En trådløs EEG-lapp for kontinuerlig elektrografisk overvåking

Mål:

Hovedmålene med denne studien er å evaluere enhetens evne: (1) å registrere trådløst EEG fra pasienter i langtids-EEG-overvåkingsenheten (2) sammenligne trådløst EEG i disse opptakene med standard-of-care kablet EEG (3) å registrere trådløst EEG fra pasienter som gjennomgår ambulatorisk EEG-overvåking (4) sammenligne trådløst EEG i disse opptakene med ambulatoriske EEG-funn (5) utvikle automatiserte anfallsdeteksjonsalgoritmer basert på dataene samlet her (6) utvikle anfallsvarsling i sanntid basert på data samlet inn her (7) registrerer longitudinell EEG fra Epilog utenfor epilepsiovervåkingsenheten mens pasienter svarer daglige spørsmål gjennom en mobilapp designet for å gi en sannsynlighet for at pasienten har et anfall.

Hypoteser:

1. Enkeltkanals EEG registrert med Epilog kan brukes til nøyaktig å oppdage anfall.
2. Enkeltkanals EEG registrert med Epilog kan brukes til å varsle om anfall i sanntid.
3. Enkanals EEG registrert med Epilog kan brukes sammen med psykologiske, atferdsmessige og miljømessige input til en mobilapp for å lage en timeprognose for anfallssannsynlighet.

Bakgrunn:

Kontinuerlig elektroencefalografi (EEG) er en relativt kostbar, tidkrevende, stasjonær overvåkingsprosedyre som kan ta flere dager å fullføre. Den er utviklet for å hjelpe epileptologer med diagnostisering og lokalisering av anfall og andre abnormiteter. EEG-overvåking utenfor klinikken er begrenset til voluminøse og tungvinte ambulante overvåkingssystemer som er utsatt for en rekke støyartefakter utenfor de kontrollerte rammene til enheten for langtids-EEG-overvåking (LTM). En effektiv trådløs EEG-løsning kan forbedre langsiktige (kontinuerlige) EEG-opptak. Det er viktig at langsiktig EEG-overvåking utenfor sykehuset kan gi viktige data om den generelle hjernetilstanden, inkludert forekomst av anfall, i en realistisk hjemmemiljø. Det er et klart behov for en liten, brukervennlig, pålitelig, trådløs enhet for menneskelig EEG-overvåking for å hjelpe til med behandlingen av en pasients anfallsforstyrrelse.

Pasienter henvises ofte til langtidsepilepsiovervåkingsenheten (EMU) for å vurdere en mistenkt underliggende nevrologisk tilstand som kan manifestere seg gjennom EEG og er en vanlig prosedyre. Til tross for den kliniske betydningen og ønsket om å minimere tidsbruken på sykehuset, er det et gap i evnen til å opprettholde en kvantifiserbar rapport om EEG-aktivitet i pasientens hjemmemiljø. Generelt blir pasienter diagnostisert med en anfallsforstyrrelse bedt om å føre en anfallsdagbok som er utformet for å hjelpe klinikeren med diagnosen. Pasientens egenrapportering av anfall med anfallsdagbok er ofte upålitelig, opptil 55 % av alle anfall kan gå glipp av, og atter andre blir feilrapportert [1-3]. Dette gjelder spesielt for den utviklingshemmede befolkningen der byrden med selvrapporterende anfall ofte legges på en omsorgsperson. De fleste anfallene er ikke-konvulsive og kan være relativt subtile. Det er ekstremt viktig for effektiv behandling å vite hvordan et antikonvulsivt middel påvirker pasientens anfall, spesielt fokale anfall. Ofte er anfallene hukommelsestap, og med mindre noen andre gjenkjenner de kliniske tegnene på anfallet, kan det gå ubemerket hen[4]. Mange anfall kan oppstå om natten eller mens en pasient er søvnig eller stresset [5-7], noe som gjør det vanskelig å oppdage anfall. Å få en nøyaktig rapport om slike ugjenkjennelige anfall er vanskelig for personer med epilepsi og deres familier.

