longtemps, le nombre de personnes concernées continuera à augmenter à l’avenir. Cette réalité fait de l’insuffisance cardiaque un problème de société et un domaine de recherche cruciaux.

«Scientifique et innovant»

Le travail de master réalisé à la BFH-TI par Michael Frey a apporté une contribution pertinente à cette recherche. Michael Frey a suivi le profil Electrical Engineering au sein du cursus de Master of Science in Engineering (MSE). Le MSE est un master de coopération entre les huit hautes écoles spécialisées de droit public de Suisse, comptabilisant un total de 14 profils. Il ouvre en conséquence aux étudiant-e-s de multiples possibilités de carrière dans la recherche et le développement. Avec son travail de fin d’études, le jeune homme de 27 ans a obtenu la deuxième place lors de l’attribution du Prix Styner 2025 (voir encadré). «Ce travail fournit de nouvelles bases scientifiques qui ont un potentiel de mise en œuvre économique et d’application clinique», déclare le professeur Torsten Mähne, codirecteur du travail de master et enseignant à l’Institut des systèmes industriels intelligents I3S de la BFH-TI. «Michael Frey a procédé de manière extrêmement systématique et n’a mis que six mois pour y parvenir.»

En quoi consiste exactement la découverte de Michael Frey? Il faut savoir que pour diagnostiquer l’insuffisance cardiaque, l’enregistrement de l’activité électrique du cœur (électrocardiogramme, ECG) pendant l’effort physique est d’une grande importance. Pour les admissions ambulatoires, on utilise des moniteurs appelés Holter. Ce sont de petits appareils portables qui enregistrent l’ECG en continu entre 24 heures et plusieurs jours au moyen d’électrodes placées sur la peau. Pour les troubles du rythme cardiaque ou les syncopes qui surviennent épisodiquement, il existe une alternative élégante: des moniteurs cardiaques implantables sous la peau (Implantable Cardiac Monitor, ICM), qui enregistrent l’activité électrique du cœur pendant environ trois ans, sans provoquer d’inconvénient pour les patient-e-s. Cependant, pour des raisons d’économie d’énergie, ces appareils n’enregistrent qu’un nombre limité d’épisodes arythmiques, ce qui rend difficile une surveillance continue. Pour utiliser les ICM en cas d’insuffisance cardiaque, il faudrait en outre enregistrer d’autres paramètres vitaux tels que la pression artérielle et la respiration. Il faut donc trouver une solution pour un enregistrement complet de ces données sur plusieurs années.

Cela nécessite une compression et une transmission des données peu gourmandes en énergie. C’est précisément sur ce point que Michael Frey a travaillé. Au début de son travail de master, il a passé en revue, dans le cadre de sa recherche bibliographique, tous les algorithmes de compression pertinents des signaux ECG, et a constaté qu’aucun ne disposait du facteur de compression nécessaire. Par la suite, il a combiné deux de ces algorithmes, ce qui a permis de multiplier par plus de deux le facteur de compression. Le nouvel algorithme – implémenté sous forme de circuit intégré spécifique à l’application – prolonge également la durée de vie de la batterie d’un facteur 2 par rapport à la variante non comprimée. Les conditions sont ainsi réunies pour enregistrer en continu plusieurs paramètres vitaux pendant environ trois ans.

En quête d’un-e partenaire de coopération

«Le système fonctionne aussi dans des conditions réelles», explique Michael Frey. «J’ai pu montrer que les signaux électriques cardiaques, de faible amplitude et souvent bruyants, pouvaient être correctement enregistrés, compressés efficacement et stockés périodiquement sur un support de données externe.» Le professeur Thomas Niederhauser, responsable de l’Institute for Human Centered Engineering HUCE à la BFH-TI, a également supervisé le travail de master de Michael Frey. Il dirige le projet de recherche général ICCM, où le premier C signifie continuous, c’est-à-dire la surveillance continue des signaux cardiaques. «La surveillance à long terme des patient-e-s souffrant d’insuffisance cardiaque pourrait par exemple aider à prévenir les urgences médicales et les hospitalisations qui en découlent», relève-t-il. Le projet recherche actuellement un-e partenaire de coopération pour assurer le développement du nouveau moniteur implantable. «Le plus grand défi consiste à encapsuler l’implant sans boitier métallique pour que la batterie puisse être rechargée de l’extérieur. Si tout se passe comme prévu, nous pourrons mener une première étude avec des patient-e-s d’ici quatre à cinq ans.»

Reste à savoir si Michael Frey sera de la partie sur ce chemin. Actuellement, il travaille pour la startup de la BFH OrthoKontrol AG sur un système de récompense numérique pour garantir la fiabilité du port d’un appareil dentaire d’un nouveau genre. «Le prix Styner fera certainement bonne figure sur mon CV pour des candidatures ultérieures», sourit-il. «Qui sait, peut-être que plus tard, je collaborerai à nouveau au projet ICCM.»