Verwendung von maschinellem Lernen zur Modellierung des früh einsetzenden Sepsisrisikos bei Neugeborenen in Uganda und Simbabwe (NeoRisk)

Diese Studie, bei der es sich um eine beobachtende Kohortenstudie handelt, besteht aus drei Hauptphasen.

Phase 1 wird im Kawempe Hospital in Kampala, Uganda, stattfinden. Die Teilnehmer werden vom Studienpersonal auf den Arbeitsstationen rekrutiert, und die Zwischenanalyse wird nach der Rekrutierung von 10 % der Gesamtstichprobe abgeschlossen. Weitere Einzelheiten finden Sie in Abschnitt 7.3.

Die Daten werden über ein Online-CRF erfasst, einschließlich der in der Tabelle in Abschnitt 3 aufgeführten Faktoren.

Zusätzlich:

• Allen Neugeborenen in der Studie wird eine neonatale venöse Blutprobe zur Kulturentnahme durch bestimmtes Studienpersonal entnommen

  o Dies muss vor der Verabreichung von Antibiotika oder innerhalb von 48 Stunden nach der Geburt eingenommen werden, je nachdem, welcher Zeitpunkt früher liegt, und unabhängig davon, ob das Neugeborene untersucht und auf Sepsis behandelt wird.

• Postnatale Informationen werden nach einem Monat telefonisch gesammelt, einschließlich des Mutter- und Säuglingsergebnisses, der Rückübernahme ins Krankenhaus oder der klinischen Erkrankung sowie der verabreichten Impfstoffe. Alle Daten werden von einem Mitglied des Studienteams zur Qualitätskontrolle überprüft. Von allen neugeborenen Teilnehmern wird bei der Geburt eine Blutkultur entnommen, bevor mit der Antibiotikabehandlung begonnen wird, sofern dies sicher möglich ist. Das für die Kultur entnommene Blutvolumen muss 1–2 ml betragen und wird durch Wiegen der Blutkulturflaschen überprüft. Den pädiatrischen und Studienteams werden Schulungen zu den Methoden der Blutkulturentnahme angeboten, einschließlich einer angemessenen Reinigung der Haut vor der Entnahme. Rückmeldungen zu Probenmengen und Kontaminationsraten (Definition siehe Abschnitt 7.3) werden an pädiatrische Berater weitergeleitet und es werden zusätzliche Schulungen für das Personal angeboten. Wenn nach Zugabe von 3 ml in die Kulturflasche eine Probe übrig bleibt, wird der Überschuss als Blutprobe zur Verwendung in künftigen ethisch anerkannten Forschungsarbeiten aufbewahrt, sofern der Teilnehmer dem zugestimmt hat.

Die Ergebnisse der mikrobiologischen Tests werden dem klinischen Team des Teilnehmers in Echtzeit mitgeteilt – siehe Abschnitt 7.3.4 für weitere Details. Die Diagnose einer Sepsis durch den Arzt wird erfasst, wenn ein Arzt mit der Stufe eines Standesbeamten oder höher innerhalb von 48 Stunden nach der Geburt eine Sepsis-Diagnose erfasst hat. Um die Subjektivität dieser Messung zu verringern, wird auch der GAIA-Sicherheitsgrad für eine Sepsis-Diagnose bewertet (35) und der Grad der diagnostischen Sicherheit aufgezeichnet (1–5, gemäß GAIA-Kriterien). Krankenakten werden im Kawempe-Krankenhaus auf Papier erfasst, bevor sie von Datensachbearbeitern in eine elektronische Krankenakte kodiert werden. PDF-Scans von Krankenakten stehen zur Verfügung, wenn eine detaillierte Überprüfung erforderlich ist.

Alle Teilnehmerdaten werden von geschultem Studienpersonal gesammelt und in einem Online-CRF aufgezeichnet, das auf REDCap, einer sicheren Webanwendung, gehostet wird. In der Hauptdatenbank von REDCap werden keine patientenidentifizierbaren Daten gespeichert. Weitere Einzelheiten zu Datenverwaltungsplänen finden Sie in Abschnitt 8.6.