Tidlig påvisning av akutte elektrografiske anfall kan føre til mer effektiv anvendelse av terapeutiske tilnærminger for å blokkere eller minimere hjerneskade. Over 30 % av pasienter med epilepsi har vanskelige anfall som er vanskelige å håndtere, er en enorm økonomisk belastning for personen med epilepsi og deres familie, og drastisk reduserer livskvaliteten [8, 9]. Det er derfor fortsatt et behov for å få kvantifiserbare, kontinuerlige EEG-registreringer etter en diagnose av epilepsi. Denne studien vil tillate utvikling av automatiserte anfallsdeteksjons-, varslings- og prediksjonsalgoritmer basert på Epitels Epilog enkanals, trådløs EEG-sensor.

Dette forslaget vil evaluere en individuell bruk, patch-type telemetrisensor for forenklet, enkanals EEG-opptak fra menneskelige pasienter. Denne sensoren kan påføres på en enkel måte i hodebunnen, noe som muliggjør sanntidsregistrering av EEG-signalet på sensoren. Denne relativt lille enheten, omtrent på størrelse med et tykt plaster, er selvforsynt, vannavstøtende og drives av et klokkebatteri. Sensoren er kompakt og vil bli brukt og/eller vist hvordan den skal brukes under et klinisk besøk. Sensoren er ikke-invasiv og festes til pasienten ved ekstern plassering på intakt hud under hårfestet med et engangs ledende-klebende klistremerke for én dag.

Forskningsdesign og metoder:

Studere design:

Dette er både en prospektiv, ikke-blindet, observasjonsstudie så vel som en prospektiv, ikke-blind intervensjonsstudie.

For døgnavdelingen vil funnene av standard kablet EEG bli sammenlignet med funnene fra trådløs EEG-registreringsenhet for å utvikle et treningsdatasett for maskinlæringsalgoritmer for automatisert anfallsdeteksjon.

For poliklinisk enhet kombineres egenskapene til det registrerte EEGet med psykologiske, atferdsmessige og miljømessige input fra pasienten i en mobilapp som deretter gir en sannsynlighet per time (prosentvis endring) for å få et anfall i løpet av den neste timen.

Studiepopulasjon:

Den foreslåtte pasientpopulasjonen for denne studien involverer pediatriske pasienter i alderen 5-17. Betraktningen av den pediatriske populasjonen som en sårbar populasjon for deltakelse i denne studien har blitt tatt i betraktning ved å bestemme hensiktsmessigheten av denne protokollen. Denne studien vil spesifikt gi informasjon om de spesifikke behovene til den pediatriske pasientpopulasjonen; som forventes å utgjøre en betydelig prosentandel av brukerpopulasjonen av den foreslåtte enheten. Risikovurderingen av studien forutsetter at den pediatriske populasjonen ikke vil bli utsatt for risikoer som er større enn den gjeldende omsorgsstandarden som de allerede blir evaluert for.

Emnevalg:

Inklusjonskriterier for døgn- og poliklinisk enhet:

Tidligere diagnose av epilepsi eller annen anfallslidelse innlagt for planlagt EEG-testing, 5 til 17 år, inklusive

Eksklusjonskriterier for døgn- og poliklinisk enhet:

Kjent eller mistenkt allergi mot lim

Studiemetoder:

Opptil fire Epilog enkanals EEG-sensorer vil bli plassert ved siden av gullstandard kablet EEG i epilepsiovervåkingsenheten. Hver sensor (1" x 1" x 1/4", 6,6 g) er festet til hodebunnen under hårfestet med et ledende selvklebende klistremerke i ett stykke bestående av en hypoallergen hydrokolloid og hydrogel. Sensorer er plassert på omtrent F7-, F8-, TP9- eller TP10-elektrodeplasseringene i det internasjonale 10-10-systemet. Epilog er konstruert av et kretskort med innebygde gull EEG-registreringselektroder festet til begge ender. Sensorene forsegles deretter og pakkes i form av en bøyelig silikon av medisinsk kvalitet, og utformes for å ha en lav profil, slik at den ikke lett kan løsnes eller være ubehagelig for brukeren. Den trådløse EEG-enheten drives av et enkelt litiumklokkebatteri (CR2016, 270mW) forseglet i sensoren til IPX3. Epilog-sensorene bruker kun batterier godkjent i henhold til IEC-60086-4. Epilog overfører EEG gjennom sikker Bluetooth når den samhandler med mobilappen. Ellers er Epilog i stand til å lagre 10 påfølgende dager med EEG når Bluetooth-radioen er deaktivert.

