Új érzékelők és mesterséges intelligencia a cystás fibrózisban és bronchiectasiában fellépő akut tüdőfennakadások kimutatására (NOVEL)

Elsődleges kutatási kérdés: Használhatók-e új érzékelők és mesterséges intelligencia (MI) az akut tüdőrohamok (ATR) észlelésére, mielőtt azok klinikailag nyilvánvalóvá válnának cisztás fibrózisban (CF) vagy nem cisztás fibrózis bronchiektáziában (nem-CF bronchiektázia) szenvedő betegeknél?

Háttér A bronchiektázia egy klinikai szindróma, amelyet a hörgők rendellenes, általában tartós tágulása jellemez, köhögéssel és váladékköpettermeléssel társulva. Ezenkívül sok betegnél a betegség napi tüneteihez kiszámíthatatlan tünetromlás társul, amely meghaladja a normális nap-nap változást, és ezt akut tüdőrohamnak (ATR) nevezik.

A CF életkorlátozó, örökletes állapot, amely sűrű, ragadós váladék felhalmozódását okozza a tüdőben (és más szervekben), ami súlyos és tartós bakteriális fertőzésekhez vezet. A CF-t a viszonylagos stabilitás időszakai jellemzik, amelyeket hirtelen klinikai romlás, úgynevezett ATR szakít meg, amelyek tüdőgyulladást, progresszív tüdőkárosodást és korai halált okoznak.

Az ATR tünetei közé tartozik a váladék mennyiségének vagy színének változása, fokozott köhögés, fokozott légszomj, rossz közérzet, fáradtság vagy letargia, 38°C feletti hőmérséklet, étvágytalanság vagy fogyás. A mellkas fizikális vizsgálatának változása, a tüdőfunkció csökkenése és/vagy a tüdőfertőzést jelző radiográfiás változások is megfigyelhetők.

Az ATR-ok jelentős hatással vannak a betegek kimenetelére. A súlyos ATR-ok a tüdőfunkció gyorsabb romlásához kapcsolódtak, és a gyakori ATR-okkal küzdő betegek, különösen azok, akik évente három vagy több ATR-t tapasztalnak, rosszabb életminőséggel, gyakoribb kórházi kezelésekkel és megnövekedett halálozási aránnyal rendelkeznek 5 éven belül. Az ATR-ok jelentősen hozzájárulnak az egészségügyi költségekhez is.

A CF és nem-CF bronchiektáziában szenvedő betegeknek jelentős kezelési terhe lehet, beleértve a gyógyszereket és a mellkasi gyógytornát. Ez órákat vehet el a napból, befolyásolva a családi és munkavégzést. Összefoglalva, a kezelés fő célja az ATR gyakoriságának csökkentése és a rohamok korábbi észlelése.

Célok A tanulmány célja különféle új érzékelők potenciális felhasználásának feltárása a CF vagy nem-CF bronchiektáziában szenvedő személyek egészségi állapotának észlelésének segítésére vagy javítására. A hangsúly az ATR-ok kezdetének és progressziójának azonosításán van.

Indokolás Az ATR jelenlegi diagnosztikája nagymértékben támaszkodik a beteg által jelentett alapvonalas tünetek változásaira és a spirometriai paraméterek kísérő romlására. A CF-ben szenvedők (CFS) és a nem-CF bronchiektáziában szenvedők azonban mindennapi tünetváltozást tapasztalnak. Mind a beteg, mind a klinikus számál létfontosságú ezeket a normális ingadozásokat megkülönböztetni attól, amely ATR-t jelez, a tüdőegészség megőrzése érdekében.

A csapat korábbi nemzeti megvalósíthatósági tanulmányából, a SmartCareCF-ből (REC 14/EE/1244) származó otthoni monitorozási adatok felhasználásával, amelyben a CFS otthon monitorozta az egészségi állapotot (pl. spirometria, pulzusszaturáció, aktivitás, szívfrekvencia stb.) önként jelentett felmérési válaszokkal kombinálva (pl. általános közérzet, köhögés, alvásminőség), létrehoztak egy prototípus Mesterséges Intelligencia (MI) alapú prediktív algoritmust, amely átlagosan 10 nappal korábban képes megjósolni egy közelgő akut tüdőroham (ATR) valószínűségét, mint a hagyományos ellátás.

