OPTimering af et screeningsprogram til at opdage pacemaker-associeret hjertesvigt ved hjælp af kunstig intelligens (OPT-AI)

Pacemakere er en effektiv behandling for langsom hjerterytme, som forbedrer symptomer og redder liv. Imidlertid kan pacemakere for nogle mennesker forårsage hjertesvigt (HF) på grund af den unaturlige måde, de stimulerer hjerteslag på. I flere undersøgelser udført i West Yorkshire viste vi, at ~1/3 af patienter med pacemakere har uopdaget HF. Vi viste også, at når HF opdages, reducerer behandling med sikre og billige mediciner chancerne for at blive indlagt på hospitalet eller dø. Imidlertid kræver detektering af HF en ekkokardiografi (en hjertescannning med ultralyd), som tager ~45 minutter, kræver en faglært tekniker og koster 120 £; eller sagt på en anden måde ~540.000 £ for at vurdere de ~4.500 patienter i Leeds. En ny tilgang er nødvendig. Vi mener, at brugen af ny teknologi kan forbedre vores evne til at screene for HF hos mennesker med pacemakere. Håndholdte enheder, der er i stand til kardiak billeddannelse og måling af hjertesvigt ved hjælp af kunstig intelligens (AI), er nu kommercielt tilgængelige. Imidlertid er disse enheder ikke specifikt udviklet til at opdage hjertedysfunktion hos mennesker med pacemakere. Pacemakere resulterer i en specifik form for hjertemuskelsvækkelse, som er forskellig fra den, der forårsages af andre tilstande, der resulterer i HF, derfor er det essentielt at bevise deres nøjagtighed, før de bruges i rutinemæssig klinisk praksis. En anden mulig måde at opdage hjertemuskelsvækkelse på er ved først at screene patienter med en blodprøve. N-terminal B-type natriuretisk peptid (NT-proBNP) er et peptid, der frigives af hjertet som reaktion på belastning eller stress, og som normalt er forhøjet hos mennesker med hjertesvigt. Enheder er nu kommercielt tilgængelige, der kan give en måling af NT-proBNP fra en fingerprik-blodprøve, og afgørende inden for få minutter, så resultatet kan kendes under en patients rutinemæssige aftale. Selvom denne blodprøve ikke kan give en diagnose, kan den hjælpe med at identificere personer, der har højere risiko, og som bør få en standard ekkokardiografi.

For at gøre deltagelse så enkel som muligt og for at undgå unødvendige besøg på hospitalet, vil patienter blive kontaktet før deres rutinemæssige pacemaker-klinikaftale. Patienter, der har pacemakere, møder personligt på hospitalet hver 6-12 måneder for at få kontrolleret deres pacemakers batterilevetid og funktion. Alle potentielle deltagere vil blive identificeret af et medlem af patientens direkte plejeteam i henhold til studiet inklusionskriterier. Vi vil rekruttere patienter med pacemakere og højre ventrikulær pacemakerbelastning (procentdelen af hjerteslag, der skyldes pacemakeren) ≥20% - dette er vigtigt, da vi ved, at risikoen for hjertemuskelsvækkelse er korreleret med procentdelen af pacemakerstimulerede slag, hvor ≥20% er en accepteret grænseværdi understøttet af vores egne data. Vi vil udelukke patienter, der ikke er i stand til eller villige til at deltage. Vi vil også udelukke patienter med kardiale enheder, der modvirker risikoen for hjertemuskelsvækkelse, eller dem, der sandsynligvis er blevet implanteret for behandling af kendt hjertesvigt (ledningssystem pacemakere, kardial resynkroniseringsterapi pacemakere/defibrillatorer, implanterbare kardioverter-defibrillatorer, ledningsløse pacemakere, enkeltkammret atrie pacemakere).

Potentielle deltagere vil blive sendt et invitationsbrev og patientinformationsarket, der tilbyder dem muligheden for at deltage i en aftale i Leeds Cardiovascular Clinical Research Facility i stedet for deres sædvanlige pacemaker-klinikaftale. Dette vil derefter blive fulgt op af et telefonopkald fra det direkte plejeteam, og kun dem, der er potentielt interesserede og bekræfter deres samtykke til at få deres oplysninger sendt til forskningsteamet, vil blive kontaktet for at arrangere en aftale. På dagen for aftalen vil et medlem af forskningsteamet kontakte patienten, forklare studiet og give mulighed for at stille spørgsmål. Deltagerne vil allerede have haft mindst en uge til at læse deltagerinformationsarket og overveje, om de ønsker at deltage. Hvis de er villige til at deltage, vil de derefter give skriftligt samtykke til at gennemføre studieprocedurerne. Alle patienter, uanset om de giver samtykke til at deltage eller ej, vil få en pacemaker-sikkerhedskontrol af en akkrediteret kardiak fysiolog. Hvis patienter accepterer at deltage, vil deres aftale vare omkring en time; til sammenligning varer en rutinemæssig pacemaker-aftale omkring 20 minutter. Efter aftalen vil deres næste aftale med deres sædvanlige plejeteam blive planlagt.

