Longitudinale studie van patiënten met chronische Chagas-cardiomyopathie in Brazilië (SaMi_Trop-project) (SaMi-Trop)

ONDERZOEKSSTRATEGIE

BETEKENIS

Het Sao Paulo-Minas Gerais Tropical Medicine Research Center (SaMi-Trop) bestaat uit een netwerk van samenwerkende wetenschappers in de staten Minas Gerais en São Paulo dat is opgericht met als doel onderzoeksprojecten over verwaarloosde infectieziekten in Brazilië te ontwikkelen en uit te voeren , met een initiële focus op de biomarker, ontdekking en validatie van de ziekte van Chagas. De SaMi-Trop vormt een grote uitdaging voor gericht onderzoek naar verwaarloosde ziekten, met kennis die toepasbaar is in de eerstelijnsgezondheidszorg.

Chronische Chagas-cardiomyopathie (CCC) is de belangrijkste klinische presentatie van de ziekte van Chagas (ChD), en treft uiteindelijk ongeveer 20% tot 30% van degenen in de chronische fase van de ziekte. CCC omvat een breed scala aan manifestaties, waaronder hartfalen, aritmieën, hartblokkades, plotselinge dood, trombo-embolie en beroerte [1]. Klinische presentatie varieert typisch sterk afhankelijk van de mate van myocardbeschadiging en de meeste patiënten vertonen een milde vorm van hartziekte, vaak alleen gekenmerkt door de aanwezigheid van asymptomatische afwijkingen op het ECG of in andere aanvullende onderzoeken [2]. Desalniettemin, wanneer hartfalen en/of ernstige aritmieën zich manifesteren, is de prognose onheilspellend, met hoge en vroegtijdige sterftecijfers, meestal bij volwassen mannelijke patiënten1 maar ook bij ouderen [3]. Sterker nog, in vergelijking met patiënten met idiopathische cardiomyopathie hebben patiënten met CCC een slechtere overleving, ongeacht andere klinische en echocardiografische parameters [4].

Het klinische beloop van de hartziekte van Chagas is dus variabel en het identificeren van patiënten die risico lopen op progressieve CCC en overlijden blijft een uitdaging. Verschillende longitudinale studies uitgevoerd bij patiënten in de chronische fase van ChD toonden aan dat veel individuele kenmerken een ongunstige prognose voorspellen. Dit onderwerp is enkele jaren geleden systematisch herzien en geconcludeerd dat de meeste onderzoeken onvoldoende gedetailleerd waren beschreven en/of minimale standaarden voor het rapporteren van resultaten ontbraken. Resultaten zijn enigszins inconsistent in verschillende onderzoeken en de beste combinatie van klinische en laboratoriumvariabelen die mortaliteit voorspellen, is nog niet vastgesteld [5].

Een potentieel bruikbare score om de dood te voorspellen werd ontwikkeld om de risicostratificatie van de hartziekte van Chagas mogelijk te maken [6]. Zes onafhankelijke prognostische factoren werden geïdentificeerd en elk kreeg een aantal punten toegewezen: New York Heart Association klasse III of IV (5 punten), bewijs van cardiomegalie op radiografie (5 punten), linkerventrikel systolische disfunctie op echocardiografie (3 punten), niet-aanhoudende ventriculaire tachycardie op 24-uurs Holter-monitoring of stresstest (3 punten), lage QRS-spanning op elektrocardiografie (2 punten) en mannelijk geslacht (2 punten) [6. Patiënten werden ingedeeld in drie risicogroepen volgens de eindscore: laag risico (0 tot 6 punten), gemiddeld risico (7 tot 11 punten) en hoog risico (12 tot 20 punten). In de oorspronkelijke studie waren de sterftecijfers na 5 jaar voor deze drie groepen respectievelijk 2 procent, 18 procent en 63 procent.6 Hoewel de score met succes werd gevalideerd in onafhankelijke cohorten, [6,7] kunnen zich enkele belangrijke problemen voordoen. De afleiding van de score is complex en niet eenvoudig te berekenen tijdens het medisch consult. Om te worden berekend, moet de patiënt worden onderworpen aan verschillende onderzoeken en procedures, waaronder klinisch onderzoek, ECG, thoraxfoto, echocardiogram en Holter-monitoring of stresstests. De meeste van deze tests zijn niet beschikbaar in de landelijke gebieden, waar de meeste CHD-patiënten wonen.