Når den er aktivert, begynner sensoren å sende og/eller datalogge signalet. Klinikeren kan koble enheten til USB-porten på en HIPAA-godkjent, passordbeskyttet bærbar PC eller annen datamaskinenhet for å aktivere sensoren og/eller tilskrive pasientstudie-ID-informasjon i sensoren og/eller nedlastede data fra sensoren i henhold til European Data Format, et internasjonalt anerkjent standard EEG-format (www.edfplus.info). For å visualisere EEG-signalet i sanntid, kan en spesifikt designet mobilapp brukes når Bluetooth er aktivert på hver sensor. For poliklinisk bruk er muligheten til å se EEG deaktivert. Data kan lastes ned fra enheten ved å koble til en USB-aktivert, passordbeskyttet datamaskin. En USB-basert innhentingsmaskinvare, datamaskin og programvare med en EDF-filviser vil bli brukt for visning, analyse og lagring av EEG-data i henhold til HIPAA-pasientens personvernregler.

Enhetsinformasjon:

Merking:

Alle undersøkelsesutstyr vil ha følgende etiketterklæring: FORSIKTIG Undersøkelsesutstyr. Begrenset av føderal lov til undersøkelsesbruk.

Hver sensor vil også være merket med produsenten, bedriftens beliggenhet, innholdsmengde og for identifikasjon og sporbarhet, etter serienummer og produksjonsdato.

Klassifisering av sensoren:

Denne sensoren er passende lik FDA-godkjente elektroencefalografienheter under seksjonsnummer 21 CFR 882.1400, identifisert som en enhet som brukes til å måle og registrere elektrisk aktivitet til pasientens hjerne oppnådd ved å plassere to eller flere elektroder på hodet. Denne sensoren er underlagt FDA klasse II ytelsesstandarder. Denne sensorruten til markedet er gjennom 510(k)-godkjenning ved demonstrasjon av vesentlig ekvivalens til en lovlig markedsført predikatenhet.

Sensorkvittering:

Epitel vil levere sensorer direkte til hovedetterforskeren, som vil logge dem på sensoransvarsskjemaet i studiepermen.

Sensoroppbevaring: Sensorer er enkelt plassert i esker merket med sensorens serienummer og en etiketterklæring: FORSIKTIG Undersøkelsesenhet. Begrenset av føderal lov til undersøkelsesbruk. Sensorer vil bli holdt under materialkontroll i epilepsiovervåkingsenheten før og etter bruk. Sensorer skal lagres ved omtrentlig romtemperatur, under omgivelsesforhold. Det er ingen andre spesielle krav til oppbevaring.

Sensordispensering: Sensorer vil bli logget på et enhetsansvarsskjema i studiebinderen når de 1 leveres til nevrologi, 2 er plassert på en studiepasient, 3 data er lastet ned fra enheten, 4 enhetsdata er slettet og 5 enheter har blitt returnert til og mottatt av studiesponsoren. Denne vil bli signert og datert av studieteamet.

Sensordisponering: Etter bruk vil studieteamet returnere sensorer til oppbevaringsboksen/skapet etter å ha lastet ned dataene. Data på sensorene vil bli slettet, og hver sensor vil bli brukt én gang ved innleggelse og kun på én enkelt pasient ved poliklinisk behandling. Sensorer vil deretter bli returnert til studiesponsoren hvor de vil bli gjort rede for, destruert og avhendet på riktig måte.

