Computergebaseerde screening voor diabetische retinopathie

Gevoeligheid van netvliesscreening voor risicostratificatie van DR met behulp van digitale fundusfoto's met en zonder de hulp van de RiskAnalyzer

Gevoeligheid en specificiteit van netvliesscreening voor risicostratificatie van DR met behulp van digitale fundusfoto's en de RiskAnalyzer

Klinische proefmethoden en onderzoeksopzet: in totaal zullen 10.000 proefpersonen worden gerekruteerd om aan dit onderzoek deel te nemen. Deze proefpersonen zullen worden ingeschreven via twee parallelle medewerkers, Extension for Community Healthcare Outcomes (Project ECHO) en CommuniCare Health Centers. Elke kliniek krijgt ongeveer 50% van de gevallen per jaar of gemiddeld 50 gevallen per week. Onderwerpen zullen worden geïdentificeerd uit klinieken, CommuniCare Health Centers van San Antonio, TX en Project ECHO, New Mexico. CommuniCare heeft twee geassocieerde locaties, het Barrio Family Health Center in Zuidoost-San Antonio, TX en het Dr. Frank Bryant Health Center, eveneens in San Antonio. CommuniCare bedient ongeveer 45.000 proefpersonen per jaar, waarvan naar schatting 5000 diabeteszorg nodig hebben. Project ECHO werkt samen met de Universiteit van New Mexico samen met meer dan 20 landelijke klinieken in New Mexico om hulp te bieden aan achtergestelde gebieden in New Mexico. Elke site krijgt een wervingsflyer en toestemmingsformulieren. Het personeel van de kliniek zal proefpersonen voor het onderzoek rekruteren tijdens geplande bezoeken. De proefpersoon krijgt een flyer met informatie over het onderzoek en het document voor geïnformeerde toestemming. Proefpersonen die geïnteresseerd zijn om deel te nemen aan het onderzoek, zullen worden doorverwezen naar een fotograaf op de site voor retinale beeldvorming. Proefpersonen ontvangen geen betaling of toelage voor deelname aan dit onderzoek.

Er zijn geen screeningvereisten voor proefpersonen om aan dit onderzoek deel te nemen. Proefpersonen moeten door een medische professional worden gediagnosticeerd als een persoon met pre-diabetes of diabetes. Er is geen vereiste of verzoek om informatie over eerdere of gelijktijdige therapie. Er zijn geen criteria uiteengezet voor proefpersonen om het onderzoek te verlaten of te beëindigen zodra de netvliesscreening is uitgevoerd. Proefpersonen zullen niet uit het onderzoek worden teruggetrokken zodra de netvliesscreening heeft plaatsgevonden. Zodra de proefpersoon de netvliesscreening heeft voltooid, is de periode van deelname van de proefpersoon afgelopen. Afbeeldingen die van proefpersonen zijn genomen, mogen niet in het onderzoek worden gebruikt vanwege een ontoereikende beeldkwaliteit. Het aantal afbeeldingen dat ontoereikend blijkt te zijn, wordt bijgehouden en gerapporteerd aan het einde van het onderzoek. Netvliesscreening markeert zowel het begin als het einde van de deelname van proefpersonen aan dit onderzoek.

Voor elk oog worden minimaal twee achterste poolbeelden verzameld. Eén afbeelding wordt gecentreerd op de fovea en de tweede op de optische schijf. Er wordt een derde afbeelding gemaakt van het voorste segment (voorkant van het oog). Onderwerpen zullen niet farmacologisch worden verwijd. Beeldvorming is afhankelijk van natuurlijke dilatatie als gevolg van aanpassing aan de duisternis in de beeldvormingskamer. Er worden alleen meer dan twee beelden per oog verzameld wanneer de beeldgever (fotograaf) een bepaald beeld identificeert van onvoldoende kwaliteit om te lezen. Afbeeldingen van slechte kwaliteit zijn meestal te wijten aan fysiologische redenen, zoals knipperen of kleine pupillen, en zullen niet worden gebruikt als onderdeel van dit onderzoek. De netvliesfotograaf zal tot 3 keer proberen om beelden van de ogen van een onderwerp te verkrijgen om het beeldvormingsprotocol te voltooien. De onderzoekscoördinator voert wekelijkse audits uit van de beeldvormingsprocedure om naleving van het onderzoeksprotocol te waarborgen en te documenteren.

