Computerbaseret screening for diabetisk retinopati

Følsomhed af retinal screening for risikostratificering af DR ved hjælp af digitale fundusfotografier med og uden assistance fra RiskAnalyzer

Sensitivitet og specificitet af retinal screening for risikostratificering af DR ved hjælp af digitale fundusfotografier og RiskAnalyzer

Kliniske forsøgsmetoder og forskningsdesign: I alt 10.000 forsøgspersoner vil blive rekrutteret til at deltage i denne undersøgelse. Disse emner vil blive tilmeldt gennem to parallelle samarbejdspartnere, Extension for Community Healthcare Outcomes (Project ECHO) og CommuniCare Health Centres. Hver klinik vil modtage cirka 50 % af sagerne om året eller i gennemsnit 50 sager om ugen. Emner vil blive identificeret fra klinikker, CommuniCare Health Centres i San Antonio, TX og Project ECHO, New Mexico. CommuniCare har to tilknyttede steder, Barrio Family Health Center i det sydøstlige San Antonio, TX og Dr. Frank Bryant Health Center også i San Antonio. CommuniCare betjener cirka 45.000 forsøgspersoner om året, hvoraf det anslås, at 5000 har behov for diabetesbehandling. Projekt ECHO i samarbejde med University of New Mexico samarbejder med over 20 landdistriktsklinikker i New Mexico for at yde service til undertjente områder i New Mexico. En rekrutteringsfolder og samtykkeformularer vil blive udleveret til hvert websted. Klinikpersonale vil rekruttere emne til undersøgelsen under planlagte besøg. Forsøgspersonen vil få udleveret en flyer med information om undersøgelsen og det informerede samtykke. Forsøgspersoner, der er interesserede i at blive tilmeldt undersøgelsen, vil blive henvist til en fotograf på webstedet for retinal billeddannelse. Forsøgspersoner vil ikke modtage betaling eller stipendium for deltagelse i denne undersøgelse.

Der er ingen screeningskrav for forsøgspersoner for at deltage i dette forsøg. Forsøgspersoner skal diagnosticeres som en person med præ-diabetes eller diabetes af en læge. Der er ingen krav om eller opfordring til information vedrørende forudgående eller samtidig behandling. Der er ingen kriterier angivet for, at forsøgspersoner skal forlade eller afbrydes fra undersøgelsen, når nethindescreeningen er udført. Forsøgspersoner vil ikke blive trukket tilbage fra undersøgelsen, når nethindescreening har fundet sted. Når forsøgspersonen har gennemført retinal screening, afsluttes perioden for forsøgspersonens deltagelse. Billeder taget fra forsøgspersoner må ikke bruges i undersøgelsen på grund af utilstrækkelig billedkvalitet. Antallet af billeder, der viser sig at være utilstrækkeligt, vil blive sporet og rapporteret ved afslutningen af ​​undersøgelsen. Nethindescreening markerer både begyndelsen og slutningen af ​​forsøgspersonens deltagelse i denne undersøgelse.

For hvert øje vil der blive indsamlet minimum to posteriore polbilleder. Et billede vil blive centreret på fovea og det andet på den optiske disk. Et tredje billede vil blive indsamlet af det forreste segment (forsiden af ​​øjet). Forsøgspersonerne vil ikke blive farmakologisk dilateret. Billeddannelse vil være afhængig af naturlig udvidelse på grund af tilpasning til mørke i billedrummet. Mere end to billeder pr. øje vil kun blive indsamlet, når billedfotografen (fotografen) identificerer et givet billede af utilstrækkelig kvalitet til læsning. Billeder af dårlig kvalitet skyldes typisk fysiologiske årsager, såsom at blinke eller små pupiller og vil ikke blive brugt som en del af denne undersøgelse. Nethindefotografen vil forsøge op til 3 gange at tage billeder af et motivs øjne for at fuldføre billedbehandlingsprotokollen. Studiekoordinatoren vil udføre ugentlige audits af billeddannelsesproceduren for at sikre og dokumentere overholdelse af undersøgelsesprotokollen.

