Diabeettisen retinopatian tietokonepohjainen seulonta

Verkkokalvon seulonnan herkkyys DR:n riskikerrostumiselle käyttämällä digitaalisia silmänpohjakuvia RiskAnalyzerin avulla ja ilman

Verkkokalvon seulonnan herkkyys ja spesifisyys DR:n riskikerrostumiseen käyttämällä digitaalisia silmänpohjakuvia ja RiskAnalyzeria

Kliiniset tutkimusmenetelmät ja tutkimuksen suunnittelu: Tähän tutkimukseen rekrytoidaan yhteensä 10 000 koehenkilöä. Nämä aineet otetaan mukaan kahden rinnakkaisen yhteistyökumppanin kautta, Extension for Community Healthcare Outcomes (Project ECHO) ja CommuniCare Health Centers. Jokainen klinikka saa noin 50 % tapauksista vuodessa tai keskimäärin 50 tapausta viikossa. Koehenkilöt tunnistetaan klinikoilta, CommuniCare-terveyskeskuksista San Antoniosta, TX:stä ja Project ECHO:sta, New Mexicosta. CommuniCarella on kaksi yhdistettyä toimipistettä, Barrio Family Health Center Kaakkois-San Antoniossa, TX ja Dr. Frank Bryant Health Center myös San Antoniossa. CommuniCare palvelee vuosittain noin 45 000 potilasta, joista arviolta 5 000 tarvitsee diabeetikon hoitoa. Project ECHO yhdessä New Mexicon yliopiston kanssa tekee yhteistyötä yli 20 maaseutuklinikan kanssa New Mexicossa tarjotakseen palveluita New Mexicon alipalveltuille alueille. Jokaiselle sivustolle toimitetaan rekrytointilehtinen ja suostumuslomakkeet. Klinikan henkilökunta rekrytoi tutkimuskohteen määräaikaisten käyntien aikana. Koehenkilölle lähetetään tiedote tutkimuksesta ja tietoinen suostumusasiakirja. Koehenkilöt, jotka ovat kiinnostuneita osallistumaan tutkimukseen, ohjataan valokuvaajan puoleen verkkokalvon kuvantamista varten. Tutkittavat eivät saa maksua tai stipendiä osallistumisesta tähän tutkimukseen.

Koehenkilöille ei ole seulontavaatimuksia osallistuakseen tähän tutkimukseen. Lääketieteen ammattilaisen tulee diagnosoida koehenkilöllä esi- tai diabetesta sairastava henkilö. Aikaisempaa tai samanaikaista hoitoa koskevia tietoja ei vaadita tai pyydetä. Koehenkilöille ei ole asetettu kriteerejä tutkimuksesta poistumiselle tai siitä keskeyttämiselle, kun verkkokalvon seulonta on suoritettu. Koehenkilöitä ei poisteta tutkimuksesta sen jälkeen, kun verkkokalvon seulonta on suoritettu. Kun tutkittava on suorittanut verkkokalvon seulonnan, koehenkilön osallistumisjakso päättyy. Koehenkilöistä otettuja kuvia ei saa käyttää tutkimuksessa riittämättömän kuvanlaadun vuoksi. Riittämättömiksi havaittujen kuvien lukumäärää seurataan ja niistä raportoidaan tutkimuksen päätyttyä. Verkkokalvon seulonta merkitsee sekä koehenkilöiden osallistumisen alkua että loppua tähän tutkimukseen.

Jokaisesta silmästä kerätään vähintään kaksi posteriorista napakuvaa. Yksi kuva keskitetään foveaan ja toinen optiseen levyyn. Kolmas kuva otetaan anteriorisesta segmentistä (silmän etuosasta). Koehenkilöitä ei laajeta farmakologisesti. Kuvaus perustuu luonnolliseen laajentumiseen, joka johtuu kuvaushuoneen pimeyteen mukautumisesta. Yli kaksi kuvaa per silmä kerätään vain, kun kuvantaja (valokuvaaja) tunnistaa jonkin tietyn kuvan, jonka laatu on riittämätön luettavaksi. Huonolaatuiset kuvat johtuvat tyypillisesti fysiologisista syistä, kuten silmien räpäymisestä tai pienistä pupillista, eikä niitä käytetä tässä tutkimuksessa. Verkkokalvon valokuvaaja yrittää jopa 3 kertaa ottaa kuvia kohteen silmistä suorittaakseen kuvantamisprotokollan. Tutkimuskoordinaattori suorittaa viikoittain kuvantamismenettelyn auditointeja varmistaakseen ja dokumentoidakseen tutkimusprotokollan noudattamisen.

