Efficacité d'un système de réalité augmentée basé sur l'IA de périphérie pour la formation à l'hygiène des mains : un essai contrôlé randomisé en grappes multicentrique à méthodes mixtes (HANDHEART)

L'importance de l'hygiène des mains ne peut être sous-estimée, tant dans les établissements de santé que dans la communauté (Allegranzi et al., 2011 ; Mathur, 2011). La promotion de l'hygiène des mains est la meilleure pratique pour prévenir les infections associées aux soins de santé (OMS, 2009). On estime que l'hygiène des mains pourrait réduire plus de 500 000 décès attribuables par an. Il a été constaté que l'impact économique annuel des infections associées aux soins de santé aux États-Unis était d'environ 6,5 milliards de dollars américains en 2004 (OMS, 2009) et que chaque dollar américain dépensé pour la promotion de l'hygiène des mains pourrait générer un bénéfice de 23,7 dollars américains (Chen et al., 2011). L'éducation joue un rôle clé dans l'établissement d'une bonne base de pratique en matière d'hygiène des mains.

Les méthodes de formation traditionnelles pour l'hygiène des mains comprennent des cours magistraux et des travaux pratiques en classe, mais elles reçoivent rarement des instructions et des retours individualisés en raison de ressources humaines et d'installations limitées. Par conséquent, il est urgent de concevoir un système de formation automatisé et individualisé. Ce projet proposé vise à concevoir et tester un outil éducatif innovant pour l'hygiène des mains, avec les objectifs spécifiques suivants :

1. développer un prototype de système AR alimenté par l'IA pour la formation et l'évaluation de l'hygiène des mains ;
2. mener un essai contrôlé randomisé (ECR) de non-infériorité à méthodes mixtes et multicentrique pour tester l'efficacité de ce système de formation AR basé sur l'IA sur les connaissances et les pratiques en matière d'hygiène des mains chez différentes populations dans différents contextes, y compris les étudiants de premier cycle en disciplines liées à la santé, les professionnels de santé et le personnel de soutien dans les hôpitaux ;
3. évaluer les effets du système de formation AR basé sur l'IA et recueillir les retours des participants.
4. étudier les expériences, les attitudes et les perceptions des participants concernant la formation à l'hygiène des mains en utilisant une enquête de retour utilisateur et des entretiens de groupe.

S'il s'avère efficace, ce système peut être intégré dans le programme d'études des étudiants en disciplines liées à la santé, des professionnels de santé et du personnel de soutien des hôpitaux comme une approche d'apprentissage en ligne. À l'avenir, ce système pourra également être utilisé au point de soin pour la surveillance et l'audit en temps réel des travailleurs de la santé dans d'autres établissements de santé. En plus des mesures de résultats quantitatives, des entretiens qualitatifs seront menés pour explorer les expériences d'apprentissage, les attitudes et les obstacles perçus par les étudiants concernant la pratique de l'hygiène des mains et l'utilisation d'outils de formation AR basés sur l'IA.

Méthodes

Conception de l'étude Il s'agit d'une étude à méthodes mixtes comprenant un essai contrôlé randomisé (ECR) de non-infériorité à deux bras multicentrique et une composante qualitative. L'ECR évaluera l'efficacité du système de formation AR basé sur l'IA sur les connaissances et les pratiques des étudiants en matière d'hygiène des mains, tandis que l'étude qualitative explorera les expériences, les attitudes et les obstacles perçus par les étudiants liés à la formation à l'hygiène des mains à travers des entretiens semi-structurés. Il y a trois centres pour cet essai : l'Université polytechnique de Hong Kong, l'Université chinoise de Hong Kong et l'hôpital Tongji à Wuhan, en Chine. Nous recruterons des étudiants de premier cycle éligibles de deux universités, et des professionnels de santé/personnel de soutien de l'hôpital Tongji.

Recrutement des sujets Nous recruterons 480 étudiants de premier cycle de disciplines liées à la santé de l'Université polytechnique de Hong Kong et de l'Université chinoise de Hong Kong (n=240) ; des professionnels de santé et du personnel de soutien dans les hôpitaux (n=240). La collecte de données sera menée de septembre 2025 à décembre 2026. Les participants s'inscriront à un créneau horaire de sessions de formation (chaque session compte jusqu'à 25 participants). Tous les participants qui assistent à la même session seront assignés au même groupe par randomisation en grappes. Un statisticien assignera les groupes à l'avance à l'aide d'un générateur de nombres aléatoires. Les participants ne seront pas informés de leur groupe avant d'arriver sur les sites de l'étude.

