Patienten-Empowerment durch prädiktive personalisierte Entscheidungsunterstützung (PEPPER)

1. Beschreibung der Komponenten des PEPPER-Systems:

Entscheidungsunterstützungsalgorithmus Der Entscheidungsunterstützungsalgorithmus basiert auf Case Based Reasoning (CBR). CBR ist eine Technik der künstlichen Intelligenz, die versucht, neu aufgetretene Probleme zu lösen, indem sie die Lösungen anwendet, die aus gelösten Problemen gelernt wurden, die in der Vergangenheit aufgetreten sind. Eine Kombination von Parametern bildet das Fallproblem, das dem CBR-Algorithmus präsentiert wird. Anhand dieser Informationen findet der Algorithmus ein ähnliches Fallbeispiel aus dem Pool der zuvor aufgetretenen Fälle und empfiehlt eine verbesserte Lösung (Insulindosis), um das bestmögliche Ergebnis (postprandialer Blutzucker) zu erzielen. Jeder neue Fall enthält Informationen über das Problem (z. Kapillarblutzucker, Informationen zu Mahlzeiten usw.), Lösung (empfohlene Insulindosis) und Ergebnis (postprandialer Blutzucker).

PEPPER bietet eine duale Architektur sowohl für die Therapie mit mehreren täglichen Injektionen (MDI) als auch mit der kontinuierlichen subkutanen Insulininfusion (CSII). In beiden Fällen trägt der Benutzer regelmäßig einen kontinuierlichen Glukosemonitor (CGM) und einen Aktivitätsmonitor.

Mobilteil CSII-Version: Das Mobilteil ist ein tragbares Touchscreen-Gerät, das direkt mit der Insulinpumpe kommuniziert. Seine Hauptfunktion in PEPPER besteht darin, es dem Benutzer zu ermöglichen, die Insulintherapie präzise zu steuern, indem Bolus-Insulindosisempfehlungen, die vom CBR-basierten Entscheidungsunterstützungsalgorithmus berechnet werden, über eine grafische Oberfläche akzeptiert oder abgelehnt werden. Darüber hinaus misst und zeichnet es automatisch den Glukosespiegel auf (über einen eingebauten Blutzucker (BZ)-Streifenleser) und ermöglicht die Protokollierung der Nahrungsaufnahme und anderer Parameter.

MDI-Version: Dieses Mobilteil ist ein handelsübliches Smartphone mit der Insulinempfehlungsanwendung, die lokal auf einem Standardbetriebssystem wie dem iPhone-Betriebssystem (iOS) oder Android ausgeführt wird. Es hat die gleiche Funktionalität wie die CSII-Version, außer dass es keinen eingebauten Kapillarblutzucker (CBG)-Leser hat, sondern stattdessen Daten drahtlos von externen CBG-Monitoren importiert.

Sicherer Webserver Überarbeitung: Das Handgerät meldet die Fallgeschichte des Benutzers drahtlos an das sichere Portal, eine Website, die es dem Arzt ermöglicht, neue Patienten hinzuzufügen und die Fälle zu überprüfen, um zu entscheiden, welche aufbewahrt werden sollen. Ein Fall umfasst mehrere Parameter wie Kohlenhydrataufnahme, BZ-Wert, Zusammensetzung der Mahlzeit, körperliche Aktivität und Hormonzyklus.

Die persönliche Gesundheitsakte auf dem sicheren Portal ermöglicht es Patienten und Ärzten, ausgewählte Komponenten der detaillierten Krankengeschichte anzuzeigen und zu aktualisieren.

Insulinverabreichungssystem MDI: wird weiterhin dasselbe Insulin verwenden, mit dem sie behandelt wurden. CSII: verwendet die Insulinpumpe von Cellnovo.