Klasse II medicinsk udstyr, der vil blive brugt til denne undersøgelse, vil være et ikke-mydriatisk eller tilsvarende nethindekamera. Nethindekameraet er beregnet til at blive brugt til at tage digitale billeder af nethinden i det menneskelige øje uden brug af farmakologisk udvidelse. Nethindekameraet har følgende fotograferingstilstande: RGB-farve. Et digitalt kamera er monteret på nethindekameraet for at udføre retinal billeddannelse.

Et billedarkiverings- og kommunikationssystem (PACS) bruges til at modtage DICOM-billeder, planlægningsinformation og tekstrapporter, organisere og gemme dem i et internt format og til at gøre denne information tilgængelig på tværs af et netværk via HIPAA og FDA-godkendte sikre brugergrænseflader. PACS'et består af en optagelseskomponent, en central serverkomponent og en fremviserkomponent, der bruges på computerhardware til generelle formål. Emneinformation, procedureinformation og billedoptagelsesdata fanges, sendes til en server eller alternativt accepteres de direkte fra en DICOM-kompatibel enhed. Efter modtagelse af billedobjekter og tilknyttede data, registrerer serveren de indgående data og billeder i arkivet inklusive eventuelle tilknytninger til tidligere tilfælde. Sagerne præsenteres for brugere med de korrekte tilladelser fra en arbejdsliste, som kontrolleres af en administrerende bruger. Billeddataene transmitteres og gengives på brugerens arbejdsstation ved hjælp af en standard webbrowser. Når serveren registrerer en rapport, er rapporten tilgængelig for den henvisende læge eller kundeservice elektronisk eller via fax.

Umiddelbart efter at billederne og emnedemografi er indsamlet, vil fotografen uploade dataene som en sag til PACS via en VPN-forbindelse etableret mellem billedbehandlingsarbejdsstationen og PACS. Hvis VPN-forbindelsen ikke kan etableres på billeddannelsestidspunktet, vil uploaden ske på et senere tidspunkt, f.eks. afslutning på klinikdagen. Dataene vil ligge på billedbehandlingsarbejdsstationen i op til fem dage for at sikre upload. Den kliniske koordinator vil udføre ugentlige audits af fuldførelse af upload. Når de først er i PACS, læses cases af læserne ved hjælp af en indbygget læseskabelon, der genererer en rapport med deres resultater. Undersøgelsen vil ikke forstyrre standarden for pleje af undersøgelsespersonerne. Hvert websted vil følge sine egne standardprocedurer og pleje. Fundene vil blive rapporteret til den klinik, som har henvist forsøgspersonen til screening. Klinikker vil være ansvarlige for opfølgende behandling, herunder enhver nødvendig intervention eller terapi.

RiskAnalyzer'ens ydeevne: RiskAnalyzer'ens ydeevne vil blive beregnet ved at anvende de minimalt acceptable værdier for sensitivitet (Seo) og specificitet (Spo) værdier, der er angivet på forhånd. Til formålet med denne undersøgelse er de angivne nulhypoteser Seo=0,85 og Spo=0,70. Disse værdier er baseret på data opnået fra oftalmologiske undersøgelser. Effektiviteten af ​​trænede læsere, der bruger nethindefotografering, har vist sig at give den mest følsomme screenings- og monitoreringstest for synstruende retinopati, med følsomheder > 80 %. Abramoff, et al. diskutere grænserne for følsomhed, der kan opnås af ethvert system givet grundsandhedens fejlbarhed baseret på flere menneskelige læsere. Han foreslår, at 0,85 er grænsen for følsomhed, man kan opnå. Specificiteten er baseret på den effektivitet, vi søger for at gøre denne implementering kommercielt levedygtig. Vi har designet vores undersøgelse til at opnå 0,90 statistisk styrke og 0,99 signifikansniveau. Hvis konfidensgrænser er baseret på asymptotisk normalfordelingsteori, kan stikprøvestørrelser baseres på de asymptotiske variansformler, som givet af Pepe.