Korábbi tanulmányok (Telemed; REC12/EE/0462, Project Breathe; REC 18/NI/0215 és SmartCare-CF) rámutattak:

1. A nagyfrekvenciás monitorozás fontosságára az MI alapú prediktív algoritmusok megvalósítása érdekében, amelyek az közelgő klinikai romlásokat azonosítják

2. Az 'aktív' érzékelőtechnológiáról a 'passzív' érzékelőtechnológiára való átállás szükségességére az adatgyűjtés megkönnyítése és a betegek kezelési terhének csökkentése érdekében.

   A jelenlegi cél a betegterhelés további csökkentése és az ATR-ok észlelésére szolgáló új technológiák vizsgálata különféle új érzékelők kipróbálásával annak megállapítására, hogy mutatkozik-e jelek változása az ATR kezdetétől a végéig. Ekkor csak egy vagy több ilyen érzékelőt lehet használni az ATR kezdetének észlelésére és a kezelésre adott válasz monitorozására, ahelyett, hogy számos otthoni monitorozó berendezést kellene alkalmazni, ami jelenleg szükséges lehet. Számos új érzékelőt, nevezetesen az OMED (Owlstone), ARIA és ANNE (Sibel) érzékelőket, amelyek fiziológiai paramétereket mérnek, például szívfrekvenciát, hőmérsékletet, köhögést, kipróbálnak.

   Tanulmány tervezés Ez egy egyközpontú, megfigyelési, prospektív kohorsz, megvalósíthatósági, ernyőtanulmány. Úgy tervezték, hogy zavaró hatás nélkül fusson, és ne befolyásolja a rutin klinikai gyakorlatot. A CF vagy nem-CF bronchiektáziában szenvedő betegeket a Royal Papworth Hospital NHS Foundation Trust (RPH) Tüdővédelmi és Cisztás Fibrózis szakcentrumaiból veszik fel.

   Összesen legfeljebb 50 résztvevőt vesznek fel egy 2 éves időszak alatt.

   Az új érzékelőt kipróbálják, hogy lássák, változik-e a jel az ATR kezdetétől, és az intravénás (IV) antibiotikum kezeléstől, majd vissza az alapvonalhoz. A résztvevők egy vagy több új érzékelőt próbálhatnak ki. A résztvevők választhatják ki, mely új érzékelőket próbálják ki (ha jogosultak).

   A résztvevők naponta viselik vagy használják az új érzékelőt az ATR IV antibiotikum kezelése során. A résztvevőket arra is kérik, hogy naponta rögzítsék a köhögési és közérzeti pontszámokat egy 11 pontos Likert-skálán, elektronikusan vagy papíron, a résztvevő preferenciája szerint. A köhögés 0-10-ig pontozható (0 nincs köhögés, 10 maximális köhögés), a közérzet pedig 0-10-ig (0 legkevésbé jó, 10 legjobb).

   Ha további ATR következik be az IV antibiotikum befejezését követő két héten belül, és további IV antibiotikum kurzusra van szükség, akkor az érzékelő továbbra is használatban vagy viselésben marad az IV antibiotikum befejezéséig.

   Elsődleges kimenet A fiziológiai paraméterek méréseinek változása (érzékelőfüggő) az ATR IV antibiotikum kezelés kezdete és vége között.

   Másodlagos kimenet A köhögési és közérzeti pontszámok változása az ATR IV antibiotikum kezelés kezdete és vége között.

   Elsődleges végpont A fiziológiai paraméter átlagos abszolút változása (érzékelőfüggő) az IV antibiotikum kezdetétől a végéig.

   Másodlagos végpontok

   • A tüdőfunkció változása, mint egy másodperc alatt kilélegezett erőltetett levegőmennyiség előrejelzett százalékban (FEV1%) az IV antibiotikum első és utolsó napja között.
   • A köhögési és közérzeti pontszámok változása az IV antibiotikum első és utolsó napja között. A köhögési és közérzeti pontszámokat a résztvevők szubjektíven pontozzák egy 11 pontos Likert-skálán. A köhögésnél minél magasabb a pontszám, annál többet köhög a résztvevő. A közérzetnél minél magasabb a pontszám, annál jobban érzi magát a résztvevő.