Kontinuierliches Glukoseüberwachungssystem Der Glukosesensor, der während der gesamten klinischen Studien verwendet wird, ist der Dexcom-Sensor (CE-gekennzeichnet, hergestellt von Dexcom). Dieser Strom ist proportional zur Glukosekonzentration in der interstitiellen Flüssigkeit und wird mindestens 12 Stunden gegen Blutzucker kalibriert. Die Dexcom CGM-Daten werden automatisch an einen sicheren webbasierten Server und das sichere PEPPER-Webportal übertragen. Die Teilnehmer können jederzeit ihre CGM-Daten einsehen, die während der gesamten Studien kontinuierlich verwendet werden.

Sicherheitsfunktionen Alarme für niedrigen und hohen Glukosewert werden eingebaut, um den Benutzer zu warnen, wenn Hypo- und Hyperglykämie erkannt wird, damit der Benutzer entsprechend handeln kann, um die Glukosewerte wieder in den Zielbereich zu bringen.

Glukose-Vorhersagealgorithmus zur Hypoglykämie-Vorhersage Der Hypoglykämie-Vorhersagealgorithmus ermöglicht es dem System, bei Pumpenteilnehmern automatisch die Unterbrechungsfunktion bei niedrigem Glukosegehalt zu aktivieren (Unterbrechung der Insulinabgabe, bis die Glukosewerte innerhalb des Zielbereichs liegen) und/oder einen adaptiven Kohlenhydratberater auszulösen, der dies tut einen personalisierten Kohlenhydrat-Snack empfehlen.

Einschränkungen bei der Insulinsicherheit Es werden personalisierte Schwellenwerte für die maximale Insulindosis integriert, um eine Überdosierung von Insulin zu verhindern.

Fehlererkennung Insulinpumpen und CGMs sind etablierte Technologien, aber Fehler in diesen Geräten (z. Pumpenverschluss, Verlust der Sensorempfindlichkeit) auftreten. Ein Fehlererkennungssystem wird solche Fehler identifizieren und den Benutzer warnen, um eine entsprechende Maßnahme zu empfehlen, um zum Normalzustand zurückzukehren.

Die Teilnehmer haben die Möglichkeit, rund um die Uhr einen Arzt für medizinische Unterstützung und einen Ingenieur für technische Unterstützung anzurufen.

2.2 Rekrutierung Dies ist eine multizentrische Studie und die Rekrutierung für die klinische Studie erfolgt in den Diabeteskliniken des Institut d'Investigació Biomédica de Girona (IdIBGi) (Spanien) und des Imperial College London (ICL) (UK) aus registrierten Forschungsdatenbanken und von interessierten Teilnehmern, die uns kontaktieren.

2.3 Klinische Studien: 2.3.1 Phase 1

Ziel: Demonstration der Sicherheit und des technischen Machbarkeitsnachweises des PEPPER-Sicherheitssystems (ohne CBR-Algorithmus) in der eigenen Umgebung des Teilnehmers.

Primäres Ergebnis und sekundäre Ergebnisse werden in Ergebniskennzahlen definiert.

Zeitrahmen: Jeder Teilnehmer nimmt 8 Wochen an der Studie teil: Einlaufphase (2-Wochen-Zeitraum) und Interventionszeitraum (6-Wochen-Zeitraum). Es wird erwartet, dass es 6 Monate dauern wird, bis diese Phase abgeschlossen ist.

Population: 10 Erwachsene mit T1DM (5 mit MDI und 5 mit CSII)

