Convalida della termografia per rilevare la polmonite

I. CONTESTO E SIGNIFICATO

1. Sfondo storico

   Ogni giorno muoiono 16.000 bambini sotto i 5 anni. Sebbene siano stati fatti passi avanti nella diagnosi precoce e nel trattamento della polmonite, rappresenta ancora circa il 15% dei decessi di bambini sotto i 5 anni (1). Purtroppo i fornitori di assistenza nei paesi a basso e medio reddito (LMIC) sono limitati a causa della mancanza di risorse e formazione. Le radiografie del torace sono particolarmente difficili da ottenere in questi LMIC (14). Ironia della sorte, gli smartphone sono prontamente disponibili. Dal suo sviluppo nel 1960, le termocamere FLIR (Forward-Looking Infrared) hanno compiuto numerosi progressi tecnologici. In particolare ora sono più convenienti e compatti, collegandosi agli smartphone. Le termocamere FLIR hanno ora il potenziale per aiutare nella diagnosi precoce e nel successivo trattamento della polmonite infantile.

   L'imaging FLIR è stato sviluppato per la prima volta nel 1956 con finanziamenti militari presso l'Università di Chicago. Dagli anni '60 agli anni '70, la tecnologia FLIR è stata modificata indipendentemente sia dall'Air Force che da Texas Instruments Inc. per l'utilizzo da parte di aerei militari (2). Wendell Smith ha documentato per la prima volta l'uso della termografia nella diagnosi medica nel 1964. Smith ha impiegato 6 minuti per prendere ogni termografo dei cavalli che stava studiando (3). Da allora sono stati eseguiti numerosi studi veterinari e ora la termografia è stata convalidata come mezzo per valutare le lesioni muscoloscheletriche negli animali (4,5).

2. Precedenti studi clinici a sostegno della ricerca proposta

   È interessante notare che sono stati eseguiti pochissimi studi clinici per convalidare l'uso della termografia nella diagnosi medica delle malattie umane. L'uso della termografia per diagnosticare le malattie polmonari è stato studiato in Russia nel 1976, 1981 e 1991 in tre studi separati, ma questi studi non erano né controllati né randomizzati (6-8). Nel 1970 Potanin ha dimostrato attraverso una serie di casi che i pazienti con polmonite avevano un aumento della temperatura toracica sovrastante e i pazienti con embolia polmonare avevano una diminuzione della temperatura toracica sovrastante (12). Lo studio più recente e di grande impatto che ha valutato la polmonite con la termografia è stata una serie di casi eseguita da Wiecek et al. (2001), che ha dimostrato che i pazienti con polmonite hanno mostrato una riduzione del segnale termografico in quanto hanno risposto positivamente al trattamento (13). Studi più moderni hanno tentato di convalidare l'imaging termico a infrarossi nella misurazione intraoperatoria delle dimensioni dei tumori cerebrali (9), nello screening della febbre nei bambini (10) e nella previsione della durata del recupero dopo le ustioni (11), tra gli altri. Tuttavia, non c'è stato uno studio moderno che convalidi la termografia nella diagnosi della polmonite.

3. Logica alla base della ricerca proposta e potenziale vantaggio per la società

La polmonite è uno dei principali contributori alla mortalità sotto i cinque anni in tutto il mondo. L'imaging per supportare la diagnosi di polmonite può essere molto difficile da ottenere in contesti con risorse limitate a causa della mancanza di attrezzature e personale qualificato. L'imaging di facile accesso della polmonite con la tecnologia di imaging termico può consentire ai professionisti di diagnosticare la polmonite prima e in modo più accurato, il che porterebbe a una riduzione della morbilità e della mortalità. Nei LMIC dove la disponibilità di raggi X è già limitata nei centri periferici, l'uso eccessivo di queste strutture può portare al consumo di risorse mediche limitate. La convalida dell'imaging termico nella diagnosi di polmonite porterebbe probabilmente a risparmi sui costi e all'eliminazione degli effetti collaterali degli antimicrobici e delle radiazioni eccessive.

