Hôpital Saint-Louis

Lorsqu’un patient est admis à l'hôpital Saint-Louis à Paris, la dernière chose qu'il souhaite est d’attraper un virus pendant son séjour. Pour les 50 personnes dialysées chaque semaine, des précautions supplémentaires sont indispensables. Les patients souffrant d'insuffisance rénale sont immunodéprimés et plus sensibles aux infections. Tous les deux jours, ils doivent se rendre au centre de dialyse pour recevoir leur traitement, installés dans une même pièce. Outre le port du masque et une bonne hygiène des mains, l'équipe de Surveillance et Prévention du Risque Infectieux (ESPRI) de l'hôpital s’interroge sur les mesures supplémentaires à prendre pour éviter la transmission respiratoires de virus dans cet espace.

« L'unité de dialyse de l'hôpital Saint-Louis est un espace ouvert où l'on traite simultanément jusqu'à neuf patients », explique Dr. Fabien Métivier, néphrologue à Saint-Louis. « Nous avions du mal à comprendre la transmission aéroportée d’agents pathogènes chez ces patients fragiles. Dr. Guillaume Mellon nous a alors proposé de réaliser une étude approfondie. »

Dans le cadre de ses fonctions, Dr. Mellon est responsable de tout ce qui est lié aux risques de transmission d'infections dans l'hôpital. Avec l'ESPRI, il s'est associé au service de Virologie pour évaluer et comparer les niveaux de particules virales présentes dans l'air à différents moments de la journée et la nuit lorsque l’unité de dialyse est fermée. Des échantillons d'air ont été prélevés dans différentes zones de la pièce pour vérifier si, en fonction de l'endroit où ils se trouvaient, les patients étaient exposés à une concentration de virus plus élevée. L'équipe a découvert que, pendant la journée, des particules virales circulaient malgré un bio-nettoyage entre chaque séance. La nuit, quasi aucune particule n'a été détectée.

« Nous nous sommes rendu compte que les résultats variaient en fonction de la localisation du prélèvement », révèle Dr. Mellon. « L'un des échantillons présentait un taux de positivité de 56 % contre 7 % pour un autre réalisé à l'autre bout de la même pièce. Comment expliquer cela ? »

L'équipe soupçonne un déséquilibre dans le réseau de ventilation. Pour en savoir plus, elle fait réaliser une étude de simulation des flux d'air.

Informé que Dassault Systèmes a déjà œuvré sur des projets similaires avec d'autres hôpitaux, Dr. Mellon a contacté l’entreprise pour bénéficier de son approche Virtual Twin as a Service et externaliser les travaux de modélisation et de simulation.

« Dassault Systèmes est expert en modélisation de flux et connaissait les problématiques auxquelles nous étions confrontés puisqu'ils avaient déjà travaillé sur des projets similaires avec les hôpitaux La Salpêtrière, Bichat et Avicenne à Paris », explique-t-il. « Ils n’ont pas eu à nous convaincre. Nous leur avons fait confiance d’emblée. »

A la première réunion, Dassault Systèmes a demandé au Dr. Mellon et ses équipes de vérifier l'ensemble du système de ventilation, y compris l'entrée, la sortie et les flux d'air. Les mesures ont révélé une insuffisance de débit d'air. Au cours des mois qui ont suivi, une étude détaillée a été menée sur la propagation aéroportée des agents pathogènes dans le service de dialyse. Dans le cadre de l'approche VTaaS, les experts de Dassault Systèmes ont créé un jumeau virtuel fidèle de la pièce. Ils ont simulé la contamination par particules et testé différents scénarios et configurations dans l'espace pour améliorer la ventilation avant de présenter leurs conclusions. Tous les travaux ont été réalisés sur la plateforme 3DEXPERIENCE® sur le cloud.

« Nos interactions ont été riches et dynamiques », déclare Dr. Mellon. « Dassault Systèmes a été proactif et a fait des propositions pour aller plus loin. Et la plateforme 3DEXPERIENCE sur le cloud s'est révélée très pratique pour partager les informations. L'ensemble de l'expérience a dépassé mes attentes. »

La réussite du projet repose sur la capacité de Dassault Systèmes à fusionner les mondes physique et virtuel. Pour créer un jumeau virtuel de l’unité de dialyse, Dassault Systèmes a travaillé à partir des plans du bâtiment et du scan 3D de la pièce réalisé sur place avec l'application mobile HomeByMe afin de vérifier la conformité de la configuration de la pièce.

