폐렴 감지를 위한 열화상 검증

I. 배경 및 의의

1. 역사적 배경

   매일 5세 미만의 어린이 16,000명이 사망합니다. 폐렴의 조기 진단 및 치료에 진전이 있었지만 여전히 5세 미만 어린이 사망의 약 15%를 차지합니다(1). 불행하게도 저소득 및 중간 소득 국가(LMIC)의 의료 서비스 제공자는 자원 및 교육 부족으로 인해 제한적입니다. 이러한 LMIC(14)에서는 흉부 X-레이를 얻기가 특히 어렵습니다. 아이러니하게도 스마트폰은 쉽게 구할 수 있습니다. 1960년에 개발된 FLIR(Forward-Looking Infrared) 카메라는 몇 가지 기술적 발전을 이루었습니다. 특히 이제는 스마트폰에 부착할 수 있어 더 저렴하고 콤팩트해졌습니다. FLIR 카메라는 이제 아동기 폐렴의 조기 진단 및 후속 치료에 도움이 될 가능성이 있습니다.

   FLIR 이미징은 1956년 시카고 대학의 군사 자금 지원으로 처음 개발되었습니다. 1960년대부터 1970년대까지 FLIR 기술은 군용기에 사용하기 위해 공군과 Texas Instruments Inc.에서 독립적으로 수정했습니다(2). Wendell Smith는 1964년 의료 진단에 열화상을 처음으로 사용했다고 기록했습니다. Smith는 자신이 연구하고 있는 말의 각 온도계를 찍는 데 6분이 걸렸습니다(3). 그 이후로 여러 수의학 연구가 수행되었으며 이제 열화상이 동물의 근골격 손상을 평가하는 수단으로 검증되었습니다(4,5).

2. 제안된 연구를 뒷받침하는 이전 임상 연구

   흥미롭게도 인간 질병의 의학적 진단에서 열화상 사용을 검증하기 위한 임상 연구는 거의 수행되지 않았습니다. 폐 질환을 진단하기 위한 열화상 검사의 사용은 1976년, 1981년 및 1991년 러시아에서 3개의 개별 연구에서 연구되었지만 이러한 연구는 통제되거나 무작위화되지 않았습니다(6-8). 1970년 포타닌은 일련의 사례를 통해 폐렴 환자의 경우 흉부 온도가 상승했고 폐색전증 환자의 경우 흉부 온도가 감소했음을 입증했습니다(12). 열화상으로 폐렴을 평가하는 가장 최근의 영향력 있는 연구는 Wiecek 등이 수행한 사례 시리즈였습니다. (2001), 폐렴 환자가 치료에 긍정적으로 반응함에 따라 열화상 신호의 감소를 보여주었다(13). 보다 현대적인 연구에서는 특히 수술 중 뇌종양의 크기 측정(9), 어린이 발열 검사(10), 화상 후 회복 기간 예측(11) 등에서 적외선 열화상을 검증하려고 시도했습니다. 그러나 폐렴 진단에서 열 화상을 검증하는 현대 연구는 없습니다.

3. 제안된 연구의 이론적 근거와 사회에 대한 잠재적 혜택

폐렴은 전 세계적으로 5세 미만 아동 사망률의 주요 원인 중 하나입니다. 장비와 훈련된 직원의 부족으로 인해 자원이 제한된 환경에서는 폐렴 진단을 지원하는 영상을 얻기가 매우 어려울 수 있습니다. 열화상 기술로 쉽게 접근할 수 있는 폐렴 영상을 통해 의사는 폐렴을 더 빠르고 정확하게 진단할 수 있어 이환율과 사망률을 줄일 수 있습니다. 주변 센터에서 X-레이 가용성이 이미 제한된 LMIC에서 이러한 시설의 과도한 사용은 제한된 의료 자원의 소비로 이어질 수 있습니다. 폐렴 진단에서 열화상을 검증하면 비용을 절감하고 항균제 및 과도한 방사선의 부작용을 피할 수 있습니다.