Tässä tutkimuksessa käytettävä luokan II lääketieteellinen laite on ei-mydriaattinen tai vastaava verkkokalvokamera. Verkkokalvokamera on tarkoitettu käytettäväksi digitaalisten kuvien ottamiseen ihmissilmän verkkokalvosta ilman farmakologista laajentamista. Verkkokalvokamerassa on seuraavat valokuvaustilat: RGB-väri. Verkkokalvon kameraan on asennettu digitaalikamera verkkokalvon kuvantamista varten.

Kuvien arkistointi- ja viestintäjärjestelmää (PACS) käytetään vastaanottamaan DICOM-kuvia, aikataulutietoja ja tekstiraportteja, organisoimaan ja tallentamaan ne sisäisessä muodossa ja tuomaan nämä tiedot saataville verkossa HIPAA- ja FDA-hyväksyttyjen suojattujen käyttöliittymien kautta. PACS koostuu sieppauskomponentista, keskuspalvelinkomponentista ja katselukomponentista, jota käytetään yleiskäyttöisissä laskentalaitteistoissa. Kohdetiedot, toimenpidetiedot ja kuvanottotiedot kaapataan, lähetetään palvelimelle tai vaihtoehtoisesti ne hyväksytään suoraan DICOM-yhteensopivasta laitteesta. Vastaanotettuaan kuvaobjektit ja niihin liittyvät tiedot palvelin rekisteröi saapuvat tiedot ja kuvat arkistoon mukaan lukien mahdolliset assosiaatiot aikaisempien tapausten kanssa. Tapaukset esitetään käyttäjille, joilla on oikeat oikeudet työluettelosta, jota hallitseva käyttäjä hallitsee. Kuvatiedot välitetään ja renderöidään käyttäjän työasemalla tavallisella verkkoselaimella. Kun palvelin on rekisteröinyt raportin, raportti on lähettävän lääkärin tai asiakaspalvelun saatavilla sähköisesti tai faksilla.

Välittömästi kuvien ja kohteen demografisten tietojen keräämisen jälkeen valokuvaaja lataa tiedot tapauksena PACS:ään kuvantamistyöaseman ja PACS:n välille muodostetun VPN-yhteyden kautta. Jos VPN-yhteyttä ei voida muodostaa kuvantamishetkellä, lataus tapahtuu myöhemmin, esim. klinikkapäivän päätteeksi. Tiedot säilyvät kuvantamistyöasemassa enintään viisi päivää latauksen varmistamiseksi. Kliininen koordinaattori tarkastaa viikoittain latauksen valmistumisen. PACS:ssa lukijat lukevat tapaukset käyttämällä sisäänrakennettua lukumallia, joka luo raportin havainnoistaan. Tutkimus ei häiritse koehenkilöiden hoidon tasoa. Jokainen sivusto noudattaa omia vakiomenettelyjään ja -hoitoaan. Löydöksistä ilmoitetaan klinikalle, joka lähetti potilaan seulontaan. Klinikat ovat vastuussa jatkohoidosta, mukaan lukien tarvittavat toimenpiteet tai terapia.

RiskAnalyzerin suorituskyky: RiskAnalyzerin suorituskyky lasketaan käyttämällä etukäteen määritettyjä herkkyys- (Seo) ja spesifisyyden (Spo) arvoja. Tässä tutkimuksessa määritetyt nollahypoteesiarvot ovat Seo=0,85 ja Spo = 0,70. Nämä arvot perustuvat silmätutkimuksista saatuihin tietoihin. Verkkokalvovalokuvausta käyttävien koulutettujen lukijoiden tehokkuuden on osoitettu tarjoavan herkimmän seulonta- ja seurantatestin näköä uhkaavaa retinopatiaa varten, yli 80 % herkkyydellä. Abramoff, et ai. keskustella herkkyyden rajoista, jotka voidaan saavuttaa millä tahansa järjestelmällä, kun otetaan huomioon useiden ihmislukijoiden pohjalta totuuden erehtyvyys. Hän ehdottaa, että 0,85 on herkkyyden raja, joka voidaan saavuttaa. Spesifisyys perustuu tehokkuuteen, jota pyrimme tekemään tästä toteutuksesta kaupallisesti kannattavaa. Olemme suunnitelleet tutkimuksemme saavuttamaan 0,90 tilastollisen tehon ja 0,99 merkitsevyystason. Jos luottamusrajat perustuvat asymptoottiseen normaalijakaumateoriaan, otoskoot voivat perustua asymptoottisiin varianssikaavoihin, kuten Pepe on antanut.

