مقالة منهجية

المراقبة الفورية لنظافة اليدين باستخدام سوار معصم مزود بمستشعرات الحركة والتعلم الآلي

42 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/71289

⸱

سبتمبر 29, 2026

 ,  ,  , 
1School of Nursing, Federal University of São Carlos (UFSCar), São Carlos, 2School of Engineering, São Paulo State University (UNESP), São João da Boa Vista

في هذه المقالة

ملخص

يصف هذا البروتوكول عملية الاستحواذ المتزامن، والتدوين، والتقسيم الزمني لبيانات وحدة القياس القصور الذاتي (IMU) التي يتم ارتداؤها على المعصم، وذلك لإنشاء مجموعة بيانات مرجعية للتحقق من تقييم التعلم الآلي لتقنية نظافة اليدين المكونة من 3 خطوات. وتوفر تسميات المراقب وإشارات العلامات الزمنية تدوينات قابلة للتكرار على مستوى كل خطوة، مما يدعم توفير ملاحظات فورية في المستقبل للمهنيين في مجال الرعاية الصحية من خلال تطوير خوارزميات استشعار الحركة القابلة للارتداء.

الملخص

غالباً ما يتجاهل كوادر الرعاية الصحية (HCP) تطبيق تقنيات نظافة اليدين (HH) الموصى بها، مما يقوض جهود الوقاية من العدوى. يهدف جهاز السوار المقترح إلى توزيع المطهرات في نقطة تقديم الرعاية مع توفير تغذية راجعة فورية حول أداء تقنية نظافة اليدين. سيتم إنشاء هذه التغذية الراجعة الفورية بواسطة خوارزمية تصنف حركات اليد على مستوى الخطوات باستخدام مستشعرات القصور الذاتي للمعصم. تخضع هذه الخوارزمية حالياً لعملية تحقق من خلال تقييم الصدق المتلازم مقابل معيار ذهبي، وهو مراقب مدرب يقوم بتقييم تقنية نظافة اليدين. تركز الدراسة الحالية على تطوير والتحقق من بروتوكول الاستحواذ والترميز المطلوب لتدريب الخوارزمية وتقييم الصدق المتلازم قبل النشر السريري الفوري. يصف البروتوكول عملية جمع بيانات متزامنة باستخدام وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) ذات العلامات الزمنية لتحديد حدود الخطوات، وربط تسجيلات مستشعر المعصم المجزأة بملصقات الصحة التي يحددها المراقب لكل حركة. يعتمد تطوير النموذج على بنى نماذج التسلسل القادرة على ترميز السلاسل الزمنية الكثيفة، وسيتم قياس الأداء باستخدام مقاييس التصنيف على مستوى الحركة (مثل F1 score) ومعايير تداخل الأجزاء (مثل intersection‑over‑union) لتعكس كلاً من قرارات الصحة وجودة التجزئة الزمنية. وتشمل النتائج الثانوية أداء توزيع المطهر، وتوقيت وسهولة استخدام التغذية الراجعة، ومدى قبول المستخدمين لها في سير العمل السريري. ستدعم البيانات التي تم جمعها من عينة متنوعة من العاملين في الرعاية الصحية، والتي تضم عدة عمليات تنفيذ خاضعة للإشراف لكل مشارك، تحليلات الصدق المتلازم لتحديد دقة الجهاز وقدرته على تعزيز برامج نظافة اليدين الحالية وتقليل العدوى المرتبطة بالرعاية الصحية.

المقدمة

تعد نظافة اليدين (HH) الاستراتيجية الأبسط والأكثر فعالية والأقل تكلفة للوقاية من العدوى المرتبطة بالرعاية الصحية (HAIs)، والتي تُصنف كمشكلة رئيسية من مشاكل الصحة العامة العالمية1. ومع ذلك، لا يزال الالتزام بهذه الممارسة دون المستوى المثالي في جميع أنحاء العالم2,3. وفي هذا الصدد، يجب على برامج مكافحة العدوى ألا تكتفي بمراقبة معدلات الالتزام بناءً على الفرص المتاحة فحسب، بل يجب أن تراقب أيضاً جودة تقنية نظافة اليدين (HH)، والتي تتضمن اتباع الخطوات الموصى بها والمدة المناسبة لعمل المادة المطهرة4.

فيما يتعلق بالتقنية، توصي منظمة الصحة العالمية (WHO) بتقنية نظافة اليدين (HH) المكونة من 6 خطوات لضمان الفعالية. وهذه الخطوات هي: (1) فرك راحتي اليدين معاً بحركة دورانية؛ (2) فرك راحة اليد اليمنى على ظهر اليد اليسرى مع تشبيك الأصابع؛ (3) فرك راحتي اليدين معاً مع تشبيك الأصابع؛ (4) فرك ظهر أصابع يد واحدة في راحة اليد المقابلة مع إمساك الأصابع وتحريكها ذهاباً وإياباً، والعكس بالعكس؛ (5) فرك الإبهام الأيمن باستخدام راحة اليد اليسرى بحركة دائرية، والعكس بالعكس؛ (6) فرك أطراف أصابع اليد اليسرى في راحة اليد اليمنى بحركات دائرية، والعكس بالعكس5,6.

ومع ذلك، لا تزال الأدلة المتعلقة بالفعالية والجدوى النسبية للتقنيات الموصى بها من قبل منظمة الصحة العالمية غير مكتملة. وبشكل خاص، قامت مراجعة منهجية حديثة بتقييم فعالية تقنية منظمة الصحة العالمية المكونة من 6 خطوات لنظافة اليدين (HH) في تقليل الحمل البكتيري على أيدي المتخصصين في الرعاية الصحية، وقارنتها بنهج بديلة وردت في الأدبيات الدولية. وعلى الرغم من أن تقنية نظافة اليدين المكونة من 6 خطوات أظهرت انخفاضاً في الحمل البكتيري، فقد خلصت المراجعة إلى أن الأدلة التي تحدد التقنية الأكثر فعالية وعملية ليست حاسمة بعد، وأن الأبحاث الخاصة بتقنيات نظافة اليدين تتطلب تحسيناً في التوحيد القياسي عبر الدراسات7. وبالتوازي مع ذلك، روج العديد من المؤلفين عالمياً لتقنية نظافة اليدين المكونة من 3 خطوات، وتتمثل خطواتها في: (1) تغطية جميع أسطح اليدين؛ (2) القيام بفرك دوراني لأطراف الأصابع على راحة اليد المقابلة بالتناوب؛ (3) القيام بفرك دوراني لكلا الإبهامين8,9,10. هذه الخطوات موضحة في الشكل 1.

وتماشياً مع هذه التطورات، قامت تجربة عشوائية محكومة بقياس فرص نظافة اليدين (HH) في 12 جناحاً بمستشفيات الولايات المتحدة (n = 2,923). ومن بين هذه الفرص، حدثت 1,516 (51.9%) في مجموعة التدخل، التي تلقت تدريباً على تقنية نظافة اليدين المكونة من 3 خطوات9، وحدثت 1,407 (48.1%) في مجموعة الضبط، التي تلقت تعليماً تقليدياً يتماشى مع تقنية نظافة اليدين المكونة من 6 خطوات الخاصة بمنظمة الصحة العالمية (WHO). وقد أظهرت مجموعة التدخل امتثالاً أعلى لـ "لحظات منظمة الصحة العالمية الخمس" وللتقنية المكونة من 3 خطوات. وبينما أُفيد بأن الانخفاض في الوحدات المكونة للمستعمرات لم يكن مختلفاً بشكل كبير من حيث النتيجة الميكروبيولوجية الأولية (p = 0.029)، إلا أن الامتثال الملاحظ لنظافة اليدين كان أعلى بكثير في مجموعة التدخل (51.7%) مقارنة بمجموعة الضبط (12.7%).

