DigitalEPI – Eine prospektive Pilotstudie

Hintergrund:

Die erweiterte Vorsorgeuntersuchung von Patienten mit Epilepsie, insbesondere bei unklaren oder arzneimittelresistenten Fällen, umfasst eine mehrtägige stationäre Aufnahme in spezialisierten Zentren zur Langzeit-Video- und EEG-Aufzeichnung. Nicht alle Patienten können aufgrund persönlicher (familiärer) sowie beruflicher Verpflichtungen, Begleiterkrankungen oder externer Faktoren wie begrenzter Gesundheitsressourcen in Zeiten einer globalen Pandemie für einen so langen Zeitraum aufgenommen werden. Die EEG-Überwachung zu Hause würde es Ärzten ermöglichen, mehr Patienten zu erreichen, die eine erweiterte Epilepsie-Untersuchung benötigen, und Krankenhausressourcen einsparen.

Herkömmliche EEG-Aufzeichnungssysteme sind für die Verwendung durch spezialisiertes Personal vorgesehen, z. EEG-Techniker und basieren üblicherweise auf Nasselektroden, die nicht selbst angewendet werden können. Die Brainhero GmbH hat ein tragbares drahtloses Nasselektroden-EEG-System entwickelt, das als Medizinprodukt der Klasse IIa CE-zertifiziert ist. Dieses EEG-System kann leicht in ein Trockenelektrodensystem umgebaut werden, das von Patienten selbst angelegt werden kann.

Die EEG-Interpretation ist zeitaufwändig und erfordert ein hohes Maß an Spezialisierung. Die automatische EEG-Analyse auf Basis von KI-Algorithmen erleichtert nachweislich die standardisierte EEG-Berichterstellung und spart Ressourcen.

Die Kombination der obigen Überlegungen in einer telemedizinischen Umgebung würde eine Heimüberwachung von Patienten mit Epilepsie ermöglichen.

Ziele und Hypothesen:

Die Studienziele basieren auf einem explorativen Studiendesign. Die Prüfärzte sind jedoch daran interessiert, die in dieser Studie erhobenen Daten in eine weitere, größere klinische Studie einzubeziehen. Zu diesem Zweck skizzierten sie die Null- und Alternativhypothesen auf der Grundlage eines Designs, von dem angenommen wird, dass es in größerem Maßstab verwendet wird. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse die Verfeinerung des experimentellen Designs und eine angemessene Berechnung der Stichprobengröße für einen nachfolgenden Versuch ermöglichen werden.

Primäres Ziel: Durchführbarkeit der Studie

Das primäre Ziel der Studie ist es, die Machbarkeit des Studiendesigns zu bewerten. Folgende Ergebnisse werden ausgewertet:

• Der Prozentsatz qualitativ hochwertiger Aufzeichnungen, die von Fachpersonal in der klinischen Praxis mit dem neuen Trockenelektrodensystem erfasst werden können
• Der Prozentsatz qualitativ hochwertiger Aufnahmen, die von nicht-professionellen Benutzern mit dem neuen Trockenelektrodensystem zu Hause gesammelt werden können
• Ob 2 Aufzeichnungen pro Tag für 14 Tage ausreichen, um ausreichende Informationen zu generieren, um eine Diagnose zu stellen oder nicht.
• Grad der Compliance und Einhaltung des Studienprotokolls durch die Studienteilnehmer
• Identifizierung von Merkmalen (sozial, demographisch, Informationen aus der elektronischen Patientenakte etc.) erfolgreicher Studienteilnehmer

Sekundäres Ziel: deskriptive Statistik Das sekundäre Ziel dieser Studie ist es, Daten zu generieren, die für das Design einer weiteren, größeren klinischen Studie relevant sind. Dazu wurden drei Ziele mit jeweils eigenen Hypothesen skizziert.

Primäres Erkundungsziel

Das primäre explorative Ziel der Studie ist der explorative Vergleich der Qualität von EEG-Aufzeichnungen, die von einem neuartigen Trockenelektroden-EEG-System erzeugt wurden, mit EEG-Aufzeichnungen, die mit einem herkömmlichen Nasselektroden-EEG-System, das in der klinischen Praxis verwendet wird, erfasst wurden. Der Vergleich basiert auf einer visuellen Beurteilung durch zwei erfahrene klinische Neurophysiologen und einer Leistungsspektrumanalyse.

Hypothesen:

H1: Es gibt keinen Qualitätsunterschied für die medizinische Befundung zwischen dem Trockenelektroden-EEG und dem konventionellen EEG, wenn sie in der Arztpraxis unter den gleichen Bedingungen von Fachpersonal aufgezeichnet werden.