Een eenvoudige score, gebaseerd op algemeen verkrijgbare en goedkope tests, die het risico op overlijden zou kunnen stratificeren zonder ingewikkelde berekeningen, kan nuttig zijn in de eerstelijnszorg, waar echocardiogrammen en Holter-monitoring niet algemeen beschikbaar zijn. Gemakkelijk te verkrijgen variabelen, zoals klinische kenmerken, BNP-waarden en ECG-metingen, zijn goede kandidaten als biomarkers voor het ontwikkelen van een nieuwe, eenvoudige voorspellende regel. Bovendien kan worden vastgesteld dat nieuwe biomarkers in bloed, die voornamelijk verband houden met ontsteking en de immuunrespons, zoals TNF-alfa, adhesiemoleculen en andere cytokines, krachtige prognostische factoren zijn en in de toekomst nuttig kunnen zijn voor verdere verbetering van de risicostratificatie bij CCC.

METHODE

Ontwerp

Niet-gelijktijdig prospectief open cohortonderzoek, met minimale follow-up van twee jaar (baseline en 24 maanden).

Resultaat

Primair: overlijden Secundair: ziekenhuisopname wegens hartaandoeningen; nieuwe ECG-afwijkingen

Studie Bevolking

Deelnemers worden geselecteerd uit patiënten die zijn beoordeeld door de Tele Minas Saude (TMS), het staats Tele Health System. Aangezien het TeleHealth-systeem momenteel het eerstelijnszorgsysteem ondersteunt, staan ​​deze patiënten onder de hoede van huisartsen van de Health Family Strategy, een openbaar eerstelijnszorgprogramma met een hoge dekking in de staat Minas Gerais.

De opnamecriteria zijn klant zijn van het TMS TeleHealth-systeem, >18 jaar oud zijn, een positieve voorgeschiedenis hebben van T cruzi-infectie of de ziekte van Chagas, een abnormaal ECG hebben en toestemming geven voor deelname aan het onderzoeksprogramma.

De uitsluitingscriteria omvatten zwangerschap of borstvoeding en elke ernstige aandoening met een onheilspellende prognose die een levensverwachting van minder dan twee jaar aangeeft.

Steekproefomvang voor patiëntenopbouw

Rekening houdend met het minimale aantal voorvallen per variabele dat acceptabel is in een proportionele gevarenregressieanalyse van 10 voorvallen per variabele8 en het maximale aantal bestudeerde variabelen van tien, zou het aantal voorvallen in het hele onderzoek 100 zijn. Aangezien het voorspellingsmodel moet worden ontwikkeld en gevalideerd en de hele steekproef in tweeën zal worden gedeeld, moet het aantal gebeurtenissen 200 zijn. Voor een follow-upperiode van 2 jaar en een jaarlijks sterftecijfer van 5% in CCC (10% in 2 jaar), is de berekende steekproefomvang 2.000 proefpersonen.

Aangezien het TMS Telehealth-systeem elke maand 25.000 ECG's uitvoert (300.000 per jaar), worden bij 5% van deze onderzoeken (1.250) ECG-afwijkingen waargenomen die typisch zijn voor CCC, en de verwachting is dat 10% van deze patiënten zal worden gerekruteerd en ermee instemt deel te nemen aan dit onderzoeksprogramma zal de berekende steekproefomvang van 2.000 patiënten worden gerekruteerd in een opbouwperiode van 16 maanden.