أدت تقنية HH المكونة من 3 خطوات إلى تحقيق خفض أكبر في قيمة log10 لوحدات تشكيل المستعمرات (الوسيط 4.45، المدى الربيعي 4.04–5.15) مقارنة بالتقنية المكونة من ست خطوات (الوسيط 3.91، المدى الربيعي 3.69–4.62؛ p = 0.021)8. والجدير بالذكر أنه عبر الدراستين، لم تختلف تخفيضات عدد المستعمرات بشكل ملحوظ بين التقنيتين، وتدعم كلتا الدراستين الاستنتاج بأن الطريقة المكونة من 3 خطوات تكون فعالة عند تنفيذها بشكل صحيح8,9.

بناءً على هذه الأدلة، قام الباحث الرئيسي ومجموعته البحثية بتقييم وإثبات فعالية تقنية HH المكونة من 3 خطوات بين المتخصصين في الرعاية الصحية في مستشفى تعليمي وبحثي في المنطقة الوسطى الغربية من البرازيل. وفي ذلك العمل، أظهر التقييم الميكروبيولوجي لأيدي المشاركين عدم نمو أي كائنات دقيقة ممرضة محتملة بعد الأداء الصحيح للتقنية المكونة من 3 خطوات لمدة 15 s. وقد دعمت هذه النتائج فعالية هذه التقنية11,12.

في ظل القضايا العالمية الموصوفة أعلاه، تركز الدراسة الحالية على تطوير منتج تقني يتعلق بنظافة اليدين، يهدف إلى زيادة امتثال المتخصصين في الرعاية الصحية من خلال استخدام سوار معصم قادر على صرف المطهر عبر أمر صوتي في نقطة تقديم الرعاية وتوفير تغذية راجعة بشأن جودة تقنية نظافة اليدين المطبقة (الشكل 2)، مع شاشة يمكن فصلها بسهولة عن الخزان، مما يسمح بإخضاع جزء الخزان للتطهير عالي المستوى حسب الحاجة. وتجدر الإشارة إلى أن المقترح المقدم هنا مقدم حالياً بموجب طلب براءة اختراع لنموذج منفعة (امتياز براءة اختراع) وفقاً للبروتوكول المعمول به في المعهد الوطني البرازيلي للملكية الصناعية (INPI) تحت رقم BR 20 2022 001267 4. لذا، فمن الضروري التحقق من صحة خوارزمية السوار لضمان تقديم تقييم موثوق وصحيح لخطوات نظافة اليدين الثلاث، مع القدرة على التمييز بدقة بين التنفيذ الصحيح والخاطئ للتقنية. تتعلق صلاحية المحك بقدرة الطريقة على التطابق مع قياسات أخرى يتم جمعها لدراسة المفهوم نفسه. وتحاول صلاحية المحك تقييم مدى دقة مقياس جديد في التنبؤ بمفهوم أو محك تم التحقق من صحته مسبقاً13.

تصف الصلاحية المرتبطة بالمحك الدرجة التي يتوافق بها إجراء القياس مع مقاييس أخرى تهدف إلى تقييم نفس المفهوم الأساسي، وتُستخدم ضمن هذا الإطار لتقييم ما إذا كانت الأداة الجديدة تتوافق مع معيار مرجعي (محك) معتمد وموثوق وتم التحقق من صلاحيته مسبقاً. يتطلب التحقق من الصلاحية المرتبطة بالمحك (1) اختيار محك مناسب وذي صلة من الناحية المفاهيمية، و(2) التحقق من صلاحية المحك بشكل مستقل14. عندما يتم الحصول على المعيار المرجعي في نفس وقت استخدام الأداة الخاضعة للتقييم، تُعتبر الصلاحية المرتبطة بالمحك عادةً صلاحية تزامنية، بينما تُعتبر تنبؤية عندما يتم قياس المعيار المرجعي في نقطة زمنية لاحقة؛ وقد يسترشد هذا التمييز أيضاً بالغرض المقصود من التقييم15.

وبناءً على ذلك، يمكن تقييم قوة الاتفاق بين الجهاز ومقياس خارجي معياري (gold-standard) من خلال التحليل الإحصائي. وعادةً ما يحدد هذا التحليل كمياً العلاقة أو الاتفاق بين الجهاز قيد الدراسة والمعيار الخارجي (المعيار الذهبي) باستخدام مقاييس الارتباط أو التوافق المناسبة14.

بالنسبة للمفهوم المحدد للامتثال لنظافة اليدين (HH)، تُعتبر الملاحظة المباشرة، التي يتم تنفيذها من خلال التسجيل المنهجي لفرص نظافة اليدين وتقييم جودة التقنية بواسطة مراقبين مدربين، المعيار الذهبي لتقييم المعايير16 وتوصي بها منظمة الصحة العالمية (WHO) بشدة5.

في هذا العمل، قام الباحث بدور المراقب المدرب الذي يتولى تقييم تقنية نظافة اليدين (HH) لدى المشاركين. ويعد الباحث الرئيسي خبيرًا معترفًا به في مجال الوقاية من العدوى المرتبطة بالرعاية الصحية ومكافحتها، مع خبرة خاصة في الالتزام بـ "اللحظات الخمس لنظافة اليدين" حسب منظمة الصحة العالمية 5.

لتمكين تقييم موضوعي وتدريجي لتنفيذ التقنية، تدمج الدراسة الحالية التقييم الرصدي المعياري مع الاستشعار العطالي المرتدى على المعصم وإجراء منهجي للتحديد الزمني لكل خطوة. يتم تحديد حدود الخطوات أثناء عملية الحصول على البيانات باستخدام وحدة قياس عطالية (IMU) مخصصة للعلامات الزمنية يشغلها باحث متعاون، حيث يقوم بالإشارة إلى بداية أو نهاية الخطوة وتدوين الانتقالات بين الخطوات من خلال أحداث نقر قصيرة. يتم اكتشاف أحداث النقر هذه لاحقاً باستخدام مسار اكتشاف القمم (peak-detection pipeline) بلغة Python، وتُستخدم لتقسيم تسجيلات وحدة قياس العطالية بالمعصم إلى حالات الخطوة 1، والخطوة 2، والخطوة 3. ثم يتم إقران الإشارات المقسمة حسب الخطوات الناتجة مع تسميات صحة ثنائية (صحيحة أو غير صحيحة) يحددها المراقب على مستوى الحركة. يتيح هذا التصميم نمذجة تقييم تقنية HH كمهمة تسمية لسلاسل زمنية كثيفة تليها عملية تصنيف على مستوى الخطوة.

تعد نماذج التسلسل القائمة على المحولات (Transformer-based sequence models) مناسبة بشكل خاص لصياغة هذه المشكلة لأن آلية الانتباه الذاتي (self-attention) يمكنها تمثيل التبعيات الزمنية في إشارات المستشعرات القابلة للارتداء، كما يمكنها استيعاب التنبؤ من تسلسل إلى تسلسل (sequence-to-sequence prediction) عندما يتم تحديد التسميات الإشرافية بدقة زمنية عالية17. ويتم قياس أداء النموذج باستخدام مقاييس التصنيف على مستوى الحركة (على سبيل المثال، F1 score) إلى جانب معايير التداخل على مستوى المقطع (على سبيل المثال، intersection-over-union)، وبذلك يتم رصد كل من (1) صحة قرارات التقنية و(2) جودة التقسيم الزمني.