H0: Es gibt einen Qualitätsunterschied für die medizinische Befundung zwischen dem Trockenelektroden-EEG und dem konventionellen EEG, wenn sie in der Arztpraxis unter gleichen Bedingungen von spezialisiertem Personal aufgezeichnet werden.

Begründung: Herkömmliches EEG ist der Qualitätsstandard für EEG-Aufzeichnungen, wohingegen von trockenen Elektroden erwartet wird, dass sie ein Signal von geringerer Qualität liefern und daher zu einer Aufzeichnung von geringerer Qualität führen.

Sekundäres Erkundungsziel

Ein weiteres Ziel der Studie ist ein explorativer Vergleich der Qualität für die ärztliche Befundung von selbstaufgezeichneten EEGs zu Hause durch Patienten mit dem Trockenelektroden-EEG-System mit der Qualität von Aufzeichnungen mit dem gleichen System am Studienzentrum durch spezialisiertes Personal. Der Vergleich basiert auf der visuellen Beurteilung durch zwei erfahrene klinische Neurophysiologen und einer Leistungsspektrumanalyse.

Hypothesen:

H1: Es gibt keinen Qualitätsunterschied für die medizinische Befundung zwischen dem vom Patienten zu Hause aufgezeichneten Trockenelektroden-EEG und dem in einer Arztpraxis von Fachpersonal aufgezeichneten Trockenelektroden-EEG.

H0: Es gibt einen Qualitätsunterschied für die medizinische Befundung zwischen dem vom Patienten zu Hause aufgezeichneten Trockenelektroden-EEG und dem in einer Arztpraxis von Fachpersonal aufgezeichneten Trockenelektroden-EEG.

Begründung: Es wird erwartet, dass das spezialisierte Personal mit erheblicher Erfahrung in der Aufzeichnung von EEGs in der Lage ist, eine qualitativ bessere Aufzeichnung zu erhalten als Laien, die dies gerade lernen, und diese ohne Aufsicht der qualifizierten Experten aufzeichnet.

Tertiäres Forschungsziel

Das tertiäre explorative Ziel der Studie bezieht sich auf eine explorative Analyse, bei der die Forscher den diagnostischen Wert von EEG-Daten aus mehreren zu Hause aufgezeichneten Trockenelektroden-EEGs, der automatischen Analyse dieser Aufzeichnungen und Daten von einem Handgelenkgerät bewerten.

Die in diese Studie eingeschlossenen Patienten haben eine Diagnose, die auf mehreren Auswertungen basiert, einschließlich konventionellem EEG; dies wird als Diagnose A bezeichnet. Die Ermittler werden die konventionellen EEG-Daten aus den Patientenakten der eingeschlossenen Patienten ausschließen und sie durch die Trockenelektrodendaten und automatischen Analysen ersetzen, die in dieser Pilotstudie gesammelt wurden, zusammen mit Daten, die über ein Handgelenkgerät namens Empatica EmbracePlus aufgezeichnet wurden; Auf der Grundlage der letztgenannten Daten stellen die Untersucher Diagnose B fest. Die Bewerter von Diagnose B werden in Bezug auf Diagnose A verblindet.

Es wird erwartet, dass die Diagnose auf der Grundlage von EEG-Aufzeichnungen, die mit Trockenelektroden erstellt wurden, mit höchstwahrscheinlich geringerer Qualität als bei herkömmlichen EEGs, nicht so genau sein wird wie die Diagnose, die sich auf EEG-Aufzeichnungen stützt, die mit herkömmlichen EEG-Geräten erstellt wurden. Da jedoch die zu Hause aufgezeichneten Trockenelektroden-EEGs bei korrekter Durchführung mehrere Zeitpunkte und möglicherweise umfassendere medizinische Informationen liefern, besteht die Möglichkeit, dass Diagnose B umfassender ist als Diagnose A. Die Gültigkeit dieser Annahmen wird im Rahmen von untersucht das tertiäre Erkundungsziel, in dem die Untersucher darauf abzielen, die Übereinstimmung der Diagnosen A und B zu beurteilen.

Methoden:

Mindestens 18 Patienten mit einer zuvor gesicherten Epilepsie-Diagnose, die in den Epilepsiekliniken der Prüfärzte entweder stationär oder ambulant behandelt werden, werden in die Studie aufgenommen. Es werden nur Patienten eingeschlossen, die zuvor eine gründliche diagnostische Abklärung erhalten haben, da in der vorliegenden Studie keine therapeutische Intervention geplant ist. Da die Forscher mit einer Drop-out-Rate von 20 % rechnen, streben sie an, 18 Patienten zu rekrutieren, um 15 Patienten für die Analyse zu haben.

