L'Internet des objets est un réseau d’équipements connectés dotés d'une identification unique effectuant des tâches spécifiques et reliés entre eux. Dans le secteur de la santé, cela peut être des systèmes dédiés à la surveillance de la température à l’intérieur des bâtiments et/ou du flux d'air, à la gestion des appareils médicaux, ou même à la santé d'un patient à l'intérieur ou à l'extérieur d'un établissement de soins.

Comme ces objets connectés communiquent des données de manière indépendante, il est possible d'éliminer l'interaction humaine directe en centralisant ces informations sur une plateforme, automatiser les processus, et accroître l'efficacité et la précision des données qui n’ont plus qu’à être interprétées. Dans une enquête menée auprès de 511 responsables informatiques d'entreprises américaines, publiée en janvier 2020, Gartner a révélé que l'adoption de l'IoT se généralisait : 11% des participants ont indiqué travailler dans le secteur de la santé, et 86% d'entre eux ont déclaré avoir mis en place une architecture IoT. Cette enquête a aussi montré que 79% des prestataires de soins de santé utilisent déjà l'IoT dans leurs processus de production. Toujours selon cette enquête, le budget de ces entreprises en la matière a augmenté de 10% au cours des deux dernières années.

Surveiller l’infrastructures des établissements de santé

La croissance des budgets IoT estimée pour cette année est de 13% dans les entreprises américaines interrogées. Mais on ne sait pas encore très bien comment la pandémie de Covid-19 pourrait modifier l'utilisation de cette technologie dans le secteur de la santé. Juniper Research prévoit, lui, une augmentation de la surveillance à distance pour minimiser les interactions avec le public. Il y a déjà un premier exemple avec le fabricant de thermomètres connectés Kinsa qui rassemble les données de température et de symptômes des utilisateurs pour identifier les zones d'épidémie possibles à travers les États-Unis.

Pour IDC, l'un des domaines de déploiement de l'IoT spécifique au secteur de la santé et qui connaît la croissance la plus rapide est la surveillance des infrastructures des établissements de santé. Selon cette enquête mondiale du cabinet d’études publiée en 2019 et à laquelle ont participé 147 personnes : 29% des établissement de santé en Europe pilotent, surveillent et gèrent leurs bâtiments via des dispositifs IoT, et 16% disposent de systèmes en production.

Par exemple, les thermostats compatibles WiFi permettent aux utilisateurs de programmer et d'ajuster les paramètres de température, mais les appareils peuvent aussi être auto-apprenants et ajuster les températures à la hausse ou à la baisse en fonction des périodes où un bâtiment est généralement occupé ou inoccupé. Dans les hôpitaux, les ampoules, connectées à des capteurs de mouvement dans les couloirs et les chambres, permettent de n’allumer la lumière à un endroit que si le personnel ou les patients sont présents. Toutes ces données peuvent ensuite être utilisées pour ajuster les contrôles environnementaux dans les grandes ailes d'un bâtiment.

Prévenir le vol de nouveau-nés

L'IoT associé à des services de localisation en temps réel (RTLS) permet aux hôpitaux de suivre les patients au sens propre. Les bracelets d'admission, autrefois simplement faits de papier sur lequel étaient imprimées des informations d'identification personnelle, contiennent maintenant souvent des puces ultrafines qui communiquent la localisation d'un patient en temps réel via Bluetooth Low Energy. Il arrive que des patients se présentent à l'hôpital et décident ensuite de partir sans traitement, un scénario qui n'est pas aussi rare qu'on pourrait le croire. Dans d'autres cas, les patients peuvent se trouver sur place, mais pas dans le bon service. « Ils sont là pour une consultation mais personne n’arrive à les trouver », explique Gregg Pessin, directeur de recherche au Gartner, « savoir où ils se trouvent permet d'économiser beaucoup de temps et d'énergie ».