على الرغم من أن الهدف النهائي للنظام المقترح هو تقديم تغذية راجعة آلية في الوقت الفعلي أثناء تطبيق إجراءات نظافة اليدين في البيئات السريرية، إلا أن الدراسة الحالية تركز على إجراءات الحصول على البيانات وتصنيفها وتقسيمها زمنياً، وهي العمليات المطلوبة لإنشاء مجموعة البيانات المرجعية لتدريب الخوارزميات والتحقق من صحتها لاحقاً. وبناءً على ذلك، فإن الغرض الأساسي من هذا العمل هو وضع والتحقق من بروتوكول قابل للتكرار لجمع بيانات مستشعرات القصور الذاتي المتزامنة والتصنيفات التي يعدها المراقب، والتي يمكن أن تعمل كمرجع أساسي (ground truth) لتطوير تعلم الآلة في المستقبل.

جُمعت البيانات في كلية الهندسة، بحرم Sao Joao da Boa Vista، التابعة لجامعة ولاية ساو باولو (UNESP). شارك خمسون متخصصاً (n = 50): طلاب (n = 20)، وأعضاء هيئة تدريس (n = 18)، وموظفين تقنيين إداريين (n = 10)، وعمال خدمات عامة (n = 2). تكونت مجموعة البيانات النهائية من 1,500 تنفيذ لتقنية HH المكونة من 3 خطوات. وُجِّه المشاركون لأداء تقنية HH المكونة من 3 خطوات في ثلاثة سيناريوهات مختلفة، تحت إشراف الباحث الرئيسي، الذي عمل كمقيم معياري للتنفيذ الصحيح.

قبل البدء في جمع البيانات، تمت دعوة المشاركين المحتملين للمشاركة وتلقوا شرحاً مفصلاً لأهداف الدراسة وإجراءاتها. تم استقطاب المشاركين من مجتمع FESJ/UNESP، بما في ذلك طلاب مرحلتي البكالوريوس والدراسات العليا، وأعضاء هيئة التدريس، والموظفين الإداريين، وعمال الخدمات العامة. وكان المشاركون المؤهلون هم البالغون (≥18 عاماً)، والقادرون على فهم وتنفيذ إجراء نظافة اليدين، والمستعدون لتقديم موافقة كتابية مستنيرة قبل المشاركة.

بعد الحصول على موافقة مستنيرة مكتوبة، قام مساعد بحث من قسم الهندسة الكهربائية بتثبيت مستشعر لالتقاط الحركة على معصم المشارك المفضل (الأيمن أو الأيسر). وطوال عملية جمع البيانات، ظل الباحث المتعاون حاضرًا لتقديم الدعم الفني، بما في ذلك ضمان نقل الإشارة بشكل موثوق ومراقبة تباين الإشارة.

البروتوكول

تمت الموافقة على هذا البروتوكول التجريبي من قبل لجنة أخلاقيات البحث المؤسسية في المستشفى الجامعي. وطُلب من المشاركين الذين وافقوا على المشاركة التوقيع على نموذج الموافقة المستنيرة وفقاً للقرار رقم 466/2012 الصادر عن المجلس الوطني للصحة في البرازيل18. والكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.

1. تحضير بيئة جمع البيانات

  1. ضع جهاز كمبيوتر محمول، وهاتفاً ذكياً مثبتاً على حامل، وكرسياً أمام مساعد البحث.
  2. ضع جهاز كمبيوتر محمول وكرسياً أمام المراقب المدرب.
  3. ضع مقعداً صغيراً بجانب المراقب المدرب، وضع وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) الخاصة بالعلامات الزمنية عليه بحيث يمكن الوصول إليها بسهولة.
  4. ثبت وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) الخاصة بالعلامات الزمنية على سطح المقعد الصغير باستخدام شريط لاصق.
  5. ضع زجاجة من مطهر اليدين الكحولي، ومناديل مبللة، وكريماً مرطباً، ووحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) التي تُلبس في المعصم، وساعة إيقاف على الطاولة أمام المشارك.
  6. ضع سلة مهملات بجانب المشارك.

2. التحقق من اتصال التطبيق (بواسطة مساعد البحث)

  1. تأكد من بقاء مستوى شحن بطارية الهاتف الذكي أعلى من 80%.
  2. تأكد من شحن وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) التي تُلبس على المعصم شحناً كاملاً.
  3. تأكد من شحن وحدة القياس القصورية (IMU) الخاصة بالعلامة الزمنية شحناً كاملاً.
  4. تأكد من أن الـ "البقاء مستيقظاً" التطبيق نشط.
  5. قم بتشغيل الـ التقاط BSL التطبيق، الذي تم تطويره في مختبر الإشارات الطبية الحيوية (LSBio/UFSCar)، وانتظر حتى يكتمل فحص جهاز البلوتوث.
  6. تحقق من ظهور كلتا وحدتي القياس بالقصور الذاتي (IMUs) في قائمة الأجهزة المتاحة على الشاشة الرئيسية.
  7. تأكد من أن حالة الاتصال لكل من وحدتي القياس بالقصور الذاتي (IMUs) تظهر كـ "متصل" وأن بيانات المستشعر في الوقت الفعلي يتم تحديثها باستمرار قبل بدء عملية الحصول على البيانات.
  8. تأكيد أن سير عمل الاستحواذ والمعالجة الكامل الموضح في الشكل 3 يتم التأكد من جاهزيته للعمل قبل البدء في تسجيل المشارك.
  9. قبل البدء في عملية الحصول على البيانات، تحقق من أن كلا وحدتي القياس بالقصور الذاتي (IMUs) القابلتين للارتداء (WitMotion WT901BLECL) تعملان وفقاً للإعدادات الافتراضية للشركة المصنعة، مع التسجيل المستمر لإشارات مقياس التسارع ومقياس الجيروسكوب ثلاثي المحاور، وبنطاق قياس لمقياس التسارع يبلغ ±6 ج، ونطاق قياس للجيروسكوب يبلغ ±2000 °ثانية، وبتردد أخذ عينات فعال يبلغ ٢٥ هرتز تقريباً. ولم يتم تطبيق أي ترشيح إضافي على مستوى الأجهزة أثناء عملية الحصول على البيانات.

3. إعداد المراقب المدرب

  1. التأكد من أن كل مشارك يكمل المراحل الثلاث لجمع البيانات بشكل فردي، مع عدم تواجد أي مشارك آخر في الغرفة أثناء عملية الحصول على الإشارة.
  2. تعيين مراقب مدرب واحد لتوجيه ومراقبة كل مشارك.
  3. تسجيل تصنيف كل خطوة من خطوات تقنية نظافة اليدين (HH) المكونة من 3 خطوات في جدول بيانات مخصص.
  4. التأكد من أن المراقب المدرب لديه رؤية واضحة لتقنية نظافة اليدين التي يؤديها المشارك، وإمكانية وصول سهلة إلى وحدة القياس القصور الذاتي (IMU) الخاصة بالعلامات الزمنية.
  5. تقييم كل خطوة من خطوات تقنية نظافة اليدين وفقاً لبروتوكول نظافة اليدين القياسي المكون من 3 خطوات9. تصنيف كل خطوة على أنها صحيحة أو غير صحيحة وفقاً لمعايير التقييم المحددة مسبقاً.
    ملاحظة: تم تنظيم جدول البيانات ليشمل معرف المشارك، ورقم تنفيذ تقنية نظافة اليدين (1-10 لكل مرحلة من مراحل جمع البيانات الثلاث)، وتصنيف الخطوات 1 و2 و3 من تقنية نظافة اليدين. يتم تسجيل تصنيف كل خطوة كصحيحة أو غير صحيحة.

