I pazienti affetti da insufficienza renale sono immunocompromessi e più suscettibili alle infezioni. Quando la patologia si aggrava, è frequente il ricorso alla dialisi che può richiedere di dover frequentare le unità ospedaliere a giorni alterni per il trattamento, seduti o allettati, accanto ad altri pazienti, spesso in un’unica stanza. Facile immaginare che l’ultima cosa che i pazienti (come i medici) desiderino sia proprio di contrarre un virus durante la degenza. Proprio a partire da questo spunto, il team di prevenzione e controllo delle infezioni dell’ospedale Saint-Louis AP-HP di Parigi ha voluto approfondire come e se fosse possibile evitare la trasmissione respiratoria dei virus, utilizzando strumenti digitali come i virtual twin e le piattaforme in cloud. Entriamo nei dettagli.
Il contesto ed il bisogno
L’unità in cui viene effettuato il trattamento della dialisi nell’ospedale Saint-Louis AP-HP è uno spazio unico che tratta nella stessa sessione fino a nove pazienti (50 ogni settimana). Non è possibile pensare ad una soluzione per evitare la trasmissione dei virus via aerea che non tenga conto di uno studio completo sui flussi d’aria all’interno del locale e tra i pazienti. Per questo, il team responsabile per l’ospedale del monitoraggio di tutto ciò che riguarda i rischi di trasmissione delle infezioni si attiva effettuando un’indagine di reparto che comprende il confronto tra i livelli di particelle virali nell’aria misurando le relative differenze tra orari notturni (quando il servizio non è operativo) e diurni. Vengono prelevati campioni di aria da aree diverse della stanza, vengono salvati sotto vuoto e si cerca quindi di comprendere se, con il variare della posizione, i pazienti sono esposti in modo diverso a livelli diversi di concentrazione dei virus.
Il team osserva che durante il giorno le particelle virali circolano nonostante la biopulizia tra una sessione e l’altra, mentre di notte non viene rilevata quasi nessuna particella. Si rivela necessario approfondire l’analisi perché a seconda della posizione nel prelievo dei diversi campioni varia in modo sensibile il tasso di positività nella trasmissione patogena (dal 56% al 7%) ed è quindi necessario comprendere il fenomeno.
Il metodo e la soluzione
Il dottor Guillaume Mellon, medico curante e responsabile del team di prevenzione e controllo delle infezioni dell’Ospedale Saint-Louis AP-HP, con il suo team, pensa allora ad uno studio dei flussi di aria utilizzando le tecnologie basate sui virtual twin. A conoscenza di progetti simili già compiuti in altri ospedali, Mellon si rivolge a Dassault Systèmes per l’utilizzo delle tecnologie e dell’approccio virtual twin As a Service (VTaaS), contando soprattutto sui vantaggi offerti dalla possibilità di esternalizzare tutto il lavoro di modellazione e simulazione.
L’incontro con l’azienda suggerisce al team di controllare in primis l’intero ciclo del sistema di ventilazione ed esaminare i flussi d’aria complessivi della stanza (ingressi e uscite compresi) un primo passo che porta a rilevare flussi di ricambio insufficienti.
Si procede quindi allo studio approfondito della propagazione aerea degli agenti patogeni, ed è proprio l’approccio virtual twin As a Service a consentire di generare un gemello virtuale digitale, su scala reale, dell’intera stanza, attraverso il quale simulare la contaminazione da particelle e testare diversi scenari e configurazioni all’interno dello spazio stesso. Tutto questo utilizzando per ogni passaggio la piattaforma 3D Experience di Dassault ospitata in cloud.
I vantaggi di virtual twin
La possibilità di considerare con la realtà aumentata i fenomeni reali, senza approssimazioni, si rivela il game changer. I progetti di costruzione dei locali, con la scansione 3D della stanza effettuata con l’app mobile HomeByMe, consentono di ricreare gli ambienti in digitali senza approssimazioni. Con la soluzione Dassault Simulia Fluids sulla piattaforma 3D Experience è possibile visualizzare e prevedere la trasmissione delle particelle, individuando in primis dove queste si annidino e accumulino.
Tenendo poi conto della posizione delle apparecchiature mediche e di quella dei pazienti, nella stanza vengono simulati i diversi scenari possibili di miglioramento della ventilazione. Dettaglia Mellon: “La soluzione permette di visualizzare la produzione di particelle respiratorie, seguirne la traiettoria e vedere come un paziente, a un’estremità di una stanza di 250 metri quadrati complessivi, possa contaminare un altro paziente all’altra estremità della stanza”.
I passi successivi
A valle dello studio, Dassault Systèmes predispone per i team ospedalieri la possibilità di ‘visualizzare’ con la realtà aumentata fenomeni e risultati, attraverso l’utilizzo semplice dei tablet. Per esempio, è possibile avvicinarsi a ciascun letto e vedere come le particelle del virus circolano nella stanza a seconda di dove ci si trova, e dei flussi da e per le prese d’aria. Questa possibilità consente di sensibilizzare ulteriormente gli operatori sanitari sui rischi di trasmissione delle vulnerabilità e di studiare eventuali miglioramenti per la ventilazione, sia a breve, sia a medio termine. Mellon: “In modo molto semplice con i sistemi di simulazione disponibili si ha la possibilità di comprendere dove deve essere collocato nella stanza un paziente in dialisi con influenza per evitare di contaminare tutti gli altri pazienti”. Ed è possibile spingersi oltre nel follow-up vòlto ad assicurarsi di aver affrontato efficacemente il problema e di aver ridotto con successo il potenziale di trasmissione del virus o almeno normalizzato l’iperconcentrazione dei virus in determinare aree della sala.
Quello realizzato è concretamente un modello di studio facilmente replicabile. Sulla base del medesimo approccio virtual twin As a Service, all’interno dello stesso Saint-Louis, Dassault Systèmes lavora su un’iniziativa simile sulla cura quotidiana dei pazienti e sulla prevenzione delle infezioni. Il caso evidenzia inoltre la possibilità di accedere più facilmente alle tecnologie emergenti senza dover investire in esse in anticipo o sviluppare nuove funzionalità IT internamente.
Un aspetto marcato anche da Claire Biot, VP del settore Life Sciences e Healthcare, Dassault Systèmes: “I gemelli virtuali sono pronti a trasformare l’assistenza quotidiana ai pazienti e la prevenzione delle infezioni nei prossimi anni. Abbiamo già completato progetti con alcuni importanti ospedali che hanno dimostrato ]…[ come la nostra tecnologia di gemelli virtuali possa aiutare a identificare e ottimizzare le misure di sicurezza”.
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