Aujourd'hui, les bracelets de poignet et de cheville permettent également de suivre les nouveau-nés dans une maternité, ce qui contribue à prévenir les vols de nourrissons. Si un bébé équipé d'un dispositif de repérage est emmené trop loin d'un service spécifique sans autorisation, les équipes de sécurité peuvent être alertées et agir. Ces cas sont heureusement extrêmement rare. En France, un à deux enlèvements de ce genre peuvent arriver chaque année. Outre les personnes, les puces peuvent aussi suivre les médicaments et les équipements hospitaliers coûteux, qu'il s'agisse de chariots d'urgence, d'appareils de radiologie portables ou de fauteuils roulants.

L’Apple Watch comme capteur personnel

Les dispositifs médicaux sont d’ailleurs, et de loin, en tête de la révolution de l’IoT. Les moniteurs de signes vitaux, les stimulateurs cardiaques et les glucomètres continus (CGM) produisent tous des données de télémétrie qui peuvent être automatiquement téléchargées dans le dossier médical électronique (DME) d'un patient et utilisées par un médecin pour un diagnostic et un traitement plus précis. Et lorsque la technologie permet une surveillance à distance, le contrôle médical de routine peut finalement très bien se dérouler au domicile du patient, et réduire ainsi le temps de présence à l’hôpital et les coûts qui en découlent.

Des produits grands publics tels que l'Apple Watch ou le Fitbit (moniteur d’activités physiques), combinés à des applications de santé, devraient constituer l'un des marchés les plus lucratifs pour l'industrie. Morgan Stanley a estimé que le marché des soins de santé pour Apple dépassera les 15 milliards de dollars de ventes d'ici 2021 et jusqu'à 313 milliards de dollars en 2027. Depuis sa sortie en 2018, la version bêta de l’agrégateur mobile de dossiers médicaux d'Apple a généralement été saluée par les hôpitaux qui l’ont testée.

L'Apple Watch est l'un des appareils de surveillance de la santé les plus populaires auprès des consommateurs. (Crédit : Apple) 

Cette année, un patient sur quatre devrait participer à un scénario de soins BYOD (« bring your own data »), selon une étude d'IDC. « Il est préférable de connaître toutes les données pertinentes sur un patient : ses médicaments, ses allergies, sa liste de problèmes, ses résultats de laboratoire, ses rapports de radiologie, etc. D'un autre côté [pour les cliniciens], c'est juste plus de données qui nous tombent dessus et que nous devons passer au crible », nuance Mike Restuccia, DSI de Penn Medicine, l'école de médecine de l'université de Pennsylvanie. « Je pense que cela va être l'un des prochains défis pour Apple », continue-t-il, « maintenant que ces données brutes sont disponibles, il faut voir comment les traduire en quelque chose de plus attrayant, plus intuitif pour un clinicien. L’application n'inclut pas les notes des médecins pour l'instant, ce qui serait une bonne chose ».

La fonction Health Records d'Apple fait partie de l'application Health intégrée dans iOS. (Crédit : Apple) 

La fonctionnalité Apple Health Records s'appuie sur l'application Health, lancée en 2014 sur iOS 8 et qui permet aux établissements médicaux de se connecter via une API à leurs plateformes de gestion des DME et de partager les données avec les patients dans un format standard. Les fournisseurs de ce genre de logiciel, comme Epic Systems, Cerner, Athenahealth, Meditech et Allscripts, ont travaillé avec Apple sur l'intégration avec l'application mobile. Lorsqu'un patient télécharge l'application Apple Health et choisit d'autoriser le transfert de ses données de santé d'un prestataire de soins vers le dossier médical d'Apple, celles-ci sont chiffrées et ne transitent pas par le réseau d'Apple.

Plus de 400 000 patients qui utilisent le portail Web de Johns Hopkins Medicine, alimenté par l'application MyChart d'Epic, ont désormais accès à leur DME via Apple Health Records, d’après le Dr Peter Greene, directeur de l'information médicale à Johns Hopkins Medicine. « Un Fitbit ou une Apple Watch sont des appareils IoT, mais ils ne sont pas validés cliniquement, donc un médecin ne peut pas encore utiliser les données qui en proviennent pour prendre des décisions », indique M. Pessin du Gartner à propos du marché américain. « Mais ces appareils finiront par obtenir la certification de la Food and Drug Administration (FDA)», prévoit-il.

