Ein Edge-KI-basiertes AR-System für das Händehygienetraining für Studierende gesundheitsbezogener Disziplinen

Hintergrund: Die anhaltende COVID-19-Pandemie stellt weltweit eine ernsthafte Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar. Obwohl Kinder leichte Symptome aufweisen, wurde festgestellt, dass sie das Virus häufiger im Haushalt übertragen als andere Altersgruppen. Die Bedeutung der Händehygiene darf sowohl im Gesundheitswesen als auch in der Gemeinde nicht unterschätzt werden. Die Förderung der Händehygiene ist die beste Vorgehensweise zur Vorbeugung gesundheitsbedingter Infektionen. Schätzungen zufolge könnten durch Händehygiene über 500.000 bedingte Todesfälle pro Jahr reduziert werden. Es wurde festgestellt, dass die jährlichen wirtschaftlichen Auswirkungen gesundheitsbedingter Infektionen in den USA im Jahr 2004 etwa 6,5 ​​Milliarden US-Dollar betrugen und jeder US-Dollar, der für die Förderung der Händehygiene ausgegeben wird, zu einem Nutzen von 23,7 US-Dollar führen könnte. Bildung spielt eine Schlüsselrolle bei der Schaffung einer guten Praxisbasis für Händehygiene.

Zu den traditionellen Ausbildungsmethoden für Studierende gesundheitsbezogener Fachrichtungen gehören Vorlesungen und Praktika im Unterricht, doch aufgrund der begrenzten Personal- und Ausstattungsmöglichkeiten erhalten die Studierenden selten individuelle Anweisungen und Rückmeldungen. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung eines automatisierten und individuellen Trainingssystems. Ziel dieses vorgeschlagenen Projekts ist die Entwicklung und Erprobung eines innovativen Schulungsinstruments für Händehygiene mit folgenden spezifischen Zielen:

1. Entwicklung eines Prototyps des KI-gestützten AR-Systems für die Händehygieneschulung und -bewertung bei Studierenden gesundheitsbezogener Disziplinen;
2. Führen Sie eine randomisierte kontrollierte Studie (RCT) ohne Minderwertigkeit durch, um die Wirksamkeit dieses KI-basierten AR-Trainingssystems auf das Wissen und die Praxis der Händehygiene bei Studierenden gesundheitsbezogener Disziplinen zu testen.
3. Bewerten Sie die Auswirkungen des KI-basierten AR-Trainingssystems und sammeln Sie Rückmeldungen von Teilnehmern.

Wenn sich dieses System als wirksam erweist, kann es als E-Learning-Ansatz in den Lehrplan von Studierenden gesundheitsbezogener Disziplinen integriert werden. Zukünftig kann dieses System auch am Point-of-Care zur Echtzeitüberwachung und -prüfung von Gesundheitspersonal in anderen Gesundheitseinrichtungen eingesetzt werden.

Methoden Studiendesign: Dies ist eine zweiarmige RCT ohne Minderwertigkeit.

Fachrekrutierung: Von Januar bis Juni 2024 werden interdisziplinäre Bachelor-Studenten rekrutiert, die Fächer an der School of Nursing, der School of Optometry und der Abteilung für Angewandte Biologie und Chemische Technologie belegen. Die Teilnehmer abonnieren ein Zeitfenster für Schulungssitzungen (jede Sitzung hat 4 Teilnehmer). Alle Teilnehmer, die an derselben Sitzung teilnehmen, werden durch Cluster-Randomisierung derselben Gruppe zugeordnet. Ein Statistiker ordnet die Gruppen vorab per Zufallsgenerator zu. Die Teilnehmer werden vor ihrer Ankunft am Studienort (dem Squina International Center for Infection Control in PolyU) nicht über ihre Gruppe informiert.

