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Enregistrement W2979544332 · doi:10.2196/14806

A Deep Learning Approach for Managing Medical Consumable Materials in Intensive Care Units via Convolutional Neural Networks: Technical Proof-of-Concept Study

2019· article· en· W2979544332 sur OpenAlexvenueno aff
Arne Peine, Ahmed Hallawa, Oliver Schöffski, Guido Dartmann, Lejla Begic Fazlic, Anke Schmeink, Gernot Marx, Lukas Märtin

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueDigital Imaging for Blood Diseases
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceConsumablesContext (archaeology)Convolutional neural networkDeep learningDocumentationIntensive careIdentification (biology)Artificial intelligencePatient safetyMachine learningHealth careMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: High numbers of consumable medical materials (eg, sterile needles and swabs) are used during the daily routine of intensive care units (ICUs) worldwide. Although medical consumables largely contribute to total ICU hospital expenditure, many hospitals do not track the individual use of materials. Current tracking solutions meeting the specific requirements of the medical environment, like barcodes or radio frequency identification, require specialized material preparation and high infrastructure investment. This impedes the accurate prediction of consumption, leads to high storage maintenance costs caused by large inventories, and hinders scientific work due to inaccurate documentation. Thus, new cost-effective and contactless methods for object detection are urgently needed. OBJECTIVE: The goal of this work was to develop and evaluate a contactless visual recognition system for tracking medical consumable materials in ICUs using a deep learning approach on a distributed client-server architecture. METHODS: We developed Consumabot, a novel client-server optical recognition system for medical consumables, based on the convolutional neural network model MobileNet implemented in Tensorflow. The software was designed to run on single-board computer platforms as a detection unit. The system was trained to recognize 20 different materials in the ICU, while 100 sample images of each consumable material were provided. We assessed the top-1 recognition rates in the context of different real-world ICU settings: materials presented to the system without visual obstruction, 50% covered materials, and scenarios of multiple items. We further performed an analysis of variance with repeated measures to quantify the effect of adverse real-world circumstances. RESULTS: Consumabot reached a >99% reliability of recognition after about 60 steps of training and 150 steps of validation. A desirable low cross entropy of <0.03 was reached for the training set after about 100 iteration steps and after 170 steps for the validation set. The system showed a high top-1 mean recognition accuracy in a real-world scenario of 0.85 (SD 0.11) for objects presented to the system without visual obstruction. Recognition accuracy was lower, but still acceptable, in scenarios where the objects were 50% covered (P<.001; mean recognition accuracy 0.71; SD 0.13) or multiple objects of the target group were present (P=.01; mean recognition accuracy 0.78; SD 0.11), compared to a nonobstructed view. The approach met the criteria of absence of explicit labeling (eg, barcodes, radio frequency labeling) while maintaining a high standard for quality and hygiene with minimal consumption of resources (eg, cost, time, training, and computational power). CONCLUSIONS: Using a convolutional neural network architecture, Consumabot consistently achieved good results in the classification of consumables and thus is a feasible way to recognize and register medical consumables directly to a hospital's electronic health record. The system shows limitations when the materials are partially covered, therefore identifying characteristics of the consumables are not presented to the system. Further development of the assessment in different medical circumstances is needed.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,276
Écart entre enseignants0,259 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations14
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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