Meilleure saisie, meilleurs diagnostics

Les dispositifs IoT en milieu hospitalier qui peuvent mesurer régulièrement la température, la pression artérielle, le pouls et le niveau d'oxygène d'un patient libèrent le personnel soignant de ces tâches récurrentes. Plus important peut-être, cette automatisation réduit la possibilité d'erreur humaine pour la saisie des données dans le DME d'un patient, ce qui est courant, selon M. Pessin. « Les personnes qui prennent des décisions en matière de soins de santé ont une vision plus précise de ce qui se passe avec le patient. Cela signifie également que les soins peuvent être dispensés plus rapidement et mieux. Et donc un patient peut être guéri plus vite », a déclaré M. Pessin. « C'est la clé et c'est ce que nous recherchons ».

En Europe, IDC a identifié principalement dix déploiements en production de systèmes IoT qui ont été réalisés dans le domaine des soins de santé. On retrouve : le suivi de la température, la gestion des actifs et des stocks, la surveillance à distance de l'état de santé des patients, notamment avec des montres connectées, mais aussi le contrôle de l’hygiène des mains du personnel, ou des boîtes à pilules équipées de puces pour vérifier la prise d’un traitement par un patient quand il est chez lui.

Une croissance exponentielle

Gartner, lui, assure que les dispositifs IoT utilisés dans les hôpitaux et par les patients connaîtront une croissance exponentielle au cours des huit à dix prochaines années. La surveillance mondiale à distance des maladies chroniques passera d'une personne sur 100 équipée d'un appareil en 2018 à une personne sur 17 en 2028 selon ses prédictions. Les établissements d’accueil pour personnes âgées augmenteront ces outils de surveillance des soins de santé pour passer de 1,5 dispositif par résident à 12 en dix ans, aux Etats-Unis. Sur le même laps de temps, le nombre d'étiquettes de suivi des patients et objets fournis par les hôpitaux triplera dans le monde entier.

Pour désengorger les services d’urgences et réduire les admissions hospitalières inutiles et coûteuses, les dépenses consacrées à la gestion des maladies chroniques (qui représentent plus de 75% des dépenses de santé) passeront de près de 11 milliards de dollars à 39 milliards de dollars dans le monde. Gartner prévoit également que le nombre de systèmes d'assistance à la vie quotidienne passeront de 8 à 96 milliards, soit une croissance annuelle composée de 28% entre 2018 et 2028.

La gestion des maladies chroniques verra ses revenus augmenter le plus dans le secteur de la santé (28 Md$) mais le taux de croissance le plus élevé sera celui de la surveillance de l'hygiène hospitalière. (Source : Gartner) 

Un fonctionnement de concert

Dans les établissements de santé, Gartner explique que les réseaux IoT peuvent se connecter aux structures des cliniques et autres bâtiments (réfectoire, entrepôts, etc.), en passant par les outils bureautiques, etc. Ces technologies sont souvent intégrées à une ou plusieurs applications pour assurer un usage spécifique, comme la surveillance des patients hospitalisés, le contrôle de la climatisation, la surveillance de l'état des banques de sang et de tissus, et la gestion de l'inventaire central des fournitures, selon M. Pessin.

La capacité d’un réseau de capteurs à fournir des tendances historiques de ce qu’ils détectent est un avantage certain pour apporter une image beaucoup plus précise. Plus encore que le simple fait de remonter des informations à un moment T. Si cela va de soi de s’appuyer sur les antécédents d’un patient pour dresser un bilan médical, il est aussi intéressant de regarder les tendances mesurées dans la gestion des installations hospitalières. Les thermostats connectés, par exemple, mesurent la température à l’intérieur d’un bâtiment, certes, mais ils contiennent également une horloge pour l'horodatage. Couplé aux capteurs de mouvement dans les chambres et les couloirs, il est donc possible de télécharger ces données dans des systèmes d'analyse et brosser un tableau historique plus complet qui peut être utilisé pour ajuster la consommation d'énergie. « C'est ce que j'essaie de communiquer aux clients », explique M. Pessin. « Nous avons tous ces appareils qui fournissent certaines données, mais il nous manque le fait qu'ils soient intégrés entre eux pour apporter de nouveaux aperçus sur ce qui se passe à l'intérieur de l'hôpital. La connaissance de la situation globale est importante pour l'avenir des soins de santé. »

