L'igiene delle mani (HH) è la strategia più semplice, efficace ed economica per prevenire le infezioni correlate all'assistenza sanitaria (HAIs), riconosciute come un importante problema di sanità pubblica a livello globale1. Tuttavia, l'aderenza a questa pratica rimane al di sotto dei livelli ideali in tutto il mondo2,3. A tal riguardo, i programmi di controllo delle infezioni devono monitorare non solo i tassi di aderenza basati sulle opportunità, ma anche la qualità della tecnica di igiene delle mani (HH), che prevede il rispetto dei passaggi raccomandati e della durata appropriata di azione dell'antiseptico4.
Per quanto riguarda la tecnica, l'OMS raccomanda la tecnica di igiene delle mani in 6 passaggi per garantire l'efficacia. I passaggi sono: (1) strofinare i palmi delle mani insieme con un movimento rotatorio; (2) strofinare il palmo della mano destra contro il dorso della mano sinistra intrecciando le dita; (3) strofinare i palmi delle mani insieme con le dita intrecciate; (4) strofinare il dorso delle dita di una mano sul palmo dell'altra mano tenendo le dita e muovendole avanti e indietro, e viceversa; (5) strofinare il pollice destro utilizzando il palmo sinistro con un movimento circolare, e viceversa; (6) strofinare le punte delle dita della mano sinistra sul palmo della mano destra con movimenti circolari, e viceversa5,6.
Tuttavia, le evidenze riguardo all'efficacia relativa e alla fattibilità delle tecniche raccomandate dall'OMS rimangono incomplete. In particolare, una recente revisione sistematica ha valutato l'efficacia della tecnica di igiene delle mani (HH) in 6 passaggi raccomandata dall'OMS nel ridurre il carico batterico sulle mani dei professionisti sanitari, confrontandola con approcci alternativi riportati nella letteratura internazionale. Sebbene la tecnica HH in 6 passaggi abbia dimostrato una riduzione del carico batterico, la revisione ha concluso che le evidenze sull'identificazione della tecnica più efficace e pratica non sono ancora definitive e che la ricerca sulla tecnica di igiene delle mani richiede una migliore standardizzazione tra gli studi7. Parallelamente, la tecnica HH in 3 passaggi è stata promossa a livello globale da diversi autori. I suoi passaggi sono: (1) coprire tutte le superfici delle mani; (2) eseguire un massaggio rotazionale delle punte delle dita sull'opposto palmo alternativamente; e (3) eseguire un massaggio rotazionale di entrambi i pollici8,9,10. I passaggi sono illustrati nella Figura 1.
In linea con questi sviluppi, uno studio controllato randomizzato ha quantificato le opportunità di igiene delle mani in 12 reparti ospedalieri statunitensi (n = 2.923). Di queste opportunità, 1.516 (51,9%) si sono verificate nel gruppo di intervento, che ha ricevuto una formazione sulla tecnica di igiene delle mani in 3 passaggi9, e 1.407 (48,1%) nel gruppo di controllo, che ha ricevuto un'educazione convenzionale conforme alla tecnica di igiene delle mani in 6 passaggi dell'OMS. Il gruppo di intervento ha mostrato una maggiore adesione ai "Cinque Momenti dell'OMS" e alla tecnica in 3 passaggi. Sebbene le riduzioni delle unità formanti colonie non siano risultate significativamente diverse in termini di esito microbiologico primario (p = 0,029), l'adesione osservata all'igiene delle mani è risultata notevolmente più elevata nel gruppo di intervento (51,7%) rispetto al gruppo di controllo (12,7%).
La tecnica HH in 3 passaggi ha prodotto una maggiore riduzione logaritmica in unità formanti colonie (mediana 4,45, IQR 4,04–5,15) rispetto alla tecnica in sei passaggi (mediana 3,91, IQR 3,69–4,62; p = 0,021)8. In particolare, in entrambi gli studi, le riduzioni del conteggio delle colonie non differivano in modo significativo tra le tecniche, e entrambi gli studi confermano che il metodo in 3 passaggi è efficace quando eseguito correttamente8,9.