Nous avons calculé la taille de l'échantillon pour un essai contrôlé randomisé en grappes. Nous supposons que le nombre de participants dans chaque grappe varie de 6 à 25, il y aura environ 10 à 30 grappes dans chaque groupe. Nous supposons également que l'écart-type des sujets est de 2,00, le coefficient de corrélation intra-grappe est de 0,010 et le coefficient de variation des tailles de grappes est de 0,500 (Ahn et al. 2015). La taille d'échantillon totale de 480 peut atteindre une puissance >91 % pour détecter une différence entre les moyennes de deux groupes (intervalle de confiance -1,0 et 1,0) dans un test t bilatéral avec un niveau de signification de 0,050.

Évaluation pré-intervention Lors de la visite sur site, les participants seront invités à signer un formulaire de consentement et à remplir un questionnaire sur les connaissances et les pratiques en matière d'hygiène des mains (joint en Annexe 1).

Les participants devront mettre de la poudre fluorescente sur leurs deux mains puis effectuer un lavage des mains avec du savon liquide sans aucune instruction (1ère tentative de lavage des mains). La caméra installée au-dessus des lavabos enregistrera des vidéos des deux mains (pas le visage ni d'autres parties du corps) pendant cette procédure. Après le lavage des mains, les participants devront scanner la poudre fluorescente restante sur leurs mains dans un scanner de mains (The Semmelweis Scanner™). Les vidéos de lavage des mains enregistrées seront utilisées pour entraîner les algorithmes d'IA pour le traitement d'image automatique et les évaluations. Deux experts en prévention et contrôle des infections jugeront la qualité de l'hygiène des mains dans ces vidéos, qui seront adoptées comme vérité terrain dans le traitement d'image. Le pourcentage de gel fluorescent résiduel sur les mains affiché dans le scanner de mains sera utilisé comme une évaluation objective de l'efficacité du lavage des mains pour chaque participant.

Groupes d'intervention Groupe A (système de formation AR basé sur l'IA) Les participants utiliseront le système de formation AR alimenté par l'IA pour obtenir des évaluations individualisées de leur performance de lavage des mains. Ils ne seront pas informés des résultats du scanner de mains.

Groupe B (Scanner de mains + formation vidéo) Les participants utiliseront un programme éducatif existant qui s'est avéré efficace dans notre étude précédente (non publiée). En bref, les participants seront informés de leurs résultats du scanner de mains lors de la première tentative de lavage des mains. Ils regarderont également une vidéo de formation sur les 7 étapes du lavage des mains.

Évaluation post-intervention Les participants effectueront la deuxième tentative de lavage des mains en remettant de la poudre fluorescente sur leurs deux mains puis en effectuant un lavage des mains avec enregistrement vidéo. Après le lavage des mains, les participants scanneront à nouveau la poudre fluorescente restante sur leurs mains dans un scanner de mains.

Les participants seront également invités à remplir un questionnaire sur les connaissances et les pratiques en matière d'hygiène des mains dans le cadre de l'évaluation post-intervention.

Étude qualitative En plus de l'essai contrôlé randomisé, une composante qualitative sera menée pour explorer les expériences, les attitudes et les obstacles perçus par les participants concernant la formation à l'hygiène des mains (voir Annexe 2). Un sous-échantillon intentionnel de participants des groupes d'intervention et de contrôle sera invité à participer à des entretiens semi-structurés guidés par le Theoretical Domains Framework (Cane et al., 2012). Les entretiens couvriront des sujets tels que l'expérience d'apprentissage, la motivation, la facilité d'utilisation, les connaissances, les compétences et les influences sociales. Tous les entretiens seront enregistrés audio et transcrits mot à mot. Les données seront analysées à l'aide d'une analyse thématique, avec des codes initiaux générés de manière inductive puis organisés en catégories et thèmes plus larges. Les thèmes seront revus et affinés de manière itérative pour assurer la crédibilité et la cohérence. Un consentement éclairé écrit sera obtenu avant la participation, et la confidentialité et la participation volontaire seront strictement respectées. Chaque participant recevra un coupon de 100 HKD. Le formulaire de signature d'échantillon de coupon peut être trouvé en Annexe 3.

