Brug af maskinlæring til at modellere risikoen for tidligt opstået neonatal sepsis i Uganda og Zimbabwe (NeoRisk)

Der vil være tre hovedfaser i denne undersøgelse, som er en observationel kohorteundersøgelse.

Fase 1 vil finde sted på Kawempe Hospital i Kampala, Uganda. Deltagerne vil blive rekrutteret fra arbejdsafdelinger af studiepersonale, og interimanalyse vil blive afsluttet efter rekruttering af 10 % af den samlede prøve. Se afsnit 7.3 for yderligere detaljer.

Data vil blive indsamlet via en online-CRF, herunder de faktorer, der er anført i tabellen i afsnit 3.

Derudover:

• Alle nyfødte i undersøgelsen vil få taget en neonatal venøs blodprøve til dyrkning af udpeget undersøgelsespersonale

  o Dette skal tages før administration af antibiotika eller inden for 48 timer efter fødslen, alt efter hvad der indtræffer først, og uanset om den nyfødte er under udredning og behandling for sepsis.

• Postnatal information vil blive indsamlet via telefon efter 1 måned, inklusive mors og spædbarns udfald, hospitalsgenindlæggelse eller klinisk sygdom, og vacciner givet. Alle data vil blive kontrolleret for kvalitetskontrol af et medlem af undersøgelsesteamet. En blodkultur vil blive taget fra alle neonatale deltagere ved fødslen, før antibiotikabehandling påbegyndes, hvor det er sikkert at gøre det. Mængden af ​​blod, der tages til dyrkning, skal være 1-2 ml og vil blive verificeret ved at veje blodkulturflasker. Der vil blive givet undervisning til pædiatriske hold og undersøgelseshold i metoder til udtagning af blodkulturprøver, herunder tilstrækkelig rengøring af huden før prøveudtagning. Feedback om prøvevolumen og kontamineringsrater (se afsnit 7.3 for definition) vil blive tilbagesendt til pædiatriske konsulenter, og yderligere personaleuddannelse tilbydes. Hvor prøven er tilbage, efter at 3 ml er tilsat dyrkningsflasken, vil det overskydende blive tilbageholdt som en blodpletprøve til brug i fremtidig etisk godkendt forskning, hvor deltageren har givet sit samtykke hertil.

Resultaterne af de mikrobiologiske tests vil blive kommunikeret til deltagerens kliniske team i realtid - se afsnit 7.3.4 for yderligere detaljer. Klinikerens diagnose af sepsis vil blive registreret, hvis en kliniker på registrarniveau eller derover har registreret en diagnose af sepsis inden for 48 timer efter fødslen. For at reducere subjektiviteten af ​​dette mål vil GAIA-sikkerhedsniveauet for en diagnose af sepsis også blive vurderet (35) og niveauet af diagnostisk sikkerhed registreret (1-5, i henhold til GAIA-kriterierne). Lægejournaler registreres på papir på Kawempe Hospital, før de kodes ind i en elektronisk journal af dataassistenter. PDF-scanninger af lægejournaler vil være tilgængelige, hvor detaljeret gennemgang er påkrævet.

Alle deltagerdata vil blive indsamlet af uddannet undersøgelsespersonale og registreret i en online CRF hostet på REDCap, en sikker webapplikation. Ingen patientidentificerbare data vil blive gemt i REDCap-hoveddatabasen. Se afsnit 8.6 for yderligere detaljer om datahåndteringsplaner.

Den postnatale information vil blive udfyldt via et telefonopkald 28 dage efter levering, foretaget af undersøgelsens personale. Deltageres kontaktnummer, et kontaktnummer til deres partner og et kontaktnummer til en anden ven eller et familiemedlem vil blive taget ved rekruttering for at minimere tab at følge op på grund af ændringer i mobiltelefonnummer. Deltagerens identitet vil blive bekræftet ved hjælp af tre faktorer (fødselsdato, fulde navn, adresse/landsby). Følgende oplysninger vil blive indsamlet:

• Mors og babys helbredstilstand

• Eventuelle besøg til lægehjælp for den nyfødte

  • Hvis de behandles eller indlægges på Kawempe hospitaler, vil disse elektroniske lægejournaler blive gennemgået af undersøgelsens personale
  • Ved tilstedeværelse andetsteds vil moderen blive spurgt om årsagen til fremlæggelsen, om den nyfødte er indlagt på hospitalet, hoveddiagnosen og eventuelle behandlinger.

Rekruttering af de første 160 deltagere fra fødeafdelingen (10 % af den samlede stikprøve) vil blive behandlet som en pilot, og både rekruttering og data vil blive gennemgået på dette tidspunkt med særlig opmærksomhed på følgende aspekter:

• Demografisk sammenligning mellem rekrutterede kvinder og befolkningen, der deltager i Kawempe
• Datafuldførelse
• Volumen af ​​blodkulturprøver taget
• Tab for at følge op satser
• Sammenhæng mellem potentielle risikofaktorer og klinisk sepsis eller kulturpositiv sepsis Efter denne pilotanalyse kan dataindsamlingsinstrumentet justeres til at være mere kortfattet, hvis nogle risikofaktorer ikke ser ud til at have nogen sammenhæng med neonatale resultater. Derudover kan rekrutteringsstrategien justeres til at inkludere kvinder, der går på prænatale klinikker for at forbedre repræsentativiteten af ​​prøven, hvis pilotprøven er signifikant forskellig demografisk fra den generelle population af gravide kvinder, der går på samme undersøgelsessted prænatalt. Endelig vil der blive givet feedback og træning af personalet efter behov for at sikre optimale prøvemængder og datafuldstændighed.

