Mobile Health Care : Towards a commercialization of research results Séminaire Mobile Business Université de Fribourg

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Mobile Health Care : Towards a commercialization of research results Séminaire Mobile Business Université de Fribourg Patrick Anagnostaras Didier Nguyen-The Table des matières 1 Introduction
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Mobile Health Care : Towards a commercialization of research results Séminaire Mobile Business Université de Fribourg Patrick Anagnostaras Didier Nguyen-The Table des matières 1 Introduction Les partenaires des projets MobiHealth et HealthCare Le système et les services MobiHealth Réseau corporel BAN (Body Area Network) L architecture des services MobiHealth Les conditions d utilisation de la plate-forme MSP (M-health service platform) La variabilité dimensionnelle La sécurité Résolution du problème de l inversion du consommateur et du producteur Les tests et les essais du projet HealthCare Hollande, aide à domicile pour des femmes avec un haut risque d accouchement Hollande, équipe de traumatologie Allemagne, télésurveillance de patients ayant une arythmie cardiaque Suède, essai du localisateur et de l alarme Lighthouse Suède, essais sur des activités physiques et activités pour des femmes souffrant de rhumatisme Suède, surveillance de patients ayant des insuffisances respiratoires Suède, soins prodigués à la maison pour des patients en convalescence Espagne, aide pour des services de soins prodigués à la maison Espagne, réhabilitation de patients à l extérieur Résultats principaux du projet MobiHealth i TABLE DES MATIÈRES ii 3 HealthService Description du système et des utilisateurs Description des services Les utilisateurs du système HealthCare Les bénéfices apportés par HealthService Validation du marché : Résultats principaux et conclusion Méthodologie Expériences et résultats finaux Site pilote de patients souffrant d une maladie d obstruction pulmonaire chronique (Hôpital de Barcelone, Espagne) Site pilote des patients cardiaques (polyclinique LITO, Chypre) Pilote des grossesses à haut risque (Medisch Spectrum Twente, Pays Bas) Conclusions Aspect de développement commercial La séquence de valeurs Perspectives commerciales pour les acteurs Flux de paiement Taille du marché et tendances Potentiel de déploiement Conclusion Table des figures 2.1 L architecture du BAN L architecture des fonctionnalités de MobiHeatlh Vue d ensemble du système de surveillance mobile de Health- Service Les capteurs et le PDA pour les patients de HealthService Comparatif des capacités autonomes des patients et du nombre de réadmissions avec et sans le programmes HealthService Comparatif des admissions à l hôpital et du nombre de patient en soins intensif avec et sans le programmes HealthService Chaîne des valeurs techniques Diagramme des pourcentages des maladies iii Chapitre 1 Introduction Le secteur de la santé est en face aujourd hui à de sérieux problèmes dans la mise en place de ressources pour la prévention des maladies, le suivi médical et la place dans les hôpitaux. Les coûts d hébergement des patients dans les hôpitaux ne cessent d augmenter, ce qui crée des tensions entre les patients et les assurances sociales. De plus, la population a une prise de conscience générale sur les traitements médicaux et elle demande sans cesse des traitements de plus en plus modernes et efficaces. Une des solutions qui peut contribuer à diminuer un peu la pression sur les assurances sociales vient des traitements hors établissements médicaux ; des traitements qui permettraient de surveiller les patients n importe où et n importe quand. Le potentiel économique d un tel système de traitement mobile est très élevé. Le nombre de malades chroniques en Europe pour la prochaine décennie est estimé à plus de 100 millions. Même si un malade sur 100 utilise un système de traitement mobile, les gains économiques seront très importants. De plus, l utilisation générale d une telle technologie augmentera l utilisation des réseaux de télécommunication sans fil, ce qui engendrera une baisse des coûts des communications et améliorera la couverture des réseaux actuels. Dans le long terme, l utilisation à grande échelle d un système de santé mobile transformera complètement le système de soins actuel en prodiguant une meilleure qualité des services aux patients. Des solutions de traitements médicaux à distance ont déjà été mises au point par de nombreuses entreprises sans aboutir à un service performant. Il existe déjà une variété de systèmes, services et applications qui permettent aux patients de surveiller leur état de santé et de transmettre des informations sur leur état de santé à leur médecin. Par exemple, les femmes enceintes peuvent être surveillées à la maison au lieu d être admises à l hôpital. Les patients souffrant de rhumatismes et d arthrite peuvent être surveillés à distance, 1 CHAPITRE 1. INTRODUCTION 2 chez eux, pendant