Opvolgen

De follow-up vindt jaarlijks plaats, met gestandaardiseerde interviews en nieuwe ECG-onderzoeken die worden uitgevoerd na twee jaar baseline. Vitale status en ziekenhuisopname zullen ook worden vastgesteld door koppeling van de onderzoeksdatabase met mortaliteits- en ziekenhuisopnamedatabases van het ministerie van Volksgezondheid.

Werving, eerste evaluatie en metingen

Patiënten zullen worden geworven uit degenen die regelmatig de openbare eerstelijnszorgdienst van de staat Minas Gerais bezoeken op plaatsen die worden bediend door het TMS Telehealth-systeem. Dit systeem biedt teleconsultatie en elektrocardiogramdiensten (TeleECG), inclusief interpretatie van alle ECG's door een cardioloog in het Academisch Ziekenhuis. Een gestandaardiseerd eenvoudig formulier wordt ingevuld voordat de ECG-gegevens naar het universitair ziekenhuis worden verzonden en de vraag "Weet u of u de ziekte van Chagas heeft?" zal aan deze vragenlijst worden toegevoegd. Degenen die deze vraag met ja beantwoorden en een abnormaal ECG hebben, worden geselecteerd. Een tweede bezoek van de geselecteerde patiënten wordt ingepland voor het afnemen van een korte vragenlijst (inclusief evaluatie van de functionele klasse) en het afnemen van bloedstalen. Bloedmonsters zullen naar een centraal laboratorium worden gestuurd voor T. cruzi-serologie en BNP-metingen, die zullen worden uitgevoerd met standaardtechnieken. Andere bloedmonsters, waaronder plasma voor eiwit- en antilichaamonderzoek en gestabiliseerde volbloedlysaten voor T cruzi PCR (Polymerase Chain Reaction), DNA, zullen worden bewaard bij -80o C om batchgewijs testen voor andere biomarkers mogelijk te maken.

Elektrocardiogramdiensten (TeleECG)

Het ECG dat in de plaats van herkomst van de patiënten wordt gemaakt, wordt verzonden om te worden beoordeeld door de specialisten van het TMS Telehealth System. De activiteiten op het gebied van telecardiologie zijn ontwikkeld met behulp van een digitale elektrocardiograaf die in de steden is geïnstalleerd in de basisgezondheidseenheden van de openbare gezondheidszorg. Het onderzoek vond altijd plaats op verzoek van een arts. Het ECG wordt verzonden met behulp van communicatiesoftware die is ontwikkeld door het TMS Telehealth-systeem en wordt geanalyseerd door een dienstdoende cardioloog. Het rapport wordt naar de eerstelijnszorginstelling gestuurd en de ECG-tracings worden overgebracht naar het ECG-leescentrum. In dit ECG-leescentrum zal software ontwikkeld door prof. Peter Mac Farlane, van de Universiteit van Glasgow, het ECG analyseren en codificeren (volgens de Minnesota Code) en vergelijken met het vorige ECG, volgens een gevalideerd algoritme [9]. Alle abnormale codes worden beoordeeld door een ervaren cardioloog.

Gegevens analyse

De gestandaardiseerde mortaliteitsratio (SMR)-analyse en een overlevingsanalyse zullen worden uitgevoerd. De uitkomst dood is dood. Ook zal er een overlevingsanalyse worden uitgevoerd, rekening houdend met de secundaire uitkomsten - ziekenhuisopname vanwege hartaandoeningen en nieuwe ECG-afwijkingen. De ontwikkeling en validatie van het prognostische model zal de huidige aanbevelingen volgen, inclusief de verdeling van de steekproef in afleidings- en validatiesteekproef, en het gebruik van moderne methoden om de prestaties van het model te evalueren [10,11]. Daarnaast zal beschrijvende ruimtelijke analyse worden uitgevoerd met behulp van geografische spreiding voor de SMR en een Bayesiaans ruimtelijk model voor gegevens over kleine gebieden.