Sulla base di queste evidenze, il ricercatore principale e il suo gruppo di ricerca hanno valutato e dimostrato l'efficacia della tecnica di igiene delle mani in 3 passaggi tra i professionisti sanitari in un ospedale universitario e di ricerca della regione Centro-Ovest del Brasile. In tale studio, una valutazione microbiologica delle mani dei partecipanti non ha rilevato crescita di microorganismi potenzialmente patogeni dopo l'esecuzione corretta della tecnica in 3 passaggi per 15 s. Questi risultati hanno confermato l'efficacia della tecnica11,12.
Alla luce dei problemi globali sopra descritti, il presente studio si concentra sullo sviluppo di un prodotto tecnologico relativo all'igiene delle mani, volto ad aumentare l'aderenza dei professionisti sanitari attraverso un braccialetto in grado di erogare un antisettico mediante un comando vocale al letto del paziente e di fornire un feedback sulla qualità della tecnica di igiene delle mani eseguita (Figura 2), con un display facilmente scollegabile dal serbatoio, che permette di sottoporre la parte del serbatoio a disinfezione ad alto livello secondo necessità. Si sottolinea inoltre che la proposta qui presentata è attualmente oggetto di domanda di modello di utilità (privilegio brevettuale) depositata presso l'Istituto Nazionale della Proprietà Industriale brasiliano (INPI) con il numero BR 20 2022 001267 4. È quindi fondamentale validare l'algoritmo del braccialetto per garantire che fornisca una valutazione affidabile e valida dei tre passaggi dell'igiene delle mani, con la capacità di distinguere con precisione tra esecuzioni corrette e scorrette della tecnica. La validità concordante riguarda la capacità di un metodo di corrispondere ad altre misurazioni raccolte per studiare lo stesso concetto. La validità concordante cerca di valutare con quanta accuratezza una nuova misura possa predire un concetto o criterio precedentemente validato13.
La validità in rapporto a un criterio descrive il grado in cui una procedura di misurazione corrisponde ad altre misure destinate a valutare lo stesso costrutto sottostante e, all'interno di questo quadro, viene utilizzata per verificare se uno strumento nuovo è allineato a uno standard di riferimento consolidato, precedentemente validato e affidabile (criterio). La validazione in rapporto a un criterio richiede (1) la selezione di un criterio appropriato e concettualmente rilevante e (2) la verifica indipendente della validità del criterio14. Quando lo standard di riferimento viene ottenuto contemporaneamente allo strumento in valutazione, la validità in rapporto a un criterio è generalmente considerata concorrente, mentre è considerata predittiva quando lo standard di riferimento viene misurato in un momento successivo; questa distinzione può essere guidata anche dallo scopo previsto della valutazione15.
Di conseguenza, la forza dell'accordo tra lo strumento e una misura esterna considerata standard aureo può essere valutata mediante analisi statistica. Tale analisi solitamente quantifica l'associazione o l'accordo tra lo strumento in esame e il criterio esterno (standard aureo) utilizzando opportune misure di associazione o concordanza14.
Per la specifica costruzione della compliance all'igiene delle mani (HH), l'osservazione diretta, attuata mediante la registrazione sistematica delle opportunità di igiene delle mani e la valutazione della qualità della tecnica da parte di osservatori formati, è ampiamente considerata lo standard aureo per la valutazione del criterio16 ed è fortemente raccomandata dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO)5.
In questo studio, l'investigatore ha svolto il ruolo di osservatore esperto nella valutazione della tecnica di igiene delle mani dei partecipanti. Il ricercatore principale è un esperto riconosciuto nella prevenzione e nel controllo delle infezioni correlate all'assistenza sanitaria, con competenze specifiche riguardo al rispetto dei Cinque Momenti per l'Igiene delle Mani dell'OMS5.
