Eficácia de um Sistema de Realidade Aumentada baseado em Inteligência Artificial de Borda para Formação em Higiene das Mãos: um Ensaio Controlado Randomizado por Grupos, Multicêntrico e de Métodos Místos (HANDHEART)

A importância da higiene das mãos não pode ser subestimada tanto em contextos de cuidados de saúde como na comunidade (Allegranzi et al., 2011; Mathur, 2011). A promoção da higiene das mãos é a melhor prática para prevenir infeções associadas aos cuidados de saúde (OMS, 2009). Estima-se que a higiene das mãos possa reduzir mais de 500 000 mortes atribuíveis por ano. Verificou-se que o impacto económico anual das infeções associadas aos cuidados de saúde nos EUA foi de aproximadamente 6,5 mil milhões de dólares americanos em 2004 (OMS, 2009) e cada 1 dólar americano gasto na promoção da higiene das mãos poderia resultar num benefício de 23,7 dólares americanos (Chen et al., 2011). A educação desempenha um papel fundamental na criação de uma boa base de prática em higiene das mãos.

Os métodos tradicionais de formação em higiene das mãos incluem aulas teóricas e práticas, mas raramente recebem instruções e feedback individualizados devido a recursos humanos e instalações limitados. Por isso, existe uma necessidade urgente de conceber um sistema de formação automatizado e individualizado. Este projeto proposto visa conceber e testar uma ferramenta educativa inovadora para a higiene das mãos, com os seguintes objetivos específicos:

1. desenvolver um protótipo do sistema de RA potenciado por IA para formação e avaliação da higiene das mãos;
2. realizar um ensaio controlado randomizado (ECR) de não inferioridade, de métodos mistos e multicêntrico, para testar a eficácia deste sistema de formação baseado em RA com IA nos conhecimentos e práticas de higiene das mãos em diferentes populações e contextos, incluindo estudantes de licenciatura de disciplinas relacionadas com a saúde, profissionais de saúde e pessoal de apoio em hospitais;
3. avaliar os efeitos do sistema de formação baseado em RA com IA e recolher feedback dos participantes.
4. investigar as experiências, atitudes e perceções dos participantes sobre a formação em higiene das mãos através de um inquérito de feedback dos utilizadores e entrevistas em grupo focal.

Se se demonstrar eficaz, este sistema pode ser integrado no currículo de estudantes de disciplinas relacionadas com a saúde, profissionais de saúde e pessoal de apoio de hospitais como uma abordagem de e-learning. No futuro, este sistema também pode ser utilizado no ponto de cuidado para monitorização e auditoria em tempo real dos profissionais de saúde noutros contextos de cuidados de saúde. Além das medidas de resultados quantitativas, serão realizadas entrevistas qualitativas para explorar as experiências de aprendizagem, atitudes e barreiras percebidas dos estudantes em relação à prática de higiene das mãos e à utilização de ferramentas de formação baseadas em RA com IA.

Métodos

Desenho do estudo Este é um estudo de métodos mistos que consiste num ensaio controlado randomizado (ECR) de não inferioridade, de dois braços e multicêntrico, e num componente qualitativo. O ECR avaliará a eficácia do sistema de formação baseado em RA com IA nos conhecimentos e práticas de higiene das mãos dos estudantes, enquanto o estudo qualitativo explorará as experiências, atitudes e barreiras percebidas dos estudantes relacionadas com a formação em higiene das mãos através de entrevistas semiestruturadas. Existem três centros para este ensaio: a Universidade Politécnica de Hong Kong, a Universidade Chinesa de Hong Kong e o Hospital Tongji em Wuhan, China. Recrutaremos estudantes de licenciatura elegíveis das duas universidades e profissionais de saúde/pessoal de apoio do Hospital Tongji.

Recrutamento de sujeitos Recrutaremos 480 estudantes de licenciatura de disciplinas relacionadas com a saúde da Universidade Politécnica de Hong Kong e da Universidade Chinesa de Hong Kong (n=240); profissionais de saúde e pessoal de apoio em hospitais (n=240). A recolha de dados será realizada entre setembro de 2025 e dezembro de 2026. Os participantes inscrever-se-ão num horário de sessões de formação (cada sessão tem até 25 participantes). Todos os participantes que frequentarem a mesma sessão serão atribuídos ao mesmo grupo por randomização em cluster. Um estatístico atribuirá os grupos antecipadamente através de um gerador de números aleatórios. Os participantes não serão informados sobre o seu grupo antes de chegarem aos locais do estudo.

Calculámos o tamanho da amostra para um ensaio controlado randomizado em cluster. Assumimos que o número de participantes em cada cluster varia entre 6 e 25, haverá aproximadamente 10-30 clusters em cada grupo. Também assumimos que o desvio padrão dos sujeitos é 2,00, o coeficiente de correlação intracluster é 0,010 e o coeficiente de variação dos tamanhos dos clusters é 0,500 (Ahn et al. 2015). O tamanho total da amostra de 480 pode alcançar >91% de poder para detetar uma diferença entre as médias de dois grupos (intervalo de confiança -1,0 e 1,0) num teste t bilateral com um nível de significância de 0,050.

Avaliação pré-intervenção Durante a visita ao local, os participantes serão convidados a assinar primeiro um formulário de consentimento e a preencher um questionário sobre conhecimentos e práticas de higiene das mãos (anexado no Apêndice 1).