II. OBIETTIVI SPECIFICI:

1. Determinare se la termocamera FLIR ONE può essere utilizzata per rilevare le differenze in uno spettro di temperatura clinicamente applicabile. La temperatura misurata da un termometro dell'arteria temporale su pazienti ospedalizzati può variare da meno di 96° Fahrenheit a oltre 104° Fahrenheit. La base della termocamera FLIR ONE e dell'applicazione irPNA è rilevare l'asimmetria delle temperature. Gli investigatori sperano di dimostrare che questa tecnologia ha la capacità di dimostrare questa differenza.
2. Convalidare la termografia con la termocamera FLIR ONE e l'applicazione irPNRA come modalità sensibile per diagnosticare la polmonite. Gli investigatori sperano di dimostrare che ci sono pochi falsi negativi quando si utilizza questa modalità per diagnosticare la polmonite.

3. Convalidare la termografia con la termocamera FLIR ONE e l'applicazione irPNRA come modalità specifica per differenziare la polmonite da altri processi polmonari, come l'asma, l'embolia polmonare e la bronchiolite. I ricercatori sperano di dimostrare che ci sono pochi falsi positivi quando si utilizza questa modalità per diagnosticare la polmonite.

   III. SELEZIONE SOGGETTO:

   1. Criteri di inclusione/esclusione

      I criteri di inclusione sono 1) pazienti di età compresa tra 28 giorni e 17 anni, 2) con distress respiratorio e 3) sottoposti a radiografia del torace. Gli investigatori escluderanno i pazienti con malattia polmonare cronica nota.

   2. Fonte dei campioni

   Gli investigatori acquisiranno il consenso di pazienti e genitori nell'Unità di terapia intensiva pediatrica, (PICU) Dipartimento di emergenza pediatrica (DE) e Reparti pediatrici presso il Massachusetts General Hospital

   IV. ISCRIZIONE PER OGGETTO:

   1. Modalità di iscrizione

      Il personale di ricerca clinica addestrato sarà presente nel MGH PICU, nei reparti pediatrici e nel pronto soccorso e identificherà potenziali soggetti attraverso i fornitori. Inoltre, il sistema di cartelle cliniche elettroniche EPIC sarà utilizzato da personale di ricerca qualificato (assistenti di ricerca, coordinatori, dirigenti) per identificare elettronicamente i pazienti che potrebbero essere potenziali candidati per lo studio. I soggetti sottoposti a radiografia del torace verranno contattati per la partecipazione allo studio. Questo studio non interferirà con le cure mediche del soggetto.

      Se un paziente sembra essere idoneo, il fornitore del paziente si avvicinerà prima all'argomento e chiederà se è disposto a essere contattato per uno studio di ricerca. Se il potenziale soggetto rifiuta, non verranno effettuati ulteriori tentativi di iscrivere il soggetto. Se il soggetto accetta di parlare con qualcuno della ricerca, un membro del personale dello studio lo avvicinerà alla partecipazione.

      Il reclutamento non comporterà restrizioni su fattori socio-demografici, comprese le caratteristiche etniche. Il reclutamento sarà privo di qualsiasi procedura, che potrebbe essere interpretata come coercitiva.

   2. Procedure per ottenere il consenso informato

      Al momento dell'arruolamento, in una stanza privata, lo sperimentatore/designato otterrà il consenso informato scritto dai genitori o dal tutore dei partecipanti per questo studio. Durante questo incontro, i ricercatori ricorderanno ai partecipanti che sono liberi di scegliere se prendere parte alla ricerca o meno. Gli investigatori utilizzeranno un modulo di consenso generale per i genitori/tutori dei pazienti. I bambini di età compresa tra 14 e 17 anni possono fornire il consenso firmando congiuntamente il modulo di consenso del modello generale, se possibile. Gli investigatori otterranno l'assenso verbale dei soggetti, quando possibile.

   3. Assegnazione del trattamento e randomizzazione

   Trattamenti o modifiche al piano sanitario non saranno effettuati sulla base di questa ricerca.

   V. PROCEDURE DI STUDIO:

   1. Parametri di studio da misurare

      Oltre a ottenere immagini termiche con la termocamera FLIR ONE, gli investigatori otterranno diversi punti dati dei pazienti. Questi includono 1) disturbo principale, 2) temperatura dell'arteria temporale, 3) temperatura cutanea, 4) temperatura ambiente, 5) frequenza respiratoria, 6) saturazione di ossigeno, 7) risultati della radiografia del torace e dati pertinenti, 8) diagnosi di dimissione e 9) disposizione. Non saranno ottenute ulteriori radiografie del torace, gli investigatori useranno i raggi X già procurati come parte della diagnosi del paziente e dell'approccio e del piano di trattamento.

