Cette affection se produit lorsque du liquide s’accumule dans l’oreille moyenne derrière le tympan et s’infecte. Cette accumulation est également fréquente dans une autre affection appelée otite moyenne avec épanchement. Tout type d’accumulation de liquide peut être douloureux et rendre l’audition difficile pour les enfants, ce qui peut être particulièrement préjudiciable lorsqu’ils apprennent à parler.
Ces deux affections sont difficiles à diagnostiquer car leurs symptômes sont vagues : Parfois, les enfants se tirent les oreilles ou ont de la fièvre, et parfois il n’y a aucun symptôme. En outre, les jeunes enfants peuvent ne pas être en mesure de décrire où ils ont mal.
Maintenant, des chercheurs de l’Université de Washington ont créé une nouvelle application pour smartphone qui peut détecter le liquide derrière le tympan en utilisant simplement un morceau de papier et le microphone et le haut-parleur d’un smartphone. Le smartphone émet une série de légers gazouillis audibles dans l’oreille à travers un petit entonnoir en papier et, en fonction de la façon dont les gazouillis sont renvoyés au téléphone, l’application détermine la probabilité de la présence de liquide avec une probabilité de détection de 85 %. Cela correspond aux méthodes actuelles utilisées par les spécialistes pour détecter le liquide dans l’oreille moyenne, qui impliquent des outils spécialisés utilisant l’acoustique ou une bouffée d’air.
L’équipe a publié ses résultats le 15 mai dans Science Translational Medicine.
« Concevoir un outil de dépistage précis sur quelque chose d’aussi omniprésent qu’un smartphone peut changer la donne pour les parents ainsi que pour les prestataires de soins de santé dans les régions à ressources limitées », a déclaré le coauteur Shyam Gollakota, professeur associé à l’école Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering de l’UW. « Un avantage clé de notre technologie est qu’elle ne nécessite pas de matériel supplémentaire autre qu’un morceau de papier et une application logicielle fonctionnant sur le smartphone. »
Une fois diagnostiquées, les infections de l’oreille peuvent être facilement traitées par l’observation ou des antibiotiques, et le fluide persistant peut être surveillé ou drainé par un médecin pour soulager les symptômes de douleur ou de perte d’audition. Un dépistage rapide à la maison pourrait aider les parents à décider s’ils doivent ou non emmener leur enfant chez le médecin.
Cette application fonctionne en envoyant des sons dans l’oreille et en mesurant comment ces ondes sonores changent lorsqu’elles rebondissent sur le tympan. Le système de l’équipe implique un smartphone et une feuille de papier ordinaire que le médecin ou le parent peut couper et plier en entonnoir. L’entonnoir repose sur l’oreille externe et guide les ondes sonores à l’intérieur et à l’extérieur du canal auditif. Lorsque le téléphone émet un son continu de 150 millisecondes – qui ressemble au gazouillis d’un oiseau – à travers l’entonnoir, les ondes sonores rebondissent sur le tympan, repassent par l’entonnoir et sont captées par le microphone du smartphone avec les gazouillis originaux. Selon qu’il y a ou non du liquide à l’intérieur, les ondes sonores réfléchies interfèrent différemment avec les gazouillis originaux.
« C’est comme taper sur un verre à vin », a déclaré le co-premier auteur Justin Chan, un étudiant en doctorat à l’école Allen. « Selon la quantité de liquide qu’il contient, on obtient des sons différents. En utilisant l’apprentissage automatique sur ces sons, nous pouvons détecter la présence de liquide. »
Lorsqu’il n’y a pas de liquide derrière le tympan, celui-ci vibre et renvoie une variété d’ondes sonores. Ces ondes sonores interfèrent légèrement avec le gazouillis original, créant un creux large et peu profond dans le signal global. Mais lorsque le tympan est recouvert de liquide, il ne vibre pas aussi bien et renvoie les ondes sonores originales. Celles-ci interfèrent plus fortement avec le gazouillis original et créent un creux étroit et profond dans le signal.
Pour entraîner un algorithme qui détecte les changements dans le signal et classe les oreilles comme ayant du liquide ou non, l’équipe a testé 53 enfants âgés de 18 mois à 17 ans à l’hôpital pour enfants de Seattle. Environ la moitié des enfants devaient subir une intervention chirurgicale pour la pose d’un tube dans l’oreille, une opération courante pour les patients souffrant de problèmes chroniques ou récurrents de liquide dans l’oreille. L’autre moitié devait subir une autre intervention chirurgicale sans rapport avec les oreilles, comme une amygdalectomie.
