医療従事者の手指衛生モニタリング方法の新規開発とその精度に関する研究

• Project/Area Number: 21K17262
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 58010:Medical management and medical sociology-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 田頭 保彰 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (70799668)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 手指衛生 / モニタリグン / 画像認識 / AI / 遵守率調査 / アプリケーション / 人工知能

Outline of Research at the Start

手指衛生遵守率の評価方法は様々なものがあり、世界的には直接観察法が推奨されているが、日本ではマンパワーの観点から他の間接的な方法でのみ評価をされている実情がある。様々な手指衛生遵守率のモニタリングシステムが開発されているが、費用が高額のため国内では導入が困難な医療施設が多い。そこで、本研究では近年進歩が進んでいるAI技術を応用してアプリケーションで作動する手指衛生遵守率モニタリングシステムを開発し、システムの導入の閾値を下げ、遵守率を容易にデータ化することで、感染対策の向上につながることを目指している。

Outline of Annual Research Achievements

手指衛生を促進し、手指衛生をモニタリングし、手指衛生を判定するという3つのステップを１つのアプリケーションでできるように開発を行っている。
元々想定していたデバイスとしてiPhoneを考えていたが、サイズが小さすぎるため画像で認識する範囲が狭くなるためiPad miniにデバイスを変更とした。手指衛生を促進するステップについては、画面に人が現れ、顔を認識してそれで、音声とモニターで促進する機能は構築ができたが、画面との距離や複数の顔が通った時などを想定した改良を加えた。医療現場での検証はできていないが、オフィスレベルであれば正確に１人の人を判断することは可能となった。
手指衛生をモニタリグンする手法として、当初は人の関節の動きをみて手指衛生をしている動作で手指衛生をしているとカウントすることを想定していたが、関節を認識する感度の調整、角度の調整が難航し、デバイスが人に合わせるのではなく、人がデバイスに合わせないと判定が困難であることが判明した。またより精度を高めるための技術開発は公表されている無料プログラミングでは困難であることが判明したため、本来想定していた手指衛生モニタリングと判定のロジックを断念することとした。
手指衛生のタイプは限定されるが、アルコール製剤を押す動作を画面の一部で認識することで、手指衛生をしたかどうかの判定をするというロジックに変更をしてその精度の検証を行っている。
判定された手指衛生の情報は、csvデータとして抽出することが可能であるため、きちんと記録がされれば手指衛生遵守率の調査は可能であるが、判定する画像認識の正確性とipad miniの設置、及び医療従事者の動作スピードに認識能が耐えうるか、医療従事者が複数いる場合の認識精度が現時点での課題である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究者の突然の異動と異動先での新型コロナウイルス感染症の病院内感染対策にかなりの時間をさく必要があったため、検証等が行う時間の確保がとれなかったためである。
感染症状況の収束とともに時間確保はできる見通しであり、今後発展的な研究ができるかどうかの見極めを今後お来ない、最終報告を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

現在抱えている課題について検証をまずはオフィスレベルの密度環境で行い、判定の部分の正確性を検証する。
しかしながら、設置条件等の問題からすべての医療現場への汎用性が高くない可能性が研究を行いながら見えてきたため、このシステム系での手指衛生遵守率の調査の可能性についてきちんと研究し報告を行いたい。