   Mintanagyság és adatelemzés A mintanagyság az éppen tesztelt érzékelőtől függően változik. Ezeket az új érzékelőket még nem tesztelték a CF vagy nem-CF bronchiektáziás populációban. A cél elegendő résztvevő felvétele annak biztosítására, hogy az érzékelő hasznosságát tesztelték, egyensúlyban a magas költségeivel, hogy meghatározható legyen, szükségesek-e nagyobb tanulmányok.

   Statisztikai elemzés Minden adatgyűjtést, pl. fiziológiai paramétereket, mint a szívfrekvencia, együttesen elemeznek különféle statisztikai és gépi tanulási technikákkal. A résztvevőknek anonimizált azonosítót (ID) rendelnek a tanulmányhoz. Az azonosítható információkat nem osztják meg a fő NHS klinikai kutatási csoporton kívül.

   A tanulmány által generált adatokat a következőképpen elemzik:

   • A link-anonimizált fiziológiai adatokat a Cambridge-i Egyetem és az érzékelőcég elemzi (adatmegosztási megállapodással).
   • A link-anonimizált klinikai adatokat a klinikai kutatási csoport, az RPH és a Cambridge-i Egyetem, valamint az érzékelőcég elemzi (adatmegosztási megállapodással).
   • A link-anonimizált köhögési és közérzeti adatokat a klinikai kutatási csoport, az RPH és a Cambridge-i Egyetem, valamint az érzékelőcég elemzi (adatmegosztási megállapodással).

   A statisztikai elemzés módszerei közé tartozik a szabványos többváltozós elemzés, lineáris és nemlineáris regressziós elemzés.

   Felvétel A felvétel 2 éves időszak alatt történik, és a résztvevők legfeljebb 5 hétig maradnak a tanulmányban (hacsak nem szükséges ismétlődő vagy hosszabbított IV antibiotikum kurzusok). Az ATR-okat a Hill-kritériumok alapján definiálják

   Hill-kritériumok

   Bronchiektáziában szenvedő személy, aki legalább 48 órán keresztül romlást mutat a következő kulcstünetek közül háromban vagy többben:

   1. Köhögés
   2. Váladék mennyisége és/vagy konzisztenciája
   3. Váladék gennyessége
   4. Légszomj és/vagy terhelhetőség
   5. Fáradtság és/vagy rossz közérzet
   6. Vérköpet ÉS egy klinikus úgy ítéli meg, hogy antibiotikum kezelés szükséges

   Hozzájárulási folyamat és látogatási ütemezés Tanulmány látogatások Minden résztvevő kap egy tanulmány azonosítót és számot. A tanulmány számokat sorrendben osztják ki. Minden résztvevő kap egy anonim e-mail fiókot, hogy anonimitást biztosítson az érzékelő alkalmazás használata során.

   A klinikai kutatási csoport a következő résztvevő-specifikus tanulmányinformációkat rögzíti a REDCap rendszerben, a rutin klinikai ellátási nyilvántartásokból a felvétel során.

   • A tanulmányon való kezdés dátuma
   • Hozzájárulás dátuma és állapota
   • Születési dátum
   • Életkor
   • Születési biológiai nem
   • Etnikum
   • Magasság a tanulmány kezdetén
   • Súly a tanulmány kezdetén
   • Az ATR epizódokat rögzítik, és a Hill-kritériumok szerinti tüneteket is dokumentálják.
   • FEV1 % előrejelzett és L az ATR IV antibiotikum kezelés kezdetén és végén.
   • Mikrobiológiai állapot a tanulmány kezdetén
   • Rendszeres gyógyszerek a tanulmány kezdetén
   • Mikrobiológiai tenyésztési eredmények a tanulmány során
   • IV antibiotikum napok száma a tanulmány során.
   • Orális antibiotikum napok száma (klinikai ellátási nyilvántartásokból és résztvevő által jelentve) a tanulmány során.
   • Szokásos ATR kezelés a tanulmány kezdetén
   • C-reaktív protein (CRP) és fehérvérsejtszám (WBC) szintek az ATR IV antibiotikum kezelés kezdetén és végén.

   A magasság, súly, FEV1 % előrejelzett és L, CRP és WBC feljegyezhető azokból, amelyeket legfeljebb 2 héttel a résztvevő tanulmányra való felvétele előtt vettek fel, ha nem állnak rendelkezésre a kezdési dátumon.

