KI-gestützte EKG-Stratifizierung und Timing der kaliumsenkenden Therapie bei Patienten mit Hyperkaliämie: Eine Target-Trial-Emulationsstudie (AIDE-K)

Hyperkaliämie ist eine häufige und klinisch bedeutsame Elektrolytstörung, die mit einem erhöhten Risiko für Arrhythmien und Mortalität verbunden ist. Aktuelle klinische Leitlinien empfehlen, bei der Bestimmung der Dringlichkeit einer kaliumsenkenden Therapie elektrokardiographische (EKG) Abnormalitäten zu berücksichtigen; jedoch sind spezifische EKG-Kriterien, die eine Behandlung auslösen, nicht einheitlich definiert, und subtile EKG-Veränderungen sind in der klinischen Praxis oft schwer konsistent zu erkennen. Infolgedessen besteht eine erhebliche Variabilität beim Zeitpunkt der Therapieeinleitung bei Hyperkaliämie, und randomisierte Studien, die eine zeitnahe versus verzögerte Therapie direkt vergleichen, sind ethisch und praktisch schwierig durchzuführen. Diese Studie ist als Beobachtungsstudie konzipiert, die ein Zielstudie nachahmt, um den Zusammenhang zwischen dem Therapiezeitpunkt und der Kurzzeitmortalität bei Patienten mit laborbestätigter Hyperkaliämie zu bewerten.

Das Zielstudienprotokoll wurde a priori festgelegt und dem Institutional Review Board des Tri-Service General Hospital vorgelegt und definierte explizit alle wesentlichen Designkomponenten, die zur Beantwortung der kausalen Fragestellung erforderlich sind. Das Protokoll definierte vor der Analyse explizit alle wesentlichen Designkomponenten, einschließlich der Datenquellen, der Eignungskriterien, der Behandlungsstrategien, der Zuweisungsverfahren, des Zeitpunkts Null, der Nachbeobachtung, der Endpunkte, der kausalen Kontraste und der analytischen Methoden.

Die Nachahmung wurde mithilfe routinemäßig gesammelter elektronischer Gesundheitsdaten aus drei Quellen durchgeführt: dem Tri-Service General Hospital (TSGH), einem tertiären akademischen medizinischen Zentrum in Taiwan mit longitudinalen Notaufnahme- und stationären Aufzeichnungen von Januar 2011 bis Dezember 2024; der Military Hospital Research Database (MHRD), die patientenbezogene Daten aus mehreren regionalen militärnahen Krankenhäusern in Taiwan im Kalenderjahr 2023 zusammenfasst; und der öffentlich verfügbaren MIMIC-IV-Datenbank, einschließlich verknüpfter Notaufnahme-, Intensivpflege- und Elektrokardiogramm-Datensätze. Daten aus diesen Quellen wurden extrahiert, harmonisiert und mithilfe eines gemeinsamen Protokolls analysiert.

Teilnahmeberechtigt waren Erwachsene ab 18 Jahren, die sich mit laborbestätigter Hyperkaliämie in der Notaufnahme vorstellten, definiert durch eine Serumkaliumkonzentration an oder über dem vorgegebenen Schwellenwert, und die innerhalb eines definierten Zeitfensters um die Index-Kaliummessung ein Standard-12-Kanal-Elektrokardiogramm erhielten. Behandlungen, bei denen eine kaliumsenkende Therapie vor der Indexmessung eingeleitet wurde, bei denen keine Therapie innerhalb des zulässigen Expositionsfensters verabreicht wurde oder bei denen wichtige Baseline-Kovariablen zur Nachahmung der Behandlungszuweisung fehlten, wurden ausgeschlossen.

Das Protokoll legte zwei Behandlungsstrategien fest: zeitnahe Einleitung der kaliumsenkenden Therapie innerhalb eines vorgegebenen frühen Zeitfensters nach der Index-Kaliummessung und verzögerte Einleitung der Therapie nach diesem frühen Fenster, aber innerhalb einer maximal zulässigen Verzögerungsperiode. In der hypothetischen Zielstudie würden berechtigte Patienten zu Studienbeginn nach dem Zufallsprinzip einer dieser Behandlungsstrategien zugewiesen. In der nachgeahmten Studie folgte die Behandlungszuweisung der routinemäßigen klinischen Praxis und wurde mithilfe von Propensity-Score-basierten Methoden angenähert, um gemessene Baseline-Charakteristika zwischen den Gruppen auszugleichen und die Randomisierung nachzuahmen. Die vorab festgelegten Variablen im Propensity-Score umfassten Serumkalium (kontinuierlich), AI-EKG-Vorhersage (positiv vs. negativ), Alter (Jahre), Geschlecht und Charlson Comorbidity Index (CCI).

Ein gemeinsamer Zeitpunkt Null wurde als Zeitpunkt der Index-Kaliummessung definiert. Die Nachbeobachtung begann zum Zeitpunkt Null und dauerte für eine festgelegte Dauer von 90 Tagen oder bis zum Tod, je nachdem, was zuerst eintrat. Der primäre Endpunkt war die Gesamtmortalität innerhalb von 90 Tagen nach dem Indexereignis, ermittelt durch Verknüpfung mit nationalen Sterberegistern oder Datenbank-Mortalitätsaufzeichnungen, abhängig von der Datenquelle.

Der primäre kausale Kontrast von Interesse wurde nach dem Intention-to-treat-Prinzip definiert, indem die kontrafaktischen Ergebnisse verglichen wurden, die beobachtet worden wären, wenn alle berechtigten Patienten eine kaliumsenkende Therapie verzögert eingeleitet hätten, gegenüber einer zeitnahen Einleitung bei allen berechtigten Patienten. Das Protokoll sah ferner die Bewertung von Effektmodifikationen durch künstliche Intelligenz-gestützte Elektrokardiogramm (AI-EKG)-basierte Risikostratifizierung vor, mit Untergruppenkontrasten, die gemäß dem AI-EKG-Vorhersagestatus definiert wurden.

Analytische Methoden wurden vorab festgelegt, um diese kausalen Kontraste mithilfe von Zeit-zu-Ereignis-Analysen zu schätzen, die für Beobachtungsdaten geeignet sind, nach der Nachahmung der Zufallszuweisung. Zusätzliche Sensitivitätsanalysen wurden definiert, um die Robustheit der Ergebnisse gegenüber wichtigen Annahmen und potenziellen Verzerrungsquellen zu bewerten, einschließlich Analysen, die darauf abzielen, die unsterbliche Zeitverzerrung zu mildern, die aus Einschränkungen in der zeitlichen Auflösung der Mortalitätsdaten resultiert.