I løbet af fase 1 vil der blive afholdt to separate fokusgruppediskussioner med hver 10 deltagere med personale fra Kawempe Hospital. En samtale vil være med ledende klinikere, og en med yngre klinikere og jordemødre. Fokusgrupperne vil blive afholdt på stedet i Kawempe på engelsk. Fokusgrupper afholdes for at komplementere de kvantitative resultater af dette projekt ved at fremhæve risikofaktorer, der i øjeblikket opfattes som væsentlige (som så bør være en central del af analyse og formidling af resultater for at bekræfte deres anvendelighed), informere om aktuelle diagnostiske vanskeligheder for at vejlede fremtidige arbejde med risikostratificeringsmodellen og give kontekst til udvikling og kommunikation af modellen for at maksimere dens anvendelighed. Fokusgrupperne vil behandle følgende problemstillinger:

• Finde viden og bevidsthed om neonatal sepsis
• Behandling af neonatal sepsis
• vedrørende risici og konsekvenser af neonatal sepsis, og
• Aktuelle diagnostiske strategier og deres opfattede styrker og vanskeligheder
• Opfattelser af neonatal sepsis og hvordan dette kan påvirke diagnose og behandling
• Anbefalinger til forbedring af diagnosticering og behandling af neonatal sepsis Fokusgrupperne vil blive udført af medlemmer af MUJHU's samfundsvidenskabelige team og Dr. Sarah Sturrock. Et værktøj er blevet udviklet af det samfundsvidenskabelige team og Dr. Sturrock til disse diskussioner (se vedhæftet). Diskussionerne vil blive optaget, og optagelser destrueret, når diskussionerne er blevet transskriberet. Det samfundsvidenskabelige team vil derefter færdiggøre tematisk analyse af diskussionerne.

Efterforskerne forventer, at fase 1 vil finde sted mellem januar og juli 2024.

Fase 2 vil bruge data indsamlet i fase 1 til at konstruere en risikostratificeringsmodel i samarbejde med Advanced Research Computing Centre ved University College London.

Efterforskerne forventer, at fase 2 vil finde sted mellem marts og september 2024.

Fase 3 vil involvere ekstern validering af risikostratificeringsværktøjet. Denne fase vil finde sted på Sally Mugabe Central Hospital i Harare, Zimbabwe. Deltagerne vil blive rekrutteret fra svangreklinikker og fødselsafdelinger af studiepersonale.

Lignende data vil blive indsamlet fra deltagere i fase 3 som i fase 1; efter fase 2 vil de datafelter, der kræves til modellen, blive bestemt, og disse felter vil blive indsamlet for fase 3-deltagere.

Dataindsamlingen vil foregå via Neotree-platformen, som er i brug hos Sally Mugabe(41). Fase 1 vil indsamle data om genstande, der ikke er en del af en standard medicinsk historie (såsom tilgængelighed af sanitet og fødevaresikkerhed). Skulle nogen af ​​disse elementer udgøre en central del af den statistiske model, vil muligheden for at tilføje disse elementer til Neotree-platformen blive diskuteret med Neotree-teamet. Pseudonymiserede data vil kun blive ekstraheret fra Neotree-datasættet, og modellen fra fase 2 anvendes til at bestemme risikoen for neonatal sepsis.

Det primære resultat for fase 3 vil være senior klinikers diagnose af sepsis registreret inden for 48 timer efter levering, og blodkulturer (når de er tilgængelige) vil kun blive taget hos nyfødte, der vurderes at være i risiko for eller med kliniske tegn på sepsis i henhold til standard klinisk retningslinier. Anvendelse af senior klinikers diagnose af sepsis som resultatet er, at levering af blodkulturflasker og laboratorieanalyse af kulturer er upålidelige og sandsynligvis ikke vil være tilgængelige for alle undersøgelsesdeltagere som i fase 1-indstillingen.

Ydeevnen af ​​den statistiske model vil blive bestemt ved at beregne dens sensitivitet, specificitet, positive og negative prædiktive værdier ved at sammenligne beregnet risiko med klinisk diagnose af sepsis, der forekommer inden for 72 timer efter fødslen.

Efterforskerne forventer, at fase 3 vil finde sted mellem slutningen af ​​2024 og marts 2025.

TRIPOD-erklæringen (Transparent rapportering af en multivariabel forudsigelsesmodel for individuel prognose eller diagnose) er blevet fulgt i designet af denne undersøgelse og vil blive fulgt i dens rapportering(42). Justeringer vil blive foretaget efter behov med udgivelsen af ​​kommende kunstig intelligens-specifikke retningslinjer.