Handhygiëne (HH) is de eenvoudigste, meest effectieve en minst kostbare strategie om zorginfecties (HAIs) te voorkomen, die worden erkend als een groot wereldwijd volksgezondheidsprobleem1. De naleving van deze praktijk blijft wereldwijd echter achter bij het ideaal2,3. In dit verband moeten infectiepreventieprogramma's niet alleen de nalevingspercentages op basis van kansen monitoren, maar ook de kwaliteit van de handhygiënetechniek (HH), wat inhoudt dat de aanbevolen stappen worden gevolgd en de juiste inwerktijd voor het antisepticum wordt gehanteerd4.
Wat betreft de techniek beveelt de WHO de 6-staps HH-techniek aan om de effectiviteit te waarborgen. De stappen zijn: (1) wrijf de handpalmen met een roterende beweging tegen elkaar; (2) wrijf de palm van de rechterhand tegen de handrug van de linkerhand terwijl de vingers in elkaar zijn gevouwen; (3) wrijf de handpalmen tegen elkaar met de vingers in elkaar gevouwen; (4) wrijf de rugzijde van de vingers van één hand in de palm van de tegenovergestelde hand terwijl de vingers worden vastgehouden en heen en weer worden bewogen, en vice versa; (5) wrijf de rechterduim met de linkerpalm in een cirkelvormige beweging, en vice versa; (6) wrijf de vingertoppen van de linkerhand in de palm van de rechterhand met cirkelvormige bewegingen, en vice versa5,6.
Het bewijs met betrekking tot de relatieve effectiviteit en haalbaarheid van door de WHO aanbevolen technieken is echter onvolledig. In het bijzonder heeft een recente systematische review de effectiviteit van de WHO 6-stappen HH-techniek geëvalueerd bij het verminderen van de bacteriële belasting op de handen van zorgprofessionals en deze vergeleken met alternatieve benaderingen die in de internationale literatuur zijn beschreven. Hoewel de 6-stappen HH-techniek een afname van de bacteriële belasting liet zien, concludeerde de review dat het bewijs dat de meest effectieve en praktische techniek identificeert nog niet definitief is, en dat onderzoek naar HH-technieken een verbeterde standaardisatie tussen studies vereist7. Parallel hieraan is de 3-stappen HH-techniek wereldwijd door meerdere auteurs gepromoot. De stappen zijn: (1) het bedekken van alle handoppervlakken; (2) het afwisselend roterend wrijven van de vingertoppen op de tegenovergestelde handpalm; en (3) het roterend wrijven van beide duimen8,9,10. De stappen zijn geïllustreerd in Figuur 1.
In lijn met deze ontwikkelingen kwantificeerde een gerandomiseerd gecontroleerd onderzoek handhygiëne- (HH) mogelijkheden in 12 Amerikaanse ziekenhuisafdelingen (n = 2.923). Van deze mogelijkheden vonden er 1.516 (51,9%) plaats in de interventiegroep, die training kreeg in de 3-staps HH-techniek9, en 1.407 (48,1%) in de controlegroep, die conventioneel onderwijs ontving dat was afgestemd op de 6-staps HH-techniek van de WHO. De interventiegroep vertoonde een hogere naleving van de "WHO Five Moments" en van de 3-staps techniek. Hoewel reducties in colony-forming units werden gerapporteerd als niet significant verschillend met betrekking tot de primaire microbiologische uitkomst (p = 0,029), was de waargenomen naleving van de HH aanzienlijk hoger in de interventiegroep (51,7%) vergeleken met de controlegroep (12,7%).
De 3-staps HH-techniek resulteerde in een grotere log10-reductie van kolonievormende eenheden (mediaan 4.45, IQR 4.04–5.15) dan de 6-staps techniek (mediaan 3.91, IQR 3.69–4.62; p = 0.021)8. Opvallend is dat, over beide studies heen, de reducties in kolonietellingen niet significant verschilden tussen de technieken, en beide studies de conclusie ondersteunen dat de 3-staps methode effectief is wanneer deze correct wordt uitgevoerd8,9.