Besuch 1: Screening Besuch der klinischen Forschungseinheit Unterschriebene und datierte Einverständniserklärung Demografische Daten (Geburtsdatum, Geschlecht, Rasse und ethnische Zugehörigkeit) Medizinische und chirurgische Vorgeschichte und Allergien gegen Medikamente Einzelheiten der Diabetes-Vorgeschichte Menstruationsvorgeschichte und Empfängnisverhütung (Frauen) Medikamente und Nahrungsergänzungsmittel Soziale Anamnese einschließlich Trink-, Rauch- und Drogengewohnheiten Vitalfunktionen EKG Zufällige venöse Blut- und Urinprobe Urin-Schwangerschaftstest bei weiblichen Teilnehmern im gebärfähigen Alter Wiederholung der grundlegenden Diabetes-Aufklärung, gegebenenfalls angepasste Insulinbehandlung Auszufüllende Fragebögen Den Teilnehmern wird die Echtzeit zur Verfügung gestellt (RT) CGM (Dexcom) Der Teilnehmer wird angewiesen, eine korrekte CGM-Kalibrierung vorzunehmen. An den Studiengeräten werden Qualitätskontrolltests durchgeführt, wie in den Herstellerrichtlinien empfohlen. Den Teilnehmern wird gezeigt, wie sie den Sensor selbst einführen, die CGM-Daten in Echtzeit interpretieren und die Hypo- und Hyperglykämie-Schwellenwertalarme einstellen. Die Alarmschwelle wird auf 4 mmol/l und 11 mmol/l eingestellt und die Teilnehmer werden ermutigt, diese Werte beizubehalten und die Hypoglykämieschwelle nicht unter 3,3 mmol/l zu senken. Die Teilnehmer müssen eine 2-wöchige Einlaufzeit absolvieren RT-CGM (Dexcom) und ein Standard-Bolusrechner, um sich mit RT-CGM vertraut zu machen Teilnehmern an MDI wird das CBG-Messgerät der Studie zur Verfügung gestellt Teilnehmern an CSII wird die Cellnovo-Studie zur Verfügung gestellt

Visite 2: CGM-Überprüfung und Studienbeginn 2 Wochen nach Visite 1 Überprüfung der CGM-Daten teilnehmen Insulinbehandlung bei Bedarf angepasst Ein standardisierter Monitor für körperliche Aktivität wird bereitgestellt und den Teilnehmern wird gezeigt, wie er verwendet wird.

Schalten Sie das PEPPER-Handgerät ein (CBR-Algorithmus deaktiviert). Den Teilnehmern werden ausführliche Benutzerhandbücher (Cellnovo, Dexcom CGM, PEPPER-Handgerät) und ein Merkblatt mit 24-Stunden-Kontaktinformationen des Forschungsteams zur Behebung von Problemen oder Fragen ausgehändigt.

Visite 3: 2-wöchiger Visite Nehmen Sie 2 Wochen nach Visite 2 an der klinischen Forschungseinheit teil Überprüfung der CGM-Daten Insulinbehandlung bei Bedarf angepasst Überprüfen Sie alle technischen Fragen.

Besuch 4: Letzter Besuch (6 Wochen nach Besuch 2) Überprüfung der CGM-Daten Schalten Sie das PEPPER-System aus und geben Sie das Gerät zurück. Die Teilnehmer müssen zu ihrer üblichen Behandlung zurückkehren. Auszufüllende Fragebögen.

2.3.2 Phase 2: Klinische Bewertung der Sicherheit, Durchführbarkeit und Verwendbarkeit des PEPPER-Systems.

Ziel: Demonstration der Sicherheit und des technischen Machbarkeitsnachweises des PEPPER-Gesamtsystems (integriert mit dem CBR-Algorithmus).

Primäres Ergebnis und sekundäre Ergebnisse werden in Ergebniskennzahlen definiert.

Zeitrahmen und Bevölkerung sind die gleichen wie in Phase 1.

Besuch 1: Screening Wie für Phase 1

Besuch 2: CGM-Überprüfung und Studienstart Schalten Sie das PEPPER-Handgerät ein (CBR-Algorithmus und PEPPER-Sicherheitssystem aktiviert) Die restlichen Schritte sind die gleichen wie in Phase 1, Besuch 2

Besuch 3: 2-wöchiger Besuch Wie in Phase 1 Besuch 3

Besuch 4: 6-wöchiger Besuch (6 Wochen nach Besuch 2) Wie in Phase 1, Besuch 4

Besuch 5: Abschlussbesuch Schritt 5 der Usability-Studie

2.3.3 Usability-Studie

Die Benutzerfreundlichkeit des Systems wird während der klinischen Studienphasen evaluiert und das System entsprechend neu entwickelt.

