Et Edge AI-basert AR-system for opplæring i håndhygiene hos studenter i helserelaterte disipliner

Bakgrunn Den pågående COVID-19-pandemien har utgjort alvorlige trusler mot folkehelsen over hele verden. Selv om barn har milde symptomer, har de vist seg å overføre viruset mer sannsynlig i husholdningen enn de andre aldersgruppene. Betydningen av håndhygiene kan ikke undervurderes både i helsevesenet og i samfunnet. Fremme av håndhygiene er den beste praksisen for å forebygge infeksjoner knyttet til helsevesenet. Det er anslått at håndhygiene kan redusere over 500 000 dødsfall per år. Det ble funnet at den årlige økonomiske virkningen av helsevesen-assosierte infeksjoner i USA var ca. USD 6,5 milliarder i 2004, og hver USD 1 brukt på håndhygienefremmende tiltak kunne resultere i en fordel på USD 23,7. Utdanning spiller en nøkkelrolle i å sette en god praksisbase innen håndhygiene.

De tradisjonelle opplæringsmetodene for studenter med helserelaterte fagområder inkluderer forelesninger i klassen og praktisk, men studentene får sjelden individuelle instruksjoner og tilbakemeldinger på grunn av begrenset arbeidskraft og fasiliteter. Derfor er det et presserende behov for å designe et automatisert og individualisert treningssystem. Dette foreslåtte prosjektet tar sikte på å designe og teste et innovativt opplæringsverktøy for håndhygiene, med følgende spesifikke mål:

1. utvikle en prototype av det AI-bemyndigede AR-systemet for håndhygienetrening og vurdering hos studenter innen helserelaterte fag;
2. gjennomføre en ikke-underordnet randomisert kontrollert studie (RCT) for å teste effektiviteten til dette AI-baserte AR-opplæringssystemet på kunnskap og praktisering av håndhygiene hos studenter med helserelaterte disipliner;
3. evaluere effekten av det AI-baserte AR-treningssystemet og samle inn tilbakemeldinger fra deltakerne.

Hvis det viser seg effektivt, kan dette systemet integreres i læreplanen til studenter på helserelaterte disipliner som en e-læringstilnærming. I fremtiden kan dette systemet også brukes på pleiestedet for sanntidsovervåking og revisjon av helsepersonell i andre helsetjenester.

Metoder Studiedesign: Dette er en non-inferiority to-arm RCT.

Fagrekruttering Tverrfaglige studenter som tar fag ved School of Nursing, School of Optometry og Institutt for anvendt biologi og kjemisk teknologi vil bli rekruttert i løpet av januar til juni 2024. Deltakerne vil abonnere på et tidsrom med treningsøkter (hver økt har 4 deltakere). Alle deltakere som deltar på samme økt vil bli tildelt samme gruppe ved klyngerandomisering. En statistiker vil tildele gruppene på forhånd ved hjelp av en tilfeldig tallgenerator. Deltakerne vil ikke bli informert om gruppen sin før de ankommer studiestedet (Squina International Center for Infection Control i PolyU).

Prøvestørrelse for en klynge randomisert kontrollert studie Forutsatt at antall deltakere i hver klynge varierer fra 5 til 20, vil det være omtrent 6-20 klynger i hver gruppe. Standardavviket for forsøkspersoner antas å være 2,00, intracluster-korrelasjonskoeffisienten er 0,010, og variasjonskoeffisienten for klyngestørrelser er 0,500. Prøvestørrelsen på 200-240 kan oppnå >91 % kraft for å oppdage en forskjell mellom to gruppemiddelverdier (konfidensintervall -1,0 og 1,0) i en tosidig t-test med et signifikansnivå på 0,050.

Vurdering før intervensjon Under besøket på stedet vil deltakerne først signere et samtykkeskjema og bli bedt om å fylle ut et spørreskjema om kunnskap og praksis innen håndhygiene.

Deltakerne må legge fluorescerende pulver på begge hendene og deretter utføre håndvask med flytende såpe uten instruksjoner (første HW-forsøk). Kameraet som er installert over håndvasken vil ta videoer av begge hender (ingen ansikt eller andre deler av kroppen) under denne prosedyren. Etter å ha vasket hendene, må deltakerne skanne fluorescerende pulver som er igjen på hendene i en håndskanner (The Semmelweis Scanner™). De innspilte håndvaskvideoene vil bli brukt til å trene AI-algoritmene for automatisk bildebehandling og vurderinger. To IPC-eksperter vil bedømme kvaliteten på håndhygiene i disse videoene, som vil bli tatt i bruk som grunnleggende sannhet i bildebehandling. Prosentandelen av gjenværende fluorescerende gel på hendene vist i håndskanneren vil bli brukt som en objektiv vurdering for effektiviteten av håndvask hos individuelle deltakere.

Intervensjonsgrupper

Gruppe A (AI-basert AR-treningssystem) Deltakerne vil bruke det AI-bemyndigede AR-treningssystemet for å få individuelle vurderinger av ytelsen til håndvask. De vil ikke bli informert om håndskannerresultatene.

Gruppe B (Håndskanner + Videotrening) Deltakerne vil bruke et eksisterende utdanningsprogram som har vist seg effektivt i vår forrige studie. I korte trekk vil deltakerne bli informert om deres håndskannerresultater under første HW-forsøk. De vil også se en treningsvideo om de 7 trinnene med håndvask.

Vurdering etter intervensjon Deltakerne vil ta det andre HW-forsøket ved å legge fluorescerende pulver på begge hendene igjen og deretter utføre håndvask med videoer tatt opp. Etter å ha vasket hendene, vil deltakerne skanne fluorescerende pulver igjen på hendene igjen i en håndskanner.

Deltakerne vil også bli bedt om å fylle ut et spørreskjema om kunnskap og praksis innen håndhygiene som en del av vurderingen etter intervensjon.

Randomisering, tildelingsskjul og blinding Deltakerne vil bli tilfeldig tildelt intervensjonsgruppene gjennom en randomiseringsprosess utført av en statistiker som ikke vil være involvert i rekruttering av fag. Deltakerne vil bli blendet. RA-ene som er involvert i rekruttering av fag og IPC-ekspertene som vurderer kvaliteten på håndhygiene vil bli blindet for grupperingene. RA-er og studentassistenter som er involvert i videoopptak av håndhygiene på studiestedet vil ikke bli blendet fordi de vil gi instruksjoner til deltakerne.