Mögliche Studienteilnehmer werden unter allen Patienten identifiziert, die einen routinemäßigen ambulanten Termin wahrnehmen oder eine stationäre Behandlung erhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf VEM, in der Klinik, die den klinischen Prüfstandort gemäß den Einschlusskriterien darstellt. Diese Patienten werden vom Studienteam angesprochen, über die Studie informiert und der Studieninformationsflyer sowie Patienteninformationen verteilt. Nach ausreichender Bedenkzeit und Einverständniserklärung werden die Patienten aufgenommen.

1. Besuch 1 – Einweisung und beaufsichtigte Aufzeichnung Während eines ersten Studienbesuchs werden alle Studienverfahren gründlich erklärt, und die Patienten werden in die Verwendung und Selbstanwendung des tragbaren EEG-Aufzeichnungssystems, die Verwendung des Aufzeichnungs-Laptops und die Verwendung des Empatica E4-Armbands eingewiesen .

   Vor der Aufnahme von Frauen im gebärfähigen Alter wird ein Schwangerschaftstest zum Ausschluss einer unbemerkten Schwangerschaft durchgeführt. Wenn Frauen im gebärfähigen Alter länger als einen Monat in die Studie aufgenommen werden, wird ein monatlicher Schwangerschaftstest durchgeführt. Dies ist jedoch höchst unwahrscheinlich, da die Studienteilnahme 14 Tage dauert.

   Sowohl ein EEG mit dem routinemäßigen klinischen EEG-System, das im Untersuchungszentrum verwendet wird (Micromed Brainquick Nasselektrodensystem), als auch ein EEG mit dem tragbaren EEG-Trockenelektrodensystem (Atlas-EEG-System mit Trockenelektrodenkappe) unter denselben Bedingungen in derselben Raum werden sequentiell gemäß den Standards für digitale EEG-Aufzeichnungen des IFCN [25] aufgezeichnet.

2. Aufzeichnungen zu Hause Nach Besuch 1 beginnen die Patienten mit der EEG-Aufzeichnung zu Hause zweimal täglich morgens und abends für 15 Minuten für 14 Tage. Die Patienten werden angewiesen, für alle Aufzeichnungen denselben Raum und dieselbe Umgebung zu verwenden, in einer ruhigen Umgebung zu bleiben, ohne äußere Reize zu stören, und während der Aufzeichnungen keine anderen elektronischen Geräte wie Smartphones, Tablets oder Smartwatches zu verwenden. Zusätzliche Aufzeichnungen können basierend auf bestimmten Auslösern erfasst werden. Zu diesen Auslösern gehören 1) bekannte Häufung von Anfällen zu einer bestimmten Tageszeit, z. zirkadiane Clusterbildung.

2) ein Gefühl, dass bald ein epileptischer Anfall auftreten könnte (= epileptische Aura) 3) nach einem epileptischen Anfall Zusätzlich werden kontinuierliche nicht-invasive Aufzeichnungen von Biosignalen, d. h. Herzfrequenz, Muskelaktivität, von Empatica EmbracePlus stattfinden und Patienten werden Ereignisse melden oder Befunde in einem papierbasierten Studientagebuch.

Das Studienteam steht den Patienten während der Sprechzeiten für Fragen oder Problemlösungen zur Verfügung.

3. Abschließender Studienbesuch Nach 14 Tagen nehmen die Patienten an einem abschließenden Studienbesuch am Untersuchungsort teil, wo die Ausrüstung zurückgegeben wird und die Fragebögen nach der Studie von den Patienten ausgefüllt werden.

Datenerhebung und -verarbeitung:

Alle erhobenen Daten werden pseudonymisiert verwaltet. Heim-EEG-Aufzeichnungen werden zunächst lokal auf dem Aufzeichnungs-Laptop gespeichert. Die Aufzeichnungen werden dann ID-gebunden über das Internet übertragen, wobei die verschlüsselte Verbindung von Tresorit verwendet wird, die an der Forschungsarbeitsstation im Ermittlerzentrum zugänglich ist. Daten vom Empatica EmbracePlus-Armbandgerät werden auf dem Empatica-Gerät gespeichert und über Bluetooth über die Empatica-App mit dem proprietären Empatica-Cloud-Service synchronisiert.

Eine weitere Analyse wird durchgeführt, nachdem der Patient die Studienausrüstung während des Besuchs nach der Studie zurückgegeben hat.

Alle aufgezeichneten EEG-Dateien werden zur Analyse auf der Grundlage von Skripten von Sigma Software Solutions OG in DICOM konvertiert, und die Aufzeichnungen werden visuell inspiziert und eine automatische und klinisch validierte Analyse von IED- und EEG-Trends wird in encevis auf der Forschungs-Workstation mit Post-hoc-Überprüfung von durchgeführt erkannte Ereignisse durch Kliniker (=semiautomatischer oder hybrider Ansatz). Die Datenanalyse wird von KLI in Zusammenarbeit mit AIT durchgeführt.