   2. Droghe da usare

      Nessuno

   3. Dispositivi da utilizzare

      Videocamera FLIR ONE, collegata a un iPhone crittografato. Gli investigatori utilizzeranno anche l'applicazione irPNRA sull'iPhone progettata dal membro del team di ricerca Jim Lewis per aiutare a dirigere l'imaging termico. L'iPhone è crittografato dalle normative Partners e non può connettersi a una rete telefonica o a Internet. L'iPhone rimarrà sempre in "modalità aereo". Biomed ha già studiato e approvato questi dispositivi.

   4. Procedure/Interventi chirurgici

      Nessuno

   5. Dati da raccogliere e quando i dati devono essere raccolti

   Gli investigatori otterranno immagini termiche FLIR ONE entro 4 ore dalla radiografia del torace del soggetto. Gli investigatori raccoglieranno anche i seguenti dati: 1) disturbo principale, 2) temperatura dell'arteria temporale, 3) temperatura cutanea, 4) temperatura ambiente, 5) frequenza respiratoria, 6) saturazione di ossigeno, 7) risultati della radiografia del torace e dati pertinenti , 8) diagnosi di dimissione e 9) disposizione. I segni vitali saranno ottenuti nel momento più vicino alla radiografia del torace.

   I dati dei pazienti saranno raccolti prima di essere anonimizzati. Gli investigatori utilizzeranno il nome del paziente e il numero della cartella clinica per accedere alla loro cartella nell'EMR. Quindi i seguenti dati saranno ottenuti dal grafico: 1) disturbo principale, 2) temperatura dell'arteria temporale, 3) temperatura cutanea, 4) temperatura ambiente, 5) frequenza respiratoria, 6) saturazione di ossigeno, 7) risultati della radiografia del torace e dati rilevanti, 8) diagnosi di dimissione e 9) disposizione. Le radiografie verranno ottenute, caricate nell'applicazione LifeImage, anonimizzate e quindi inviate al radiologo del nostro team di ricerca con l'ID dello studio appropriato. Le informazioni sul paziente verranno quindi anonimizzate e sostituite con un ID dello studio.

   VI. ANALISI BIOSTATISTICA:

   1. Variabili di dati specifici da raccogliere

      Gli investigatori raccoglieranno le seguenti variabili dalla cartella clinica del paziente: 1) disturbo principale, 2) temperatura dell'arteria temporale, 3) temperatura cutanea, 4) temperatura ambiente, 5) frequenza respiratoria, 6) saturazione di ossigeno, 7) risultati della radiografia del torace e dati pertinenti, 8) diagnosi di dimissione e 9) disposizione.

      Gli investigatori raccoglieranno i seguenti identificatori dalla cartella clinica del paziente prima di anonimizzarli: 1) nome, 2) data di nascita, 3) età, 4) sesso e 5) MRN.

      L'interpretazione delle radiografie sarà in cieco. Le radiografie verranno caricate su LifeImage, anonimizzate e quindi inviate al radiologo del nostro team di ricerca. Le immagini radiografiche deidentificate saranno quindi valutate dal radiologo.

   2. Endpoint dello studio

      Gli investigatori valuteranno l'asimmetria della temperatura con la termocamera FLIR ONE con immagini scattate al torace. Gli investigatori confronteranno questi risultati con i risultati di una radiografia del torace eseguita nelle ultime 12 ore.

   3. Metodi statistici

      Gli investigatori confronteranno i risultati della radiografia del torace con i risultati delle immagini termiche FLIR ONE. Gli investigatori utilizzeranno calcoli di sensibilità e specificità basati sui risultati positivi e negativi di tali studi.

   4. Analisi di potenza

   Utilizzando lo standard α = 0,05, dimensione del campione = 31, tasso di falsi positivi osservati (TI+|CXR-) =0,38 e tasso di falsi negativi osservati (TI-|CXR+) = 0,20, la potenza (β-1) per il test applicato alla popolazione complessiva è stato calcolato a 0,26. Per ottenere una potenza di 0,80 con le condizioni incontrate in questo studio, i ricercatori richiederebbero 138 pazienti.