Generelle studiprocedurer: Deltagere vil gennemgå en rutinemæssig enhedsinterrogation af en akkrediteret kardiak fysiolog som sædvanlig klinisk pleje for at bekræfte enhedsfunktionalitet og højre ventrikulær pacemakerbelastning ≥20%. For deltagere, der giver samtykke til at deltage, vil forskningsteamet indsamle demografiske og kliniske oplysninger fra deres elektroniske sundhedsjournal. Deltagerne vil derefter gennemgå point-of-care blodprøvetagning for NTpro-BNP, en håndholdt ekkokardiografi og en standard vognbaseret ekkokardiografi. Point-of-care NTpro-BNP blodprøvetagning: LumiraDx (LumiraDx Ltd, Cayman Islands) er en kvantitativ point-of-care, fingerprik-blodprøve i stand til at måle forskellige biomarkører ved hjælp af en mikrosample af blod fra en fingerprik. NT-proBNP er en rutinemæssig blodprøve, der bruges til at diagnosticere og overvåge hjertesvigt. LumiraDx kan måle NTpro-BNP med kun 20uL blod, er meget bærbar med en behandlingstid på kun 12 minutter - gennemførligt inden for tidsbegrænsningerne af en standard pacemaker opfølgende aftale. For patienten indebærer dette, at en lille mængde blod tages fra en fingerprik. Processen resulterer i meget minimal ubehag og er næsten identisk med blodsukkermåling, som patienter med diabetes skal udføre flere gange om dagen. Bagefter placeres en lille mængde vat på fingerspidsen, og der påføres tryk. Deres teknologi er blevet valideret i en undersøgelse af 659 prøver sammenlignet med guldstandard kommercielt tilgængeligt laboratorieudstyr (Roche Cobas Elecsys proBNP II assay) og viste sig at have sammenlignelig nøjagtighed (hældning 0,86, intercept -4,12, r 0,97).

Håndholdt kardial ultralyd: deltagere vil gennemgå en fokuseret håndholdt ekkokardiografi med AI-afledt LVEF ved hjælp af Kosmos-platformen (EchoNous Inc., Redmond, USA) en point-of-care, håndholdt ultralydsenhed i stand til kardiak billeddannelse, som bruger US2.AI (Ultrasound Anyone Anywhere, Singapore) integreret AI-drevet software i stand til automatiseret måling af LVEF. Kosmos-platformen hjælper operatøren med at opnå optimale billeder, beder om at billedet indhentes, når billedet er optimeret, og giver en øjeblikkelig måling af LVEF. Eksisterende data antyder, at Kosmos-platformen er i stand til pålideligt at detektere unormal LVEF hos patienter henvist med mistænkt HF, men der er ingen data, der beskriver dens brug i en population med pacemaker-induceret venstre ventrikulær dysfunktion. Håndholdt ekkokardiografi vil blive udført af en specialsygeplejerske eller kardiak fysiolog, der ikke har akkreditering i ekkokardiografi. De vil tidligere have modtaget fokuseret træning i at opnå de nødvendige billeder, som bevidst vil være begrænset (≤1 dag) for at sikre, at vores resultater er generaliserbare til teams uden erfaring med ekkokardiografi.

Standard vognbaseret kardial ultralyd: deltagere vil gennemgå en transtorakal ekkokardiografi af en senior kardiak fysiolog akkrediteret af British Society of Echocardiography (eller tilsvarende international organisation) ved hjælp af en GE Healthcare Vivid E95 Ultra Edition Cardiac Ultrasound. For deltageren indebærer dette at ligge halvt tilbagelænet på en briks, med ultralydsbilleder opnået fra fire lokaliteter på brystvæggen. Scanningen tager omkring 25 minutter at opnå billederne (med yderligere 20 minutter til at tage målinger og forberede rapporten) og udgør ingen risiko for patienten. Et minimumsdatasæt vil blive opnået med LVEF målt ved biplanmetoden hvor muligt, samt vurdering for enhver (i det mindste) moderat klapsygdom eller anden fund, der kunne resultere i en ændring af patientbehandlingen.

Dette er et tværsnitsstudie, deltagere vil blive vurderet på et enkelt tidspunkt. Forudsat der ikke er nogen unormale fund, vil deltagerne derefter blive booket til at deltage i deres næste planlagte pacemaker opfølgende aftale som planlagt.

Enhver alvorlig bivirkning (SAE), der forekommer hos en forskningsdeltager, hvor efter chefundersøgerens mening hændelsen var relateret til administrationen af nogen af forskningsprocedurerne, vil blive rapporteret til Sponsor (governance-ethics@leeds.ac.uk) inden for en arbejdsdag efter forskningsteamets opmærksomhed. SAE vil blive registreret under deltagerens besøg og dokumenteret i den elektroniske sundhedsjournal. Uønskede hændelser, der forekommer efter studiebesøget er afsluttet eller ikke direkte relateret til studiebesøget, vil ikke blive rapporteret. Det forventes, at vi under dette studie vil identificere vigtig hjertemuskelsvækkelse eller andre unormale fund på kardial ultralyd. Disse fund og enhver uønsket hændelse, der opstår som følge af nye diagnoser/fund (såsom indlæggelse), vil ikke blive rapporteret til Sponsor of Research Ethics Committee, da disse betragtes som en del af patientens sædvanlige kliniske pleje.