4. تحضير المشارك (بواسطة مساعد البحث)

  1. اطلب من المشارك الجلوس على كرسي في مواجهة المنضدة المُعدة.
  2. وجّه المشارك لوضع كلتا الساعدين على المنضدة.
  3. اطلب من المشارك اختيار المعصم المفضل لوضع وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) التي تُلبس في المعصم.
  4. ثبّت وحدة الـ IMU في المعصم الذي اختاره المشارك باستخدام حزام Velcro، مع التأكد من ثباتها واستقرارها دون التسبب في أي انزعاج.
  5. ضع ساعة إيقاف مرئية أو مؤقتاً رقمياً على المنضدة في مجال رؤية المشارك.
  6. أجرِ جميع جلسات الحصول على البيانات في المختبر نفسه تحت إضاءة اصطناعية ثابتة ومع تشغيل تكييف الهواء طوال الجلسات التجريبية للحفاظ على ظروف بيئية متسقة.

5. إجراء جمع البيانات وتسجيلها (بواسطة المراقب المدرب)

ملاحظة: يُعرض نظرة عامة على سير عمل جمع البيانات الكامل في الشكل 4. يتكون البروتوكول من ثلاث مراحل استحواذ متتالية: (1) التعليمات الشفهية، (2) عرض التقنية الصحيحة، و(3) تنفيذ أنماط خطأ محددة مسبقاً. في كل مرحلة، يقوم المشاركون بـ 10 تكرارات لتقنية نظافة اليدين المكونة من 3 خطوات. وطوال جميع المراحل، يقوم المراقب المدرب بتقييم صحة كل خطوة وإنشاء علامات زمنية باستخدام وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) للعلامات الزمنية لدعم تقسيم الإشارات والتعليق التوضيحي اللاحق لمجموعة البيانات الناتجة. يلخص الشكل 3 سير العمل الكامل لعمليات الاستحواذ، والمعالجة، والتقسيم، وإنشاء مجموعة البيانات.

  1. المرحلة الأولى من جمع البيانات
    1. اشرح شفهياً كل خطوة من خطوات تقنية HH المكونة من 3 خطوات للمشارك (الشكل 1).
    2. صرح بوضوح: "قم بتنفيذ كل خطوة من الخطوات الثلاث لمدة 5 s على الأقل، بحيث تستغرق التقنية الكاملة 15 s على الأقل."
    3. وجه المشارك لمراقبة ساعة الإيقاف الموضوعة أمامه.
    4. وجه المشارك لتنفيذ تقنية HH المكونة من 3 خطوات 10 مرات، مع السماح بفترة راحة بين كل تنفيذ كامل لتقنية HH.
    5. انقر على وحدة IMU الخاصة بالعلامات الزمنية مرة واحدة فور الانتهاء من كل خطوة من خطوات HH لإنشاء مرجع زمني يُستخدم أثناء عملية التجزئة.
    6. تأكد من أن المراقب المدرب يقيم بعناية جودة كل خطوة HH يتم تنفيذها ويسجلها في جدول البيانات كخطوة صحيحة أو غير صحيحة.
    7. عند التنفيذ الخامس لتقنية HH المكونة من 3 خطوات، ذكر المشارك بتنفيذ كل خطوة لمدة 5 s على الأقل.
    8. راقب عرض الإشارة في الوقت الفعلي في تطبيق الهاتف الذكي وتأكد من استقبال حزم البيانات باستمرار من كلتا وحدتي IMU طوال جلسة التسجيل. في حالة اكتشاف فقدان في الحزم، أو انقطاع اتصال المستشعر، أو رداءة جودة الإشارة، أوقف التسجيل، واستعد اتصال Bluetooth إذا لزم الأمر، وكرر عملية الاستحواذ لضمان تسجيل إشارة كامل وموثوق.
  2. المرحلة الثانية من جمع البيانات
    1. تأكد من أن المراقب المدرب يوضح التنفيذ الصحيح لتقنية HH المكونة من 3 خطوات (الشكل 1).
      1. تأكد من أن المراقب المدرب يستعرض كل خطوة ببطء وأمام نظر المشارك بشكل كامل، مع تكرار أي خطوة حسب الحاجة حتى يشير المشارك إلى فهمه.
      2. تأكد من أن المراقب المدرب يحدد نقاط التلامس الحرجة والأخطاء الشائعة أثناء العرض التوضيحي.
    2. صرح بوضوح: "قم بتنفيذ كل خطوة من الخطوات الثلاث لمدة 5 s على الأقل، بحيث تستغرق التقنية الكاملة 15 s على الأقل، وذلك اتباعاً للعرض العملي الذي قدمه المراقب المدرب."
    3. وجه المشارك لتنفيذ 10 تكرارات لتقنية HH المكونة من 3 خطوات.
    4. قيم مدى صحة كل خطوة من خطوات تقنية HH المكونة من 3 خطوات.
    5. أنشئ علامات زمنية باستخدام وحدة IMU الخاصة بالعلامات الزمنية بعد كل خطوة HH.
    6. راقب إرسال الإشارة في الوقت الفعلي طوال جلسة الاستحواذ. في حالة اكتشاف فقدان في الحزم، أو انقطاع اتصال المستشعر، أو رداءة جودة الإشارة، أوقف التسجيل وكرر عملية الاستحواذ بعد استعادة الإرسال الطبيعي للإشارة.
  3. المرحلة الثالثة من جمع البيانات
    1. تأكد من أن المراقب المدرب يستعرض نمط الخطأ الذي سيقوم المشارك بتنفيذه.
    2. تأكد من أن المراقب المدرب يطبق أنماط الخطأ 1 و2 و3 و4 بالتسلسل.
      1. خصص أنماط الخطأ 1-4 بالتسلسل للمشاركين المتتابعين وكرر الدورة بعد المشارك الرابع.
    3. تأكد من أن المراقب المدرب يستعرض أنماط الخطأ، والمعرفة كما يلي:
      1. نمط الخطأ 1: بالنسبة للخطوة 1، قم بتغطية راحتي اليد فقط وأغفل بقية أسطح اليد. بالنسبة للخطوة 2، افرك أطراف الأصابع مع استثناء الإبهامين. بالنسبة للخطوة 3، حرك الإبهامين ذهاباً وإياباً دون فرك دوراني.
      2. نمط الخطأ 2: بالنسبة للخطوة 1، أغفل تغطية ظهر اليد اليسرى. بالنسبة للخطوة 2، افرك فقط أطراف الأصابع السبابة والوسطى والبنسر، مع استثناء الخناصر والإبهامين. بالنسبة للخطوة 3، قم بتنفيذ فرك دوراني جزئي فقط للإبهامين.
      3. نمط الخطأ 3: بالنسبة للخطوة 1، أغفل تغطية ظهر اليد اليمنى. بالنسبة للخطوة 2، افرك فقط أطراف أصابع اليد اليمنى. بالنسبة للخطوة 3، قم بتنفيذ فرك دوراني للإبهام الأيمن فقط.
      4. نمط الخطأ 4: بالنسبة للخطوة 1، قم بتغطية راحتي اليد فقط. بالنسبة للخطوة 2، افرك أطراف الأصابع باستخدام نمط حركة معكوس أو غير صحيح. بالنسبة للخطوة 3، قم بتنفيذ فرك دوراني للإبهام الأيسر فقط.
    4. "قم بتنفيذ كل خطوة من الخطوات الثلاث لمدة 5 s على الأقل، بحيث تستغرق التقنية الكاملة 15 s على الأقل، وذلك اتباعاً للعرض العملي الذي قدمه المراقب المدرب."
    5. وجه المشارك لتنفيذ 10 تكرارات لتقنية HH المكونة من 3 خطوات.
    6. قيم مدى صحة كل خطوة من خطوات تقنية HH المكونة من 3 خطوات.
    7. أنشئ علامات زمنية باستخدام وحدة IMU الخاصة بالعلامات الزمنية بعد كل خطوة HH.
    8. راقب إرسال الإشارة في الوقت الفعلي طوال جلسة الاستحواذ. في حالة اكتشاف فقدان في الحزم، أو انقطاع اتصال المستشعر، أو رداءة جودة الإشارة، أوقف التسجيل وكرر عملية الاستحواذ بعد استعادة الإرسال الطبيعي للإشارة.
  4. قم بإزالة وحدة IMU المثبتة على المعصم بلطف من معصم المشارك.
  5. امسح أي كمية زائدة من مطهر اليدين الكحولي باستخدام مناشف ورقية.
  6. نظف سطح العمل وتخلص من المناشف الورقية المستخدمة في سلة المهملات.
  7. قدم كريماً مرطباً إذا طلب المشارك ذلك أو أفاد بالحاجة إليه.
  8. اشكر المشارك على مساهمته.