Op basis van dit bewijs hebben de hoofdonderzoeker en haar onderzoeksgroep de effectiviteit van de 3-staps HH-techniek geëvalueerd en aangetoond bij zorgprofessionals in een opleidings- en onderzoekshospitaal in de Centraal-Westelijke regio van Brazilië. In dat onderzoek toonde een microbiologische beoordeling van de handen van de deelnemers geen groei van potentieel pathogene micro-organismen na correcte uitvoering van de 3-staps techniek gedurende 15 s. Deze bevindingen ondersteunden de effectiviteit van de techniek11,12.
Gezien de hierboven beschreven wereldwijde problematiek richt de huidige studie zich op de ontwikkeling van een technologisch product met betrekking tot handhygiëne, bedoeld om de naleving door zorgverleners te verhogen door middel van een polsbandje dat antisepticum kan dispensereren via een gesproken commando aan het punt van zorg en feedback geeft over de kwaliteit van de uitgevoerde handhygiënetechniek (Figuur 2), met een display die eenvoudig kan worden losgekoppeld van het reservoir, waardoor het reservoirgedeelte indien nodig een desinfectie van hoog niveau kan ondergaan. Er wordt verder opgemerkt dat het hier gepresenteerde voorstel momenteel is ingediend als aanvraag voor een patent op een nutsmodel (patentprivilege) onder protocol bij het Braziliaanse Nationale Instituut voor Industrieel Eigendom (INPI) onder nr. BR 20 2022 001267 4. Daarom is het essentieel om het algoritme van het polsbandje te valideren om ervoor te zorgen dat het een betrouwbare en valide beoordeling geeft van de drie stappen van de handhygiëne, met het vermogen om correcte van incorrecte uitvoeringen van de techniek nauwkeurig te onderscheiden. Criteriumvaliditeit heeft betrekking op het vermogen van een methode om overeen te stemmen met andere metingen die zijn verzameld om hetzelfde concept te bestuderen. Criteriumvaliditeit probeert te beoordelen hoe nauwkeurig een nieuwe maatstaf een eerder gevalideerd concept of criterium kan voorspellen13.
Criteriumvaliditeit beschrijft de mate waarin een meetprocedure overeenstemt met andere maten die bedoeld zijn om hetzelfde onderliggende construct te beoordelen, en wordt binnen dit kader gebruikt om te evalueren of een nieuw instrument overeenstemt met een gevestigde, eerder gevalideerde en betrouwbare referentiestandaard (criterium). Criteriumvalidatie vereist (1) het selecteren van een passend en conceptueel relevant criterium en (2) het onafhankelijk verifiëren van de validiteit van dat criterium14. Wanneer de referentiestandaard op hetzelfde moment wordt vastgesteld als het instrument dat wordt geëvalueerd, wordt de criteriumvaliditeit doorgaans beschouwd als gelijktijdig (concurrent), terwijl deze als voorspellend wordt beschouwd wanneer de referentiestandaard op een later tijdstip wordt gemeten; dit onderscheid kan ook worden bepaald door het beoogde doel van de beoordeling15.
Bijgevolg kan de mate van overeenstemming tussen het instrument en een externe gouden standaard via statistische analyse worden geëvalueerd. Een dergelijke analyse kwantificeert doorgaans de associatie of overeenstemming tussen het onderzochte instrument en het externe criterium (gouden standaard) met behulp van passende maten voor associatie of concordantie14.
Voor het specifieke construct van naleving van handhygiëne (HH) wordt directe observatie, uitgevoerd via systematische registratie van HH-gelegenheden en beoordeling van de kwaliteit van de techniek door getrainde observatoren, algemeen beschouwd als de gouden standaard voor criteriumbeoordeling16 en wordt dit sterk aanbevolen door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO)5.
In dit onderzoek trad de onderzoeker op als de getrainde waarnemer die de HH-techniek van de deelnemers beoordeelde. De hoofdonderzoeker is een erkende expert in de preventie en bestrijding van zorginfecties, met specifieke expertise in de naleving van de Five Moments for Hand Hygiene van de WHO5.
