人工知能を用いたペースメーカー関連心不全検出のためのスクリーニングプログラムの最適化 (OPT-AI)

ペースメーカーは、心拍数が遅い場合の有効な治療法であり、症状を改善し命を救います。 しかし、一部の人々では、ペースメーカーが心拍を刺激する非自然な方法のために心不全（HF）を引き起こす可能性があります。 ウェスト・ヨークシャーで実施されたいくつかの研究で、ペースメーカーを持つ患者の約1/3が未診断の心不全を持っていることが示されました。 また、心不全が発見された場合、安全で安価な薬剤で治療することで、入院や死亡のリスクを減らすことができることも示されました。 しかし、心不全を検出するには心エコー検査（心臓超音波検査）が必要であり、約45分かかり、熟練した技術者を必要とし、費用は£120かかります。別の言い方をすれば、リーズの約4,500人の患者を評価するには約£540,000かかります。 新しいアプローチが必要です。 私たちは、新しい技術を使用することで、ペースメーカーを持つ人々の心不全スクリーニング能力を向上させることができると考えています。 心臓画像撮影が可能で、人工知能（AI）を使用して心不全を測定できる携帯型デバイスが現在市販されています。 しかし、これらのデバイスは、ペースメーカーを持つ人々の心機能障害を検出するために特別に開発されたものではありません。 ペースメーカーは、心不全を引き起こす他の状態とは異なる特定の形態の心筋弱さを引き起こすため、日常の臨床診療で使用する前にその精度を証明することが不可欠です。 心筋弱さを検出する別の可能な方法は、まず血液検査で患者をスクリーニングすることです。 N末端B型ナトリウム利尿ペプチド（NT-proBNP）は、心臓が負荷やストレスに反応して放出するペプチドであり、通常、心不全の人々では上昇しています。 現在、指先穿刺血液検査から数分以内にNT-proBNPの測定値を提供できるデバイスが市販されており、重要なことに、患者の定期予約中に結果を知ることができるようになっています。 この血液検査は診断を提供することはできませんが、リスクが高い個人を特定し、標準的な心エコー検査を受けるべき人々を見つけるのに役立つ可能性があります。

参加を可能な限り簡単にし、不必要な病院への訪問を避けるために、患者には通常のペースメーカー診療予約前にアプローチします。 ペースメーカーを持つ患者は、ペースメーカーのバッテリー寿命と機能をチェックするために、6〜12か月ごとに直接病院に通院します。 すべての潜在的な参加者は、研究の包含基準に従って、患者の直接ケアチームのメンバーによって特定されます。 私たちは、ペースメーカーと右心室ペーシング負荷（ペースメーカーによる心拍の割合）が≧20%の患者を募集します。これは、心筋弱さのリスクがペーシング心拍の割合と相関しており、≧20%が私たち自身のデータで支持されている受け入れられるカットオフであるため重要です。 参加できない、または参加したくない患者は除外します。 また、心筋弱さのリスクを軽減する心臓デバイスを持つ患者、または既知の心不全管理のために植え込まれた可能性が高い患者（伝導系ペースメーカー、心臓再同期療法ペースメーカー/除細動器、植込み型除細動器、リードレスペースメーカー、単心房ペースメーカー）も除外します。

潜在的な参加者には、招待状と患者情報シートが送られ、通常のペースメーカー診療予約の代わりにリーズ心血管臨床研究施設での予約に参加する機会が提供されます。 その後、直接ケアチームからの電話フォローアップが行われ、関心があり、情報が研究チームに渡されることに同意を確認した人々のみが予約を調整するためにアプローチされます。 予約当日、研究チームのメンバーが患者にアプローチし、研究を説明し、質問する機会を提供します。 参加者は、すでに少なくとも1週間、参加者情報シートを読み、参加するかどうかを検討する時間を持っています。 参加に同意する場合、研究手順を実施するための書面による同意を提供します。 すべての患者は、参加に同意するかどうかに関わらず、認定心臓生理学者によるペースメーカー安全性チェックを受けます。 患者が参加に同意した場合、予約は約1時間続きます。比較すると、通常のペースメーカー予約は約20分続きます。 予約後、通常のケアチームとの次の予約がスケジュールされます。

