Subpopulatiespecifieke sepsis-identificatie met behulp van machine learning

Van juli 2020 tot en met februari 2021 zullen we een gerandomiseerde gecontroleerde studie (RCT) uitvoeren bij acht subpopulaties bij CRMC, OH en UCSF. De subpopulaties die in het onderzoek zullen worden opgenomen zijn: Cardiologie, Gastro-enterologie (GI), Intensive Care (ICU), Geneeskunde, Oncologie, Chirurgie, Transplantatie en Spoedeisende Hulp (ED). Alle doelstellingen van deze studie in beide fasen, inclusief de RCT, zijn goedgekeurd door de Pearl Institutional Review Board met een verklaring van afstand van geïnformeerde toestemming (IRB00007772, FWA00026887).

Tijdens de studieperiode zullen alle patiënten ouder dan 18 jaar die zich presenteren op de afdeling spoedeisende hulp of worden opgenomen op een intramurale afdeling van de deelnemende faciliteiten, automatisch worden opgenomen in het onderzoek als ze lid zijn van een van de acht subpopulaties die van belang zijn voor dit onderzoek. , totdat de beoogde inschrijving voor de studie is bereikt. Inschrijving houdt randomisatie in voor de controle- of de experimentele arm. Patiënten zullen worden toegewezen aan de experimentele groep of controlegroep op basis van een willekeurige toewijzingsvolgorde, gegenereerd door een computerprogramma vóór de start van het onderzoek, met behulp van eenvoudige randomisatie, met een toewijzingsverhouding van 1:1. Deze toewijzingsvolgorde wordt verborgen voor patiënten, zorgverleners en onderzoeksonderzoekers. De proef zal echter een open-label ontwerp hebben, aangezien volledige blindering niet mogelijk is, aangezien sommige groepsopdrachten op natuurlijke wijze worden onthuld na ontvangst van telefonische waarschuwingen.

Er zullen twee armen in de studie zijn. De controlearm omvat patiënten die worden gevolgd door de oorspronkelijke versie van InSight, en de experimentele arm omvat patiënten die worden gevolgd door de subpopulatie-aangepaste versie van InSight. Als het toepasselijke algoritme in beide armen vaststelt dat een patiënt een hoog risico loopt op ernstige sepsis, wordt er een telefonische waarschuwing gestuurd naar de dienstdoende hoofdverpleegkundige op de huidige locatie van de patiënt. De reactie op waarschuwingen volgt het protocol van onze vorige klinische studie naar sepsis. De procedure bestaat uit een verpleegkundige die een patiëntenevaluatie aan het bed uitvoert om een ​​vermoedelijke infectie uit te sluiten. Dit omvat beoordeling van de vitale functies van de patiënt, aantekeningen in het EPD en recente laboratoriumresultaten. Als de verpleegkundige ernstige sepsis vermoedt, beoordeelt een arts vervolgens de patiënt en geeft eventueel opdracht tot toediening van de standaard sepsisbehandelbundel.

Bij de administratie van klinische onderzoeken zijn sommige open-label onderzoeken clustergerandomiseerd, terwijl andere gerandomiseerd zijn op individueel patiëntenniveau. Clusterrandomisatie wordt vaak gebruikt om "besmetting" tussen behandelings- en controlegroepen te minimaliseren, omdat blootstelling van zorgverleners aan patiënten uit beide armen in een open-label studie vaak leidt tot onbedoelde gedragsbias. Deze vooroordelen kunnen ertoe leiden dat aanbieders hun interventies in de controlegroep aanpassen om hun acties in de experimentele groep na te bootsen, waardoor het effect van de interventie wordt gemaskeerd en de onderzoeksresultaten naar nul worden verschoven. Hoewel open-label, cluster-gerandomiseerde onderzoeken effectief zijn in het minimaliseren van besmetting tussen groepen, hebben ze verschillende belangrijke nadelen, waaronder een grotere complexiteit in ontwerp en analyse, evenals grotere vereisten voor patiëntenregistratie om dezelfde statistische power te bereiken. Omdat grotere steekproeven vaak een verhoging van de kosten, lengte of complexiteit van een proef vereisen, heeft huidig ​​onderzoek aangetoond dat proefpersonen indien mogelijk individuele randomisatie moeten gebruiken vanwege de nadelen van clustertoewijzing. Gezien deze overwegingen concludeerden we dat individuele randomisatie de beste strategie was voor ons onderzoek, omdat het een aanzienlijke toename van de statistische power oplevert en het mogelijk maakt om de uitkomst van elke patiënt onafhankelijk van elke andere patiënt te beoordelen. Om mogelijke vertekening te minimaliseren, hebben we ook besloten om de tekst van het automatische telefoongesprek in beide armen identiek te maken. Het succesvolle gebruik van randomisatie op patiëntniveau in onze vorige klinische studie naar sepsis geeft ons vertrouwen in de opzet van deze studie.