Die postnatalen Informationen werden 28 Tage nach der Entbindung durch einen Telefonanruf des Studienpersonals vervollständigt. Die Kontaktnummer der Teilnehmer, eine Kontaktnummer ihres Partners und eine Kontaktnummer eines zweiten Freundes oder Familienmitglieds werden bei der Rekrutierung erfasst, um Verluste bei der Nachverfolgung aufgrund von Änderungen der Mobiltelefonnummer zu minimieren. Die Identität des Teilnehmers wird anhand von drei Faktoren bestätigt (Geburtsdatum, vollständiger Name, Adresse/Ort). Folgende Informationen werden erfasst:

• Gesundheitszustand von Mutter und Kind

• Alle Besuche zur medizinischen Versorgung des Neugeborenen

  • Bei Besuch oder Aufnahme in Kawempe-Krankenhäusern werden diese elektronischen Krankenakten vom Studienpersonal überprüft
  • Bei einer anderweitigen Untersuchung wird die Mutter nach dem Grund für die Vorstellung gefragt, ob das Neugeborene ins Krankenhaus eingeliefert wurde, nach der Hauptdiagnose und nach den durchgeführten Behandlungen.

Die Rekrutierung der ersten 160 Teilnehmer aus der Entbindungsstation (10 % der Gesamtstichprobe) wird als Pilotprojekt behandelt und sowohl die Rekrutierung als auch die Daten werden zu diesem Zeitpunkt überprüft, wobei besonderes Augenmerk auf die folgenden Aspekte gelegt wird:

• Demografischer Vergleich zwischen rekrutierten Frauen und der Bevölkerung, die Kawempe besucht
• Datenvervollständigung
• Volumen der entnommenen Blutkulturproben
• Verlust zu Folgeraten
• Zusammenhang zwischen potenziellen Risikofaktoren und klinischer Sepsis oder kulturpositiver Sepsis. Nach dieser Pilotanalyse kann das Datenerfassungsinstrument präziser angepasst werden, wenn einige Risikofaktoren offenbar keinen Zusammenhang mit den Ergebnissen bei Neugeborenen haben. Darüber hinaus kann die Rekrutierungsstrategie angepasst werden, um Frauen einzubeziehen, die Geburtskliniken besuchen, um die Repräsentativität der Stichprobe zu verbessern, wenn sich die Pilotstichprobe demografisch deutlich von der allgemeinen Bevölkerung schwangerer Frauen unterscheidet, die vor der Geburt denselben Studienort besuchen. Abschließend erfolgt bei Bedarf Feedback und Mitarbeiterschulung, um optimale Probenmengen und Datenvollständigkeit sicherzustellen.

Während Phase 1 werden zwei separate Fokusgruppendiskussionen mit jeweils 10 Teilnehmern mit Mitarbeitern des Kawempe-Krankenhauses durchgeführt. Eine Diskussion wird mit leitenden Ärzten und eine mit jungen Ärzten und Hebammen stattfinden. Die Fokusgruppen finden vor Ort in Kawempe in englischer Sprache statt. Es werden Fokusgruppen abgehalten, um die quantitativen Ergebnisse dieses Projekts zu ergänzen, indem Risikofaktoren hervorgehoben werden, die derzeit als bedeutsam angesehen werden (die dann ein wesentlicher Bestandteil der Analyse und Ergebnisverbreitung sein sollten, um ihren Nutzen zu bestätigen), und um über aktuelle diagnostische Schwierigkeiten als Orientierung für die Zukunft zu informieren Arbeiten Sie mit dem Risikostratifizierungsmodell und stellen Sie den Kontext für die Entwicklung und Kommunikation des Modells bereit, um seinen Nutzen zu maximieren. Die Fokusgruppen werden sich mit folgenden Themen befassen:

• Ermitteln Sie Wissen und Bewusstsein über Sepsis bei Neugeborenen
• Management der Sepsis bei Neugeborenen
• zu Risiken und Folgen einer Sepsis bei Neugeborenen und
• Aktuelle Diagnosestrategien und ihre wahrgenommenen Stärken und Schwierigkeiten
• Wahrnehmung der Sepsis bei Neugeborenen und wie sich diese auf Diagnose und Behandlung auswirken könnte
• Empfehlungen zur Verbesserung der Diagnose und Behandlung neonataler Sepsis. Die Fokusgruppen werden von Mitgliedern des sozialwissenschaftlichen Teams der MUJHU und Dr. Sarah Sturrock geleitet. Für diese Diskussionen wurde vom sozialwissenschaftlichen Team und Dr. Sturrock ein Tool entwickelt (siehe Anhang). Die Diskussionen werden aufgezeichnet und die Aufzeichnungen vernichtet, sobald die Diskussionen transkribiert wurden. Das sozialwissenschaftliche Team wird dann die thematische Analyse der Diskussionen abschließen.

Die Ermittler gehen davon aus, dass Phase 1 zwischen Januar und Juli 2024 stattfinden wird.

In Phase 2 werden die in Phase 1 gesammelten Daten verwendet, um in Zusammenarbeit mit dem Advanced Research Computing Centre am University College London ein Risikostratifizierungsmodell zu erstellen.

Die Ermittler gehen davon aus, dass Phase 2 zwischen März und September 2024 stattfinden wird.

Phase 3 umfasst die externe Validierung des Risikostratifizierungstools. Diese Phase wird im Sally Mugabe Central Hospital in Harare, Simbabwe, stattfinden. Die Teilnehmer werden vom Studienpersonal aus Geburtskliniken und Entbindungsstationen rekrutiert.

Von den Teilnehmern werden in Phase 3 ähnliche Daten erhoben wie in Phase 1; Im Anschluss an Phase 2 werden die für das Modell erforderlichen Datenfelder ermittelt und diese Felder für Teilnehmer der Phase 3 gesammelt.

Die Datenerhebung erfolgt über die Neotree-Plattform, die bei Sally Mugabe (41) im Einsatz ist. In Phase 1 werden Daten zu Themen gesammelt, die nicht Teil einer Standard-Anamnese sind (z. B. Verfügbarkeit von sanitären Einrichtungen und Ernährungssicherheit). Sollte eines dieser Elemente einen wichtigen Teil des statistischen Modells bilden, wird die Möglichkeit, diese Elemente zur Neotree-Plattform hinzuzufügen, mit dem Neotree-Team besprochen. Es werden lediglich pseudonymisierte Daten aus dem Neotree-Datensatz extrahiert und das Modell aus Phase 2 zur Bestimmung des Risikos einer Sepsis bei Neugeborenen angewendet.

Das primäre Ergebnis für Phase 3 wird die Diagnose einer Sepsis durch den leitenden Arzt sein, die innerhalb von 48 Stunden nach der Entbindung erfasst wird, und Blutkulturen (sofern verfügbar) werden nur bei Neugeborenen entnommen, bei denen ein Risiko für eine Sepsis besteht oder die klinische Anzeichen einer Sepsis gemäß den klinischen Standards aufweisen Richtlinien. Die Verwendung der Sepsis-Diagnose eines leitenden Arztes als Ergebnis liegt daran, dass die Versorgung mit Blutkulturflaschen und die Laboranalyse der Kulturen unzuverlässig ist und wahrscheinlich nicht allen Studienteilnehmern zur Verfügung steht, wie in der Phase-1-Einstellung.

Die Leistung des statistischen Modells wird durch die Berechnung seiner Sensitivität, Spezifität, positiven und negativen Vorhersagewerte bestimmt, indem das berechnete Risiko mit der klinischen Diagnose einer Sepsis verglichen wird, die innerhalb von 72 Stunden nach der Geburt auftritt.

Die Ermittler gehen davon aus, dass Phase 3 zwischen Ende 2024 und März 2025 stattfinden wird.

Die Aussage von TRIPOD (Transparent reporting of a multivariable Prediction Model for Individual Prognosis or Diagnostic) wurde bei der Konzeption dieser Studie befolgt und wird auch bei der Berichterstattung befolgt (42). Bei Bedarf werden mit der Veröffentlichung bevorstehender Richtlinien für künstliche Intelligenz Anpassungen vorgenommen.