leurs exercices de réhabilitation. Le niveau de glucose des diabétiques peut être enregistré et le patient peut envoyer à l hôpital une fois par semaine les données via son ordinateur. Cependant, les systèmes disponibles actuellement ne permettent aux patients que de surveiller et d envoyer leurs informations via le téléphone, c est-à-dire, que la mobilité de l utilisateur est très limitée. Pour palier à ce manque de mobilité, un projet nommé MobiHealth fut mis en place et il est actuellement terminé. Un deuxième projet, HealthService24 est en cours actuellement et consiste en une validation commerciale du projet MobiHealth. Ce dernier fut terminé en février 2004, il a abouti à la création d un prototype permettant aux professionnels de la santé d accéder à distance à des biosignaux leur permettant ainsi de diagnostiquer et de traiter les patients pendant que ces derniers continuent à avoir des activités normales hors de l hôpital. Ces biosignaux sont mesurés par des périphériques intégrés dans un réseau corporel sans fil appelé BAN (Body Area Network) et envoyés par les moyens publics de télécommunication sans fil (GPRS, UMTS). Le but de HealthService24 est de valider les résultats de MobiHealth afin d obtenir une solution commercialisable à la fin du projet. Le projet HealthService24 peut être utilisé autant dans la surveillance de patients sportifs, que dans la convalescence des patients ou encore dans la prévention des maladies. L application la plus importante est la post hospitalisation de patients ayant des maladies chroniques ou des problèmes à hauts risques. Ces patients sont souvent hospitalisés pour des périodes très longues, ce qui entraîne des coût élevés pour les hôpitaux et une dégradation du moral du patient. Le projet HealthService24 pourra permettre à de tels patients de rentrer chez eux, leur procurant ainsi une sensation de confort et de sécurité et parallèlement en diminuant les coûts de la santé. Non seulement la mobilité du patient est ciblée mais aussi celle du personnel médical. L idée est de remplacer la traditionnelle valise du médecin par un réseau BAN permettant d assister, de diagnostiquer et de traiter le patient. CHAPITRE 1. INTRODUCTION Les partenaires des projets MobiHealth et HealthCare24 Ces deux projets sont le fruit d une collaboration européenne entre différents partenaires dans différents domaines : Ericsson Enterprise AB (SE) Coordinateurs du projet et partenaires industriels. University of Twente (NL) Projet scientifique et gestion de la technique. University of Chyprus (CY) Support du système d information pour les hôpitaux. Hospital Clinic Provincial de Barcelona (E) Fournisseurs de soins médicaux. Medish Spectrum Twente (NL) Fournisseurs de soins médicaux. LITO Polyclinic Paralimni Ltd (CY) Fournisseurs de soins médicaux. TMS International B.V. (NL) Producteur de systèmes médicaux. Yucat B.V. (NL) Développement de solution pour le business mobile. Chapitre 2 Le système et les services MobiHealth 2.1 Réseau corporel BAN (Body Area Network) Les services MobiHealth sont basés sur les technologies GPRS et UMTS pour la communication des données. L introduction de ces services a été possible grâce à l intégration de capteurs et de déclencheurs, qui sont portés sur le corps du patient, dans un réseau interne corporel sans fil appelé Body Area Network (BAN). Les signes vitaux ainsi que les mesures sont transmis avec du son et des images aux centres de soins. Le BAN est donc constitué de capteurs en réseaux et de déclencheurs ainsi qu un noeud de communication et de traitements. Les capteurs sont autonomes, ils ont leur propre source d énergie. Cependant, chaque capteur a sa propre horloge interne et de ce fait un mécanisme de synchronisation entre les capteurs est donc nécessaire. La communication intra-ban est effectuée via le protocole Bluetooth, qui permet une connection ad-hoc entre les différents éléments. Les communications extra-ban sont effectuées avec les technologies GPRS ou UMTS (réseau WIFI si possible). L unité de base mobile (MBU) est le noeud central du BAN. Le MBU peut être n importe quel appareil mobile comme par exemple un téléphone portable ou un PDA. La seule restriction est que cet appareil ait un processeur assez puissant pour contrôler le BAN et pour permettre une communication extra-ban. Le MBU rassemble les biosignaux envoyés par les capteurs et transmet les informations au centre de soins médicaux, il agit comme un point d accès entre les communications extra BAN et intra BAN. Le MBU transmet les biosignaux du BAN au système final, qui se trouve soit dans un organisme de soins médicaux ou sur le site d un fournisseur d accès 4 CHAPITRE 2. LE SYSTÈME ET LES SERVICES MOBIHEALTH 5 de services de santé. De là, les mesures son transmises au personnel médical compétent qui va analyser les mesures faites en ligne ou hors ligne. Fig. 2.1 L architecture du BAN 2.2 L architecture des services MobiHealth Nous pouvons voir (Fig. 2.2) la corrélation