Innovatie

Afgezien van de relevantie van het hoofddoel van dit onderzoek, heeft het veel unieke en innovatieve aspecten, gerelateerd aan het gebruik van kennis en infrastructuur die zijn ontwikkeld voor andere projecten die door onze onderzoeksgroep worden uitgevoerd:

1. De mogelijkheid om nieuwe biomarkers te testen die zijn gedetecteerd in andere takken van dit onderzoek of in het door de NIH gesponsorde REDS-II/III-onderzoek naar de ziekte van Chagas.
2. Het gebruik van de infrastructuur en de logistiek van het TMS-programma, een staatsbreed TeleHealth-systeem dat wordt gecoördineerd door het Universitair Ziekenhuis in de Braziliaanse deelstaat Minas Gerais
3. Het gebruik van de methodologie van koppeling tussen onze databases en administratieve en mortaliteitsdatabases van het ministerie van Volksgezondheid als aanvulling op de follow-up van de geselecteerde patiënten
4. Een gestandaardiseerd codificatiesysteem van de ECG's, waarbij gebruik wordt gemaakt van de faciliteiten van het ECG-leescentrum van het langdurige longitudinale onderzoek naar de gezondheid van 15.000 volwassen ambtenaren van Braziliaanse universiteiten (ELSA-Brazilië).

Nieuwe biomarkers ChD heeft een complexe fysiopathologie en veel immunologische, inflammatoire, autonome en microvasculaire processen spelen een rol bij de ontwikkeling of progressie van de ziekte [12]. De onderzoekers hebben verhoogde niveaus van macrofaag-inflammatoir eiwit (MIP-1alpha) en Tumornecrosefactor-alfa (TNF-alpha) beschreven bij ChD-patiënten, [13-15] en dat die patiënten met ernstigere vormen meer verhoogde niveaus hebben [13] . Onlangs werden in de ChD-studie (REDS-II) 600 ChD-patiënten en 500 controles bestudeerd op zoek naar biomarkers die verband houden met de ziekte en CCC. In een voorlopige analyse vertoonden verschillende biomarkers, waaronder zeer gevoelige troponine, myoglobine, oplosbaar vasculair celadhesiemolecuul 1 (sVCAM-1), oplosbaar intracellulair celadhesiemolecuul (sICAM) en myeloperoxidase abnormale patronen bij T cruzi seropositieve en parasitaire donoren en CCC-patiënten. Deze en andere biomarkers, waaronder die geïdentificeerd in de transcriptoomanalyse, zijn kandidaten om te worden bestudeerd in het hele cohort van 2.000 CCC-patiënten in het TMS-programma of, als alternatief, met behulp van een genest case-control-ontwerp.

Tele Minas Saude (TMS) -programma, een staatsbreed openbaar TeleHealth-systeem

Het TMS-programma is een samenwerking tussen de staatsgezondheidsafdeling van Minas Gerais en het staatsonderzoeksbureau (FAPEMIG) met zes openbare universiteiten van Minas Gerais: Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM), Universidade Estadual de Montes Claros (UNIMONTES), Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ) en Universidade Federal de Uberlândia (UFU), vormen het Teleassistance-netwerk van Minas Gerais. Ontstaan ​​uit een pilotproject op het gebied van cardiologie op afstand (2006), later uitgebreid naar andere specialiteiten en dorpen en omgevormd tot permanente telezorgdienst, gesubsidieerd door de deelstaatregering in 2009 [16-18].

Het doel is het ondersteunen van infrastructuurprojecten van de openbare gezondheidszorg van de staat, aanvankelijk ingezet ter ondersteuning van de eerstelijnsgezondheidszorg en de gezinsgezondheidsteams [16]. In dat stadium had het hoofddoel om professionals te helpen bij hun dagelijkse werk om de toegang tot gespecialiseerde diensten te verbeteren, door verwijzingen van patiënten naar secundaire en tertiaire zorg te verminderen en te kwalificeren. De belangrijkste aangeboden activiteiten zijn a) taak van offline teleconsultatie in verschillende medische specialismen, verpleegkunde, tandheelkunde, fysiotherapie, psychologie, farmacie en voeding, b) taak in telecardiologie om elektrocardiogrammen (ECG's) te analyseren en online teleconsultaties te geven voor kritieke klinische gevallen c) technisch ondersteuning online en offline, d) permanente educatie door middel van workshops en trainingen en e) continue monitoring van de werking van het systeem in de gemeenten.