Tavoite yksi: Tavoitteena yksi on testata täysin tutkimustietovirran logistiikka ja tiedonsiirron rajapinnat. Testaus tehdään kokonaisuudessaan yhdessä rekrytointi-, ilmoittautumis- ja kuvantamispisteessä. Tämän tavoitteen saavuttamiseen kuluu kolme kuukautta.

Materiaalit ja tutkimussuunnittelu tavoitteelle yksi: Aiheet rekrytoidaan yhdestä paikasta. Kaikki kuvat reititetään kahdelle lukijalle arvioitavaksi. Jos kaksi lukijaa antavat kuvalle vastaavat arvosanat, luotu raportti lähetetään klinikalle lähettävän lääkärin jakamiseksi. Tapauksissa, joissa lukijat antavat eri arvosanat samalle kuvalle, kuva ohjataan tuomarille resoluutiota varten. Tuomarilla on pääsy jokaisen lukijan luomiin raportteihin, mutta ei RiskAnalyzerin riskitasoihin. Tuomarista laaditaan raportti ja siitä ilmoitetaan klinikalle, joka on vastuussa raportin jakamisesta koehenkilölle ja mahdollisista jatkotoimista. Kuvien tunnistaminen myös poistetaan ja reititetään RiskAnalyzeriin. RiskAnalyzer suorittaa kuvan analysoinnin ja luo diabeettisen retinopatian riskiluokituksen joko "pienen riskin" tai "suuren riskin" mukaan. RiskAnalyzerin määrittämät riskitasot sisältävää raporttia ei jaeta lähettävälle lääkärille, klinikalle tai tuomarille, vaan sitä käytetään vain tilastolliseen analyysiin tutkimuksen päätepisteiden tueksi.

Tavoitteen yksi tulokset: Tietojen tulokset osoittavat kyvyn rekrytoida ja rekisteröidä koehenkilö tutkimukseen yhdessä paikassa, suorittaa verkkokalvon kuvantamista, ladata kuvat PACS:ään, saada samat kuvat arvostetuksi kahdella eri lukijalla, tarvittaessa reitittää ja arvioida. tuomarin toimesta ja kyky luoda loppuraportti. Lukijoiden seuraama lukuprosessi perustuu kansainväliseen kliinisen diabeettisen retinopatian sairauden vakavuusasteikkoon. Lisäksi tiedot osoittavat, että kuvat on reititetty onnistuneesti RiskAnalyzeriin käsittelyä varten.

Tavoite kaksi: Tavoitteena kaksi on arvioida RiskAnalyzerin tehokkuutta diabeettisen retinopatian riskin tunnistamiseksi kultaiseen standardiin verrattuna. Tämän tavoitteen saavuttamiseen kuluu yhdeksän kuukautta.

Menetelmät ja tutkimuksen suunnittelu tavoitteelle kaksi: Tutkittavat rekrytoidaan useista CommuniCare- ja Project ECHO -sivustoista. Kaikki kuvat arvostelee kaksi lukijaa ja tuomari, mikäli ensimmäisen ja toisen lukijan arvosanat eivät ole yhtä mieltä. Lukijoiden seuraama lukuprosessi perustuu kansainväliseen kliinisen diabeettisen retinopatian sairauden vakavuusasteikkoon. Lukijoiden tai tuomarin tuottama konsensusraportti, joka osoittaa diabeettisen retinopatian olemassaolon ja vaikeusasteen, toimitetaan koehenkilölle hänen lähettävän lääkärinsä kautta, ja lähettävä lääkäri lähettää tarvittaessa erikoislääkärille. Samat lukijoiden arvostelemat kuvat ohjataan myös RiskAnalyzeriin käsittelyä varten, jolloin syntyy diabeettisen retinopatian riskitaso joko "Matala riski" tai "Suuri riski". Kun kuvat reititetään RiskAnalyzeriin, kuvien tunniste poistetaan ja ne eristetään, kunnes RiskAnalyzer arvioi ne. RiskAnalyzerin avulla saatuja riskitasoja ei anneta koehenkilölle missään olosuhteissa. Lähettävä lääkäri on myös suojattu RiskAnalyzerin määrittämiltä riskitasoilta. Suosittelevat lääkärit eivät ole samassa paikassa VisionQuest Biomedicalissa, joten heillä ei ole pääsyä tietokoneisiin tai tietojen tallennusalueeseen.

