Préparer nos hôpitaux à affronter l’afflux de patients

En à peine quelques semaines, la COVID-19 a eu des répercussions profondes sur les systèmes de soins de santé du monde entier. Alors que la maladie se propage aux quatre coins des États-Unis, les hôpitaux du pays se préparent rapidement à l’afflux de patients attendu si le taux d’infection croît au rythme projeté.

Il existe au pays 941 520 lits d’hôpital autorisés. Toutefois, seulement 810 764 peuvent être utilisés en raison du manque de personnel médical. Plus important encore, selon des données compilées par ArcGIS, il n’y a que 64 465 lits en unité de soins intensifs dans la totalité des 50 états américains. Le nombre total projeté de personnes infectées devant dépasser ces chiffres, il est impératif d’ouvrir des lits supplémentaires, plus particulièrement des lits aux soins intensifs.

Confrontés à un volume d’admissions de patients hospitalisés qui grimpe quotidiennement, plusieurs hôpitaux et administrations d’États agissent pour ajouter des lits aux soins intensifs ainsi que des chambres ou des ailes d’isolement, créer des installations temporaires pour le traitement des patients atteints de la COVID-19 et des autres patients, et accélérer la réalisation de projets de construction déjà prévus afin de disposer de davantage de lits, et ce, rapidement.

Dans de nombreux cas, les États assouplissent les exigences en matière d’obtention de permis et de respect des codes en vigueur. Si cela peut permettre d’accélérer l’aménagement de plus grands espaces temporaires pour les unités de soins intensifs, une planification réfléchie sera nécessaire pour que les systèmes de chauffage, de ventilation et d’air climatisé (CVAC), qui sont capables d’empêcher l’air contaminé par la COVID-19 d’entrer dans les systèmes de distribution d’air des hôpitaux, puissent répondre à la demande accrue qui pèse sur eux. Il faut également évaluer les répercussions de l’augmentation de la demande sur les systèmes électriques et au gaz.

Chez WSP États-Unis, nos ingénieurs en soins de santé aident nos clients à agir rapidement. Nous mobilisons des équipes d’ingénieurs en mécanique et en électricité, d’experts en gaz médicaux, d’agents de mise en service et de professionnels des essais et de l’équilibrage pour évaluer les systèmes existants et, en collaboration avec l’équipe du client, formuler des solutions pouvant être mises en œuvre immédiatement afin de répondre aux besoins urgents des nombreux établissements de santé.

Les responsables d’hôpitaux doivent prendre en compte plusieurs éléments clés avant de convertir des zones existantes en unités de soins intensifs et veiller à conserver tous les attributs essentiels suivants : une capacité supplémentaire en matière d’électricité et de gaz médical, des chambres de patient à pression positive dont le taux de renouvellement d’air est supérieur, et des espaces auxiliaires permettant une plus grande proportion de personnel infirmier par rapport au nombre de patients.

« Étant donné la pandémie qui fait rage, ce ne sont pas nécessairement toutes ces caractéristiques qui sont essentielles pour répondre à l’afflux de patients », révèle Douglas Lacy, vice-président principal du bureau de WSP à Dallas. « Il est indispensable de disposer de davantage de gaz médical et d’électricité pour alimenter un plus grand nombre de respirateurs, d’aménager des espaces pour isoler les patients atteints de la COVID-19, et de compter sur une plus grande proportion de membres du personnel infirmier par rapport aux patients en soins intensifs. Toutefois, l’aménagement de chambres à pression positive dont le taux de renouvellement d’air est supérieur n’est pas forcément souhaitable. Au contraire, il peut être préférable de pouvoir adapter rapidement les chambres à une pression négative, comme c’est le cas dans les chambres d’isolement des infections aéroportées. »

Les systèmes de CVAC jouent un rôle crucial au sein des établissements médicaux : limiter la transmission de maladies infectieuses pour empêcher qu’elles ne contaminent les autres patients et les travailleurs de la santé.

« Dans la perspective d’un afflux de patients, le rôle principal de l’ingénieur en mécanique est de conseiller le responsable des systèmes de l’hôpital sur la manière de reconfigurer et de modifier le mode de fonctionnement normal du système de CVAC », explique Gary Hamilton, vice-président principal et responsable de pratique, Soins de santé pour la région du Nord-Est. « Ceci permet d’isoler en toute sécurité les patients suspectés d’avoir contracté la COVID-19 et les patients atteints dans des espaces où la circulation de l’air est contrôlée, qu’il s’agisse de véritables salles d’isolement ou bien d’espaces où la disposition a été modifiée, selon ce qui convient le mieux aux besoins. »

Les systèmes de ventilation mécanique les plus importants sont les unités de traitement d’air et les ventilateurs d’extraction qui desservent ces milieux contrôlés. Une pression négative est essentielle afin d’empêcher la recirculation du coronavirus à travers le système de CVAC de l’hôpital.

