Développement d’un vêtement connecté et intelligent par l’intégration des capteurs physiologiques et muni d’un système d’aide à la décision : application à la surveillance en ligne de la santé humaine

Development of an intelligent garment integrating physiological sensors and a decision making system : applied to the online human well-being monitoring

• Auteur / Autrice : Xin Zhao
• Direction : Xianyi Zeng, Ludovic Koehl, Guillaume Tartare
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Génie informatique, Traitement des Images et du Signal
• Date : Soutenance le 16/11/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX (Roubaix) - Génie et Matériaux Textiles / GEMTEX
• Jury : Président / Présidente : Julien de Jonckheere
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xianyi Zeng, Ludovic Koehl, Guillaume Tartare, Julien de Jonckheere, Sylvie Despres, Gérard Dray, Florence Razan, Ye-Qiong Song
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Despres, Gérard Dray

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vêtements de maternité

Systèmes d'aide à la décision

Intelligence artificielle en médecine

Biocapteurs

Monitorage foetal

Foetus -- Mouvements

Monitorage médical

Textiles intelligents

Mots clés libres

Vêtements intelligents

Systèmes portables

Wearable systems

Résumé

Les mouvements fœtaux sont un indicateur significatif de l'état de santé du fœtus. La diminution ou l'arrêt des mouvements du fœtus perçus par la mère peuvent être des signes précurseurs que le développement fœtal nécessite une surveillance accrue. En pratique, la perception maternelle de la diminution des mouvements fœtaux aide à déterminer le moment optimal pour l'accouchement, surtout dans les cas de grossesses à risque. Cependant, le dénombrement des mouvements fœtaux par la mère souffre d'imprécision et de subjectivité en raison des habitudes, des activités et des périodes de veille et de repos de chaque mère. Cela conduit généralement à une inquiétude et une anxiété inutiles pour la mère. A contrario, la technologie basée sur l'échographie peut être utilisée pour une surveillance précise et fiable des mouvements du fœtus. Cependant, des inquiétudes ont été exprimées dans la littérature concernant l'exposition prolongée et intense aux ultrasons, ce qui pourrait avoir des effets négatifs. En outre, leur usage nécessite un environnement en milieu hospitalier, parfois éloigné du cadre de vie, une immobilisation de la mère et des personnels formés pour la manipulation.Dans cette étude, nous présentons un nouveau vêtement intelligent pour la surveillance en ligne des mouvements du fœtus. Le système proposé est principalement composé de : 1) un vêtement soigneusement conçu pour améliorer le confort de la femme enceinte et garantir la qualité des signaux acquis, 2) un réseau de capteurs avec un système embarqué et communicant intégrés à des emplacements judicieux sur le vêtement et 3) une application mobile connecté au vêtement et faisant le lien avec le cloud auprès de professionnels de santé permettant à la mère de transmettre et visualiser en retour les informations importantes liées à la santé du fœtus. Ces travaux mettent en avant le développement d'outils algorithmiques d'aide à la décision locale pour un comptage en ligne et fiable des mouvements du fœtus basé sur les données des capteurs. Le système conçu et embarqué est connecté à distance à un système expert sur une plateforme de cloud computing avec lequel les cliniciens sont en mesure de poser un diagnostic avancé. Distincts des solutions portables existantes, le vêtement intelligent proposé dans cette étude prend pleinement en compte les problèmes liés à l'électronique / les signaux et à la conception du textile / vêtement. L'équilibre entre l'intelligence embarquée et celle du cloud a été pensé pour garantir une nette amélioration. Les résultats expérimentaux ont montré que le système proposé peut effectuer efficacement et automatiquement le comptage des mouvements du fœtus et a des applications potentielles pour offrir une solution innovante dans le domaine de la santé humaine, libérer les femmes enceintes et soulager les systèmes de santé pour une application au suivi du développement du fœtus. Cette recherche fournit des conseils pour l'application de la surveillance à distance de la santé en utilisant des wearables dans le domaine des soins prénatals.

Fetal movements are one significant indicator of fetal health status. Reduction or discontinuation in fetal movements perceived by the mother could be a sign that fetal development requires enhanced monitoring. In practice, maternal perception of reduced fetal movements helps to determine the optimal time for delivery especially for high-risk pregnancy. However, fetal movement counting by the mother suffers from imprecision and subjectivity due to each mother's personal habits, customs and activity-rest periods, which usually leads to unnecessary concern and anxiety to the mother. Ultrasound-based technology, on the other hand, can be used for accurate and reliable monitoring of fetal movements. However, concerns have been expressed in the literature about the exceeded exposure of ultrasound, which could have a negative effect. Besides, it requires an in-hospital setting which can sometimes be far from the living environment, immobilization of the mother, and trained personnel to manipulate the device. In this study, we present a new garment-based wearable system for online monitoring of fetal movements. The proposed system is mainly composed of: 1) a garment carefully designed for enhancing pregnant women's comfort and guaranteeing the quality of measured signals, 2) a network of sensors/a communicating embedded system integrated into the right positions of the garment and 3) a mobile application connected to the garment and linking to the cloud with healthcare professionals allowing the mother to transmit and visualize in return the key information related to her baby's health. This work highlights the development of an embedded decision-making algorithm for online and reliable counting of fetal movement based on the sensor data. The proposed system is connected to a remote medical expert system on the cloud computing platform with which clinicians can make advanced medical diagnosis. Different from the existing wearable systems, both the electronic/signal issues and textile/garment design have been fully taken into account in the proposed intelligent garment, and a balance between the embedded intelligence and that of the cloud has been considered to guarantee an overall improvement. The experimental results has proved that the proposed system can effectively and automatically perform fetal movement counting, and has potential applications in offering an innovative solution in the field of human health, benefiting pregnant women, alleviating the burden on health systems for applications to the monitoring of fetal development.. This research provides guidance for the application of remote health monitoring by using wearable systems in antenatal care.