健康関連分野の学部生の手指衛生トレーニング用のエッジ AI ベースの AR システム

背景 現在進行中の新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックは、世界中の公衆衛生に深刻な脅威をもたらしています。 子どもたちの症状は軽いものの、他の年齢層に比べて家庭内でウイルスを感染させる可能性が高いことがわかっています。 医療現場でも地域社会の現場でも、手指衛生の重要性を過小評価することはできません。 手指衛生の推進は、医療関連の感染を防ぐための最善策です。 手指衛生により、年間 50 万人以上の死亡を減らすことができると推定されています。 米国における医療関連感染症の年間経済的影響は、2004 年に約 65 億米ドルであり、手指衛生の推進に 1 米ドルを費やすごとに 237 億米ドルの利益がもたらされる可能性があることが判明しました。 教育は、手指衛生の適切な実践基盤を確立する上で重要な役割を果たします。

健康関連分野の学生向けの従来の研修方法には、クラス内での講義と実技が含まれますが、人員と施設が限られているため、学生が個別の指導やフィードバックを受けることはほとんどありません。 したがって、自動化された個別化されたトレーニング システムを設計することが緊急に必要とされています。 この提案されたプロジェクトは、以下の具体的な目的を持って、手指衛生のための革新的な教育ツールを設計およびテストすることを目的としています。

1. 健康関連分野の学部生の手指衛生トレーニングと評価のための、AI を活用した AR システムのプロトタイプを開発する。
2. 非劣性ランダム化比較試験（RCT）を実施し、健康関連分野の学生の手指衛生の知識と実践に関するこの AI ベースの AR トレーニング システムの有効性をテストします。
3. AIベースのARトレーニングシステムの効果を評価し、参加者からフィードバックを収集します。

効果的であることが証明されれば、このシステムは e ラーニング アプローチとして健康関連分野の学生のカリキュラムに組み込むことができます。 将来的には、このシステムは、他の医療現場の医療従事者のリアルタイムの監視と監査のためにポイントオブケアでも使用できるようになります。

方法 研究デザイン: これは非劣性二群 RCT です。

科目募集 看護学部、検眼学部、応用生物化学工学科の科目を履修する分野横断型の学部学生を2024年1月から6月まで募集します。 参加者はトレーニング セッションのタイムスロットを予約します (各セッションには 4 人の参加者がいます)。 同じセッションに参加するすべての参加者は、クラスターのランダム化によって同じグループに割り当てられます。 統計学者は、乱数発生器を使用して事前にグループを割り当てます。 参加者には、研究会場（ポリ大学のスクイナ国際感染制御センター）に到着する前に自分のグループについて知らされません。

クラスターランダム化比較試験のサンプルサイズ 各クラスターの参加者数が 5 ～ 20 人の範囲であると仮定すると、各グループには約 6 ～ 20 のクラスターが存在します。 被験者の標準偏差は 2.00、クラスター内相関係数は 0.010、クラスター サイズの変動係数は 0.500 と仮定します。 サンプルサイズ 200 ～ 240 では、有意水準 0.050 の両側 t 検定で 2 つのグループ平均間の差 (信頼区間 -1.0 と 1.0) を検出する検出力 >91% を達成できます。

介入前の評価 現場訪問中、参加者はまず同意書に署名し、手指衛生の知識と実践に関するアンケートに記入するよう求められます。

参加者は蛍光パウダーを両手に付け、指示なしに液体石鹸を使って手洗いを行う必要があります（HW 1 回目の試行）。 手洗い器の上に設置されたカメラは、この手順中に両手 (顔や体の他の部分は含まれません) のビデオを撮影します。 手を洗った後、参加者は手に残った蛍光粉末をハンド スキャナー (The Semmelweis Scanner™) でスキャンする必要があります。 録画された手洗いビデオは、自動画像処理と評価のための AI アルゴリズムのトレーニングに使用されます。 2 人の IPC 専門家がこれらのビデオで手指衛生の品質を判断し、画像処理のグラウンド トゥルースとして採用されます。 ハンド スキャナーに表示される手に残った蛍光ゲルの割合は、個々の参加者における手洗いの有効性の客観的な評価として使用されます。

介入グループ

グループ A (AI ベースの AR トレーニング システム) 参加者は、AI を活用した AR トレーニング システムを使用して、手洗いのパフォーマンスを個別に評価します。 ハンドスキャナーの結果については通知されません。

グループ B (ハンド スキャナ + ビデオ トレーニング) 参加者は、以前の研究で効果的であることが実証された既存の教育プログラムを使用します。 簡単に言うと、最初の HW 試行中にハンド スキャナーの結果が参加者に通知されます。 また、手洗いの 7 つのステップに関するトレーニングビデオも視聴します。

介入後の評価 参加者は、もう一度両手に蛍光パウダーを付けて 2 回目の HW 試行を行い、ビデオを録画しながら手洗いを行います。 参加者は手を洗った後、手に残った蛍光粉をハンドスキャナーで再度スキャンします。

参加者はまた、介入後の評価の一環として、手指衛生の知識と実践に関するアンケートに記入するよう求められます。

ランダム化、割り当ての隠蔽、および盲検化 参加者は、被験者の募集には関与しない統計学者によって実行されるランダム化のプロセスを通じて、介入グループにランダムに割り当てられます。 参加者は盲目になります。 被験者の募集に関与する RA と手指衛生の質を判断する IPC 専門家は、グループ分けについて知らされていません。 研究現場で手指衛生のビデオ撮影に携わる RA と学生アシスタントは、参加者に指示を与えるため、盲目になることはありません。