« La mesure temporaire la plus importante consiste à évaluer les capacités du système de CVAC existant », ajoute Gary. « L’objectif est d’éliminer l’air contaminé par les patients atteints de la COVID-19 et d’introduire de l’air provenant de l’extérieur pour le remplacer. »

Certains patients devront être placés dans des chambres d’isolement des infections aéroportées pour y être soumis à des procédures respiratoires. Faisant l’objet d’une grande demande, ces chambres seront essentielles pour protéger le personnel médical contre la COVID-19, puisque celui-ci s’expose en effet à un risque élevé de contamination lors des procédures de provocation de la toux.

« Le nombre de chambres disponibles atteindra très vite zéro dans les hôpitaux qui connaissent un fort afflux de patients », affirme-t-il. « L’équipe des installations collaborera donc avec les ingénieurs en mécanique pour décider de la meilleure approche en ce qui concerne la conversion de chambres de patient en chambres d’isolement des infections aéroportées. »

Dans ces espaces modifiés, l’air extrait doit passer par un système de filtration HEPA avant d’être évacué à l’extérieur.

La rapidité à laquelle les systèmes peuvent être évalués ainsi que celle à laquelle les changements peuvent être mis en œuvre dépend des capacités des systèmes de ventilation mécanique et de leur conception.

« Il est facile de modifier les systèmes de ventilation mécanique qui ont été conçus de manière à pouvoir répondre à des besoins opérationnels temporaires », explique Gary. « Il suffit de faire appel à une équipe formée de professionnels des essais et de l’équilibrage et d’un ingénieur en mécanique pour s’assurer que le système répond aux nouvelles exigences opérationnelles. »

Il ajoute que la conversion d’espaces en chambres d’isolement des infections aéroportées sera complexe et nécessitera d’évaluer le type de chambre pour déterminer si elle peut servir de chambre d’isolement à pression négative.

Les systèmes de gaz médical devront faire face à une demande accrue en raison de l’afflux prévu de patients.

« L’augmentation du nombre de patients va entraîner une hausse de l’utilisation de respirateurs dans les chambres de soins intensifs existantes ainsi que dans les espaces temporaires convertis à cet effet », précise Larry Wilson, vice-président au bureau de WSP à Chicago.

Les respirateurs nécessitent jusqu’à cinq fois la quantité d’air et d’oxygène requise par une chambre de soins intensifs standard. Par conséquent, il est crucial de modifier ces systèmes.

« En l’absence de calculs de conception correspondant aux plans d’installation de tuyauterie, il sera difficile de prédire le comportement des systèmes si chaque chambre de soins intensifs est équipée d’un respirateur, en particulier si chacun opère à un pourcentage d’oxygène de 100 % », précise Larry. « Ce taux de consommation d’oxygène augmente considérablement dans une unité de soins intensifs au maximum de sa capacité pendant une période prolongée. »

Dans de nombreux cas, les systèmes d’oxygène et les systèmes MS-AIR existants qui desservent ces espaces ne suffisent pas à l’utilisation de respirateurs, et ce, peu importe le mode de fonctionnement clinique. « Ces chambres peuvent toutefois servir aux patients qui ont besoin d’oxygène, mais qui n’ont pas à être mis sous respirateur », révèle Larry.

Il ajoute que les salles préopératoires et de réveil équipées de respirateurs pourraient également accueillir les patients qui nécessitent de l’oxygène, mais qui n’ont pas besoin d’un respirateur.

Il convient toutefois de noter que la conception de la tuyauterie des systèmes d’oxygène et des systèmes MS-AIR est souvent assez diversifiée pour pouvoir gérer un débit accru. La demande supplémentaire due aux multiples respirateurs peut être satisfaite en collaborant avec le fournisseur d’oxygène de sorte à augmenter la pression opérationnelle du système. Il est aussi important d’impliquer le concepteur du système de gaz médical afin qu’il en analyse les capacités.

Une autre solution consiste à prévoir temporairement des sources d’oxygène et des sources MS-AIR supplémentaires à des endroits stratégiques.