II. 특정 목표:

1. 임상적으로 적용 가능한 온도 스펙트럼의 차이를 감지하는 데 FLIR ONE 카메라를 사용할 수 있는지 확인합니다. 입원 환자의 측두 동맥 온도계로 측정한 온도는 화씨 96° 미만에서 화씨 104° 이상까지 다양할 수 있습니다. FLIR ONE 카메라와 irPNA 애플리케이션의 기본은 온도의 비대칭성을 감지하는 것입니다. 연구자들은 이 기술이 이러한 차이를 입증할 수 있는 능력을 가지고 있음을 입증하기를 희망합니다.
2. FLIR ONE 카메라와 irPNRA 애플리케이션을 사용한 열화상을 폐렴 진단을 위한 민감한 양식으로 검증합니다. 연구자들은 폐렴을 진단하기 위해 이 양식을 사용할 때 위음성이 거의 없음을 입증하기를 희망합니다.

3. 천식, 폐색전증 및 세기관지염과 같은 다른 폐 과정과 폐렴을 구별하기 위한 특정 방식으로 FLIR ONE 카메라 및 irPNRA 애플리케이션을 사용한 열 화상을 검증합니다. 조사관은 폐렴을 진단하기 위해 이 양식을 사용할 때 위양성이 거의 없음을 입증하기를 희망합니다.

   III. 취재:

   1. 포함/제외 기준

      포함 기준은 1) 생후 28일에서 17세 사이의 환자, 2) 호흡곤란이 있는 환자, 3) 흉부 엑스레이를 받은 환자입니다. 조사관은 알려진 만성 폐 질환이 있는 환자를 제외할 것입니다.

   2. 샘플 출처

   조사관은 매사추세츠 종합 병원의 소아 집중 치료실(PICU) 소아 응급실(ED) 및 소아 병동의 환자 및 부모로부터 동의를 얻습니다.

   IV. 과목 등록:

   1. 등록 방법

      훈련된 임상 연구 직원이 MGH PICU, 소아 병동 및 ED에 상주하고 제공자를 통해 잠재적 피험자를 식별합니다. 또한 EPIC 전자 의료 기록 시스템은 자격을 갖춘 연구 직원(연구 보조원, 코디네이터, 관리자)이 잠재적인 연구 대상이 될 수 있는 환자를 전자적으로 식별하는 데 사용됩니다. 흉부 X-레이를 촬영한 피험자는 연구 참여를 위해 접근할 것입니다. 이 연구는 피험자의 의료 서비스를 방해하지 않습니다.

      환자가 자격이 있는 것으로 보이면 환자의 제공자는 먼저 피험자에게 접근하여 연구 조사에 대해 접근할 의향이 있는지 묻습니다. 잠재적 피험자가 거절하면 피험자를 등록하기 위한 추가 시도가 이루어지지 않습니다. 피험자가 연구에 대해 누군가와 이야기하는 데 동의하면 연구 직원이 참여에 대해 그 또는 그녀에게 접근할 것입니다.

      모집은 민족적 특성을 포함한 사회 인구학적 요인에 대한 제한을 포함하지 않습니다. 채용은 강제로 해석될 수 있는 어떠한 절차도 없이 진행됩니다.

   2. 정보에 입각한 동의를 얻기 위한 절차

      등록 시 개인실에서 조사자/피지명인은 이 연구에 대해 참가자의 부모 또는 보호자로부터 서면 동의서를 얻을 것입니다. 이 만남 동안 조사관은 참가자들에게 연구 참여 여부를 자유롭게 선택할 수 있음을 상기시킵니다. 조사관은 환자의 부모/보호자를 위해 일반 동의서를 사용합니다. 14-17세 아동은 가능한 경우 일반 템플릿 동의서에 공동 서명하여 동의를 제공할 수 있습니다. 조사관은 가능한 경우 피험자로부터 구두로 동의를 얻습니다.

   3. 치료 할당 및 무작위화

   건강 관리 계획의 치료 또는 변경은 이 연구를 기반으로 이루어지지 않습니다.