Om een objectieve, stapsgewijze evaluatie van de uitvoering van de techniek mogelijk te maken, integreert de huidige studie een gouden standaard observationele beoordeling met een om de pols gedragen inertiesensor en een gestructureerde procedure voor de temporele afbakening van elke stap. Stapgrenzen worden tijdens de gegevensverwerving bepaald met behulp van een specifieke temporele-marker IMU, bediend door een meewerkende onderzoeker, die het begin of einde van een stap aangeeft en inter-stap overgangen annoteert via korte tikgebeurtenissen. Deze tikgebeurtenissen worden later gedetecteerd met een Python-piekdetectiepijplijn en gebruikt om de pols-IMU-opnames te segmenteren in instanties van Stap 1, Stap 2 en Stap 3. De resulterende op stappen gesegmenteerde signalen worden vervolgens gekoppeld aan binaire correctheidslabels (correct of incorrect) die door de waarnemer op bewegingsniveau zijn toegewezen. Dit ontwerp maakt het mogelijk om de beoordeling van de HH-techniek te modelleren als een taak voor dense tijdreekslabeling, gevolgd door classificatie op stapniveau.
Op Transformer gebaseerde sequentiemodellen zijn bijzonder geschikt voor deze probleemformulering, omdat self-attention temporele afhankelijkheden in signalen van wearablesensoren kan representeren en sequentie-naar-sequentievoorspelling kan faciliteren wanneer supervisielabels op een fijne temporele resolutie zijn gedefinieerd17. De modelprestaties worden gekwantificeerd met behulp van classificatiemetrieken op bewegingsniveau (bijv. F1-score) samen met overlapcriteria op segmentniveau (bijv. intersection-over-union), waardoor zowel (i) de correctheid van de beslissingen over de techniek als (ii) de kwaliteit van de temporele segmentatie worden vastgelegd.
Hoewel het uiteindelijke doel van het voorgestelde systeem is om geautomatiseerde real-time feedback te geven tijdens het uitvoeren van handhygiëne in klinische omgevingen, richt de huidige studie zich op de procedures voor acquisitie, annotatie en temporele segmentatie die nodig zijn om de referentiedataset te genereren voor daaropvolgende training en validatie van algoritmen. Daarom is het hoofddoel van dit werk het vaststellen en valideren van een reproduceerbaar protocol voor het verzamelen van gesynchroniseerde traagheidssensordata en door waarnemers gegenereerde annotaties die kunnen dienen als de ground truth voor toekomstige ontwikkeling van machine-learning.
De gegevens werden verzameld bij de School of Engineering, Campus van Sao Joao da Boa Vista, Sao Paulo State University (UNESP). Vijftig professionals (n = 50) namen deel: studenten (n = 20), docenten (n = 18), administratief technisch personeel (n = 10) en algemene dienstmedewerkers (n = 2). De uiteindelijke dataset bestond uit 1.500 uitvoeringen van de 3-staps HH-techniek. De deelnemers kregen de instructie om de 3-staps HH-techniek uit te voeren in drie verschillende scenario's, onder begeleiding van de hoofdonderzoeker, die fungeerde als de gouden standaard-beoordelaar voor de correcte uitvoering.
Voorafgaand aan de gegevensverzameling werden potentiële deelnemers uitgenodigd om deel te nemen en ontvingen zij een gedetailleerde uitleg over de doelstellingen en procedures van de studie. Deelnemers werden geworven uit de FESJ/UNESP-gemeenschap, waaronder bachelor- en masterstudenten, faculteitsleden, administratief personeel en algemeen ondersteunend personeel. In aanmerking komende deelnemers waren volwassenen (≥18 jaar oud), die in staat waren de handhygiëneprocedure te begrijpen en uit te voeren, en die bereid waren schriftelijke geïnformeerde toestemming te geven voorafgaand aan deelname.
Na het verkrijgen van schriftelijke geïnformeerde toestemming heeft een onderzoeksassistent van de afdeling Electrical Engineering een motion-capture sensor bevestigd aan de voorkeurspols (rechts of links) van de deelnemer. Gedurende het proces van gegevensverzameling bleef de samenwerkende onderzoeker aanwezig om technische ondersteuning te bieden, waaronder het waarborgen van een betrouwbare signaaloverdracht en het monitoren van de signaalvariabiliteit.