L'intolérance à l'exercice, ou l'incapacité de s'exercer physiquement sans essoufflement ni fatigue extrême, n'est pas rare. Pour les personnes atteintes de cette maladie, des tâches simples comme faire les courses ou monter les escaliers peuvent être prohibitives. Ces mêmes symptômes caractérisent de nombreuses maladies, notamment la pneumonie par insuffisance cardiaque et l’asthme, et la recherche de la cause revient parfois à un examen complexe et coûteux, appelé test d’exercice cardiopulmonaire (CPET).
En règle générale, le CPET consiste à faire des exercices d’épuisement sur un tapis roulant ou un vélo stationnaire, tout en portant un masque invasif, une pince nasale et un électrocardiogramme. Les médecins examinent l'action des poumons, des muscles et du cœur du patient et tentent de déterminer d'où vient le problème. Même dans ce cas, le test, qui coûte des milliers de dollars et nécessite la mise en place d’une équipe de personnes, peut être peu concluant et doit être répété pour savoir si le traitement ou les prescriptions fonctionnent.
Un meilleur CPET était le défi que le cardiologue général de masse Maulik Majmudar avait présenté aux étudiants de la classe de conception de dispositifs médicaux du MIT l'automne dernier. Dans la classe, qui a accueilli environ 50 étudiants par an depuis ses débuts en 2004 en tant qu’approche plus pratique d’une classe de conception d’appareils préexistants, les professionnels de la santé présentent un problème qu’ils ont rencontré dans la pratique. Les étudiants des cycles supérieurs et certains étudiants du premier cycle forment des équipes de trois à cinq personnes, reçoivent un budget provenant en partie de donateurs de l'industrie et sont chargés de trouver une solution.
«L'industrie des dispositifs médicaux, dans son incroyable conservatisme, n'est pas très ouverte à l'innovation. La plupart des innovations se produisent dans les startups », déclare Nevan Hanumara, chercheur au MIT et l'un des instructeurs de cours du fondateur, Alexander Slocum. "Ce que je pense être un peu unique par rapport à ce que nous faisons, c'est la productivité pour générer de nouvelles idées que nous avons réellement réussi à avoir dans un format éducatif."
Le professeur Alex Slocum (à droite) travaille avec les étudiants Alban Cobi et Steven Link, qui développent un fantôme ajustable pour la validation en radiothérapie. (John Freidah) Deux étudiants de premier cycle en génie électrique, Alexander Mok et Andreea Martin, se sont associés à deux ingénieurs en mécanique et à un étudiant en conception et gestion intégrées. Ils ont entamé un processus rigoureux de recherche, de conception et d’itération afin de mettre au point un test plus efficace et plus économique. Le groupe de Mok et Martin a mis au point un moniteur de santé portable qui peut mesurer la fréquence cardiaque et la quantité de gaz inhalé dans un souffle. L'appareil évalue l'interaction du coeur et des poumons du patient tout au long de la journée. «Ce que nous essayons de trouver, ce sont des données à plus long terme sur une activité physique beaucoup plus réduite», explique Martin.
Le design ne vient pas de rien. Majmudar les a encadrés, se réunissant toutes les semaines, leur a présenté les cliniciens travaillant sur le terrain et les a aidés à organiser des tests avec des volontaires. Le concept est né de l'idée d'utiliser une électronique miniaturisée moderne et des capteurs dans un emballage portable, afin que les médecins puissent lire des données sur une période de la vie du patient, pas seulement des tests de laboratoire isolés. À la fin du semestre dernier, Mok a mis son premier prototype, qui comprend les capteurs dans une chemise, et a comparé plusieurs CPET.