   V. 연구 절차:

   1. 측정할 연구 매개변수

      FLIR ONE 카메라로 열화상을 얻는 것 외에도 조사관은 여러 환자 데이터 포인트를 얻습니다. 여기에는 1) 주요 증상, 2) 측두 동맥 온도, 3) 피부 온도, 4) 주변 온도, 5) 호흡수, 6) 산소 포화도, 7) 흉부 X-레이 결과 및 관련 데이터, 8) 퇴원 진단, 9) 처분. 추가 흉부 X-레이는 촬영하지 않을 것이며 조사관은 환자 진단 및 치료 접근법과 계획의 일부로 이미 획득한 X-레이를 사용할 것입니다.

   2. 사용할 약물

      없음

   3. 사용할 장치

      암호화된 iPhone에 연결된 FLIR ONE 카메라. 조사관은 또한 열화상을 지시하는 데 도움이 되도록 연구팀 구성원인 Jim Lewis가 설계한 iPhone의 irPNRA 애플리케이션을 사용할 것입니다. iPhone은 파트너 규정에 의해 암호화되어 전화망이나 인터넷에 연결할 수 없습니다. iPhone은 항상 '비행기 모드'로 유지됩니다. Biomed는 이미 이러한 장치를 조사하고 승인했습니다.

   4. 절차/외과적 개입

      없음

   5. 수집할 데이터 및 데이터 수집 시기

   조사관은 대상의 흉부 X-레이 촬영 후 4시간 이내에 FLIR ONE 열화상을 얻을 것입니다. 조사관은 또한 다음 데이터를 수집합니다: 1) 주요 증상, 2) 측두 동맥 온도, 3) 피부 온도, 4) 주변 온도, 5) 호흡수, 6) 산소 포화도, 7) 흉부 X-레이 결과 및 관련 데이터 , 8) 방전 진단 및 9) 처분. 바이탈은 흉부 엑스레이와 가장 가까운 시간에 얻을 것입니다.

   환자 데이터는 익명화되기 전에 수집됩니다. 조사관은 환자 이름과 의료 기록 번호를 사용하여 EMR의 차트에 액세스합니다. 그런 다음 차트에서 다음 데이터를 얻을 수 있습니다. 1) 주요 증상, 2) 측두 동맥 온도, 3) 피부 온도, 4) 주위 온도, 5) 호흡수, 6) 산소 포화도, 7) 흉부 X-레이 결과 및 관련 자료, 8) 퇴원진단, 9) 처분. 엑스레이를 획득하여 LifeImage 애플리케이션에 업로드하고 식별을 제거한 다음 적절한 연구 ID와 함께 연구팀의 방사선 전문의에게 보냅니다. 그런 다음 환자 정보는 비식별화되고 연구 ID로 대체됩니다.

   VI. 생물통계학적 분석:

   1. 수집할 특정 데이터 변수

      조사관은 환자 차트에서 다음 변수를 수집합니다: 1) 주요 증상, 2) 측두 동맥 온도, 3) 피부 온도, 4) 주변 온도, 5) 호흡수, 6) 산소 포화도, 7) 흉부 X-선 결과 8) 퇴원진단, 9) 처분

      조사관은 비식별화하기 전에 환자 기록에서 다음 식별자를 수집합니다: 1) 이름, 2) 생년월일, 3) 연령, 4) 성별, 5) MRN.

      엑스레이의 해석은 눈이 멀게 됩니다. 엑스레이는 LifeImage에 업로드되고 신원이 확인되지 않은 다음 연구팀의 방사선 전문의에게 전송됩니다. 비식별화된 X-레이 이미지는 방사선 전문의가 평가합니다.

   2. 연구 종점

      조사관은 가슴에서 촬영한 이미지로 FLIR ONE 열화상 카메라로 온도 비대칭성을 평가합니다. 조사관은 이 결과를 지난 12시간 이내에 촬영한 흉부 X-레이 결과와 비교할 것입니다.

   3. 통계적 방법

      조사관은 흉부 X-레이 결과를 FLIR ONE 열화상 결과와 비교할 것입니다. 조사관은 해당 연구의 양성 및 음성 결과를 기반으로 민감도 및 특이도 계산을 사용합니다.

   4. 전력 분석

   표준 α = 0.05, 샘플 크기 = 31, 관찰된 위양성(TI+|CXR-) 비율 =0.38 및 관찰된 위음성(TI-|CXR+) 비율 = 0.20을 사용하여 검정력(β-1)이 적용되었습니다. 전체 인구에 대해 0.26으로 계산되었습니다. 이 연구에서 직면한 조건으로 0.80의 검정력을 달성하기 위해 조사자는 138명의 환자가 필요합니다.