Het medische hulpmiddel van klasse II dat voor dit onderzoek zal worden gebruikt, is een niet-mydriatische of gelijkwaardige netvliescamera. De netvliescamera is bedoeld voor het maken van digitale beelden van het netvlies van het menselijk oog zonder het gebruik van farmacologische dilatatie. De netvliescamera heeft de volgende fotografiemodi: RGB-kleur. Een digitale camera is op de netvliescamera gemonteerd om beeldvorming van het netvlies uit te voeren.

Een beeldarchief- en communicatiesysteem (PACS) wordt gebruikt om DICOM-beelden, planningsinformatie en tekstuele rapporten te ontvangen, te organiseren en op te slaan in een intern formaat, en om die informatie beschikbaar te maken via een netwerk via HIPAA en door de FDA goedgekeurde beveiligde gebruikersinterfaces. Het PACS bestaat uit een opnamecomponent, een centrale servercomponent en een viewercomponent die wordt gebruikt op computerhardware voor algemeen gebruik. Onderwerpinformatie, procedure-informatie en beeldacquisitiegegevens worden vastgelegd, naar een server verzonden of als alternatief rechtstreeks geaccepteerd vanaf een DICOM-compatibel apparaat. Na ontvangst van beeldobjecten en bijbehorende data registreert de server de binnenkomende data en beelden in het archief inclusief eventuele associaties met eerdere casussen. De cases worden gepresenteerd aan gebruikers met de juiste machtigingen uit een werklijst die wordt beheerd door een beherende gebruiker. De beeldgegevens worden verzonden en weergegeven op het werkstation van de gebruiker met behulp van een standaard webbrowser. Zodra de server een rapport registreert, is het rapport elektronisch of per fax beschikbaar voor de verwijzende arts of de klantenservice.

Onmiddellijk nadat de afbeeldingen en demografische gegevens van het onderwerp zijn verzameld, uploadt de fotograaf de gegevens als casus naar het PACS via een VPN-verbinding die tot stand is gebracht tussen het beeldvormingswerkstation en het PACS. Als de VPN-verbinding niet tot stand kan worden gebracht op het moment van beeldvorming, wordt de upload op een later tijdstip uitgevoerd, b.v. einde van de clinicdag. De gegevens blijven maximaal vijf dagen in het imaging-werkstation om het uploaden te garanderen. De klinische coördinator voert wekelijkse audits uit van de voltooiing van de upload. Eenmaal in PACS worden cases door lezers gelezen met behulp van een ingebouwde leessjabloon die een rapport met hun bevindingen genereert. De studie zal de zorgstandaard voor de proefpersonen niet verstoren. Elke site volgt zijn eigen standaardprocedures en zorg. Bevindingen worden gerapporteerd aan de kliniek die de proefpersoon voor screening heeft doorverwezen. Klinieken zijn verantwoordelijk voor de nazorg, inclusief eventuele noodzakelijke interventies of therapieën.

Prestaties van de RiskAnalyzer: De prestaties van de RiskAnalyzer worden berekend door de vooraf gespecificeerde minimaal aanvaardbare waarden voor sensitiviteit (Seo) en specificiteit (Spo) toe te passen. Voor de doeleinden van dit onderzoek zijn de gespecificeerde waarden van de nulhypothesen Seo=0,85 en Spo=0,70. Deze waarden zijn gebaseerd op gegevens verkregen uit oogheelkundige onderzoeken. De werkzaamheid van getrainde lezers die netvliesfotografie gebruiken, is aangetoond dat het de meest gevoelige screening- en monitoringtest biedt voor zichtbedreigende retinopathie, met gevoeligheden> 80%. Abramoff, et al. bespreek de limieten van gevoeligheid die door elk systeem kunnen worden bereikt, gezien de feilbaarheid van grondwaarheid op basis van meerdere menselijke lezers. Hij suggereert dat 0,85 de gevoeligheidsgrens is die men kan bereiken. De specificiteit is gebaseerd op de efficiëntie die we zoeken om deze implementatie commercieel levensvatbaar te maken. We hebben ons onderzoek ontworpen om een ​​statistisch vermogen van 0,90 en een significantieniveau van 0,99 te bereiken. Als betrouwbaarheidsgrenzen zijn gebaseerd op asymptotische normale verdelingstheorie, dan kunnen steekproeven worden gebaseerd op de asymptotische variantieformules, zoals gegeven door Pepe.