Des simulations de flux d'air ont ensuite été effectuées avec SIMULIA Fluids sur la plateforme 3DEXPERIENCE afin de visualiser et de prévoir avec précision la transmission aéroportée des particules respiratoires et virales. Les premiers résultats ont révélé que la circulation de l’air était moindre dans certaines zones de la pièce, favorisant des concentrations de particules virales. Différents scénarios ont été simulés pour améliorer l’aération, en tenant compte de l'emplacement des équipements médicaux et des patients dans la salle.

« La solution nous a permis de visualiser la production de particules respiratoires, de suivre leur trajectoire et de constater que les sécrétions respiratoires d'un patient situé à une extrémité d'une pièce de 250 mètres carrés pouvaient contaminer un patient installé à l'autre extrémité », explique Dr. Mellon.

« Grâce à Dassault Systèmes, nous avons pu rendre visible l'invisible dans toutes sortes de scénarios : avec et sans masque, lors de l'inspiration et de l'expiration des patients, avec des flux d'air variés et selon que les portes sont ouvertes ou fermées », ajoute Nathalie Osinski, Cadre de santé à l'ESPRI.

Repoussant les limites du projet, Dassault Systèmes a développé une expérience de réalité augmentée pour présenter ses conclusions et ses recommandations. Les équipes de l'hôpital ont été invitées à se réunir dans le service de dialyse et à constater les résultats par eux-mêmes. Des tablettes ont été remises aux participants afin de leur permettre de visualiser les simulations virtuelles superposées dans l’environnement réel et voir exactement comment les particules virales sont transmises.

« Lorsque la simulation en réalité augmentée a été révélée, tout le monde était captivé », déclare Nathalie Osinski. « Une tablette en mains, chacun pouvait se déplacer dans la pièce, passer d’un lit à l’autre et observer les particules virales en mouvement en fonction de leur emplacement. Nous pouvions voir le déplacement des particules vers le plafond et les bouches d'aération. »

« C’est une expérience unique et un outil pédagogique incroyablement novateur qui nous a permis de sensibiliser les professionnels de la santé aux risques de transmission croisée respiratoire à l'hôpital », ajoute Dr. Mellon.

L'hôpital Saint-Louis a depuis pris des mesures pour améliorer l’aération du service de dialyse. Il a également revu ses pratiques notamment en gardant les portes de l’unité de dialyse fermées, et a reconsidéré l'organisation du service afin de protéger les patients les plus à risque.

« La réalité augmentée nous a livré des informations très visuelles sur la dissémination des particules respiratoires », déclare Dr. Mellon. « De manière très pratique, je sais maintenant où placer dans le service de dialyse un patient atteint d’une grippe pour éviter qu'il ne contamine d'autres patients. »

Dr. Mellon et son équipe ont réalisé une étude de suivi pour s'assurer que le problème était résolu et le potentiel de transmission du virus limité. Les résultats virologiques ont été normalisés et la variation ou hyper-concentration du virus identifiée dans certaines zones de l’unité de dialyse n'existe plus.

« Ce type d'étude serait utile chaque fois qu'il y a un risque infectieux dans un service hospitalier », ajoute Dr. Métivier.

Que cette innovation technologique puisse être appliquée en milieu hospitalier est une aubaine pour Guillaume Mellon et l'équipe de Saint-Louis. Elle permet d’aider à mieux protéger les patients les plus vulnérables.

« Nous sommes à un tournant en matière de nouvelles technologies », affirme-t-il. « Certains virus peuvent s’avérer peu dangereux pour le commun des mortels, mais critiques pour les patients en hématologie. Aujourd’hui, on peut les détecter et identifier les moyens d'empêcher leur propagation. Cela pourrait contribuer à réduire le risque d'infection. Il serait bénéfique de développer un projet de formation qui pourrait être dispensée par les équipes de prévention et de contrôle des infections dans les hôpitaux français. »

Fort du succès de l’approche VTaaS de Dassault Systèmes, un autre département de Saint-Louis collabore déjà avec l'entreprise sur une initiative similaire concernant les soins quotidiens aux patients et la prévention des infections. Ce type de partenariat permet à l'hôpital d'accéder plus facilement aux technologies émergentes sans avoir à investir d’emblée ou développer de nouvelles capacités informatiques en interne. Il contribue également à renforcer la réputation de l'hôpital en tant que fournisseur de soins de santé de premier plan et encourage une transformation plus large dans le secteur grâce à des idées et des solutions innovantes.

« Ces partenariats sont essentiels, notamment lors de la conception de nouveaux hôpitaux et services », déclare Nathalie Olinski. « Ils peuvent aider à optimiser l'emplacement des bouches d'aération, des lits et la façon dont les patients doivent être positionnés dans la pièce. Nous avons encore beaucoup à apprendre sur les flux d'air et la manière dont ils affectent les établissements de santé et les soins aux patients. »