   A FEV1 % előrejelzett és liter (L), C-reaktív protein (CRP) és fehérvérsejtszám (WBC) feljegyezhető azokból, amelyeket legfeljebb 2 héttel a résztvevő tanulmányból való kilépése után rögzítettek, ha nem állnak rendelkezésre a befejezési dátumon.

   Ha nem volt spirometriás eredmény a 2 hetes elő- és/vagy utántanulmányos időszakban, a klinikai kutatási csoport kézi módon is elvégezheti ezt a tesztet a spirometriás eredmények gyűjtésére.

   • Vércukorszintek (véletlenszerű vércukorszintből, orális glükóz tolerancia tesztből vagy anonimizált folyamatos glükózmonitorozási jelentésből) bármely, az ATR kezelés előtti 2 hétben rögzítettből és az ATR kezelés során rögzítettekből.

   • A technikai problémák miatti kapcsolattartások száma a berendezéssel a tanulmány során A fenti paramétereket rutinszerűen gyűjtik a normális klinikai ellátás részeként.

   Minden résztvevőnek bemutatják, hogyan állítsa be és használja az érzékelőt, és hogyan rögzítse a köhögési és közérzeti pontszámokat.

   Tájékoztatott hozzájárulási eljárás

   • Írásbeli tájékoztatott hozzájárulást a klinikai csapat vagy a klinikai kutatási csapat egy tagja szerez meg, miután eltelt egy megfelelő idő, amely alatt a betegnek bőséges ideje (minimum 1 óra) volt a betegtájékoztató elolvasására, a kísérlet megfontolására és kérdések feltevésére.

   • Minden alanyt tájékoztatnak arról, hogy a tanulmányban való részvétel önkéntes, és a hozzájárulás visszavonása nem befolyásolja a későbbi orvosi kezelést.

   • Az alanyok pótolhatók, ha a tanulmányban való részvétel első 4 hete alatt visszalépnek (vagy visszavonják őket). A résztvevőket orvosi okokból a Vizsgálatvezető is visszavonhatja.

   • A résztvevőket a klinikai kutatási csapat telefonon / e-mailben vagy kórházi látogatás során (személyesen vagy virtuálisan) keresi meg a tanulmány során, a résztvevő preferenciája szerint. Ez annak ellenőrzésére szolgál, hogy a köhögési és közérzeti pontszámok naponta rögzítésre kerülnek-e, és nincsenek-e problémák az érzékelő napi használatával.

   Utnéző látogatások A résztvevőknek nem kell tanulmányspecifikus utónéző látogatásokra járniuk.

   Adatgyűjtő lapok kitöltése A Vizsgálatvezetőnek biztosítania kell az adatgyűjtő lapokban (DCF-ekben) és minden szükséges jelentésben (pl. a Megbízó, a Támogató, a Kutatás és Fejlesztés (R&D) és a Kutatásetikai Bizottság felé) rögzített adatok pontosságát, teljességét, olvashatóságát és időbenességét.

   Forrásdokumentáció

   • A klinikai tanulmány adatait a Cambridge-i Egyetem által üzemeltetett REDCap (Research Electronic Data Capture) elektronikus adatgyűjtő eszközökkel gyűjtik és kezelik. A REDCap a Clinical School Secure Data Hosting Service (SDHS) szolgáltatásán fut, amely ISO:27001 tanúsított 'Safe Haven'-t biztosít. Csak N3 kompatibilis hálózatszolgáltatókat használnak, és a hozzáférés jelszóval védett.
   • A tanulmány minden résztvevője kap egy egyedi azonosítót (UID). Minden tanulmányértékelési adat külön tárolódik a személyazonosító adatoktól, és az UID-en keresztül hivatkoznak rá, hogy az adatok anonimitását megőrizzék a kutatási célokra való hozzáférés érdekében.

   Monitorozás és audit

   • A projekt adatait a Kutatási Tiszt monitorozza a Trust irányelvei szerint. Ebben a tanulmányban az első tíz hozzájárulási nyilatkozatot monitorozzák, a továbbiakat csak akkor, ha szükségesnek ítélik. A projekt adatait a Kutatási Tiszt negyedévente monitorozza.

   Káros és súlyos káros események Mivel ezek a tanulmányok megfigyelési és nem beavatkozó jellegűek, és nem felelnek meg a HRA kritériumoknak, amelyek súlyos eseményjelentést követelnének, ezért ebben a tanulmányban egyiket sem jelentenek, kivéve a Sibel tapasz monitorozását.