Un sistema AR Edge basato sull'intelligenza artificiale per la formazione sull'igiene delle mani negli studenti universitari di discipline sanitarie

Contesto L’attuale pandemia di COVID-19 ha posto gravi minacce alla salute pubblica in tutto il mondo. Sebbene i bambini presentino sintomi lievi, è stato riscontrato che hanno maggiori probabilità di trasmettere il virus all’interno della famiglia rispetto agli altri gruppi di età. L’importanza dell’igiene delle mani non può essere sottovalutata sia in ambito sanitario che comunitario. La promozione dell’igiene delle mani rappresenta la migliore pratica nella prevenzione delle infezioni associate all’assistenza sanitaria. È stato stimato che l’igiene delle mani potrebbe ridurre oltre 500.000 decessi attribuibili all’anno. È stato riscontrato che l’impatto economico annuo delle infezioni associate all’assistenza sanitaria negli Stati Uniti è stato di circa 6,5 ​​miliardi di dollari nel 2004 e ogni dollaro speso per la promozione dell’igiene delle mani potrebbe comportare un beneficio di 23,7 dollari. L’educazione gioca un ruolo chiave nel definire una base di buone pratiche nell’igiene delle mani.

I metodi di formazione tradizionali per gli studenti di discipline legate alla salute comprendono lezioni frontali ed esercitazioni pratiche, ma gli studenti raramente ricevono istruzioni e feedback personalizzati a causa della manodopera e delle strutture limitate. Pertanto, esiste l’urgente necessità di progettare un sistema di formazione automatizzato e individualizzato. Il progetto proposto mira a progettare e testare uno strumento educativo innovativo per l'igiene delle mani, con i seguenti obiettivi specifici:

1. sviluppare un prototipo del sistema AR basato sull’intelligenza artificiale per la formazione e la valutazione dell’igiene delle mani negli studenti universitari di discipline sanitarie;
2. condurre uno studio controllato randomizzato (RCT) di non inferiorità per testare l'efficacia di questo sistema di formazione AR basato sull'intelligenza artificiale sulla conoscenza e la pratica dell'igiene delle mani negli studenti di discipline sanitarie;
3. valutare gli effetti del sistema di formazione AR basato sull'intelligenza artificiale e raccogliere feedback dai partecipanti.

Se dimostrato efficace, questo sistema può essere integrato nel curriculum degli studenti di discipline legate alla salute come approccio e-learning. In futuro, questo sistema potrà essere utilizzato anche presso il punto di cura per il monitoraggio e l’audit in tempo reale degli operatori sanitari in altri contesti sanitari.

Metodi Disegno dello studio: questo è un RCT a due bracci di non inferiorità.

Reclutamento delle materie Gli studenti universitari interdisciplinari che stanno seguendo materie presso la Scuola di Infermieristica, la Scuola di Optometria e il Dipartimento di Biologia Applicata e Tecnologia Chimica saranno reclutati da gennaio a giugno 2024. I partecipanti sottoscriveranno una fascia oraria di sessioni di formazione (ogni sessione ha 4 partecipanti). Tutti i partecipanti che partecipano alla stessa sessione verranno assegnati allo stesso gruppo mediante randomizzazione in cluster. Uno statistico assegnerà i gruppi in anticipo tramite un generatore di numeri casuali. I partecipanti non saranno informati del loro gruppo prima di arrivare al sito di studio (il Centro internazionale per il controllo delle infezioni Squina a PolyU).

Dimensione del campione per uno studio controllato randomizzato su cluster Supponendo che il numero di partecipanti in ciascun cluster sia compreso tra 5 e 20, ci saranno circa 6-20 cluster in ciascun gruppo. Si presuppone che la deviazione standard dei soggetti sia 2,00, il coefficiente di correlazione intracluster sia 0,010 e il coefficiente di variazione delle dimensioni dei cluster sia 0,500. La dimensione del campione di 200-240 può raggiungere una potenza >91% per rilevare una differenza tra le medie di due gruppi (intervallo di confidenza -1,0 e 1,0) in un test t bilaterale con un livello di significatività di 0,050.

Valutazione pre-intervento Durante la visita in loco, i partecipanti firmeranno prima un modulo di consenso e gli verrà chiesto di compilare un questionario sulla conoscenza e la pratica dell'igiene delle mani.

I partecipanti dovranno mettere la polvere fluorescente su entrambe le mani e quindi eseguire il lavaggio delle mani utilizzando sapone liquido senza alcuna istruzione (1° tentativo HW). La telecamera installata sopra i lavamani riprenderà video di entrambe le mani (senza viso né altre parti del corpo) durante questa procedura. Dopo aver lavato le mani, i partecipanti dovranno scansionare la polvere fluorescente rimasta sulle loro mani in uno scanner manuale (The Semmelweis Scanner™). I video registrati sul lavaggio delle mani verranno utilizzati per addestrare gli algoritmi di intelligenza artificiale per l'elaborazione e la valutazione automatica delle immagini. Due esperti dell'IPC giudicheranno la qualità dell'igiene delle mani in questi video, che verranno adottati come verità fondamentale nell'elaborazione delle immagini. La percentuale di gel fluorescente residuo sulle mani mostrata nello scanner manuale verrà utilizzata come valutazione oggettiva dell'efficacia del lavaggio delle mani nei singoli partecipanti.

Gruppi di intervento

Gruppo A (sistema di formazione AR basato sull'intelligenza artificiale) I partecipanti utilizzeranno il sistema di formazione AR basato sull'intelligenza artificiale per ottenere valutazioni personalizzate delle proprie prestazioni nel lavaggio delle mani. Non saranno informati sui risultati dello scanner manuale.

Gruppo B (scanner manuale + formazione video) I partecipanti utilizzeranno un programma educativo esistente che si è dimostrato efficace nel nostro studio precedente. In breve, i partecipanti verranno informati sui risultati dello scanner manuale durante il primo tentativo HW. Guarderanno anche un video formativo sui 7 passaggi del lavaggio delle mani.

Valutazione post-intervento I partecipanti eseguiranno il secondo tentativo HW mettendo nuovamente polvere fluorescente su entrambe le mani e quindi eseguiranno il lavaggio delle mani con i video registrati. Dopo essersi lavati le mani, i partecipanti eseguiranno nuovamente la scansione della polvere fluorescente rimasta sulle loro mani in uno scanner manuale.

Ai partecipanti verrà inoltre chiesto di compilare un questionario sulla conoscenza e la pratica dell'igiene delle mani come parte della valutazione post-intervento.

Randomizzazione, occultamento dell'assegnazione e accecamento I partecipanti verranno assegnati in modo casuale ai gruppi di intervento attraverso un processo di randomizzazione eseguito da uno statistico che non sarà coinvolto nel reclutamento dei soggetti. I partecipanti saranno accecati. Le RA coinvolte nel reclutamento dei soggetti e gli esperti IPC che giudicano la qualità dell'igiene delle mani non saranno in grado di vedere i raggruppamenti. Gli assistenti RA e gli studenti coinvolti nella registrazione video sull'igiene delle mani nel luogo dello studio non saranno accecati perché daranno istruzioni ai partecipanti.