entre les sous-systèmes de MobiHealth et leur services. Les boîtes en pointillé indiquent la localisation physique d où le service sera exécuté. Les boîtes arrondies représentent les entités des services de l architecture et les ovales noirs décrivent des points d accès. Dans cette figure nous pouvons constater l existence d une plateforme de services nommée M-Health ( MSP - M-Health Service Platform). Cette dernière agit comme une couche intermédiaire entre les services des utilisateurs finaux et les fournisseurs des services de communication. Le MSP agit comme un service de communication intelligent entre le MBU et le service M-Health. Le MSP fournit les services suivants : Enregistrement du BAN Les BAN enregistrent leur identifiant dans le MSP qui l autorise à utiliser ses services et maintient une liste des BAN actifs L identification des service BAN Les BAN fournissent leurs services qui sont identifiés par le MSP. Le MSP transmet ces informations aux applications qui utilisent ces services. CHAPITRE 2. LE SYSTÈME ET LES SERVICES MOBIHEALTH 6 l encryption des données du BAN La plate-forme encrypte les données qui sont envoyées sur des réseaux non sécurisés. La configuration du BAN La configuration des mesures du BAN dépend du contexte local et de la situation dans laquelle il se trouve. Le contrôle de la transmission des données du BAN Les données transmises par le BAN (start, stop, suspend) sont contrôlées par le MSP Le stockage des données du BAN La plate-forme de services peut agir en tant qu intermédiaire pour stocker des données. La durée de stockage dépend des applications. La surveillance des données du BAN La plate-forme de services peut exécuter des algorithmes de filtrage des données pour déterminer si un événement est survenu (par exemple le patient est tombé par terre) et notifie cet événement à la couche application. Fig. 2.2 L architecture des fonctionnalités de MobiHeatlh CHAPITRE 2. LE SYSTÈME ET LES SERVICES MOBIHEALTH Les conditions d utilisation de la plateforme MSP (M-health service platform) La conception et le développement de la plate-forme MSP doivent tenir compte des besoins commerciaux et sociaux ainsi que des limitations techniques, autant au niveau logiciel que matériel. Les plus importantes conditions d utilisation sont la variabilité dimensionnelle, la sécurité et les restrictions au niveau des communications extra-ban La variabilité dimensionnelle La plate-forme MSP doit être en mesure de supporter des situations qui demande une surveillance de plusieurs petits groupes de patients à la fois mais aussi à une grande échelle, plusieurs milliers de patients ayant par exemple des maladies chroniques. En plus, cette plate-forme doit supporter une variabilité dimensionnelle au niveau géographique, allant même jusqu à une couverture globale La sécurité La plate-forme MSP interconnecte des BAN avec Internet. En conséquence, un réseau BAN est vulnérable aux attaques des internautes qui essaieraient de rentrer dans le système ou qui essaieraient de lancer une attaque DoS (Denial of Service). De ce fait, la plate-forme MSP doit protéger les réseaux BAN de ces attaques. En plus, on doit ajouter des mécanismes qui surveillent l intégrité des données du réseau BAN. Chaque réseau BAN doit s authentifier à la plate-forme, qui devrait autoriser les réseaux BANs à n envoyer que des informations relatives aux signaux de contrôle des BANs Résolution du problème de l inversion du consommateur et du producteur Normalement, les fournisseurs de données, par exemple les serveurs web, sont déployés dans une infrastructure avec des ressources suffisantes au niveau des débits et du réseau. Les consommateurs de données, par exemple les navigateurs web, supposent que les fournisseurs de données sont disponibles la plupart du temps et qu ils ont suffisamment de bande passante pour fournir un grand nombre de clients. Ce modèle est celui utilisé par les opérateurs des télécommunications sans fil où le client avec son appareil mobile, commence une connection réseau avec le producteur. Basé sur cette condition, CHAPITRE 2. LE SYSTÈME ET LES SERVICES MOBIHEALTH 8 la plupart des opérateurs mobiles des réseaux UMTS et GPRS fournissent des adresses IP aux appareils mobiles. L établissement d une connection qui serait initialisée d un hôte fixe sur le réseau Internet public vers un appareil mobile est donc difficile. Cependant, avec les systèmes MobiHealth, chaque réseau BAN est un producteur de données. Pour la plate-forme de services, les rôles des producteurs et des consommateurs sont donc inversés parce que le fournisseur de données est déployé sur un appareil mobile (le MBU) pendant que le consommateur de données est déployé sur un hôte fixe avec suffisamment de ressources pour établir des communications. Le MBU peut ne pas être accessible temporairement dû à la courte durée de vie des piles ou parce qu il est situé dans une région sans réseau sans fil. La plate-forme de services, dans ce cas, doit masquer l inversion entre le producteur et le consommateur du BAN à l utilisateur final. 