Databasert screening for diabetisk retinopati

Sensitivitet av netthinnescreening for risikostratifisering av DR ved bruk av digitale fundusfotografier med og uten hjelp fra RiskAnalyzer

Sensitivitet og spesifisitet av retinal screening for risikostratifisering av DR ved bruk av digitale fundusfotografier og RiskAnalyzer

Kliniske forsøksmetoder og forskningsdesign: Totalt 10 000 forsøkspersoner vil bli rekruttert til å delta i denne studien. Disse fagene vil bli registrert gjennom to parallelle samarbeidspartnere, Extension for Community Healthcare Outcomes (Project ECHO) og CommuniCare Health Centers. Hver klinikk vil motta omtrent 50 % av tilfellene per år eller gjennomsnittlig 50 tilfeller per uke. Emner vil bli identifisert fra klinikker, CommuniCare Health Centers i San Antonio, TX og Project ECHO, New Mexico. CommuniCare har to tilknyttede nettsteder, Barrio Family Health Center i Sørøst San Antonio, TX og Dr. Frank Bryant Health Center også i San Antonio. CommuniCare betjener omtrent 45 000 personer i året, hvorav det anslås at 5000 trenger diabetesbehandling. Prosjekt ECHO i samarbeid med University of New Mexico samarbeider med over 20 landlige klinikker i New Mexico for å yte service til underbetjente områder i New Mexico. En rekrutteringsflyer og samtykkeskjemaer vil bli gitt til hvert nettsted. Klinikkansatte vil rekruttere emne for studien under planlagte besøk. Forsøkspersonen vil få utdelt en flyer som inneholder informasjon om studien og dokumentet om informert samtykke. Forsøkspersoner som er interessert i å bli registrert i studien vil bli henvist til en fotograf på nettstedet for netthinneavbildning. Forsøkspersoner vil ikke motta betaling eller stipend for deltakelse i denne studien.

Det er ingen krav til screening for forsøkspersoner for å delta i denne utprøvingen. Forsøkspersoner må diagnostiseres som en person med pre-diabetes eller diabetes av en medisinsk fagperson. Det er ingen krav eller oppfordring til informasjon angående tidligere eller samtidig behandling. Det er ingen kriterier fastsatt for at forsøkspersoner skal forlate eller avbrytes fra studien når netthinnescreeningen er utført. Forsøkspersoner vil ikke bli trukket fra studien når netthinnescreening har funnet sted. Når forsøkspersonen har fullført netthinnescreening, er perioden med deltakelse avsluttet. Bilder tatt fra forsøkspersoner kan ikke brukes i studien på grunn av utilstrekkelig bildekvalitet. Antall bilder som viser seg å være utilstrekkelig vil spores og rapporteres ved fullføring av studien. Netthinnescreening markerer både begynnelsen og slutten av forsøkspersonens deltakelse i denne studien.

For hvert øye vil det bli samlet inn minimum to bakre polbilder. Ett bilde vil være sentrert på fovea og det andre på den optiske platen. Et tredje bilde vil bli samlet av det fremre segmentet (forsiden av øyet). Forsøkspersonene vil ikke utvides farmakologisk. Bildebehandling vil være avhengig av naturlig dilatasjon på grunn av tilpasning til mørke i avbildningsrommet. Mer enn to bilder per øye vil bare bli samlet inn når avbilderen (fotografen) identifiserer et gitt bilde av utilstrekkelig kvalitet for lesing. Bilder av dårlig kvalitet skyldes vanligvis fysiologiske årsaker, som blunking eller små pupiller, og vil ikke bli brukt som en del av denne studien. Netthinnefotografen vil forsøke opptil 3 ganger å ta bilder av et motivs øyne for å fullføre bildebehandlingsprotokollen. Studiekoordinatoren vil gjennomføre ukentlige revisjoner av bildebehandlingsprosedyren for å sikre og dokumentere samsvar med studieprotokollen.

Klasse II medisinsk utstyr som vil bli brukt til denne studien vil være et ikke-mydriatisk eller tilsvarende netthinnekamera. Netthinnekameraet er ment å brukes til å ta digitale bilder av netthinnen i det menneskelige øyet uten bruk av farmakologisk dilatasjon. Netthinnekameraet har følgende fotograferingsmoduser: RGB-farge. Et digitalt kamera er montert på netthinnekameraet for å utføre netthinneavbildning.

Et bildearkiv- og kommunikasjonssystem (PACS) brukes til å motta DICOM-bilder, planlegge informasjon og tekstrapporter, organisere og lagre dem i et internt format, og for å gjøre denne informasjonen tilgjengelig over et nettverk via HIPAA og FDA-godkjente sikre brukergrensesnitt. PACS består av en registreringskomponent, en sentral serverkomponent og en visningskomponent som brukes på maskinvare for generell bruk. Emneinformasjon, prosedyreinformasjon og bildeinnsamlingsdata fanges opp, sendes til en server eller alternativt aksepteres den direkte fra en DICOM-kompatibel enhet. Etter å ha mottatt bildeobjekter og tilhørende data, registrerer serveren innkommende data og bilder med arkivet inkludert eventuelle assosiasjoner til tidligere tilfeller. Sakene presenteres for brukere med riktige tillatelser fra en arbeidsliste som kontrollert av en administrerende bruker. Bildedataene overføres og gjengis på brukerens arbeidsstasjon ved hjelp av en standard nettleser. Når serveren registrerer en rapport, er rapporten tilgjengelig for henvisende lege eller klienttjeneste elektronisk eller via faks.