Tot nu toe is het programma geïmplementeerd in 608 gemeenten in de staat, wat overeenkomt met 732 telehealth-sites. De eerstelijnszorgafdelingen in de dorpen waren uitgerust met computers, een elektrocardiograaf, een digitale printer en een digitale camera. Universiteiten werden uitgerust met werkstations en apparatuur voor videoconferenties. Sinds 2006 zijn er meer dan 20.000 teleconsulten uitgevoerd en 600.000 ECG's geanalyseerd door experts. Deze telehealth-activiteiten voorkwamen in 78% van de gevallen de verplaatsing van patiënten [16].

Koppeling van databases Het Braziliaanse gezondheidssysteem wordt gekenmerkt door het naast elkaar bestaan ​​van een universeel openbaar gezondheidssysteem (70-80% van de dekking) en een aanvullend particulier netwerk. Sterftegegevens van alle Brazilianen en van ziekenhuisopnames in het openbare gezondheidssysteem worden opgeslagen in grote databases die eigendom zijn van en beheerd worden door het ministerie van Volksgezondheid. Onderzoekers ontwikkelden een methodologie om deze databases te doorzoeken op specifieke onderwerpen met behulp van probabilistische koppelingsmethoden. De probabilistische strategie die we hebben ontwikkeld heeft een hoge nauwkeurigheid, met een sensitiviteit van 90,6% en een specificiteit van 100% [19]. Deze methode zal op een complementaire manier worden gebruikt om de follow-up te sturen.

ECG-leescentrum ECG-interpretatie is onderhevig aan substantiële intra- en interobserver-variabiliteit. Om dit probleem op te lossen, werd 50 jaar geleden 20 een gestandaardiseerde ECG-code ontwikkeld, die op grote schaal wordt gebruikt in epidemiologische studies. De visuele classificatie van het ECG met behulp van de Minnesota-code is echter tijdrovend. De onderzoekers creëerden een ECG-leescentrum voor de Elsa-studie, een 10-jarige longitudinale cohortstudie van 15.000 overheidsmedewerkers van Braziliaanse universiteiten. Voor dit ECG-leescentrum werd een software geïnstalleerd die is ontwikkeld door prof. Peter MacFarlane, van de Universiteit van Glasgow, die het ECG analyseert, codificeert en vergelijkt met eerdere traceringen, volgens een gevalideerd algoritme [9]. Dit systeem zal in het huidige project worden gebruikt.

Voorstudies

Diagnostische en prognostische waarde van BNP In 2002 beschreven onderzoekers in een door The Lancet gepubliceerde studie dat de bloedspiegels van BNP omgekeerd evenredig zijn met de systolische linkerventrikelejectiefractie (LV), de meest gebruikte index van de LV-functie bij ChD [21 ]. Bij patiënten met een abnormaal ECG en/of X-thorax had BNP-verhoging een positief voorspellende waarde van 80% en een negatief voorspellende waarde van 97% voor de detectie van patiënten met een onderdrukte linkerventrikelejectiefractie [21]. Deze resultaten werden in de daaropvolgende jaren bevestigd door verschillende andere studies van onze onderzoeksgroep [22-26]. Een diagnostische strategie met ECG en BNP presteerde beter dan de klassieke aanpak met ECG en X-thorax [24]. Bovendien was BNP ook een marker van ventriculaire aritmie [26] en diastolische disfunctie [22,27].