Ziele: Bewertung der Benutzerfreundlichkeit der PEPPER-Handsets über einen längeren Zeitraum.

Schritt 1: Trainingsbeobachtung Die Teilnehmer werden im Umgang mit Geräten geschult. Das Handy wird während der Schulung gefilmt, um zu sehen, welcher Aspekt beschrieben wird.

Schritt 2: Kontextuelles Interview Ziel ist es, Daten in einem frühen Stadium des Usability-Engineering-Prozesses zu sammeln. Sie werden verwendet, um die bestimmungsgemäße Verwendung aller Teile des Systems und die sicherheitsrelevanten Eigenschaften in einem alltäglichen Kontext zu verstehen. Das Interview wird halbstrukturiert mit einer Auswahl an Fragen sein.

Schritt 3: Tagebuchstudie Daten werden über das Smartphone in verschiedenen Formaten gesammelt. Die Studie schließt an das kontextuelle Interview an und schließt mit einem Exit-Interview ab. Die Teilnehmer werden auch in wöchentlichen Abständen angerufen, um zu sehen, wie sie den Bolusvorschlag finden, und um zu überprüfen, ob es keine Probleme gibt.

Datensammlung. Die Teilnehmer werden gebeten, jedes Mal Tagebucheinträge zu machen, wenn sie den PEPPER-Bolusberater verwenden. Die Datenerfassung erfolgt über eine Smartphone-App. Es kann eine Vielzahl von Formaten annehmen, einschließlich Fotos, Sprachnotizen, Text. Zusätzlich werden nach jedem wöchentlichen Telefonat schriftliche Notizen gemacht.

Schritt 4: Tagebuchausstiegsinterview Der Zweck besteht darin, einen Drilldown in einige der Tagebucheinträge durchzuführen, um zusätzliche Informationen zu entdecken. Die Teilnehmer werden gebeten, jeden der Tagebucheinträge zu überprüfen und weitere Erläuterungen zu geben. Darauf folgt ein unstrukturiertes Interview.

Das Tagebuch wird während des Gesprächs gefilmt, um zu sehen, welcher Eintrag beschrieben wird.

Schritt 5: Kontextuelle Gruppe Alle Mitglieder der Machbarkeitsstudie werden zu einem gesellschaftlichen Treffen an einem informellen Ort eingeladen. Der Zweck der Sitzung besteht darin, die Erkenntnisse aus den vorherigen Schritten zu validieren. Der Forscher bemüht sich, in der Diskussion ein unaufdringlicher Zuschauer zu sein und keine persönlichen Meinungen zu äußern, sondern auf gemeinsame Probleme und Themen zu hören.

Datensammlung. Die Daten werden sichtbar auf einem Notizblock oder Laptop erfasst.

Die Daten werden mit einem Audiorecorder in den Schritten 1-4 gesammelt.

2.4 Statistik Die Stichprobengröße ist vergleichbar mit anderen Technologie-Pilot-Sicherheitsstudien, ist eine realistische Zahl für die Rekrutierung und liefert belastbare Sicherheitsdaten. Die Studie ist nicht darauf ausgelegt, eine Veränderung der primären oder sekundären Ergebnisse im Vergleich zur üblichen Behandlung aufzuzeigen, sondern ist eine Bewertung einer neuen Technologie.