Mål ét: Mål ét er fuldt ud at teste undersøgelsens dataflowlogistik og informationsoverførselsgrænseflader. Testen vil udelukkende blive udført på ét rekrutterings-, tilmeldings- og billedbehandlingssted. Varigheden af ​​tid til at fuldføre dette mål er tre måneder.

Materialer og forskningsdesign til mål 1: Emner vil blive rekrutteret fra et enkelt sted. Alle billeder vil blive sendt til to læsere til bedømmelse. Hvis de to læsere tildeler tilsvarende karakterer til billedet, vil en genereret rapport blive givet til klinikken for at distribuere den henvisende læge. I tilfælde, hvor læserne tildeler forskellige karakterer for det samme billede, vil billedet blive sendt til en dommer med henblik på afgørelse. Bedømmeren vil have adgang til rapporterne genereret af hver enkelt læser, men ikke risikoniveauerne fra RiskAnalyzer. En rapport fra bedømmeren vil blive genereret og rapporteret til klinikken, som vil være ansvarlig for at distribuere rapporten til forsøgspersonen og for eventuel yderligere opfølgning. Billeder vil også blive afidentificeret og sendt til RiskAnalyzer. RiskAnalyzer vil udføre sin analyse af billedet og generere en risikostratificering af enten "Lav risiko" eller "Høj risiko" for diabetisk retinopati. En rapport, der indeholder de risikoniveauer, der er tildelt af RiskAnalyzer, vil ikke blive distribueret til den henvisende læge, klinik eller dommer, men kun brugt til statistisk analyse til støtte for forsøgets endepunkter.

Resultater for mål 1: Dataresultater vil demonstrere evnen til at rekruttere og tilmelde emnet til undersøgelsen på et enkelt sted, udføre retinal billeddannelse, uploade billederne til en PACS, få de samme billeder bedømt af to forskellige læsere, når det er nødvendigt, dirigeret og bedømt af en dommer og evnen til at generere en endelig rapport. Læseprocessen, som læserne følger, er baseret på International Clinical Diabetic Retinopathy Disease Severity Scale. Derudover vil data demonstrere, at billeder med succes dirigeres til RiskAnalyzer til behandling.

Mål to: Mål to er at evaluere effektiviteten af ​​RiskAnalyzer for at identificere risikoen for diabetisk retinopati sammenlignet med guldstandarden. Varigheden af ​​tid til at fuldføre dette mål er ni måneder.

Metoder og forskningsdesign til mål 2: Emner rekrutteres fra flere CommuniCare- og Project ECHO-websteder. Alle billeder bedømmes af to læsere og en bedømmer, hvis bedømmelsen af ​​første og anden læser ikke er enig. Læseprocessen, som læserne følger, er baseret på International Clinical Diabetic Retinopathy Disease Severity Scale. En konsensusrapport genereret af læserne eller dommeren, der angiver tilstedeværelsen og sværhedsgraden af ​​diabetisk retinopati, vil blive givet til forsøgspersonen gennem deres henvisende læge og om nødvendigt henvist til en specialist af den henvisende læge. De samme billeder, der er klassificeret af læserne, vil også blive sendt til RiskAnalyzer for behandling, hvilket vil generere et risikoniveau på enten "Lav risiko" eller "Høj risiko" for diabetisk retinopati. Efterhånden som billederne dirigeres til RiskAnalyzer, vil billederne blive afidentificeret og sekvestreret, indtil de evalueres af RiskAnalyzer. Risikoniveauer opnået ved brug af RiskAnalyzer vil under ingen omstændigheder blive givet til subjektet. Den henvisende læge er også maskeret fra de risikoniveauer, der er tildelt af RiskAnalyzer. Henvisende læger er ikke samlokaliseret hos VisionQuest Biomedical og vil derfor ikke have adgang til computere eller datalagringsområde for dataene.