Randomisation, dissimulation de l'allocation et mise en aveugle Les participants seront assignés au hasard aux groupes d'intervention par un processus de randomisation effectué par un statisticien qui ne sera pas impliqué dans le recrutement des sujets. Les participants seront mis en aveugle. Les assistants de recherche impliqués dans le recrutement des sujets et les experts en prévention et contrôle des infections qui jugent la qualité de l'hygiène des mains seront mis en aveugle quant aux groupes. Les assistants de recherche et les assistants étudiants impliqués dans l'enregistrement vidéo de l'hygiène des mains sur le site d'étude ne seront pas mis en aveugle car ils donneront des instructions aux participants.

Considérations éthiques

Il est prévu que le programme éducatif ne posera aucun préjudice physique ou psychologique aux participants. Il y a une très faible chance d'allergie cutanée à la poudre fluorescente. Si un participant montre des signes d'allergie cutanée, il ou elle arrêtera immédiatement l'essai. Les coordonnées du responsable éthique ou du responsable de la recherche sont clairement indiquées dans la fiche d'information.

Une explication de l'étude sera donnée aux participants intéressés à participer à l'étude. Les participants auront également l'occasion de poser des questions à notre personnel de projet. De plus, la fiche d'information incluant l'objectif de l'étude, la confidentialité des données et les droits des participants, sera également fournie aux participants. Les coordonnées du responsable éthique ou du responsable de la recherche sont clairement indiquées dans la fiche d'information. S'ils acceptent de participer à l'étude, ils doivent signer le formulaire de consentement. Leur participation est volontaire ; ils ont le droit de se retirer de l'étude à tout moment s'ils le souhaitent, sans conséquence.

Toutes les données collectées seront gardées confidentielles, et seul le personnel de recherche pourra accéder et traiter les données. Aucune information personnelle des participants ne sera collectée, à l'exception du numéro d'identification étudiant. Pour la composante qualitative, les participants seront également invités à donner leur consentement pour participer aux entretiens. Toutes les données d'entretien seront anonymisées et traitées confidentiellement.

Confidentialité et sécurité

La collecte de données sera anonyme, uniquement analysée à des fins spécifiques et basée sur le consentement ou une autre base légitime prévue par la loi. Aucune information personnelle ne sera liée aux données d'image/vidéo. Toutes les données d'image/vidéo seront supprimées un an après la fin du projet. Le projet n'impliquera aucune activité ou résultat soulevant des problèmes de sécurité.

Références

Allegranzi, B., Bagheri Nejad, S., Combescure, C., Graafmans, W., Attar, H., Donaldson, L., & Pittet, D. (2011). Burden of endemic health-care-associated infection in developing countries: systematic review and meta-analysis. Lancet, 377(9761), 228-241. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(10)61458-4

Ahn, C., Heo, M., & Zhang, S. (2015). Sample Size Calculations for Clustered and Longitudinal Outcomes in Clinical Research. CRC Press. New York.

Chen, Y. C., Sheng, W. H., Wang, J. T., Chang, S. C., Lin, H. C., Tien, K. L., Hsu, L. Y., & Tsai, K. S. (2011). Effectiveness and limitations of hand hygiene promotion on decreasing healthcare-associated infections. PLoS One, 6(11), e27163. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027163

Mathur, P. (2011). Hand hygiene: back to the basics of infection control. Indian J Med Res, 134(5), 611-620. https://doi.org/10.4103/0971-5916.90985

WHO. (2009). In WHO Guidelines on Hand Hygiene in Health Care: First Global Patient Safety Challenge Clean Care Is Safer Care. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23805438

Yang, L., Lu, Y., Cao, J., Huang, J., & Zhang, M. (2020). E-Tree Learning: A Novel Decentralized Model Learning Framework for Edge AI. IEEE Internet of Things Journal.

Cane, J., O'Connor, D., & Michie, S. (2012). Validation of the theoretical domains framework for use in behaviour change and implementation research. Implementation science, 7(1), 37.