   VII. 위험과 불편함:

   1. 외과적/비외과적 절차의 합병증

      없음

   2. 약물 부작용 및 독소

      없음

   3. 장치 합병증 및 오작동

      FLIR ONE 장치는 iPhone에 부착하는 열화상 카메라입니다. 장치의 합병증은 환자에게 영향을 미치지 않습니다. 오작동하는 경우 수사관이 수리하거나 교체합니다.

   4. 심리사회적(비의학적) 위험

      피험자를 식별하기 위해 연구 문서에 연구 ID를 사용하여 기밀 유지 손실 위험을 최소화합니다. 연구 대상과 연구 ID를 연결하는 목록은 안전한 위치에 보관되며 연구에 직접 관련된 직원만 액세스할 수 있습니다.

   5. 방사선 위험

   알려진 방사선 위험은 없습니다. 위에서 언급했듯이 환자 진단 및 치료 계획의 일부로 얻은 X-레이만 사용됩니다. 추가 엑스레이는 찍지 않습니다.

   VIII. 잠재적 이점:

   1. 참여 개인에 대한 잠재적 혜택

      참가자는 연구 참여로 인한 직접적인 혜택을 받지 않습니다.

   2. 사회에 대한 잠재적 혜택

   전 세계적으로 폐렴은 생후 5년 이내에 어린이 사망의 주요 원인 중 하나입니다. 선진국과 자원이 부족한 환경에서 혈액 또는 기타 표본을 배양하여 세균성 병원체를 탐지하는 것은 시간이 많이 걸리고 민감도가 부족하며 미국의 경우 어려운 것부터 개발도상국의 경우 불가능한 것까지 다양합니다. 미국에서는 어떤 어린이에게 세균 감염이 있는지 판단할 수 없기 때문에 항생제를 과도하게 사용하고 다제내성 유기체에 감염될 위험이 높아집니다. 개발도상국에서는 그 결과 적시에 항생제 치료 시작이 지연되고 위탁 시설을 압도하는 아동의 과도한 입원 위탁이 발생합니다. 상황에 관계없이 어떤 어린이가 세균성 폐렴에 걸렸을 가능성이 있고 항생제 투여가 도움이 될지 결정하기 위한 현장 진단이 시급합니다.

   또한 열화상으로 폐렴 진단을 보조하면 주요 진단 도구인 흉부 X-레이를 생략하고 환자의 불필요한 방사선 노출을 줄일 수 있습니다. PICU 및 병동에서는 일부 환자가 매일 또는 더 자주 흉부 X-레이를 필요로 하는 것이 드문 일이 아닙니다. 조사관이 열화상을 폐렴을 감지하는 도구로 검증할 수 있다면 조사관은 이러한 환자의 방사선 노출을 잠재적으로 최소화할 수 있습니다.

   IX. 모니터링 및 품질 보증:

   1. 소스 데이터의 독립적인 모니터링

      이 연구의 규모가 상대적으로 작고 조사 에이전트가 없기 때문에 데이터 및 참가자의 안전성을 평가할 목적으로 데이터 및 안전성 모니터링 위원회가 구성되지 않습니다. 연구책임자와 파트너 IRB는 연구 기간 동안 연구 프로토콜을 감독하고 검토해야 합니다.

   2. 안전 모니터링

      공식적인 안전 모니터링은 없을 것입니다. 조사관은 이 연구에 참여하는 위험이 최소화될 것으로 예상합니다.

   3. 결과 모니터링

      결과 모니터링은 없을 것입니다. 건강 관리 계획의 치료 또는 변경은 이 연구를 기반으로 이루어지지 않습니다.

   4. 부작용 보고 지침

   수석 조사관은 통지를 받은 후 24시간 이내에 안전 또는 기타 우려 사항에 대한 모든 보고서를 검토하고 Partners IRB 정책 "부작용을 포함한 예상치 못한 문제 보고"에 따라 이를 IRB에 전달합니다. 조사관은 이 연구를 위해 DSMB를 요구하지 않을 것입니다.