Stichprobengröße für eine Cluster-randomisierte kontrollierte Studie Unter der Annahme, dass die Anzahl der Teilnehmer in jedem Cluster zwischen 5 und 20 liegt, gibt es in jeder Gruppe etwa 6 bis 20 Cluster. Die Standardabweichung der Probanden wird mit 2,00 angenommen, der Intracluster-Korrelationskoeffizient beträgt 0,010 und der Variationskoeffizient der Clustergrößen beträgt 0,500. Mit einer Stichprobengröße von 200–240 kann eine Trennschärfe von >91 % erreicht werden, um einen Unterschied zwischen zwei Gruppenmittelwerten (Konfidenzintervall -1,0 und 1,0) in einem zweiseitigen t-Test mit einem Signifikanzniveau von 0,050 zu erkennen.

Beurteilung vor dem Eingriff Während des Besuchs vor Ort unterzeichnen die Teilnehmer zunächst ein Einverständnisformular und werden gebeten, einen Fragebogen zu Kenntnissen und Praxis der Händehygiene auszufüllen.

Die Teilnehmer müssen fluoreszierendes Pulver auf beide Hände auftragen und dann ohne Anweisungen die Hände mit Flüssigseife waschen (erster HW-Versuch). Die über den Handwaschbecken installierte Kamera nimmt während dieses Vorgangs Videos von beiden Händen (kein Gesicht oder andere Körperteile) auf. Nach dem Händewaschen müssen die Teilnehmer das auf ihren Händen verbliebene fluoreszierende Pulver mit einem Handscanner (dem Semmelweis Scanner™) scannen. Mithilfe der aufgezeichneten Händewaschvideos werden die KI-Algorithmen für die automatische Bildverarbeitung und -auswertung trainiert. Zwei IPC-Experten werden in diesen Videos die Qualität der Händehygiene beurteilen, die als Grundwahrheit in die Bildverarbeitung übernommen wird. Der im Handscanner angezeigte Prozentsatz an fluoreszierenden Gelrückständen auf den Händen wird als objektive Bewertung der Wirksamkeit des Händewaschens bei einzelnen Teilnehmern verwendet.

Interventionsgruppen

Gruppe A (KI-basiertes AR-Trainingssystem) Die Teilnehmer nutzen das KI-gestützte AR-Trainingssystem, um individuelle Bewertungen ihrer Handwaschleistung zu erhalten. Sie werden nicht über die Ergebnisse des Handscanners informiert.

Gruppe B (Handscanner + Videoschulung) Die Teilnehmer nutzen ein bestehendes Bildungsprogramm, das sich in unserer vorherigen Studie als wirksam erwiesen hat. Kurz gesagt: Die Teilnehmer werden beim ersten HW-Versuch über die Ergebnisse ihres Handscanners informiert. Außerdem sehen sie sich ein Schulungsvideo über die 7 Schritte des Händewaschens an.

Bewertung nach der Intervention Die Teilnehmer unternehmen den zweiten HW-Versuch, indem sie erneut fluoreszierendes Pulver auf beide Hände auftragen und anschließend eine Handwäsche mit aufgezeichneten Videos durchführen. Nach dem Händewaschen scannen die Teilnehmer das auf ihren Händen verbliebene fluoreszierende Pulver erneut in einem Handscanner.

Die Teilnehmer werden außerdem gebeten, im Rahmen der Bewertung nach der Intervention einen Fragebogen zu Wissen und Praxis der Händehygiene auszufüllen.

Randomisierung, Verschleierung der Zuordnung und Verblindung Die Teilnehmer werden durch einen Randomisierungsprozess, der von einem Statistiker durchgeführt wird, der nicht an der Probandenrekrutierung beteiligt ist, zufällig den Interventionsgruppen zugeordnet. Die Teilnehmer werden geblendet. Die an der Rekrutierung von Probanden beteiligten RAs und die IPC-Experten, die die Qualität der Händehygiene beurteilen, sind für die Gruppierungen blind. Die RAs und studentischen Hilfskräfte, die an der Videoaufzeichnung zur Händehygiene am Studienort beteiligt sind, werden nicht geblendet, da sie den Teilnehmern Anweisungen geben.