2.5 Vertraulichkeit der während der Interviews erhobenen Daten Um die Sicherheit zu gewährleisten, werden die im Verlauf der Interviews erhobenen Daten verschlüsselt und sicher gespeichert, wobei der Zugriff ausschließlich auf die Forscher beschränkt ist. Die Daten werden anonymisiert, so dass nur die Forscher die Daten mit reversiblen Codes dem beteiligten Teilnehmer zuordnen können. Dies dient lediglich dem Zweck des Vergleichs und der Auswertung über die einzelnen Interviews hinweg. Alle resultierenden Veröffentlichungen, die die Daten verwenden, werden die Teilnehmer nicht identifizieren, und alle Zitate werden anonym gehalten, wenn die Teilnehmer dem zustimmen.

2.6 Elektronische Datenspeicherung auf einem sicheren Webserver Datensicherheit und Datenschutz haben beim Umgang mit medizinischen Daten, wie sie im PEPPER-System gespeichert sind, Priorität. Während der klinischen Studien (Phasen 1-2) werden anonyme klinische Daten eingegeben und auf einem sicheren Webserver gespeichert. Anonyme Daten, die vom PEPPER-Handgerät erfasst werden (z. B. Glukose, Informationen zu Mahlzeiten, körperliche Aktivität, Alkohol, Bewegung) und das Dexcom CGM-System werden automatisch an den sicheren Webserver übertragen. Dabei werden EU-Regelungsverfahren (Richtlinien 95/46/EG und 2002/58/EG) eingehalten. Medizinische Daten werden gespeichert und vor unbefugtem Zugriff geschützt, die Übertragung der Daten wird gesichert, nur autorisierte Benutzer haben Zugriff auf Dienste und gespeicherte Daten. Für die Verwendung der Anwendung und die Datensynchronisierung ist eine Authentifizierung erforderlich. PEPPER wird gemäß Standard-Interoperabilitätsrichtlinien (z. HL7), sodass Informationen zwischen den verschiedenen Komponenten nahtlos ausgetauscht werden können. Zu den autorisierten Benutzern gehören Studienteammitglieder der PEPPER-Mitarbeiter. Mitarbeiter können nur anonyme PEPPER-Mobilteildaten einsehen.

Die durch die Studie generierten Daten werden vom kooperativen PEPPER-Forschungsteam an ihren jeweiligen Standorten analysiert. Die Analyse erfolgt anhand anonymisierter Daten, die während gemeinsamer Treffen an beiden klinischen Standorten aggregiert werden.

Fehlende, ungenutzte und falsche Daten werden individuell bewertet und können ignoriert, zurückgezogen oder der Besuch kann aus der Analyse entfernt werden, wenn der Hauptprüfarzt eine angemessene Begründung dafür vorgibt.

2.7 Meldeverfahren für unerwünschte Ereignisse (AEs) Alle unerwünschten Ereignisse werden gemeldet. Je nach Art des Ereignisses werden die nachstehenden Meldeverfahren befolgt. Alle Fragen zur Meldung unerwünschter Ereignisse werden in erster Instanz an den leitenden Prüfarzt gerichtet.

Nicht schwerwiegende UE: Alle derartigen Ereignisse werden aufgezeichnet.

Schwerwiegende unerwünschte Ereignisse (SAE): Ein SAE-Formular wird ausgefüllt und innerhalb von 24 Stunden an den leitenden Ermittler gefaxt. Krankenhausaufenthalte zur Wahlbehandlung einer bereits bestehenden Erkrankung müssen jedoch nicht als SUE gemeldet werden.

Berichte über damit zusammenhängende und unerwartete SUEs werden innerhalb von 15 Tagen, nachdem der leitende Ermittler von dem Ereignis Kenntnis erlangt hat, eingereicht. Der Untersuchungsleiter benachrichtigt den Sponsor auch über alle SUEs, bei denen das Ereignis nach Meinung des Untersuchungsleiters:

„verbunden“, d. h. aus der Verwaltung eines der Forschungsverfahren hervorgegangen; und „unerwartet“, d. h. ein Ereignis, das nicht im Protokoll als erwartetes Ereignis aufgeführt ist.