Les dentistes considèrent toujours le brossage des dents comme le moyen le plus fiable de prévenir les caries et les maladies des gencives. Cette publication a déjà présenté un kit d'autodiagnostic permettant de mesurer soi-même le degré de progression d'une inflammation gingivale, une technologie qui évalue si la maladie est déjà en cours. L'étude récemment publiée par une équipe de l'Université nationale Yang Ming Chiao Tung de Taïwan se situe à une étape antérieure : elle mesure à quel point le brossage lui-même, censé prévenir les caries et les maladies des gencives, est effectué de manière homogène. Grâce à deux petits capteurs fixés au poignet et à la brosse à dents, la méthode permet de déterminer, avec une précision de plus de 96 %, quelle zone de la bouche est en train d'être brossée, parmi 18 zones distinctes, et ce malgré le fait qu'il s'agisse d'une étude préliminaire fondée sur les données d'un seul participant.
Deux capteurs inertiels pour localiser la brosse à dents
Cette technologie lit les signaux provenant de deux capteurs inertiels (des capteurs qui mesurent le mouvement par l'accélération et la vitesse de rotation). L'un est logé dans un support fixé au manche de la brosse à dents, l'autre est porté au poignet, selon le même principe que celui utilisé par les smartphones pour faire pivoter automatiquement l'écran. L'équipe de recherche y a ajouté le calcul des angles d'Euler (une valeur indiquant l'inclinaison actuelle de la brosse à dents). En effet, des zones difficiles à distinguer par le seul mouvement du poignet, comme la face interne des incisives supérieures et celle des incisives inférieures, peuvent être différenciées si l'on sait si la brosse est orientée vers le haut ou vers le bas. En comparant six modèles d'apprentissage automatique à partir des signaux ainsi recueillis, le modèle de forêt aléatoire, qui combine plusieurs critères de décision et conclut par un vote majoritaire, s'est révélé le plus précis.
Un capteur au poignet seul ne suffisait pas
La plupart des brosses à dents intelligentes existantes intègrent directement un capteur dans le manche. Or, la brosse à dents étant un consommable à remplacer tous les deux ou trois mois, cela revient à jeter un capteur coûteux à chaque changement. Cette étude a utilisé un support bon marché imprimé en 3D, dans lequel s'insère un capteur portable disponible dans le commerce, permettant ainsi de l'adapter à n'importe quelle brosse à dents ordinaire. Toutefois, en n'utilisant que le capteur fixé à la brosse, la précision plafonnait à environ 95 %, et elle chutait à 82 % avec le seul capteur porté au poignet. Le poignet capte bien la direction du mouvement du bras, mais pas les mouvements fins de rotation de la brosse effectués du bout des doigts dans l'espace restreint de la bouche. Ce n'est qu'en combinant les deux capteurs que la précision a dépassé 96 %.
Filtrer les phases de déplacement pour révéler le temps de brossage réel
Les études précédentes sur la répartition des zones de brossage incluaient généralement, dans le temps de brossage, les brefs instants de transition d'une zone à une autre. Cela conduit à comptabiliser comme temps de brossage des moments où aucun brossage réel n'a lieu, et donc à surestimer l'homogénéité du brossage. Cette étude a d'abord distingué les phases de déplacement de la brosse des phases de brossage effectif de la surface, avant seulement ensuite de déterminer laquelle des 18 zones était brossée. Les erreurs de confusion entre zones symétriques gauche et droite ont également presque disparu grâce à l'ajout des angles d'Euler. Deux zones proches l'une de l'autre, comme la face occlusale et la face interne du côté gauche de la mâchoire inférieure, sont toutefois restées sources de confusion, avec une précision limitée à respectivement 83 % et 91 %.
Précision en laboratoire et usage réel sont deux choses différentes
Cette étude est une recherche préliminaire fondée sur les données d'un seul participant, qui s'est brossé les dents trente fois sur deux semaines. Comme la taille des mains et les habitudes varient d'une personne à l'autre, il reste à vérifier si la même précision se maintiendrait auprès d'un plus grand nombre de personnes. De fait, lors d'un essai mené par Colgate-Palmolive auprès de 409 écoliers britanniques équipés de brosses à dents connectées, 29 % des participants n'ont jamais connecté l'appareil à l'application. Même parmi les enfants ayant réussi la connexion, moins de la moitié des journées comptaient deux brossages. Cela montre que, même avec une technologie capable de repérer précisément les zones brossées, amener les enfants à utiliser l'appareil de façon constante reste un défi d'un tout autre ordre.
Deux capteurs bon marché fixés au manche de la brosse et au poignet, associés à un modèle d'apprentissage automatique enrichi d'informations d'orientation, ont ainsi atteint un niveau permettant de distinguer jusqu'à 18 zones de brossage. Il s'agit d'une précision qu'aucune brosse équipée d'un capteur intégré coûteux, ni un capteur au poignet utilisé seul, n'avait auparavant pu atteindre. Le prochain défi consiste à reproduire cette précision auprès d'un plus grand nombre de personnes et à faire en sorte que l'appareil soit réellement utilisé de manière durable.