Per consentire una valutazione oggettiva e progressiva dell'esecuzione della tecnica, il presente studio integra una valutazione osservazionale basata su standard aurei con sensori inerziali indossati al polso e una procedura rigorosa per la delimitazione temporale di ciascun passo. I confini dei passaggi vengono determinati durante l'acquisizione dei dati utilizzando un'unità inerziale dedicata (IMU) per i marcatori temporali, gestita da un ricercatore collaboratore, che indica l'inizio o la fine di ogni passo e annota le transizioni tra i passaggi attraverso brevi eventi di tocco. Questi eventi di tocco vengono successivamente rilevati mediante una pipeline Python per il rilevamento dei picchi e utilizzati per suddividere le registrazioni dell'IMU al polso in istanze del Passo 1, Passo 2 e Passo 3. I segnali così segmentati per ogni passo vengono quindi abbinati a etichette binarie di correttezza assegnate dall'osservatore (corretto o errato) a livello di movimento. Questo disegno sperimentale permette di modellare la valutazione della tecnica HH come un'attività di etichettatura densa di serie temporali, seguita da una classificazione a livello di singolo passo.
I modelli sequenziali basati su transformer sono particolarmente adatti a questa formulazione del problema poiché l'autoattenzione può rappresentare le dipendenze temporali nei segnali dei sensori indossabili e può gestire la previsione da sequenza a sequenza quando le etichette di supervisione sono definite con una risoluzione temporale fine17. Le prestazioni del modello vengono quantificate utilizzando metriche di classificazione a livello di movimento (ad esempio, punteggio F1) insieme a criteri di sovrapposizione a livello di segmento (ad esempio, intersezione rispetto all'unione), catturando così sia (i) la correttezza delle decisioni tecniche sia (ii) la qualità della segmentazione temporale.
Sebbene l'obiettivo finale del sistema proposto sia fornire un feedback automatizzato in tempo reale durante l'esecuzione dell'igiene delle mani in ambienti clinici, il presente studio si concentra sulle procedure di acquisizione, annotazione e segmentazione temporale necessarie per generare il dataset di riferimento per il successivo addestramento e la validazione dell'algoritmo. Pertanto, l'obiettivo principale di questo lavoro è stabilire e validare un protocollo riproducibile per raccogliere dati sincronizzati provenienti da sensori inerziali e annotazioni generate dall'osservatore, che possano fungere da verità di riferimento per lo sviluppo futuro del machine learning.
I dati sono stati raccolti presso la Scuola di Ingegneria, Campus di Sao Joao da Boa Vista, dell'Università Statale di San Paolo (UNESP). Hanno partecipato cinquanta professionisti (n = 50): studenti (n = 20), membri del corpo docente (n = 18), personale tecnico amministrativo (n = 10) e lavoratori dei servizi generali (n = 2). Il set di dati finale comprendeva 1.500 esecuzioni della tecnica di HH in 3 passaggi. Ai partecipanti è stato chiesto di eseguire la tecnica di HH in 3 passaggi in tre scenari distinti, sotto la supervisione del ricercatore principale, che ha svolto il ruolo di valutatore di riferimento per l'esecuzione corretta.
Prima della raccolta dei dati, ai potenziali partecipanti è stato chiesto di prendere parte allo studio e sono stati informati in modo dettagliato sugli obiettivi e sulle procedure della ricerca. I partecipanti sono stati reclutati dalla comunità FESJ/UNESP, inclusi studenti universitari e laureati, membri del personale accademico, personale amministrativo e operatori di servizi generali. I partecipanti idonei erano adulti (≥18 anni), in grado di comprendere e svolgere correttamente la procedura di igiene delle mani, e disposti a fornire un consenso informato scritto prima della partecipazione.
Dopo aver ottenuto il consenso informato scritto, un assistente di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Elettrica ha applicato un sensore di cattura del movimento al polso preferito del partecipante (destro o sinistro). Durante l'intero processo di raccolta dati, il ricercatore collaboratore è rimasto presente per fornire supporto tecnico, inclusa la garanzia di una trasmissione del segnale affidabile e il monitoraggio della variabilità del segnale.