Retur eller ødeleggelse av sensorer: Etter innsamling av data og sensorinspeksjon, vil brukte sensorer som er lagret ved nevrologi med batterinivå under 1,4V, returneres til studiesponsoren hvor de vil bli gjort rede for, destruert og avhendet på riktig måte.

Rekrutterings- og samtykkeprosess i døgn- og polikliniske enheter:

Generelle samtykkeprosesser: Pasienter som presenterer for EMU for standardbehandlingsprosedyrer vil bli rekruttert til denne studien. Studiekoordinatoren opprettholder også ansvaret for å kontakte kvalifisert pasientlege for å be om tillatelse til å henvende seg til familie og pasient via e-post. Hvis legen gir tillatelse, vil studiekoordinatoren henvende seg og informere pasienten/foresatte om muligheten til å delta i denne studien. Alle deltakere vil bli pålagt å delta i samtykke-/samtykkeprosessen. Pasienten og de juridiske foresatte vil bli ledet gjennom dokumentene for informert samtykke og samtykke og vil få passende tid til å stille spørsmål om studien.

Samtykke/samtykkeprosess for alle pasienter som oppfyller kriteriene for påmelding:

Studien vil bli beskrevet muntlig når studiekoordinator henvender seg til pasient og familie, og beskrivelsen vil også bli skrevet i samtykkedokumentet. Pasientene vil få en sjanse til å stille spørsmål når som helst under innmeldingsprosessen. Etter deres samtykke til å delta i studien, vil de bli bedt om å signere samtykkeskjemaet og gi muntlig samtykke/samtykke. Det er ingen eksterne rekrutteringsprosedyrer for denne studien.

Studieprosedyrer:

Screeningsprosess: Pasienter vil bli screenet av forskningspersonalet før sykehusinnleggelse. Forskerteamet vil gjennomgå den ukentlige innleggelseslisten og undersøke pasienter for hensiktsmessige påmeldinger. Når en kvalifisert pasient er valgt, vil forskerteamet ringe eller sende en e-post til pasientens sammendrag av studien og be om godkjenning for å henvende seg til pasienten for samtykke/samtykke når de blir innlagt.

Registrering:

Når kvalifikasjonen er bestemt og forskerteamet får godkjenning til å henvende seg, vil den kvalifiserte pasienten og deres familie bli gitt en verbal beskrivelse av studien av forskningspersonalet og tilbudt en sjanse til å delta i studien. Den kvalifiserte pasienten og deres familie der det er aktuelt, vil bli ledet gjennom dokumentene for informert samtykke og vil få passende tid til å stille spørsmål om studien. Etter at informert samtykke til å delta i studien er innhentet, vil pasienten bli registrert. Pasientregistrering kan utføres av hvilket som helst av studieteammedlemmene, som oppført i delen om roller/ansvar. Pasientregistrering er dokumentert i studiepermen.

Sensorplassering:

Pasienter vil bli overvåket av Epilog-sensoren(e) og fullmontert kablet EEG for pasienter som forblir i EMU. Sensorer vil bli plassert i henhold til nevrologens retning, ved siden av en standardelektrode i et område hvor det er kjent at anfall oppstår i tilfelle epilepsi tidligere har blitt diagnostisert eller mistenkt å oppstå. Skriftlig dokumentasjon om plassering av hver sensor ved siden av standard kablede EEG-elektroder skal registreres for hver pasient. Pasienter vil bruke Epilog så lenge kablet EEG registreres samtidig (1-7 dager i EMU). For pasienter som skal bruke Epilog kontinuerlig utenfor EMU, vil instruksjoner bli gitt både skriftlig, en muntlig interaktiv demonstrasjon, samt video av hvordan man bruker Epilog og mobilappen.

Etter bruk vil Epilog-sensorene fjernes ved å skrelle den forsiktig av hodebunnen. For poliklinisk bruk instrueres pasienter og deres familie/omsorgspersoner om å bytte ut det ledende-klebende klistremerket en gang om dagen, vanligvis mens de dusjer eller bader, eller før sengetid.