Tavoitteen kaksi tulokset: Tilastollinen analyysi osoittaa RiskAnalyzerin tarkkuustason verrattuna kultastandardiin. Tilastollinen analyysi käyttää herkkyyttä, spesifisyyttä, AUC:tä ja sopimustasoa käyttämällä Cohenin kappa-kertoimia.

Tavoite kolme: Tavoite kolme keskittyy kokeilun ensisijaiseen päätepisteeseen, jonka tarkoituksena on osoittaa, että lukijan tarkkuus kuvien luokittelussa paranee, kun algoritmin riskitasot asetetaan lukijan saataville kuvien arvioinnin aikana. Aika tämän tavoitteen saavuttamiseen on 12 kuukautta.

Menetelmät ja tutkimuksen suunnittelu tavoitteelle kolme: RiskAnalyzeriä käytetään ensimmäisenä lukijana. Siellä on edelleen kaksi ihmislukijaa ja tuomari. Perustotuus vahvistetaan joko lukijan yhden ja lukijan toisen välisellä sopimuksella tai tuomarin toimesta. Kaikki kuvat reititetään RiskAnalyzeriin, joka luo diabeettisen retinopatian riskitason joko "Matala riski" tai "Suuri riski". Kotelot jaetaan kahteen sarjaan ja reititetään molemmille lukijoille. Yksi kuvasarja reititetään molemmille lukijoille algoritmin riskitasoilla, kun taas toiset kuvasarjat reititetään molemmille lukijoille ilman algoritmille määritettyä riskitasoa. Jokaiselle kuvasarjalle valitaan vastaava määrä "Low Risk" ja "High Risk" -tapauksia. Perustotuus vahvistetaan siten, että kaksi lukijaa antavat saman arvosanan samalle kuvalle. Kun kaksi eri lukijaa antaa samalle kuvalle eri arvosanat, tapaukset ohjataan tuomarille arvostelua ja raportointia varten. Tuomiosta tulee totuus. Käsitellään vain ne tapaukset, jotka ovat eri riskivaiheluokkia. Ratkaisu perustuu lukijoiden välisen erimielisyyden kliiniseen merkitykseen seuraavasti: vakavuusasteikoilla 0 ja 1 olevat tapaukset luokitellaan "Matalin riskin" tapauksiksi, kun taas vakavuusasteikolla 2 ja sitä korkeammalla olevat tapaukset luokitellaan "korkean riskin". "tapauksia. Arviointia vaativat tapaukset, joiden riski on erilainen ja jotka kuuluvat korkean riskin kategoriaan ja jotka eroavat asteikkojen 2 ja 3 (lievä ja vaikea) ja 2 ja 4 (lievä ja proliferatiivinen diabeettinen retinopatia -PDR) välillä.

Tavoitteen kolme tulokset: Tavoitteen kolme tulokset osoittavat, että RiskAnalyzer parantaa lukutarkkuutta ja lukijoiden välistä johdonmukaisuutta ja vähentää ihmislukijoiden välistä harhaa. Tilastollinen sopimustason analyysi suoritetaan lukijoiden kuville osoittamalle riskille, kun niillä on ja ei ole Cohenin kappa-kertoimia käyttävän algoritmin määrittämiä riskitasoja.

Odotetut tulokset: Verkkokalvon etäseulonta yhdessä RiskAnalyzerin riskitasojen kanssa parantaa lukijoiden tarkkuutta kuvien arvioinnissa. RiskAnalyzerin määrittämien riskitasojen käyttö lukijoiden auttamiseksi vähentää aikaa, jonka lukijat käyttävät kunkin tapauksen arvioimiseen. Tämä voi olla malli, joka tukee verkkokalvon seulonnan saatavuuden lisäämistä, tukee verkkokalvon seulontasuositusten noudattamista ja helpottaa verkkokalvon erikoislääkärin tehokkaampaa käyttöä sairauksien arvioinnissa ja hoidossa, mikä johtaa kustannustehokkaampaan hoitomenetelmään.