« Ce qui est vraiment unique dans cette étude, c’est que nous avons utilisé la norme d’or pour diagnostiquer les infections de l’oreille », a déclaré le co-premier auteur, le Dr Sharat Raju, résident en chirurgie oto-rhino-laryngologique – chirurgie de la tête et du cou à la faculté de médecine de l’UW. « Lorsque nous installons des tubes auriculaires, nous pratiquons une incision dans le tympan et drainons le liquide présent. C’est le meilleur moyen de savoir s’il y a du liquide derrière le tympan. Ces opérations ont donc créé le cadre idéal pour cette étude. »
Après que les parents aient donné leur consentement éclairé, l’équipe a enregistré les gazouillis et les ondes sonores qui en résultent dans les oreilles des patients immédiatement avant l’opération. Beaucoup d’enfants ont répondu aux gazouillis en souriant ou en riant.
Parmi les enfants qui se sont fait poser des tubes dans l’oreille, la chirurgie a révélé que 24 oreilles avaient du liquide derrière le tympan, tandis que 24 oreilles n’en avaient pas. Chez les enfants devant subir d’autres interventions chirurgicales, deux oreilles présentaient des tympans bombés caractéristiques d’une infection de l’oreille, tandis que les 48 autres oreilles n’avaient rien. L’algorithme a correctement identifié la probabilité de la présence de liquide dans 85 % des cas, ce qui est comparable aux méthodes actuelles que les médecins spécialisés utilisent pour diagnostiquer la présence de liquide dans l’oreille interne.
L’équipe a ensuite testé l’algorithme sur 15 oreilles appartenant à de jeunes enfants âgés de neuf à 18 mois. Il a correctement classé les cinq oreilles qui étaient positives pour le fluide et neuf des 10 oreilles, soit 90%, qui n’avaient pas de fluide.
« Même si notre algorithme a été formé sur des enfants plus âgés, il fonctionne encore bien pour ce groupe d’âge », a déclaré le coauteur, le Dr Randall Bly, professeur adjoint d’otolaryngologie-chirurgie de la tête et du cou à l’école de médecine de l’UW qui pratique à l’hôpital pour enfants de Seattle. « C’est essentiel car ce groupe a une incidence élevée d’infections de l’oreille. »
Parce que les chercheurs veulent que les parents puissent utiliser cette technologie à la maison, l’équipe a formé les parents à l’utilisation du système sur leurs propres enfants. Parents et médecins ont plié des entonnoirs en papier, testé 25 oreilles et comparé les résultats. Les parents et les médecins ont réussi à détecter les six oreilles remplies de liquide. Les parents et les médecins se sont également accordés sur 18 des 19 oreilles sans liquide. En outre, les courbes d’ondes sonores générées par les tests des parents et des médecins étaient similaires.
« La capacité de savoir à quelle fréquence et pendant combien de temps le liquide est présent pourrait nous aider à prendre les meilleures décisions de gestion avec les patients et les parents », a déclaré Bly. « Cela pourrait également aider les fournisseurs de soins primaires à savoir quand référer à un spécialiste. »
L’équipe a également testé l’algorithme sur une variété de smartphones et a utilisé différents types de papier pour faire l’entonnoir. Les résultats ont été cohérents quel que soit le type de téléphone ou de papier. Les chercheurs prévoient de commercialiser cette technologie par le biais d’une entreprise dérivée, Edus Health, puis de mettre l’application à la disposition du public.
« Le fluide derrière le tympan est si commun chez les enfants qu’il y a un besoin direct d’un outil de dépistage accessible et précis qui peut être utilisé à la maison ou en milieu clinique », a déclaré Raju. « Si les parents pouvaient utiliser un matériel qu’ils ont déjà pour faire un examen physique rapide qui peut dire ‘Votre enfant n’a probablement pas de fluide dans l’oreille’ ou ‘Votre enfant a probablement du fluide dans l’oreille, vous devriez prendre rendez-vous avec votre pédiatre’, ce serait énorme. »
Rajalakshmi Nandakumar, un étudiant en doctorat à la Allen School, est également co-auteur de cet article. Cette recherche a été financée par la National Science Foundation, les National Institutes of Health et la Seattle Children’s Sie-Hatsukami Research Endowment.
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