Umiddelbart etter at bildene og emnedemografien er samlet inn, vil fotografen laste opp dataene som en sak til PACS via en VPN-forbindelse som er etablert mellom bildearbeidsstasjonen og PACS. Hvis VPN-tilkoblingen ikke kan etableres ved bildebehandlingen, vil opplastingen gjøres på et senere tidspunkt, f.eks. slutten av klinikkdagen. Dataene vil ligge i bildearbeidsstasjonen i opptil fem dager for å sikre opplasting. Den kliniske koordinatoren vil gjennomføre ukentlige revisjoner av fullføring av opplasting. En gang i PACS blir saker lest av lesere ved hjelp av en innebygd lesemal som genererer en rapport med funnene deres. Studien vil ikke forstyrre standarden for omsorg for studiefagene. Hvert nettsted vil følge sine egne standardprosedyrer og omsorg. Funn vil bli rapportert til klinikken som henviste forsøkspersonen til screening. Klinikker vil være ansvarlige for oppfølging, inkludert nødvendig intervensjon eller terapi.

Ytelse til RiskAnalyzer: Ytelsen til RiskAnalyzer vil bli beregnet ved å bruke de minimalt akseptable verdiene for sensitivitet (Seo) og spesifisitet (Spo) verdier spesifisert på forhånd. For formålet med denne studien er de spesifiserte nullhypotesene Seo=0,85 og Spo=0,70. Disse verdiene er basert på data hentet fra oftalmiske undersøkelser. Effektiviteten til trente lesere som bruker netthinnefotografering har vist seg å gi den mest sensitive screening- og overvåkingstesten for synstruende retinopati, med sensitiviteter > 80 %. Abramoff, et al. diskutere grensene for følsomhet som kan oppnås med ethvert system gitt feilbarligheten til grunnsannheten basert på flere menneskelige lesere. Han antyder at 0,85 er grensen for følsomhet man kan oppnå. Spesifisiteten er basert på effektiviteten vi søker for å gjøre denne implementeringen kommersielt levedyktig. Vi har designet vår studie for å oppnå 0,90 statistisk styrke og 0,99 signifikansnivå. Hvis konfidensgrensene er basert på asymptotisk normalfordelingsteori, kan utvalgsstørrelser baseres på formlene for asymptotisk varians, gitt av Pepe.

Mål én: Mål én er å teste studiedataflytlogistikken og informasjonsoverføringsgrensesnittene fullt ut. Testingen vil bli utført utelukkende på ett rekrutterings-, påmeldings- og bildebehandlingssted. Tiden for å fullføre dette målet er tre måneder.

Materialer og forskningsdesign for mål 1: Emner vil bli rekruttert fra ett sted. Alle bildene vil bli sendt til to lesere for gradering. Hvis de to leserne gir tilsvarende karakterer til bildet, vil en generert rapport bli gitt til klinikken for å distribuere den henvisende legen. For tilfeller der leserne tildeler ulike karakterer for det samme bildet, vil bildet bli sendt til en dommer for avgjørelse. Bedømmeren vil ha tilgang til rapportene generert av hver leser, men ikke risikonivåene fra RiskAnalyzer. En rapport fra dommer vil bli generert og rapportert til klinikken som vil være ansvarlig for å distribuere rapporten til subjektet og for eventuell videre oppfølging. Bilder vil også bli avidentifisert og rutet til RiskAnalyzer. RiskAnalyzer vil utføre sin analyse av bildet og generere en risikostratifisering av enten "Lav risiko" eller "Høy risiko" for diabetisk retinopati. En rapport som inneholder risikonivåene tildelt av RiskAnalyzer vil ikke bli distribuert til den henvisende legen, klinikken eller dommeren, men brukes kun til statistisk analyse til støtte for endepunktene i studien.

Utfall for mål 1: Dataresultater vil demonstrere evnen til å rekruttere og melde emnet inn i studien på et enkelt sted, utføre netthinneavbildning, laste opp bildene til en PACS, få de samme bildene gradert av to forskjellige lesere, når det er nødvendig rutet og gradert av en dommer og evnen til å generere en sluttrapport. Leseprosessen som følges av leserne er basert på International Clinical Diabetic Retinopathy Disease Severity Scale. I tillegg vil data vise at bilder er vellykket rutet til RiskAnalyzer for behandling.