Doelstelling één: Doelstelling één is om de logistiek van de studiegegevensstroom en de interfaces voor informatieoverdracht volledig te testen. De tests worden volledig uitgevoerd op één site voor werving, inschrijving en beeldvorming. De tijdsduur om dit doel te bereiken is drie maanden.

Materialen en onderzoeksontwerp voor doelstelling één: proefpersonen worden gerekruteerd vanaf één locatie. Alle afbeeldingen worden naar twee lezers gestuurd voor beoordeling. Als de twee lezers gelijkwaardige cijfers toekennen aan de afbeelding, wordt een gegenereerd rapport aan de kliniek gegeven om de verwijzende arts te verspreiden. Voor gevallen waarin de lezers verschillende cijfers toekennen aan dezelfde afbeelding, wordt de afbeelding voor oplossing doorgestuurd naar een jurylid. De jurylid heeft toegang tot de rapporten die door elke lezer worden gegenereerd, maar niet tot de risiconiveaus van de RiskAnalyzer. Een rapport van de jurylid zal worden gegenereerd en gerapporteerd aan de kliniek die verantwoordelijk zal zijn voor het verspreiden van het rapport aan de proefpersoon en voor eventuele verdere follow-up. Afbeeldingen worden ook geanonimiseerd en doorgestuurd naar de RiskAnalyzer. De RiskAnalyzer voert zijn analyse van het beeld uit en genereert een risicostratificatie van "Laag risico" of "Hoog risico" voor diabetische retinopathie. Een rapport met de door de RiskAnalyzer toegewezen risiconiveaus wordt niet verspreid onder de verwijzende arts, kliniek of jurylid, maar wordt alleen gebruikt voor statistische analyse ter ondersteuning van de eindpunten van het onderzoek.

Uitkomsten voor doelstelling 1: de resultaten van de gegevens zullen aantonen dat proefpersonen op één locatie kunnen worden geworven en ingeschreven voor het onderzoek, beeldvorming van het netvlies kunnen worden uitgevoerd, de beelden kunnen worden geüpload naar een PACS, dezelfde beelden kunnen worden beoordeeld door twee verschillende lezers, indien nodig gerouteerd en beoordeeld door een jurylid en de mogelijkheid om een ​​eindrapport op te stellen. Het leesproces dat door de lezers wordt gevolgd, is gebaseerd op de International Clinical Diabetic Retinopathy Disease Severity Scale. Bovendien zullen gegevens aantonen dat afbeeldingen met succes naar de RiskAnalyzer zijn gerouteerd voor verwerking.

Doel twee: Doel twee is het evalueren van de werkzaamheid van de RiskAnalyzer om het risico op diabetische retinopathie te identificeren in vergelijking met de gouden standaard. De tijdsduur om dit doel te bereiken is negen maanden.

Methoden en onderzoeksontwerp voor doelstelling twee: proefpersonen worden geworven van meerdere CommuniCare- en Project ECHO-sites. Alle afbeeldingen worden beoordeeld door twee lezers en een jurylid als de beoordeling door de eerste en tweede lezer niet overeenstemt. Het leesproces dat door de lezers wordt gevolgd, is gebaseerd op de International Clinical Diabetic Retinopathy Disease Severity Scale. Een consensusrapport gegenereerd door de lezers of de jurylid waarin de aanwezigheid en ernst van diabetische retinopathie wordt aangegeven, zal aan de proefpersoon worden gegeven via hun verwijzende arts en indien nodig doorverwezen naar een specialist door de verwijzende arts. Dezelfde beelden die door de lezers zijn beoordeeld, worden ook naar de RiskAnalyzer geleid voor verwerking, wat een risiconiveau van "Laag risico" of "Hoog risico" voor diabetische retinopathie zal genereren. Terwijl de afbeeldingen naar de RiskAnalyzer worden geleid, worden de afbeeldingen geanonimiseerd en afgezonderd totdat ze door de RiskAnalyzer worden geëvalueerd. Risiconiveaus verkregen door het gebruik van de RiskAnalyzer zullen onder geen enkele omstandigheid aan de Proefpersoon worden doorgegeven. De verwijzende arts wordt ook gemaskeerd van de risiconiveaus die door de RiskAnalyzer worden toegewezen. Verwijzende artsen bevinden zich niet op dezelfde locatie bij VisionQuest Biomedical en hebben daarom geen toegang tot de computers of het gegevensopslaggebied voor de gegevens.