النتائج

تم تنفيذ بروتوكول جمع البيانات السريرية كما هو مخطط له، وتم الحصول بنجاح على إشارات القصور الذاتي من الأجهزة المثبتة على المعصم من جميع المشاركين المسجلين خلال جميع عمليات تنفيذ HH المجدولة. تضمنت مجموعة البيانات الناتجة 50 مشاركاً و 1,500 تنفيذ كاملاً لتقنية HH المكونة من 3 خطوات (30 تنفيذاً لكل مشارك). وعند تقسيم هذه البيانات إلى ثلاث خطوات مرتبة لكل تنفيذ، نتج عن ذلك 4,500 مقطع حركي في المجمل.

تنفيذ الاختبار السريري

قام كل مشارك بتنفيذ ثلاث مجموعات متتالية، تتكون كل مجموعة من 10 عمليات تنظيف لليدين (HH) (بإجمالي 30 عملية تنظيف لكل مشارك)، وتضمنت كل عملية تنظيف لليدين الخطوات الثلاث المرتبة المحددة لتقنية الخطوات الثلاث. نُفذت المجموعة الأولى بعد شرح شفهي للحركات الصحيحة؛ ونُفذت المجموعة الثانية بعد شرح شفهي وعرض مرئي للحركات الصحيحة؛ بينما نُفذت المجموعة الثالثة بعد عرض حركات خاطئة تعكس أنماط الأخطاء الشائعة الملاحظة في الممارسة الرعاية الصحية. بالنسبة لمجموعة الحركات الخاطئة، تم استخدام أربعة أنماط أخطاء محددة مسبقاً وتوزيعها على المشاركين باستخدام مخطط توزيع متوازن (أي تدوير الأنماط بين المشاركين المتعاقبين) لضمان تمثيل متكافئ لكل نوع من أنواع الأخطاء على مستوى المجموعة.

أكمل جميع المشاركين الـ 50 مراحل الاستحواذ الثلاث بنجاح، مما أدى إلى 1,500 تنفيذ كامل لتقنية HH المكونة من 3 خطوات. وخلال عملية جمع البيانات، قام المراقب المدرب بتقييم كل تنفيذ وتسجيل مدى صحة الخطوة 1 والخطوة 2 والخطوة 3 وفقاً لمعايير التقييم المحددة مسبقاً. وفي الوقت ذاته، تم إنشاء علامات زمنية باستخدام وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) المساعدة للإشارة إلى الانتقالات بين خطوات HH المتتالية. وقد نتج عن هذا الإجراء مجموعة كاملة من التعليقات التوضيحية القائمة على المراقبة والمراجع الزمنية لجميع التنفيذات المسجلة، مما أتاح إجراء عملية التجزئة اللاحقة وبناء مجموعة البيانات.

تحديد الخطوات الزمنية

صاحب جميع الجلسات باحث متعاون مسؤول عن إنشاء مرجع زمني خارجي لحدود الخطوات. وقد تم إنتاج هذا المرجع باستخدام وحدة قياس قصور ذاتي (IMU) ثانية مخصصة للتعليقات التوضيحية، حيث تم النقر عليها بخفة باليد للإشارة إلى بداية ونهاية كل خطوة، بما في ذلك الانتقالات بين الخطوات المتتالية. وقد ولّدت عمليات النقر هذه إشارة علامة مشفرة زمنياً، استُخدمت لاحقاً لتحديد المدى الزمني للخطوة 1 والخطوة 2 والخطوة 3 - لكل عملية تنفيذ HH.

تم إنشاء علامات زمنية بنجاح لجميع عمليات تنفيذ HH المسجلة. وقد أنتجت الأحداث الناتجة عن النقر قممًا مميزة في إشارة IMU المساعدة، مما أتاح تحديداً واضحاً للانتقالات بين الخطوة 1 والخطوة 2 والخطوة 3. وفرت هذه المراجع الزمنية آلية قابلة للتكرار لمزامنة تعليقات المراقب مع تسجيلات IMU التي يتم ارتداؤها على المعصم، وشكلت الأساس لعملية تقسيم الإشارة اللاحقة.

معالجة الإشارات والتقسيم

تَمَّ تطوير خوارزمية تعتمد على لغة Python لمعالجة تدفق بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) ذات العلامات الزمنية، بما في ذلك عمليات الترشيح ومنطق اكتشاف القمم لتحديد الأحداث الناتجة عن النقر بشكل موثوق. أُجريت معالجة الإشارات باستخدام نص برمجي مخصص بلغة Python تم تنفيذه في بيئة التطوير المتكاملة Spyder الإصدار 6.0.5 مع Python 3.9.19 (توزيعة Anaconda، نظام التشغيل Windows 11). استوردت إشارات IMU من ملفات نصية محددة في Python باستخدام الكشف التلقائي عن المحددات والتحليل العددي المتوافق مع الإعدادات المحلية لاستعادة قناة السرعة الزاوية للجيروسكوب التي تم الحصول عليها بتردد 25 Hz. خضعت الإشارة لعملية تقويم موجة كاملة وتنعيم باستخدام نواة غاوسية أحادية البعد (σ ≈ 60 ms) لتوهين الضوضاء عالية التردد مع الحفاظ على غلافها الزمني. بعد ذلك، تم تحديد الأحداث المنفصلة من خلال إجراء مؤتمت لاكتشاف القمم مقيد بحد أدنى من البروز (5% من السعة القصوى)، وأدنى مسافة بين القمم، وأدنى عرض للقمة. استُخدمت القمم المكتشفة لاحقاً كمراجع زمنية لتقسيم تسجيلات IMU المرتدية على المعصم إلى حالات حركية للمرحلة 1، والمرحلة 2، والمرحلة 3، مما نتج عنه مجموعة بيانات مفصلة حسب الخطوات تشمل 1,500 عملية تنفيذ (4,500 حالة خطوة مقسمة).