« Prenant la forme de bouteilles de gaz à haute pression reliées à un collecteur, ces nouvelles sources pourraient être reliées à la tuyauterie existante de sorte qu’il n’y aurait presque pas de chute de pression grâce à la proximité de la source avec les sorties, permettant ainsi de maintenir le débit et la pression », précise Larry.

Les gestionnaires des installations devront être en communication constante avec le fournisseur de gaz afin de s’assurer que le produit est livré à temps et que l’accès aux dépôts de stockage et aux quais de chargement n’est pas bloqué par des structures temporaires ou d’autres obstacles.

De plus, certains fournisseurs n’autoriseront pas leurs employés à entrer dans les hôpitaux. Les gestionnaires des installations devront donc mobiliser leurs propres employés chargés de manipuler les bouteilles pleines et vides, ce qui comprend le raccord des réservoirs aux collecteurs situés dans les pièces intérieures ainsi que leur retrait.

L’afflux de plus en plus de patients chaque jour dans les hôpitaux et l’utilisation accrue de respirateurs sont susceptibles d’imposer une charge supplémentaire minime sur les installations électriques.

« Si l’afflux de patients se fait sentir au niveau des chambres de patients, des salles d’intervention, des salles d’examen et d’espaces similaires déjà existants, la hausse ne sera perceptible que du point de vue de la consommation énergétique et ne devrait pas poser de problèmes majeurs en régime d’exploitation normal », explique Douglas Lacy.

Il conseille aux équipes des installations d’évaluer maintenant le risque qu’une panne de courant se produise lors de ces périodes d’afflux. Ils pourront ainsi garantir que le réseau électrique essentiel de l’hôpital sera en mesure de supporter la charge supplémentaire, et ce, même si un autre événement, comme un orage ou un séisme, venait à se produire et à causer la panne de l’alimentation électrique normale, obligeant l’établissement à faire appel à ses génératrices de secours.

.Tout comme pour la préparation aux catastrophes, il est nécessaire d’évaluer avec précision les pointes de charge électrique et l’afflux de patients anticipé suivant un désastre naturel. Les essais doivent être effectués en période de pointe afin d’obtenir une vraie représentation des conditions de charge réelles auxquelles le système pourrait être soumis en cas de panne de courant.

« L’idéal est de se servir des systèmes permanents de surveillance électrique pour évaluer si les génératrices de secours peuvent subvenir aux besoins énergétiques de l’établissement en période d’afflux », précise Douglas. « En l’absence de tels systèmes, il est préférable de réaliser des essais progressifs lors des heures normales d’exploitation de l’hôpital pour aider à projeter les besoins totaux en charge du système de génératrices de secours. »

Il est possible que d’autres zones de l’établissement de soins de santé qui ne servent normalement pas à héberger des patients alités, par exemple des salles polyvalentes, des cabinets de médecin ou des espaces de clinique, soient utilisées pour répondre à la demande. Dans ce cas, les réseaux de distribution électrique de ces espaces risquent de présenter des contraintes. L’extension de l’alimentation de secours afin de couvrir les zones qui en sont actuellement dépourvues pourrait nécessiter l’intégration de génératrices de secours portatives au réseau électrique afin de soutenir l’appareillage source essentiel déjà en place.

Les modifications que subiront les hôpitaux pendant toute la période d’afflux entraîneront certains problèmes opérationnels. En effet, les zones modifiées devront faire l’objet d’une surveillance continue pour s’assurer que les chambres, les étages ou les espaces sont conformes aux exigences en matière de pression négative et sont des lieux sûrs pour le traitement des patients et la sécurité des travailleurs de la santé.

WSP recommande l’installation d’avertisseurs de pression temporaires avec connectivité permettant une surveillance à distance des conditions et présentant des alarmes intégrées pour signaler toute variation. L’entreprise soutient ses clients quant à la résolution de problèmes touchant les systèmes modifiés pour s’assurer qu’ils répondent tous au but opérationnel requis.

« Les systèmes de CVAC, de gaz médical et d’alimentation électrique jouent ensemble un rôle crucial dans le bon fonctionnement de nos hôpitaux et l’offre de soins de qualité aux patients. Ils aident également à limiter la transmission de maladies infectieuses pour empêcher qu’elles ne contaminent les autres patients et le personnel soignant », souligne Gary Hamilton. « Après tout, en protégeant nos travailleurs de la santé, nous protégeons le reste de la population ».