Ett Edge AI-baserat AR-system för handhygienutbildning i studenter i hälsorelaterade discipliner

Bakgrund Den pågående covid-19-pandemin har utgjort allvarliga hot mot folkhälsan världen över. Även om barn har milda symtom, har de visat sig mer sannolikt överföra viruset inom hushållet än de andra åldersgrupperna. Vikten av handhygien kan inte underskattas i både sjukvård och samhällen. Främjande av handhygien är de bästa metoderna för att förebygga vårdrelaterade infektioner. Det har uppskattats att handhygien skulle kunna minska över 500 000 hänförliga dödsfall per år. Det visade sig att den årliga ekonomiska effekten av hälsovårdsrelaterad infektion i USA var cirka 6,5 ​​miljarder USD 2004 och varje USD 1 som spenderades på främjande av handhygien kunde resultera i en förmån på 23,7 USD. Utbildning spelar en nyckelroll för att skapa en god praxisbas inom handhygien.

De traditionella träningsmetoderna för studenter inom hälsorelaterade discipliner inkluderar föreläsningar i klassen och praktik, men studenter får sällan individuella instruktioner och feedback på grund av begränsad personal och faciliteter. Därför finns det ett akut behov av att utforma ett automatiserat och individualiserat träningssystem. Detta föreslagna projekt syftar till att designa och testa ett innovativt utbildningsverktyg för handhygien, med följande specifika mål:

1. utveckla en prototyp av det AI-bemyndigade AR-systemet för handhygienträning och bedömning hos studenter inom hälsorelaterade discipliner;
2. genomföra en randomiserad kontrollerad prövning utan underlägsenhet (RCT) för att testa effektiviteten av detta AI-baserade AR-träningssystem på kunskap och praktik av handhygien hos studenter inom hälsorelaterade discipliner;
3. utvärdera effekterna av det AI-baserade AR-träningssystemet och samla in feedback från deltagarna.

Om det visar sig vara effektivt kan detta system integreras i läroplanen för studenter inom hälsorelaterade discipliner som ett e-lärande tillvägagångssätt. I framtiden kan detta system även användas på vårdcentralen för realtidsövervakning och revision av vårdpersonal i andra vårdmiljöer.

Metoder Studiedesign: Detta är en non-inferiority tvåarmad RCT.

Ämnesrekrytering Tvärvetenskapliga grundutbildningsstudenter som läser ämnen i School of Nursing, School of Optometry och Institutionen för tillämpad biologi och kemisk teknik kommer att rekryteras under januari till juni 2024. Deltagarna kommer att prenumerera på en tidsperiod av träningspass (varje pass har 4 deltagare). Alla deltagare som deltar i samma session kommer att tilldelas samma grupp genom klusterrandomisering. En statistiker kommer att tilldela grupperna i förväg av en slumptalsgenerator. Deltagarna kommer inte att informeras om sin grupp innan de anländer till studieplatsen (Squina International Center for Infection Control i PolyU).

Provstorlek för en kluster randomiserad kontrollerad studie Om man antar att antalet deltagare i varje kluster varierar från 5 till 20, kommer det att finnas cirka 6-20 kluster i varje grupp. Standardavvikelsen för försökspersoner antas vara 2,00, intraklusterkorrelationskoefficienten är 0,010 och variationskoefficienten för klusterstorlekar är 0,500. Sampelstorleken 200-240 kan uppnå >91 % effekt för att detektera en skillnad mellan två gruppmedelvärden (konfidensintervall -1,0 och 1,0) i ett dubbelsidigt t-test med en signifikansnivå på 0,050.

Bedömning före intervention Under platsbesöket kommer deltagarna att underteckna ett samtyckesformulär först och ombeds att fylla i ett frågeformulär om kunskap och praktik inom handhygien.

Deltagarna kommer att behöva lägga fluorescerande pulver på båda sina händer och sedan utföra handtvätt med flytande tvål utan några instruktioner (första HW-försöket). Kameran som är installerad ovanför handtvättställen kommer att ta videor av båda händerna (inget ansikte eller andra delar av kroppen) under denna procedur. Efter att ha tvättat händerna måste deltagarna skanna fluorescerande pulver som finns kvar på händerna i en handskanner (The Semmelweis Scanner™). De inspelade handtvättsvideorna kommer att användas för att träna AI-algoritmerna för automatisk bildbehandling och bedömningar. Två IPC-experter kommer att bedöma kvaliteten på handhygien i dessa videor, som kommer att antas som grundsanning inom bildbehandling. Procentandelen kvarvarande fluorescerande gel på händerna som visas i handskannern kommer att användas som en objektiv bedömning av effektiviteten av handtvätt hos enskilda deltagare.

Interventionsgrupper

Grupp A (AI-baserat AR-träningssystem) Deltagarna kommer att använda det AI-bemyndigade AR-träningssystemet för att få individualiserade bedömningar av deras handtvättsprestanda. De kommer inte att informeras om resultaten av handskannern.

Grupp B (Handscanner + Videoträning) Deltagarna kommer att använda ett befintligt utbildningsprogram som har visat sig vara effektivt i vår tidigare studie. I korthet kommer deltagarna att informeras om sina handskannerresultat under det första HW-försöket. De kommer också att titta på en träningsvideo om handtvättens 7 steg.

Utvärdering efter intervention Deltagarna kommer att ta det andra HW-försöket genom att lägga fluorescerande pulver på båda händerna igen och sedan utföra handtvätt med inspelade videor. Efter att ha tvättat händerna kommer deltagarna att skanna fluorescerande pulver som finns kvar på händerna igen i en handskanner.

Deltagarna kommer också att bli ombedda att fylla i ett frågeformulär om kunskap och praktik av handhygien som en del av bedömningen efter intervention.

Randomisering, allokeringsdöljande och blindning Deltagarna kommer att slumpmässigt tilldelas interventionsgrupperna genom en randomiseringsprocess utförd av en statistiker som inte kommer att vara involverad i ämnesrekrytering. Deltagarna kommer att bli blinda. De RA som är involverade i ämnesrekrytering och IPC-experterna som bedömer kvaliteten på handhygien kommer att bli blinda för grupperingarna. De RA och studentassistenter som är involverade i handhygienvideoinspelning på studieplatsen kommer inte att förblindas eftersom de kommer att ge instruktioner till deltagarna.