Resultater for mål 2: Statistisk analyse vil indikere nøjagtighedsniveauet for RiskAnalyzer sammenlignet med guldstandarden. Statistisk analyse vil bruge sensitivitet, specificitet, AUC og et niveau af overensstemmelse ved brug af Cohens kappa-koefficienter.

Mål tre: Mål tre vil tage fat på forsøgets primære endepunkt, som er at demonstrere, at læserens nøjagtighed i bedømmelse af billeder forbedres, når risikoniveauer fra algoritmen stilles til rådighed for læseren under udførelsen af ​​bedømmelsen af ​​billederne. Varigheden af ​​tid til at fuldføre dette mål er 12 måneder.

Metoder og forskningsdesign til mål 3: RiskAnalyzeren vil blive brugt som første læser. Der vil fortsat være to menneskelige læsere og en dommer. Ground Truth vil blive etableret enten ved aftale mellem læser en med læser to eller af en dommer. Alle billeder vil blive dirigeret til RiskAnalyzer, som vil generere et risikoniveau på enten "Lav risiko" eller "Høj risiko" for diabetisk retinopati. Sagerne vil blive delt op i to sæt og sendt til begge læsere. Et sæt billeder vil blive dirigeret til begge læsere med algoritmen tildelt risikoniveauer, mens det andet sæt billeder vil blive dirigeret til begge læsere uden det algoritmetildelte risikoniveau. Et tilsvarende antal tilfælde af "Lav risiko" og "Høj risiko" vil blive valgt for hvert sæt billeder. Ground Truth etableres ved, at de to læsere tildeler samme karakter til det samme billede. Når forskellige karakterer tildeles det samme billede af to forskellige læsere, vil sagerne blive sendt til en dommer for karaktergivning og rapportering. Dommen vil blive sandhed. De sager, der vil blive pådømt, vil kun være dem, der er forskellige kategorier af risikostadier. Bedømmelsen vil blive baseret på den kliniske betydning af uenigheden mellem læserne som følger: Tilfælde inden for sværhedsgradsskalaerne 0 og 1 vil blive klassificeret som "Lavrisiko"-tilfælde, mens sager inden for sværhedsgradsskalaerne 2 og derover vil blive klassificeret som "Høj risiko" " sager. Sager, der skal afgøres, vil være dem, der adskiller sig i risiko og dem inden for højrisikokategorien, der adskiller sig mellem skala 2 og 3 (mild og svær) og 2 og 4 (mild og proliferativ diabetisk retinopati -PDR).

Resultater for mål tre: Resultaterne fra mål tre vil fastslå, at RiskAnalyzer forbedrer læsenøjagtigheden og konsistensen mellem læsere og mindsker bias mellem menneskelige læsere. Statistisk analyse af niveauet for enighed vil blive udført på den risiko, der er tildelt billederne af læserne, når de har og ikke har de risikoniveauer, der er tildelt af algoritmen ved hjælp af Cohens kappa-koefficienter.

Forventede resultater: Telemedicinsk nethindescreening i forbindelse med risikoniveauer fra RiskAnalyzer forbedrer læserens nøjagtighed ved bedømmelse af billeder. Brugen af ​​risikoniveauer, der er tildelt af RiskAnalyzer til at hjælpe læserne, vil mindske den tid, læserne afsætter til bedømmelsen af ​​hver sag. Dette kan være en model til at understøtte øget adgang til retinal screening, understøtte overholdelse af retinal screening anbefalinger og lette en mere effektiv brug af retinal specialist til at evaluere og behandle sygdom, hvilket fører til en mere omkostningseffektiv behandlingsmetode.