Os participantes precisarão de colocar pó fluorescente em ambas as mãos e depois realizar a lavagem das mãos com sabonete líquido sem quaisquer instruções (1ª tentativa de lavagem das mãos). A câmara instalada acima das pias de lavagem das mãos irá gravar vídeos de ambas as mãos (sem rosto nem outras partes do corpo) durante este procedimento. Após lavar as mãos, os participantes precisarão de digitalizar o pó fluorescente que permanece nas mãos num scanner de mãos (The Semmelweis Scanner™). Os vídeos gravados da lavagem das mãos serão utilizados para treinar os algoritmos de IA para processamento e avaliação automática de imagens. Dois especialistas em IPC irão julgar a qualidade da higiene das mãos nestes vídeos, que serão adotados como verdade fundamental no processamento de imagens. A percentagem de gel fluorescente residual nas mãos mostrada no scanner de mãos será utilizada como uma avaliação objetiva da eficácia da lavagem das mãos em participantes individuais.

Grupos de intervenção Grupo A (sistema de formação baseado em RA com IA) Os participantes utilizarão o sistema de formação de RA potenciado por IA para obter avaliações individualizadas do seu desempenho na lavagem das mãos. Não serão informados sobre os resultados do scanner de mãos.

Grupo B (Scanner de mãos + formação em vídeo) Os participantes utilizarão um programa educativo existente que se demonstrou eficaz no nosso estudo anterior (não publicado). Em resumo, os participantes serão informados sobre os seus resultados do scanner de mãos durante a primeira tentativa de lavagem das mãos. Também assistirão a um vídeo de formação sobre os 7 passos da lavagem das mãos.

Avaliação pós-intervenção Os participantes farão a segunda tentativa de lavagem das mãos colocando novamente pó fluorescente em ambas as mãos e depois realizando a lavagem das mãos com vídeos gravados. Após lavar as mãos, os participantes digitalizarão novamente o pó fluorescente que permanece nas mãos num scanner de mãos.

Também será pedido aos participantes que preencham um questionário sobre conhecimentos e práticas de higiene das mãos como parte da avaliação pós-intervenção.

Estudo Qualitativo Além do ensaio controlado randomizado, será realizado um componente qualitativo para explorar as experiências, atitudes e barreiras percebidas dos participantes em relação à formação em higiene das mãos (ver Apêndice 2). Uma subamostra intencional de participantes de ambos os grupos de intervenção e controlo será convidada a participar em entrevistas semiestruturadas guiadas pelo Theoretical Domains Framework (Cane et al., 2012). As entrevistas abrangerão tópicos como experiência de aprendizagem, motivação, usabilidade, conhecimentos, competências e influências sociais. Todas as entrevistas serão gravadas em áudio e transcritas literalmente. Os dados serão analisados utilizando análise temática, com códigos iniciais gerados indutivamente e depois organizados em categorias e temas mais amplos. Os temas serão revistos e refinados iterativamente para garantir credibilidade e consistência. O consentimento informado por escrito será obtido antes da participação, e a confidencialidade e participação voluntária serão rigorosamente observadas. Cada participante receberá um vale de 100 HKD. O formulário de assinatura do vale de amostra pode ser encontrado no Apêndice 3.

Randomização, ocultação da alocação e cegamento Os participantes serão aleatoriamente atribuídos aos grupos de intervenção através de um processo de randomização realizado por um estatístico que não estará envolvido no recrutamento de sujeitos. Os participantes serão cegados. Os assistentes de investigação envolvidos no recrutamento de sujeitos e os especialistas em IPC que julgam a qualidade da higiene das mãos serão cegados para os agrupamentos. Os assistentes de investigação e assistentes estudantes envolvidos na gravação de vídeos de higiene das mãos no local do estudo não serão cegados porque estarão a dar instruções aos participantes.

Considerações éticas

Antecipa-se que o programa educativo não representará qualquer dano físico ou psicológico para os participantes. Existe uma probabilidade muito baixa de alergia cutânea ao pó fluorescente. Se um participante mostrar qualquer sinal de alergia cutânea, ele ou ela interromperá instantaneamente o ensaio. Os contactos quer do pessoal responsável pela ética quer pelo responsável pela investigação estão claramente escritos na folha de informação.

Será dada uma explicação do estudo aos participantes que estiverem interessados em participar no estudo. Os participantes também terão a oportunidade de fazer perguntas ao nosso pessoal do projeto. Além disso, a folha de informação incluindo o propósito do estudo, a confidencialidade dos dados e os direitos dos participantes, também será fornecida aos participantes. Os contactos quer do pessoal responsável pela ética quer pelo responsável pela investigação estão claramente escritos na folha de informação. Se concordarem em participar no estudo, são obrigados a assinar o formulário de consentimento. A sua participação é voluntária; têm o direito de se retirar do estudo a qualquer momento se assim o desejarem, sem consequências.

Todos os dados recolhidos serão mantidos confidencialmente, e apenas o pessoal de investigação poderá aceder e manusear os dados. Nenhuma informação pessoal dos participantes será recolhida, exceto o número de identificação do estudante. Para o componente qualitativo, também será pedido consentimento aos participantes para participarem em entrevistas. Todos os dados das entrevistas serão anonimizados e tratados confidencialmente.

Confidencialidade e Segurança

A recolha de dados será anónima, apenas analisada para fins específicos e com base no consentimento ou noutra base legítima estabelecida por lei. Nenhuma informação pessoal será ligada a dados de imagem/vídeo. Todos os dados de imagem/vídeo serão eliminados um ano após a conclusão do projeto. O Projeto não envolverá quaisquer atividades ou resultados que levantem questões de segurança.

Referências

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. Nova Iorque.

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

OMS. (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.