Le jumeau numérique de l'hôpital repense la gestion des installations

A l’automne dernier, le centre de santé de l'université de Californie de San Francisco (UCSF) a ouvert un nouvel espace de 16 700 m² dédié à la médecine de précision contre le cancer (PCMB). Avant la construction du bâtiment, l'équipe chargée des installations, en collaboration avec IBM Maximo, a créé un jumeau numérique 3D du PCMB avec 63 000 « actifs » ou objets de construction et équipements spécifiques importés du modèle architectural. Les actifs représentent tout, des filtres CVC et vannes de plomberie aux prises électriques ou les murs coupe-feu, et beaucoup d'entre eux sont équipés de capteurs IoT natifs.

Le rendu 3D du bâtiment, réalisé grâce au logiciel de modélisation des informations du bâtiment (BIM) Revit d'Autodesk, fait partie d'un système informatisé de gestion de la maintenance (GMAO) qui permet aux responsables des installations de voir tous leurs actifs en un seul point et de réagir en quelques minutes lorsqu’un système est défaillant ou en panne au lieu de plusieurs heures ou jours.

Le bâtiment de l'UCSF consacré à la médecine de précision contre le cancer vu à l'aide du logiciel Maximo 3D. (Crédit : UCSF Health) 

Sur cette plateforme, un gestionnaire d'installations peut cliquer sur un actif, tel qu'une centrale de traitement de l'air sur le toit du bâtiment, visualiser le filtre du système et ensuite effectuer un zoom avant pour voir les informations du fabricant et d'autres métadonnées sur ce matériel particulier. Un gestionnaire peut alors voir tous les autres systèmes ou zones du bâtiment concernés par la banque de filtres. Il peut aussi cliquer sur un filtre à air spécifique de l'hôpital et suivre le flux d’air en amont jusqu'au ventilateur d'extraction sur le toit ou en aval jusqu'aux chambres qu'il dessert.

Selon Bruce Mace, directeur exécutif des installations de l'UCSF, il peut y avoir littéralement des milliers de bits d'information associés à un seul bâtiment. « Toutes les données telles que la chaleur, le débit d'air et la température sont connectées grâce à ce jumeau numérique », développe-t-il, « tous ces attributs qui évoluent avec le temps sont très précieux pour quelqu'un comme moi ». Avant le logiciel BIM 3D, la gestion des installations se faisait via des diagrammes sur papier ou le logiciel AutoCAD, mais qui était bidimensionnel.

Le directeur exécutif des installations de l'UCSF Health, Bruce Mace, fait une démonstration du logiciel Maximo tel qu'il est utilisé par l'installation de l'UCSF. (Crédit : IBM) 

Les dernières plateformes de GMAO et de jumeau numérique doivent donc prendre en charge n’importe quel capteur, des débitmètres d'air et d'eau aux lumières, aux thermostats ou aux capteurs de vibration. « Lorsque toutes ces données sont interconnectées, alors je peux alors construire en toute sécurité », déclare M. Mace. La masse de données potentielles provenant de systèmes livrés avec des capteurs IoT intégrés est telle que l'équipe de gestion et de construction des installations doit les passer au crible pendant la phase de contractualisation du projet et indiquer les métadonnées qu’elle souhaite conserver (peut-être 10% de de ce que le capteur peut fournir) dans le jumeau numérique afin que tout soit plus facile à gérer.

Un gain de temps « astronomique »

« Pour chaque système – disons ici que l’on parle d'un système domestique d'eau froide – le fabricant utilise un modèle pour construire chaque tuyau. Je peux ainsi aller dans le modèle de bâtiment [3D] et y repérer une fuite. En cliquant dessus, je saurai où est localisée la valeur d’isolation en amont et quelle partie du réseau ne sera plus alimentée en eau en aval lorsque je fermerai la valeur pour arrêter la fuite » indique M. Mace. « Auparavant, il fallait des heures, voire des jours, pour découvrir tout cela, […] le gain de temps est astronomique », s’exclame-t-il.