يوضح الشكل 5 إجراء التقسيم الزمني لثلاث عمليات تنفيذ متتالية لـ HH (تسع خطوات إجمالاً)، حيث يعرض إشارة IMU ذات العلامات الزمنية المفلترة والقائمة على النقر، والقمم المكتشفة المقابلة لها والمستخدمة كأحداث لحدود الخطوة، وإشارة IMU المرتداة على المعصم والمزامنة والتي تم تسجيلها أثناء أداء HH. ويتم تلخيص سير العمل الكامل من اكتساب البيانات إلى توليد مجموعة البيانات المرمزة على مستوى الخطوة في الشكل 3.

تم تطبيق إجراء التجزئة بنجاح على جميع عمليات تنفيذ HH المسجلة. وقد مكنت أحداث العلامات الزمنية المكتشفة من التحديد الموثوق لحدود الخطوات، ومن ثم تجزئة تسجيلات IMU المستمرة المرتدية على المعصم إلى حالات الخطوة 1 والخطوة 2 والخطوة 3. تم إقران مجموعة البيانات الناتجة مع التعليقات التوضيحية التي أنشأها المراقب لكل حالة حركة، مما وفر التصنيفات المرجعية المطلوبة لتدريب الخوارزمية والتحقق من صحتها لاحقاً. يوضح الشكل 5 التطابق بين أحداث العلامات الزمنية والقمم المكتشفة وحدود الحركة الناتجة، مما يبرز التنفيذ الناجح لبروتوكول الاستحواذ والتجزئة المقترح.

مجموعة البيانات الناتجة والفائدة اللاحقة

تجمع مجموعة البيانات الناتجة بين تنفيذات صحيحة وأخرى خاطئة عمدًا لخطوات HH الثلاث تحت ثلاثة ظروف للاكتساب (التعليمات الشفهية، والعرض الشفهي والبصري معًا، وأنماط الخطأ الموجهة)، مع توفير حدود زمنية على مستوى الخطوة من خلال إشارة علامة IMU المساعدة. تتيح مجموعة البيانات هذه تطوير وتقييم نماذج تصنيف مرحلية تستخدم بيانات IMU القابلة للارتداء، وذلك بهدف عملي بعيد المدى وهو تمكين تقديم ملاحظات في الوقت الفعلي لمتخصصي الرعاية الصحية أثناء أداء HH في البيئات السريرية. وتقتصر جميع الاستنتاجات على إثبات جدوى البروتوكول والنجاح في إنشاء مجموعة بيانات كبيرة ومجزأة حسب الخطوات، وتكون مناسبة للنمذجة الخوارزمية اللاحقة.

figure-results-1
الشكل 1: توضيح لتقنية نظافة اليدين (HH) المكونة من ثلاث خطوات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-2
الشكل 2: نموذج أولي لجهاز مراقبة نظافة اليدين الذي يُلبس على المعصم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-3
الشكل 3: سير عمل الحصول على البيانات ومعالجتها وتجزئتها. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-4
الشكل 4: تمثيل تخطيطي للطريقة المقترحة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-5
الشكل 5: الكشف عن حدود الخطوات وتجزئة ثلاثة تنفيذات متتالية لنظافة اليدين المكونة من ثلاث خطوات. يظهر إشارة وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) التي يتم ارتداؤها على المعصم والمسجلة من مشارك باللون الأزرق، وتظهر إشارة وحدة القياس بالقصور الذاتي للمؤشر الزمني القائم على النقر المصفاة باللون البرتقالي. تشير الدوائر الحمراء إلى القمم الناتجة عن النقر والمستخدمة لتحديد الانتقالات بين خطوات نظافة اليدين. تم ترقيم الخطوات الفردية داخل كل تنفيذ لنظافة اليدين بـ 1 و2 و3. تظهر تسع خطوات متتالية (ثلاثة تنفيذات كاملة لنظافة اليدين) للتوضيح. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المناقشة

تتناول هذه الدراسة صدق المحك لتقييم تقنية HH المتدرجة من خلال الجمع بين عملية توسيم رصدية معيارية واستشعار قصوري قابل للارتداء واستراتيجية تقسيم زمني قابلة للتكرار. ويقوم النقاش التالي بتفسير الخيارات المنهجية وتحديد المساهمات العلمية المتوقعة، مع الحفاظ على الاتساق مع نطاق الدراسة والأدلة الناتجة عن تنفيذ البروتوكول وبناء مجموعة البيانات.

التفسير والمساهمة

تتمثل إحدى المساهمات الرئيسية في إثبات جدوى إنشاء مجموعة بيانات مستشعرات قابلة للارتداء ومحددة الخطوات لتقنية HH المكونة من 3 خطوات تحت ظروف مضبوطة تشمل كلاً من الأداء الصحيح والأنماط الخاطئة التمثيلية. ويدعم حجم مجموعة البيانات (50 مشاركاً، و1,500 تنفيذ كاملاً لتقنية HH، و4,500 جزء من الخطوات) تطوير النموذج وتقييمه على مستوى الحركة (الخطوة)، بدلاً من التعامل مع HH كنشاط واحد غير متمايز.

من خلال هيكلة عمليات الاكتساب صراحةً إلى ثلاثة أقسام (تعليم شفوي، وعرض توضيحي شفوي وبصري، وأنماط خاطئة موجهة)، تضع الدراسة أساساً متماسكاً لتحليل كيفية تأثير السياق التعليمي وتحفيز الخطأ على الكينماتيكا على مستوى الخطوة والتمييز الخوارزمي اللاحق19.

اعتبارات منهجية

يوفر استخدام وحدة قياس قصور ذاتي (IMU) ثانية كعلامة زمنية خارجية، مع مؤشرات تعتمد على النقر عند حدود الخطوات، آلية لتحديد الخطوات لا تعتمد على التحليل الذاتي اللاحق القائم على الفيديو فقط. وتعمل خوارزمية كشف القمم والتقسيم اللاحقة المنفذة بلغة Python على تحويل إشارات الحدود هذه إلى مسار عمل متسق، وهو أمر ضروري لعملية التصنيف الزمني الكثيف وتصنيف الصحة لكل خطوة على حدة.

إن التوزيع المتوازن لأربعة أنماط غير صحيحة عبر المشاركين يعزز البنية الداخلية لفئة "غير الصحيح" من خلال تقليل مخاطر التمثيل المفرط لنمط خطأ واحد. ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة نظرًا لأن هدف التصنيف هو الدقة الخاصة بكل خطوة وليس مجرد الكشف العام عن الشذوذ.