2.4 Les tests et les essais du projet Health- Care Le système et les services MobiHealth furent validés avec une série de tests qui eurent lieu dans quatre pays européens et qui ont couvert une grande variété de maladies et de cas : femmes enceintes, traumatologie, cardiologie, arthrite, rhumatisme et insuffisance respiratoire. Ces tests furent choisis dans l optique de représenter aussi une variété de bandes passantes différentes : de basse (12 Kbps), moyenne (12-24 Kbps), et haute (plus que 24 Kbps). Nous allons passer en revue les différents tests effectués Hollande, aide à domicile pour des femmes avec un haut risque d accouchement. Ce test a utilisé MobiHealth pour aider des femmes à haut risque d accouchement. Ces femmes sont souvent admises à l hôpital pour une grande période de temps à cause du risque de fausse couche. Leur admission est nécessaire pour une surveillance intensive de leur grossesse. Les soins à distance, à la maison, sont faisables. Ils reportent l hospitalisation de la mère et réduisent les coûts de l hospitalisation. Dans ce test, les patientes et les foetus étaient surveillés grâce au réseau MobiHealth BAN, leurs biosignaux étaient envoyés directement à l hôpital. L objectif de ce test était d évaluer si un tel service pourrait être supporté par un réseau de telecommunication 2.5-3G. CHAPITRE 2. LE SYSTÈME ET LES SERVICES MOBIHEALTH Hollande, équipe de traumatologie MobiHealth a été utilisé dans le service de traumatologie avec les patients et le corps soignant (ambulance, paramédical). Le BAN du patient souffrant de trauma va mesurer les signes vitaux, qui seront transmis à une équipe située à l hôpital. Le soignant paramédical porte sur lui un BAN d équipe de traumatologie qui comporte une vidéo, un système pour le son et une connection sans fil vers l hôpital. Le but de ce test était d évaluer si l utilisation de la communication 2.5-3G peut améliorer la qualité des soins en diminuant le temps entre l accident et l intervention des secours. Lorsque la télémétrie est utilisée, on gagne du temps et les chances de guérison du patient sont augmentées. Une plus grandes rapidités dans l interventions diminuerait le nombre de morts. Les paramètres à mesurer sont les fréquences respiratoires, la saturation en oxygène, le pouls, la pression sanguine, la dilatation des pupilles et leurs réactions, la quantité de médicament injecté, etc. Des vidéos de l intervention seront transmises en supposant que du réseau UMTS soit disponible Allemagne, télésurveillance de patients ayant une arythmie cardiaque Le groupe ciblé dans ce test concerne les patients avec une arythmie cardiaque qui suivent une thérapie à base de médicaments. Les arythmies cardiaques sont très courantes surtout avec des patients âgés et dans beaucoup de cas, elles sont liées à des maladie de l artère coronaire. Environs 1 million de patients souffrent de maladie de l artère coronaire en Allemagne. Les patient qui souffrent d arythmie doivent se faire contrôler régulièrement avec un électrocardiogramme (ECG) pour vérifier l efficacité de la thérapie. Dans l optique de gagner du temps, les patients de ce test sont capables d envoyer leur ECG ainsi que leur pression sanguine via GPRS de chez eux ou de n importe où vers un centre de santé où les signes vitaux seront analysés par un cardiologue. Le but de ce test est de tester si des irrégularités dans ces signes vitaux puissent être rapidement détectés et traités de manière efficiente. Ces tests sont également conçus pour tester si un tel service peut être supporté par le réseau G Suède, essai du localisateur et de l alarme Lighthouse Le groupe cible de ce test concerne des patients qui ont la caractéristique d avoir un système d alarme chez eux, dans leur chambre. Ce système ne CHAPITRE 2. LE SYSTÈME ET LES SERVICES MOBIHEALTH 10 permet plus aux patients de se déplacer et ils doivent rester enfermés chez eux. En remplaçant cette alarme fixe par le système MobiHealth, les patients sont libres de bouger et d aller où ils le désirent. En plus, leur emplacement et leur signes vitaux sont sous constante surveillance et une communication vidéo est même envisagée dans les zones ayant du réseau UMTS. Le but principal de ce test est de permettre aux patients de revivre une vie normale comme ils le faisaient avant leur maladie Suède, essais sur des activités physiques et activités pour des femmes souffrant de rhumatisme Les sujets de ce test sont des femmes souffrant de rhumatismes. L utilisation du BAN avec les réseaux 2.5-3G va permettre de récolter des informations sur la vie de ces patients ainsi que leurs difficultés dans le but de trouver des solutions qui rendront dans le futur leur vie plus simple Suède, surveillance de patients ayant des insuffisances respiratoires Le groupe des patients impliqués dans ce test concerne des patient
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