Meer recent werd beschreven dat BNP-niveaus sterke voorspellers waren van het risico op overlijden [28] en in een cohort van 1.398 inwonende ouderen uit de stad Bambuí, in de staat Minas Gerais, Brazilië [28]. De hazard ratio voor overlijden was 1,27 voor elke eenheid log-getransformeerd BNP-niveau (95% betrouwbaarheidsinterval (CI: 1,11, 1,45) bij geïnfecteerde personen, onafhankelijk van mogelijk verstorende factoren. Geïnfecteerde personen met baseline BNP-waarden in het bovenste kwartiel hadden een tweemaal zo hoog risico op overlijden als personen in het onderste kwartiel (hazard ratio = 2,07, 95% BI: 1,29, 3,32). In dezelfde populatie werd gevonden dat BNP alleen of in combinatie met boezemfibrilleren een prognostische waarde had voor de mortaliteit door een beroerte bij chronisch geïnfecteerde ouderen met T. cruzi [29].

Elektrocardiografische metingen en prognostische modellen Het ECG is het belangrijkste onderzoek in CCC. Talrijke epidemiologische studies hebben aangetoond dat patiënten met een normaal ECG een uitstekende overleving op middellange termijn hebben [30,31]. Hoe groter het aantal en de ernst van de ECG-veranderingen die in dezelfde tracering worden geregistreerd, hoe geavanceerder de myocardbeschadiging mogelijk is en hoe slechter de prognose zou moeten zijn [12]. We hebben aangetoond dat de QRS-duur matig gecorreleerd is met de LV ejectiefractie [32] en dat tijdens de follow-up van deze patiënten de toename van de duur van het QRS-complex en het optreden van nieuwe elektrocardiografische veranderingen kunnen helpen bij het identificeren patiënten met een significante afname (van 5% of meer) van de linkerventrikelejectiefractie [33].

Gebaseerd op de welbekende prognostische waarde van de LV ejectiefractie en de aanwezigheid van ventriculaire tachycardie, [5] werd een alternatieve benadering voorgesteld voor de welbekende Rassi's score, [34,35] rekening houdend met slechts drie risicofactoren: linkerventrikel ejectiefractie < 50%, ventriculaire tachycardie bij stresstesten of Holter-monitoring, en QRS > 133 ms bij ECG (of gefilterd QRS > 150 ms bij signaalgemiddelde ECG).34,35 Groep met laag risico heeft nul of één risicofactor (5-jaars sterfte: 1%), intermediair risico, twee factoren (20% sterfte) en hoog risico, alle drie de factoren (50% sterfte). Deze vereenvoudigde prognostische score presteerde uitstekend bij het voorspellen van overlijden in een onderzoek met een follow-up van 74 maanden (c statistiek 0,92) en kan een aantrekkelijk alternatief zijn voor de vastgestelde zes-factorscore.

Meer recentelijk toonden de onderzoekers aan dat T-golfamplitudevariabiliteit (TWV), een geavanceerde ECG-afgeleide maat voor repolarisatievariabiliteit, onafhankelijk gerelateerd is aan het risico op overlijden bij ChD [36]. Ze hebben ook de prognostische waarde bestudeerd van verschillende nieuwe echocardiografische maatregelen [37-39] die van fysiopathologisch en klinisch belang kunnen zijn, maar niet kunnen worden gebruikt voor ambulante patiënten in het landelijke gebied.

Kaplan-Meier-curven die mortaliteit aantonen bij patiënten met de ziekte van Chagas Geclassificeerd volgens de verlengde aanwezigheid van QRS > 133 ms op ECG; Ingedeeld volgens een risicoscore waarbij elk van de volgende factoren één punt waard is: ventriculaire tachycardie bij stresstests of Holter-monitoring, linkerventrikelejectiefractie < 0,50, QRS > 133 ms bij ECG. Een groep met een laag risico heeft nul of één risicofactor, een intermediair risico, twee factoren en een hoog risico, alle drie de factoren.

Samenvattend, hoewel wij en andere onderzoekers uitgebreid prognostische markers bij de ziekte van Chagas en CCC hebben bestudeerd, is er geen definitief eenvoudig, goedkoop prognostisch model beschikbaar voor gebruik in de eerstelijnszorg. Standaard ECG- en BNP-niveaus zijn goede kandidaten om te worden geselecteerd in dit vereenvoudigde voorspellende model.