   VII. RISCHI E DISAGI:

   1. Complicanze di procedure chirurgiche/non chirurgiche

      Nessuno

   2. Effetti collaterali e tossine della droga

      Nessuno

   3. Complicanze e malfunzionamenti del dispositivo

      Il dispositivo FLIR ONE è una termocamera che si collega a un iPhone. Le complicazioni del dispositivo non influiranno sul paziente. In caso di malfunzionamento, gli investigatori lo ripareranno o lo sostituiranno.

   4. Rischi psicosociali (non medici).

      Il rischio di perdita di riservatezza sarà ridotto al minimo utilizzando gli ID dello studio sulla documentazione dello studio per identificare i soggetti. L'elenco che collega i soggetti dello studio agli ID dello studio sarà conservato in un luogo sicuro, con accesso limitato solo al personale direttamente coinvolto nello studio di ricerca.

   5. Rischi da radiazioni

   Non sono noti rischi di radiazioni. Come accennato in precedenza, verranno utilizzate solo le radiografie ottenute nell'ambito dei piani diagnostici e terapeutici del paziente. Non verranno eseguite ulteriori radiografie.

   VIII. BENEFICI POTENZIALI:

   1. Potenziali vantaggi per gli individui partecipanti

      I partecipanti non riceveranno alcun beneficio diretto dalla loro partecipazione allo studio.

   2. Potenziali benefici per la società

   In tutto il mondo, la polmonite è una delle principali cause di mortalità nei bambini nei primi 5 anni di vita. Sia nei paesi sviluppati che in contesti poveri di risorse, il rilevamento di agenti patogeni batterici mediante coltura di sangue o altri campioni richiede tempo, manca di sensibilità e varia da difficile negli Stati Uniti a impossibile nei paesi in via di sviluppo. Negli Stati Uniti, l'impossibilità di determinare quali bambini hanno un'infezione batterica comporta un uso eccessivo di antibiotici e un aumento del rischio di infezione da organismi resistenti a più farmaci. Nel mondo in via di sviluppo, le conseguenze sono ritardi nell'inizio tempestivo della terapia antibiotica e l'eccessivo rinvio dei bambini al ricovero che travolge le strutture di rinvio. Indipendentemente dal contesto, vi è un urgente bisogno di diagnostica presso il punto di cura per determinare quali bambini potrebbero avere una polmonite batterica e trarranno beneficio dalla somministrazione di antibiotici.

   Inoltre, l'aiuto alla diagnosi di polmonite con la termografia può evitare la radiografia del torace come strumento diagnostico primario e ridurre l'esposizione non necessaria dei pazienti alle radiazioni. In PICU e nei Reparti, non è raro che alcuni pazienti richiedano radiografie del torace giornaliere o anche più frequenti. Se gli investigatori sono in grado di convalidare la termografia come strumento per rilevare la polmonite, gli investigatori potrebbero potenzialmente ridurre al minimo l'esposizione alle radiazioni di questi pazienti.

   IX. MONITORAGGIO E GARANZIA DI QUALITÀ:

   1. Monitoraggio indipendente dei dati di origine

      Date le dimensioni relativamente ridotte di questo studio e la mancanza di un agente sperimentale, non sarà istituito un comitato di monitoraggio dei dati e della sicurezza allo scopo di valutare i dati e la sicurezza dei partecipanti. Il ricercatore principale, così come l'IRB dei partner, fornirà la supervisione e la revisione del protocollo dello studio per tutta la durata dello studio.

   2. Monitoraggio della sicurezza

      Non ci sarà alcun monitoraggio ufficiale della sicurezza. I ricercatori prevedono che i rischi della partecipazione a questo studio di ricerca siano minimi.

   3. Monitoraggio dei risultati

      Non ci sarà alcun monitoraggio degli esiti. Trattamenti o modifiche al piano sanitario non saranno effettuati sulla base di questa ricerca.

   4. Linee guida per la segnalazione di eventi avversi

   Il ricercatore principale esaminerà tutte le segnalazioni di sicurezza o altri problemi entro 24 ore dalla notifica e le comunicherà all'IRB secondo la politica IRB dei partner "Segnalazione di problemi imprevisti inclusi eventi avversi". Gli investigatori non richiederanno un DSMB per questo studio.