خطوات البروتوكول الحرجة

يتمثل أحد الجوانب الجوهرية في البروتوكول المقترح في الحفاظ على التطابق الزمني بين التقييم القائم على الملاحظة والإشارات العطالية المكتسبة من المستشعر القابل للارتداء. ويعتمد تحقيق هذا الهدف على أربع مراحل مترابطة؛ أولاً، يعد الاكتساب الموثوق لإشارات IMU المتزامنة أمراً ضرورياً لضمان عدم فقدان أي معلومات ذات صلة بالحركة أثناء التسجيل. ثانياً، يجب على الملاحظ المدرب تطبيق معايير تقييم محددة مسبقاً بشكل متسق، حيث تشكل هذه التقييمات تسميات الحقيقة الأرضية (ground-truth labels) المستخدمة في تطوير تعلم الآلة لاحقاً. ثالثاً، يجب أن تشير العلامات الزمنية التي يتم إنشاؤها بواسطة IMU المساعد بدقة إلى الانتقالات بين خطوات نظافة اليدين المتتالية، مما يسمح بالمزامنة بين التقييم الرصدي وتسجيلات المستشعر القابل للارتداء. وأخيراً، يعد الكشف الناجح عن القمم وتجزئة الإشارة أمرين أساسيين لعزل حالات الحركة الفردية بشكل صحيح، حيث أن عدم الدقة في التجزئة سيؤثر مباشرة على جودة مجموعة البيانات المصنفة وقد يؤدي إلى انتقال الأخطاء إلى مراحل تدريب الخوارزمية والتحقق من صحتها اللاحقة. وتؤسس هذه المراحل مجتمعةً القاعدة المنهجية المطلوبة لإنشاء مجموعة بيانات مرجعية قابلة للتكرار، ومصنفة بدقة، وموثوقة لتطوير الخوارزميات في المستقبل.

على الرغم من تنفيذ البروتوكول بنجاح طوال الدراسة الحالية، يجب مراعاة عدة عوامل عملية لضمان جودة مجموعة البيانات خلال التطبيقات المستقبلية. يعد الاتصال المستقر بين وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs) وتطبيق الاستحواذ، إلى جانب التوليد الموثوق لعلامات التوقيت، أمرًا مهمًا لضمان نجاح عملية الحصول على البيانات وتقسيم الإشارات لاحقًا. لذا، يجب فحص التسجيلات التي تحتوي على علامات توقيت مفقودة أو غامضة بصريًا وإعادة الحصول عليها عند الضرورة. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر التصنيف المتسق من قبل المراقب أمرًا أساسيًا لأن هذه التعليقات التوضيحية تشكل الحقيقة المرجعية (ground truth) لتطوير تعلم الآلة لاحقًا. وأخيرًا، يوصى بالتحقق البصري من الإشارات المقسمة للتأكيد على أن حدود الحركة المكتشفة تتوافق مع خطوات نظافة اليدين المتوقعة قبل إدراجها في مجموعة البيانات المرجعية.

الصلاحية والتعميم

من منظور صدق المحك، يكمن السؤال الجوهري في ما إذا كانت صحة تنفيذ الخطوة المستنتجة من إشارات وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) تتوافق مع محك خارجي مستقل، وهو ما يتمثل هنا في الملاحظة المدربة أثناء عملية الجمع. يربط هذا التصميم هدف النموذج ببناء سلوكي قابل للتفسير - وهو التنفيذ الصحيح لكل خطوة من الخطوات الثلاث - بدلاً من الاعتماد على مؤشرات غير مباشرة. كما يتيح ذلك تقديم تقارير عن مدى الاتفاق بنفس مستوى التفصيل الذي عُرّفت به تسميات التدريب. ومع ذلك، فإن صدق المحك لا يعتمد على النموذج فحسب، بل يعتمد أيضاً على موثوقية واتساق المحك نفسه. وبناءً على ذلك، تُعد إجراءات الملاحظ، ووضوح تعريفات الصحة لكل خطوة، واتساق إشارات الحدود عناصر حاسمة تحدد مدى وجاهة أي اتفاق يتم رصده.

التطبيقات العملية

لا تُقيّم الدراسة الحالية أداء التغذية الراجعة في الوقت الفعلي ضمن الممارسة السريرية؛ بل تهدف بدلاً من ذلك إلى وضع والتحقق من صحة بروتوكول الحصول على البيانات، وتدوينها، وتقسيمها زمنياً، وهو البروتوكول المستخدم لإنشاء مجموعة البيانات المرجعية اللازمة لتطوير تعلم الآلة لاحقاً. وبناءً على ذلك، فإن النتيجة التي تم التحقق من صحتها في هذه الدراسة هي بروتوكول الحصول على البيانات وليس نظام المراقبة في الوقت الفعلي بحد ذاته. وتظل وظائف التصنيف الآلي للحركات، والمراقبة في الوقت الفعلي، وعمليات التغذية الراجعة أهدافاً لمراحل لاحقة من المشروع ولم يتم تقييمها في الدراسة الحالية. إن نموذج التقييم التدريجي ذو أهمية سريرية لأنه يمكن أن يدعم تقديم تغذية راجعة قابلة للتنفيذ؛ حيث إن تحديد الخطوة المحددة الخاطئة يكون عادةً أكثر فائدة من الناحية التشغيلية من تقديم تسمية واحدة بالنجاح أو الفشل لمحاولة HH بأكملها.

يوفر البروتوكول المكون من ثلاثة أقسام أساساً للتحليلات المستقبلية حول كيفية تأثير التعليم والعرض التوضيحي في أنماط تنفيذ التقنية، وهو ما قد يوجه استراتيجيات التدريب وتصميم رسائل التغذية الراجعة الموجهة لخطوات محددة20. وفي حال تحويل هذا النهج إلى تطبيقات مستقبلية في الوقت الفعلي، فإن استخدام جهاز يتم ارتداؤه على المعصم قد يكمل الملاحظة المباشرة من خلال زيادة تكرار وتقنين تقييم تقنية نظافة اليدين دون الحاجة إلى تدقيق مستمر وبشكل شخصي.

مقارنةً بالملاحظة المباشرة التقليدية، التي لا تزال تمثل المعيار المرجعي لتقييم تقنيات نظافة اليدين5، يدمج البروتوكول المقترح بين تقييم الخبراء والاستشعار القابل للارتداء المتزامن والتقسيم القائم على العلامات الزمنية لإنشاء تعليقات توضيحية موضوعية على مستوى الحركة. لقد أصبحت الأنظمة القابلة للارتداء القائمة على وحدات القياس القصورية (IMU) منهجاً راسخاً لتحليل الحركة البشرية لأنها تدعم مسارات معالجة إشارات منظمة تشمل المعالجة الأولية، والتقسيم، واستخلاص الميزات، والتصنيف21. علاوة على ذلك، سلطت مراجعات حديثة الضوء على الاستخدام المتزايد للمستشعرات القابلة للارتداء وأنظمة المراقبة الإلكترونية الأخرى لتقييم نظافة اليدين، مع التأكيد أيضاً على قدرتها على استكمال طرق الملاحظة التقليدية22. وفي هذا السياق، صُمم البروتوكول الحالي خصيصاً لإنشاء مجموعة بيانات مشروحة عالية الجودة تدعم التطوير والتحقق المستقبلي من خوارزميات التعلم الآلي القادرة على تقييم تقنية نظافة اليدين على مستوى كل خطوة فردية.

المحددات والتوجهات المستقبلية

أُجريت عمليات الاستحواذ في بيئة خاضعة للرقابة وتضمنت أنماطاً خاطئة مُوجهة؛ لذا يجب تفسير مدى تمثيل توزيع الأخطاء بالنسبة للممارسة السريرية الروتينية بحذر. وسيتطلب الأمر إجراء تحقق خارجي في ظل ظروف واقعية قبل تقديم ادعاءات بشأن النشر التشغيلي23. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام مراقب مدرب واحد والاعتماد على إشارات الحدود القائمة على النقر يؤديان إلى مصادر محتملة للانحياز المنهجي وتباين التوقيت. وينبغي قياس هذه العوامل في الأعمال اللاحقة (على سبيل المثال، تقييم متانة اكتشاف الحدود واتساق المراقب).