Na het ontslag van de laatste geregistreerde patiënt zullen we evalueren of het primaire eindpunt van op SIRS gebaseerde mortaliteit in het ziekenhuis en secundaire eindpunten van ernstige sepsis/shock-gecodeerde mortaliteit in het ziekenhuis, op SIRS gebaseerde ziekenhuisopnameduur en ernstige sepsis /shock-gecodeerde opnameduur in het ziekenhuis is gehaald. Aanvullende uitkomstmaten die van belang zijn voor elke op SIRS gebaseerde en ernstige sepsis/shock-gecodeerde patiëntengroep zijn: tijd tot voltooiing van elk onderdeel van de Surviving Sepsis Campaign (SSC)-bundel; beademingsvrije dagen; IC-dagen; en 30 dagen ziekenhuisopname. De SSC-bundel van 1 uur bestaat uit het afnemen van bloedkweken, het meten van het lactaatgehalte, het toedienen van breedspectrumantibiotica, het toedienen van 30 ml/kg kristalloïde vloeistof voor hypertensie of lactaat >4 mmol/L en het toepassen van vasopressoren als de patiënt hypotensief is tijdens of na vochttoediening.

Patiënten worden beschouwd als "SIRS-gebaseerd" en opgenomen voor primaire eindpuntanalyse als ze op enig moment tijdens hun verblijf aan twee of meer SIRS-criteria voldoen. De reden voor dit opnamecriterium is dat het algoritme ernstige sepsis kan detecteren voordat deze zichtbaar is in de grafiek, en daarom kan sepsis worden verholpen door vroegtijdige interventie voorafgaand aan documentatie van ernstige sepsis in het medisch dossier. Als een CDS-waarschuwing bijvoorbeeld resulteert in het starten van de behandeling voordat indicatieve laboratoria voor orgaandisfunctie zijn getrokken, kan de toestand van de patiënt van "ernstige sepsis" worden weggecensureerd. Het beperken van de inclusiecriteria tot de consensuscriteria van 2001 (Sepsis-2) voor de definitie van ernstige sepsis of de Sepsis-3-criteria zou dergelijke patiënten uitsluiten van analyse; dergelijke censuur wordt echter vermeden door ons gebruik van op SIRS gebaseerde inclusiecriteria.

We zijn van plan om op EHR-gebaseerde klinische gegevens te putten voor analyse van het primaire eindpunt, in tegenstelling tot op claims gebaseerde gegevens, vanwege het vermogen om meer objectieve metingen te doen over patiëntresultaten. Ter vergelijking met andere onderzoeken die op codering gebaseerde inclusie gebruiken, zullen claimgegevens echter worden gebruikt in inclusiecriteria voor secundaire eindpunten. Patiënten worden geacht te zijn gedocumenteerd met "ernstige sepsis/septische shock-gecodeerd" en opgenomen voor secundaire eindpuntanalyse als ze voldoen aan de Angus-implementatiecriteria of aan een van de volgende diagnosecodes: R6520 en/of R6521 met septikemiecodes A400, A401, A403 , A408, A4101, A4102, A411, A412, A413, A414, A4150, A4151, A4152, A4153, A4159, A4181, A4189, A427, A021, A227, A267, A327, A5486, B377. Het is bekend dat het gebruik van alleen expliciete ICD-codes voor het volgen van sepsis een hoge specificiteit maar een lage gevoeligheid heeft.

Aan het einde van de studie zullen belangrijke bevindingen worden gepubliceerd als wetenschappelijke artikelen.