Elizabeth Mittman, Alban Cobi et Luke Gray, étudiantes en génie mécanique, travaillent avec Piotr Zygmanski (à droite) à l'hôpital Brigham and Women's. (John Freidah) Bien que la plupart des projets de la classe se terminent avec la classe, certains - comme Mok et Martin's - continuent dans un second semestre, où ils perfectionnent leurs inventions et les développent en tant que produits, et même au-delà, en tant que startups ou technologies sous licence. Parfois, cela signifie breveter, raison pour laquelle Mok et Martin ont refusé de partager les détails de leur technologie. Des cinq membres de leur équipe, seuls Mok et Martin ont poursuivi le projet. Ils travaillent actuellement à comparer leurs résultats aux CPET traditionnels - le test de Mok avec le dispositif du groupe était assez similaire à son CPET pour être prometteur - et construisaient un deuxième prototype qui améliore le facteur de forme. Ils examineront également le processus réglementaire, effectueront des études de marché et commenceront à développer leurs activités.
Dans le passé, un médecin traitant des patients avec une faible teneur en testostérone avait besoin d'un système à usage unique pour que les patients puissent appliquer le leur. Les étudiants en ingénierie ont appris suffisamment de pharmacologie pour inventer une nouvelle seringue qui sépare les différents composants du traitement jusqu'à son utilisation. Ils travaillent maintenant avec des investisseurs providentiels et des partenaires de l'industrie pour lancer le dispositif. Auparavant, les étudiants qui avaient créé une chemise qui mesurait les troubles du sommeil avaient été intégrés dans des monos de surveillance pour enfants et intégrés en 2011 sous le nom de Rest Devices, Inc.. Le moniteur de Oneies, appelé Mimo, permet de suivre le sommeil, la position, la respiration et la température de la peau. le transmet via une application téléphonique.
Dans le passé, les étudiants en génie avaient appris suffisamment de pharmacologie pour inventer une nouvelle seringue qui séparait les différents composants du traitement jusqu'à son utilisation. (Thérapeutique Recon) La classe de Hanumara, bien que construite sur une communauté impliquant des instructeurs, des assistants d'assistance et en particulier des cliniciens, n'est pas seule; Les centres de prototypage médical se sont multipliés dans les universités du pays et du monde, des programmes de premier cycle aux programmes postdoctoraux. Duke, l'Université du Minnesota, Johns Hopkins, Georgia Tech et plus d'une centaine d'autres constituent l'Alliance ingénierie biomédicale, innovation, design et entrepreneuriat, qui se réunit pour partager des ressources et des expériences entre les programmes. L'un des plus anciens, Stanford Biodesign, a été fondé en 2001 par Paul Yock, professeur de médecine et de bio-ingénierie à Stanford, qui cherchait à formaliser le type de formation pratique et mentorée qu'il avait reçue des entrepreneurs expérimentés qui l'avaient aidé à créer une entreprise de dispositifs et licence pour une invention d'angioplastie par ballonnet sur fil pendant son éducation à Stanford, des décennies plus tôt.
Stanford Biodesign propose également des cours de cycles supérieurs et de premier cycle, mais son objectif principal est un programme à temps plein de type bourse de deux semestres, que Yock appelle une «école de finition pour les inventeurs des technologies de la santé». Les étudiants passent deux mois en immersion clinique. doivent trouver 200 «besoins» qu’ils filtrent en un besoin en fonction de leur importance, de leur capacité de résolution, de leur qualité marchande et même de la faisabilité de la propriété intellectuelle et des voies de la FDA existantes.
«Tout le mantra de notre programme est que le besoin bien défini est l'ADN d'une bonne invention», déclare Yock. Les étudiants «ont une idée d'observation de première main sur ce qui peut être amélioré». Quelque 200 étudiants ont terminé le programme et environ la moitié sont passés à des startups. Uday Kumar, ancien diplômé, est peut-être la plus grande réussite à ce jour. Il a fondé iRhythm, une société de soins de santé numérique qui crée un patch intelligent de surveillance cardiaque qui envoie des données directement aux médecins et qui est devenu le standard de l'industrie. D'autres ont atterri dans des entreprises existantes ou ont même lancé des programmes similaires dans d'autres universités.
Selon Hanumara et Yock, l’ouverture de l’innovation est particulièrement importante dans le système médical actuel, qui doit trouver des moyens de fournir de meilleurs soins avec un budget réduit.
«En fin de compte, lorsque vous enseignez, le produit le plus intéressant et le plus excitant que vous puissiez proposer est celui des personnes qui exercent leur profession avec succès», déclare Hanumara.