一般的な研究手順：参加者は、通常の臨床ケアに従って、認定心臓生理学者によるルーチンのデバイスインタロゲーションを受け、デバイス機能性と右心室ペーシング負荷≧20%を確認します。 参加に同意した参加者については、研究チームが電子医療記録から人口統計学的および臨床情報を収集します。 その後、参加者はNTpro-BNPのポイントオブケア血液検査、携帯型心エコー検査、標準的なカートベースの心エコー検査を受けます。 ポイントオブケアNTpro-BNP血液検査：LumiraDx（LumiraDx Ltd、ケイマン諸島）は、指先穿刺から得られた微量の血液サンプルを使用して様々なバイオマーカーを測定できる定量的ポイントオブケア指先穿刺血液検査です。 NT-proBNPは、心不全を診断および監視するために使用されるルーチンの血液検査です。 LumiraDxは、わずか20uLの血液でNTpro-BNPを測定でき、非常に携帯性が高く、ターンアラウンドタイムはわずか12分で、標準的なペースメーカーフォローアップ予約の時間制約内で実行可能です。 患者にとっては、指先穿刺から少量の血液を採取することが必要です。 このプロセスは非常に最小限の不快感をもたらし、糖尿病患者が1日に数回行う必要がある血糖値検査とほぼ同じです。 その後、指先に少量の脱脂綿を置き、圧力を加えます。 彼らの技術は、659サンプルの研究で、ゴールドスタンダードの市販の実験室設備（Roche Cobas Elecsys proBNP IIアッセイ）と比較して検証され、同等の精度（傾き0.86、切片-4.12、r 0.97）を持つことがわかりました。

携帯型心臓超音波検査：参加者は、Kosmosプラットフォーム（EchoNous Inc.、レドモンド、アメリカ）を使用したAI由来LVEFによる焦点を絞った携帯型心エコー検査を受けます。これは、心臓画像撮影が可能なポイントオブケア携帯型超音波デバイスであり、US2.AI（Ultrasound Anyone Anywhere、シンガポール）統合AI駆動ソフトウェアを使用してLVEFの自動測定が可能です。 Kosmosプラットフォームは、オペレーターが最適な画像を取得するのを支援し、画像が最適化されたときに画像を取得するよう促し、LVEFの即時測定を提供します。 既存のデータは、Kosmosプラットフォームが心不全疑いで紹介された患者の異常なLVEFを確実に検出できることを示唆していますが、ペーシング誘発性左心室機能不全を持つ集団での使用を説明するデータはありません。 携帯型心エコー検査は、心エコー検査の認定を持たない専門看護師または心臓生理学者によって行われます。 彼らは、必要な画像を取得するための焦点を絞ったトレーニングを事前に受けており、これは意図的に限定的（≦1日）であるため、心エコー検査の経験がないチームにも私たちの知見が一般化可能であることを確保します。

標準的なカートベース心臓超音波検査：参加者は、英国心エコー検査学会（または同等の国際機関）認定の上級心臓生理学者によって、GE Healthcare Vivid E95 Ultra Edition Cardiac Ultrasoundを使用した経胸心エコー検査を受けます。 参加者にとっては、ソファに半座位で横たわり、胸壁の4箇所から超音波画像を取得することが含まれます。 スキャンは画像を取得するのに約25分かかり（測定を取得し報告書を準備するのにさらに20分かかります）、患者にリスクはありません。 最小データセットが取得され、可能な場合は二面法でLVEFが測定され、また、（少なくとも）中等度の弁膜症や患者管理の変更をもたらす可能性のある他の所見が評価されます。

これは横断研究であり、参加者は単一時点で評価されます。 異常所見がない場合、参加者は計画通りに次のスケジュールされたペースメーカーフォローアップ予約に参加するように予約されます。

研究参加者に発生した重大な有害事象（SAE）で、主任研究者の意見において、事象が研究手順の実施に関連している場合、スポンサー（governance-ethics@leeds.ac.uk）に研究チームの認識から1営業日以内に報告されます。 SAEは、参加者の訪問中に記録され、電子医療記録に文書化されます。 研究訪問が完了した後に発生した、または研究訪問に直接関連しない不測の事象は報告されません。 この研究では、重要な心筋弱さや心臓超音波検査での他の異常所見を特定することが予想されます。 これらの所見、および新しい診断/所見の結果として発生する不測の事象（入院など）は、これらが患者の通常の臨床ケアの一部と見なされるため、研究倫理委員会のスポンサーには報告されません。