Mål to: Mål to er å evaluere effektiviteten til RiskAnalyzer for å identifisere risikoen for diabetisk retinopati sammenlignet med gullstandarden. Tiden for å fullføre dette målet er ni måneder.

Metoder og forskningsdesign for mål to: Emner rekrutteres fra flere CommuniCare- og Project ECHO-nettsteder. Alle bilder vurderes av to lesere og en dommer dersom vurderingen av første og andre leser ikke er i samsvar. Leseprosessen som følges av leserne er basert på International Clinical Diabetic Retinopathy Disease Severity Scale. En konsensusrapport generert av leserne eller dommeren som indikerer tilstedeværelse og alvorlighetsgrad av diabetisk retinopati vil bli gitt til forsøkspersonen gjennom sin henvisende lege og henvist til en spesialist om nødvendig av den henvisende legen. De samme bildene rangert av leserne vil også bli rutet til RiskAnalyzer for behandling som vil generere et risikonivå på enten "Lav risiko" eller "Høy risiko" for diabetisk retinopati. Ettersom bildene blir rutet til RiskAnalyzer, vil bildene bli avidentifisert og sekvestrert inntil de er evaluert av RiskAnalyzer. Risikonivåer oppnådd ved bruk av RiskAnalyzer vil ikke under noen omstendigheter bli gitt til subjektet. Den henvisende legen er også maskert fra risikonivåene tildelt av RiskAnalyzer. Henvisende leger er ikke samlokalisert hos VisionQuest Biomedical og vil derfor ikke ha tilgang til datamaskinene eller datalagringsområdet for dataene.

Utfall for mål to: Statistisk analyse vil indikere nøyaktighetsnivået til RiskAnalyzer sammenlignet med gullstandarden. Statistisk analyse vil bruke sensitivitet, spesifisitet, AUC og et nivå av samsvar ved bruk av Cohens kappa-koeffisienter.

Mål tre: Mål tre vil ta for seg det primære endepunktet for forsøket, som er å demonstrere at leserens nøyaktighet i gradering av bilder forbedres når risikonivåer fra algoritmen gjøres tilgjengelig for leseren mens de utfører graderingen av bildene. Tiden for å fullføre dette målet er 12 måneder.

Metoder og forskningsdesign for mål tre: RiskAnalyzer vil bli brukt som en første leser. Det vil fortsatt være to menneskelige lesere og en dommer. Ground Truth vil bli etablert enten ved avtale mellom leser en med leser to eller av en dommer. Alle bilder vil bli rutet til RiskAnalyzer som vil generere et risikonivå på enten "Lav risiko" eller "Høy risiko" for diabetisk retinopati. Sakene vil deles inn i to sett og rutes til begge leserne. Ett sett med bilder vil bli rutet til begge leserne med algoritmen tildelt risikonivåer, mens det andre settet med bilder vil bli rutet til begge leserne uten algoritmen tildelt risikonivå. Et tilsvarende antall "Lav risiko" og "Høy risiko" tilfeller vil bli valgt for hvert sett med bilder. Ground Truth er etablert ved at de to leserne gir samme karakter til det samme bildet. Når ulike karakterer tildeles samme bilde av to forskjellige lesere, vil sakene bli sendt til en dommer for karaktersetting og rapportering. Dommen vil bli grunnsannhet. Sakene som vil bli pådømt vil kun være de som er ulike kategorier av risikostadier. Bedømmelse vil bli basert på den kliniske betydningen av uenigheten mellom leserne som følger: saker innenfor alvorlighetsskala 0 og 1 vil bli klassifisert som "Lavrisiko"-tilfeller, mens saker innenfor alvorlighetsskalaen 2 og høyere vil bli klassifisert som "Høy risiko" " saker. Saker som trenger avgjørelse vil være de som avviker i risiko og de innenfor høyrisikokategorien som er forskjellig mellom skala 2 og 3 (mild og alvorlig), og 2 og 4 (mild og proliferativ diabetisk retinopati -PDR).

Utfall for mål tre: Resultatene fra mål tre vil fastslå at RiskAnalyzer forbedrer lesenøyaktigheten og konsistensen mellom lesere og reduserer skjevheter mellom menneskelige lesere. Statistisk analyse av nivået av enighet vil bli utført på risikoen som er tildelt bildene av leserne når de har og ikke har risikonivåene tildelt av algoritmen ved bruk av Cohens kappa-koeffisienter.

Forventede resultater: Telemedisinsk netthinnescreening i forbindelse med risikonivåer fra RiskAnalyzer forbedrer nøyaktigheten til leserne ved gradering av bilder. Bruken av risikonivåer som er tildelt av RiskAnalyzer for å hjelpe leserne, vil redusere tiden leserne bruker til å karakterisere hver sak. Dette kan være en modell for å støtte økt tilgang til netthinnescreening, støtte overholdelse av anbefalingene for netthinnescreening og legge til rette for en mer effektiv bruk av netthinnespesialisten for å evaluere og behandle sykdom som fører til en mer kostnadseffektiv behandlingsmetode.