Selon une enquête de 2019, les trois quarts des prestataires de soins de santé s'attendent à ce que les projets IoT soient financièrement rentables en trois ans. (Crédit : Gartner) 

L’équipe de gestion des installations de l’UCSF a récemment pu isoler une fuite d'eau dans le mur d'une des salles d'opération qui avait dû être fermée. La vanne permettant d'arrêter l'eau a été trouvée rapidement pour empêcher l'eau de pénétrer dans la salle. Lorsque le plombier est arrivé, il a pu faire un trou dans un mur à moins de 40 cm de la fuite réelle et la réparer rapidement, et la salle d'opération était opérationnelle le lendemain matin. « Cela aurait pu prendre deux ou trois jours. Avec des salles d'opération générant mille dollars par minute, plus le déplacement des soins aux patients, cela a eu un impact énorme », indique le directeur exécutif des installations de l'UCSF. Cette efficacité « ne vient que de la connectivité offerte par l'Internet des objets, qui permet d'examiner et de collecter des données pour un jumeau numérique et d'utiliser ces données pour résoudre vos problèmes, quels qu'ils soient ».

Les capteurs peuvent également alerter la direction des installations lorsque les systèmes ne sont pas conformes aux normes de sécurité. Par exemple, les pharmacies du PCMB sont tenues de maintenir une pression d'air positive et négative stricte pour garantir qu'il n'y a pas de contamination des médicaments utilisés dans les traitements de chimiothérapie. Le logiciel de GMAO Maximo, par le biais du jumeau numérique du bâtiment, reçoit des données en temps réel des capteurs de pressurisation de l'air qui alertent les administrateurs si les limites sont dépassées.

Selon M. Mace, l’« aversion au risque » est le principal atout de la GMAO. « Si je peux empêcher quelqu'un de contracter la légionelle ou faire qu’un médicament de chimiothérapie ne soit pas contaminé, ce sont des capacités de réduction des risques bien supérieures à ce que nous avons pu faire auparavant. »

Aucune lois fédérales de réglementation de l’IoT aux Etats-Unis

Comme l’IoT prolifère dans les hôpitaux et autres établissements de santé, la sécurité des données recueillies à l'aide de ces dispositifs est donc une préoccupation. M. Pessin, du Gartner, a déclaré qu'il recevait « un nombre impressionnant » d'appels de responsables informatiques et d'organisations de la société civile du secteur de la santé inquiets des menaces que l'IoT fait peser sur la sécurité des dispositifs médicaux.

« En ce moment, nous sommes dans une situation où, pour les dispositifs médicaux, il n'y a pas de lois fédérales » indique M. Pessin pour le cas des Etats-Unis, « il existe des directives, mais aucune loi ne dit que les fabricants de dispositifs médicaux doivent mettre en place des mesures pour les sécuriser. La FDA dit : "c'est une excellente idée et voici un tas de conseils pour le faire" mais il n'y a pas de loi qui réglemente cela. »

RGPD et certification HDS en France

En France, la sécurisation des données de santé est la priorité de la CNIL cette année. Elle rappelle que ces informations sont considérées comme sensibles et font donc l’objet d’une protection spécifique des textes (RGPD, loi Informatique et Libertés, Code de la santé publique, etc.). La certification d’Hébergeur de données de santé (HDS) est aussi là pour labelliser les fournisseurs assurant une sécurité optimisée pour ce secteur. Et l’article L.1111-8 du code de la santé publique encadre ces prestations.

Pour relever les défis de sécurité et de conformité qui accompagnent les projets IoT, les établissements de santé doivent relier ces projets aux pratiques de gouvernance centralisées existantes. Bien qu’un réseau IoT puisse être composé différemment au sein d’une clinique, il doit néanmoins se conformer aux politiques et procédures actuelles de sécurité et de confidentialité exigées par la loi.