Uitkomsten voor doelstelling twee: Statistische analyse zal het nauwkeurigheidsniveau van de RiskAnalyzer aangeven in vergelijking met de gouden standaard. Statistische analyse maakt gebruik van sensitiviteit, specificiteit, AUC en een mate van overeenstemming met behulp van Cohen's kappa-coëfficiënten.

Doelstelling drie: Doelstelling drie heeft betrekking op het primaire eindpunt van de proef, namelijk aantonen dat de nauwkeurigheid van de lezer bij het beoordelen van afbeeldingen wordt verbeterd wanneer de risiconiveaus van het algoritme beschikbaar worden gesteld aan de lezer tijdens het beoordelen van de afbeeldingen. De tijdsduur om dit doel te bereiken is 12 maanden.

Methoden en onderzoeksopzet voor doelstelling drie: de RiskAnalyzer zal als eerste lezer worden gebruikt. Er blijven twee menselijke lezers en een jurylid. Ground Truth zal worden vastgesteld door de instemming van lezer één met lezer twee of door een jurylid. Alle beelden worden doorgestuurd naar de RiskAnalyzer die een risiconiveau genereert van "Laag risico" of "Hoog risico" voor diabetische retinopathie. De cases worden in twee sets verdeeld en naar beide lezers gestuurd. Eén set afbeeldingen wordt naar beide lezers gerouteerd met aan het algoritme toegewezen risiconiveaus, terwijl de andere set afbeeldingen naar beide lezers wordt gerouteerd zonder dat aan het algoritme risiconiveau is toegewezen. Voor elke set afbeeldingen wordt een equivalent aantal gevallen met een 'laag risico' en een 'hoog risico' geselecteerd. Ground Truth wordt vastgesteld doordat de twee lezers hetzelfde cijfer toekennen aan dezelfde afbeelding. Wanneer door twee verschillende lezers verschillende cijfers aan dezelfde afbeelding worden toegekend, worden de zaken doorgestuurd naar een jurylid voor beoordeling en rapportage. De uitspraak wordt grondwaarheid. De zaken die zullen worden beoordeeld, zijn alleen zaken die verschillende categorieën van risicofasen zijn. De beoordeling zal als volgt gebaseerd zijn op de klinische significantie van het meningsverschil tussen de lezers: gevallen binnen de ernstschalen 0 en 1 zullen worden geclassificeerd als "Laag risico"-gevallen, terwijl gevallen binnen de ernstschalen 2 en hoger zullen worden geclassificeerd als "Hoog risico". " gevallen. Gevallen die moeten worden beoordeeld, zijn die met een verschillend risico en die binnen de categorie Hoog risico die verschillen tussen schalen 2 en 3 (licht en ernstig) en 2 en 4 (lichte en proliferatieve diabetische retinopathie -PDR).

Resultaten voor doelstelling drie: de resultaten van doelstelling drie zullen aantonen dat de RiskAnalyzer de leesnauwkeurigheid en consistentie tussen lezers verbetert en vooringenomenheid tussen menselijke lezers vermindert. Er zal een statistische analyse van het niveau van overeenstemming worden uitgevoerd op het risico dat door de lezers aan de beelden is toegewezen wanneer ze wel en niet de risiconiveaus hebben die door het algoritme zijn toegewezen met behulp van Cohen's kappa-coëfficiënten.

Verwachte resultaten: Telemedicine netvliesscreening in combinatie met risiconiveaus van de RiskAnalyzer verbeteren de nauwkeurigheid van lezers bij het beoordelen van beelden. Het gebruik van risiconiveaus die door de RiskAnalyzer zijn toegewezen om de lezers te helpen, vermindert de hoeveelheid tijd die lezers besteden aan het beoordelen van elk geval. Dit kan een model zijn om de toegang tot netvliesscreening te vergroten, de naleving van aanbevelingen voor netvliesscreening te ondersteunen en een efficiënter gebruik van de netvliesspecialist te vergemakkelijken om ziekten te evalueren en te behandelen, wat leidt tot een meer kostenefficiënte zorgmethode.