ينبغي أن تولي الأعمال المستقبلية الأولوية لـ: (1) تطوير نماذج تصنيف تعتمد على الذكاء الاصطناعي، (2) إجراء تحليلات توافق رسمية بين مخرجات النماذج والمعيار الرصدي على مستوى الحركة، (3) تقييم مجموعات مختلفة من المستخدمين ومواقع وضع الحساسات، و(4) التحقق من أداء المراقبة في الوقت الفعلي والتغذية الراجعة المرحلية في سير العمل السريري الواقعي. وبناءً على ذلك، فإن أي تصريحات تتعلق بالمراقبة الآلية، أو سهولة الاستخدام، أو زمن الاستجابة، أو الكفاءة، أو القابلية للتوسع السريري يجب أن تُفسر على أنها أهداف مستقبلية وليست نتائج أثبتتها الدراسة الحالية. وبالمثل، فإن التأثير المحتمل للنظام المقترح على الامتثال لنظافة اليدين أو الوقاية من العدوى لا يزال بحاجة إلى إثبات من خلال التحقق السريري مستقبلاً.

الإفصاحات

يؤكد المؤلفون عدم وجود أي تضارب في المصالح فيما يتعلق بهذه الدراسة.

شكر وتقدير

يعرب المؤلفون عن امتنانهم للدعم المالي المقدم من CNPq (المجلس الوطني البرازيلي للتنمية العلمية والتكنولوجية).

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
شريط لاصقSCOTCH5802تثبيت وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) المرجعية على المقعد
مطهر يدين كحولي (70%)جيوفانا بابي-منتج لنظافة اليدين
تطبيق BSL Capture الخاص بجامعة UFSCarLSBio/UFSCar-تطبيق للهاتف الذكي لجمع بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)
وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) (وحدتان)WitMotionWT901BLECLوحدة قياس قصور ذاتي (IMU) واحدة تُلبس على المعصم، ووحدة قياس قصور ذاتي (IMU) واحدة لعلامة زمنية
حاسوب محمولASUSS46Cرصد البيانات ومعالجتها
حاسوب محمولتفاحMacBook Air M1مراقبة البيانات ومعالجتها
كريم ترطيبNIVEA-راحة المشارك بعد تنفيذ HH
مناشف ورقيةSNOB-تجفيف وتنظيف اليدين
سكربت تقسيم باستخدام لغة بايثونمُطوَّر خصيصاً-خوارزمية الكشف عن القمم والتقسيم الزمني لإشارات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)
الهاتف الذكيXIAOMIREDMI 13جمع بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)
حامل الهاتف الذكي--تحديد وضعية الهاتف الذكي أثناء عملية الاستحواذ
مناديل مبللةبامبرز-تنظيف يدي المشارك وسطح العمل

المراجع

  1. World Health Organization. Global report on infection prevention and control: executive summary [Internet]. Geneva: World Health Organization; 2022. Available from: https://cdn.who.int/media/docs/default-source/integrated-health-services-(ihs)/ipc/ipc-global-report/who_ipc_global-report_executive-summary.pdf
  2. World Health Organization. WHO research agenda for hand hygiene in health care 2023–2030: summary. Geneva: World Health Organization; 2023. Available from: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/367527/9789240073715-eng.pdf
  3. Valim MD, et al. Efficacy of the multimodal strategy for hand hygiene compliance: an integrative review. 2019;72(2):552-565.
  4. Toney-Butler TJ, Gasner A, Carver N. Hand hygiene. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK470254/
  5. World Health Organization. WHO guidelines on hand hygiene in health care: first global patient safety challenge Clean Care is Safer Care. Geneva: World Health Organization; 2009: WHO/IER/PSP/2009/01.
  6. World Health Organization. Interim recommendations on obligatory hand hygiene against transmission of COVID-19. Geneva: World Health Organization; 2020. Available from: https://www.who.int/publications/m/item/interim-recommendations-on-obligatory-hand-hygiene-against-transmission-of-covid-19
  7. Price L, et al. Comparing the effectiveness of hand hygiene techniques in reducing the microbial load and covering hand surfaces in healthcare workers: updated systematic review. Am J Infect Control. 2022;50(10):1079-1090.
  8. Tschudin-Sutter S, et al. Simplifying the WHO "how to hand rub" technique: three steps are as effective as six—results from an experimental randomized crossover trial. Clin Microbiol Infect. 2017;23(6):409-414.
  9. Tschudin-Sutter S, et al. Simplifying the World Health Organization protocol: 3 steps versus 6 steps for performance of hand hygiene in a cluster-randomized trial. Clin Infect Dis. 2019;69(4):614-620.
  10. Stadler RN, Tschudin-Sutter S. What is new with hand hygiene? Curr Opin Infect Dis. 2020;33(4):327-232.
  11. Valim MD, et al. The impact of an effective 3-step hand hygiene technique in reducing potentially pathogenic microorganisms found on nursing professionals' hands. J Infect Dev Ctries. 2023;17(8):1088-1098.
  12. Valim MD, et al. Adherence to hand hygiene technique: an observational study. Acta Paul Enferm. 2024;37:eAO0001262.
  13. Campbell JC, Hindle A, Stroulia E. The art and science of analyzing software data. Burlington (MA): Morgan Kaufmann; 2013.
  14. Cunha CM, Neto OPA, Stackfleth R. Main psychometric evaluation methods of the validity of measuring instruments. Rev Aten Saúde. 2016;14(47):75-83.
  15. Pasquali L. Psicometria. Rev Esc Enferm USP. 2009;43:992-999.
  16. Boyce JM, Pittet D. Guideline for hand hygiene in health care settings: recommendations of the Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee and the HICPAC/SHEA/APIC/IDSA Hand Hygiene Task Force. MMWR Recomm Rep. 2002;51(RR-16):1-45.
  17. Ramachandra S, Hoelzemann A, Van Laerhoven K. Transformer networks for data augmentation of human physical activity recognition. arXiv. 2021. arXiv:2109.04054.
  18. Brasil. Conselho Nacional de Saúde. Resolução nº 466, de 12 de dezembro de 2012. Brasília: Conselho Nacional de Saúde; 2012.
  19. Dirgová Luptáková I, Kubovčík M, Pospíchal J. Wearable sensor-based human activity recognition with transformer model. Sensors (Basel). 2022;22(5):1911.
  20. Srigley JA, Furness CD, Baker GR, Gardam M. Quantification of the Hawthorne effect in hand hygiene compliance monitoring using an electronic monitoring system: a retrospective cohort study. BMJ Qual Saf. 2014;23(12):974-980.
  21. Ghasemzadeh H, Ostadabbas S, Guenterberg E, Pantelopoulos A. Wireless medical-embedded systems: a review of signal-processing techniques for classification. IEEE Sens J. 2013;13(2):423-437.
  22. Wang Y, Xu C, Xiang W, et al. Electronic monitoring systems for hand hygiene: systematic review of technology. J Med Internet Res. 2021;23(11):e27880.
  23. Gould DJ, Moralejo D, Drey N, Chudleigh JH. Interventions to improve hand hygiene compliance in patient care. Cochrane Database Syst Rev. 2010;(9):CD005186.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

تغذية راجعة في الوقت الفعليمستشعرات قصوريةالتحقق من صحة الخوارزميةنموذج تسلسليالعاملون في الرعاية الصحيةالوقاية من العدوى

تم نشر هذه المقالة

الفيديو قريباً

تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.