Risikoer og fordeler:

Studierisiko:

Risikoen ved denne studien er minimal. Det er en potensiell risiko for at pasienten kan få en negativ reaksjon på den ledende-klebende gelen som brukes til å feste opptakselektrodene til hodebunnen. Denne risikoen vil bli minimert ved å observere hodebunnen rundt enheten daglig for rødhet eller irritasjon som kan indikere en reaksjon på det ledende limet. Kun FDA-klar hypoallergen ledende hydrogel og klebende hydrokolloider brukes.

Studiefordeler:

Det er ingen direkte fordeler for pasienten ved å delta i denne studien. Den potensielle fordelen for klinikker og pasienter på lengre sikt er at opptak av trådløs EEG kan vise seg å være nyttig for å avgjøre om en enkelt kanal med trådløst, langsiktig EEG kan brukes til å oppdage, varsle og forutsi anfallsaktivitet utenfor sykehuset under en pasients hverdag. aktiviteter. EEG kan også brukes til å bestemme utbredelsen av normal versus unormal søvnsykling hos pasienter, selv om denne informasjonen ikke vil bli direkte evaluert i denne studien.

Uttak:

Tilbaketrekking av forsøkspersonen: Forsøkspersonene vil forlate studien hvis noen av følgende forhold eksisterer; 1) Forsøkspersonen trekker seg frivillig fra studien, 2) Forsøkspersonens velvære, etter etterforskerens oppfatning ville bli kompromittert ved fortsettelse av studien, 3) Forsøkspersonen opplever en uønsket hendelse definert av etterforskeren som utstyrsrelatert.

Slik trekker du fag:

En forsøksperson kan rapportere sin frivillige tilbaketrekking til en av kontaktene i studien. Ethvert studieteammedlem som mottar melding om tilbaketrekking skal rapportere dette til studiekoordinator. Hvis en etterforsker trekker et emne tilbake; dette skal dokumenteres i studiepermen med begrunnelse for tilbaketrekking. Hvis det var noen uønskede hendelser knyttet til tilbaketrekkingen, er etterforskeren og studiekoordinatoren i sin rolle som sikkerhetsmonitor ansvarlig for å undersøke, dokumentere og eventuelt rapportere disse hendelsene. Studiekoordinatoren og hovedetterforskeren for studien er ansvarlig for å sikre pasientens sikkerhet ved uttak og at alle utleverte enheter er gjenvunnet. Uttak av enhver pasient er dokumentert i studiepermen under deltakerinformasjon.

Sikkerhet:

Det er ingen risiko for pasienten for tidlig tilbaketrekking fra denne studien.

Følge opp:

En rimelig innsats skal gjøres for å følge opp alle studiedeltakere som trekker seg fra studien etter tilbaketrekkingstidspunktet for å sikre at det ikke er utstyrsrelaterte bivirkninger. Som et minimum bør denne innsatsen innhente overlevelsesdata om pasienten. Studiekoordinator er ansvarlig for denne oppfølgingen.

Studiedata:

Ved påmelding vil følgende data bli samlet inn som en del av studien: kjønn, alder, dokumentasjon på ingen kjent hudallergi/sensitivitet for lim (eksklusjonskarakteristikk), historie med epilepsidiagnose (hvis aktuelt). Under studien vil trådløs EEG bli hentet fra studieenheten. For innlagte pasienter vil EEG bli registrert ved tradisjonell kablet prosedyre så lenge studieenheten bæres. For polikliniske data, daglige svar på et sett med spørreundersøkelser presentert for pasienten av Aura-appen, modifisert med PROMIS, utviklet av Dr. Madison Berl. Hver person som er påmeldt vil svare på grunnleggende spørreundersøkelser som inkluderer (1) gjennomsnittlig antall timer en sover per dag i løpet av en typisk uke, og (2) 10-spørsmåls undersøkelse om Perceived Stress Scale. Svar på disse grunnlinjespørsmålene vil tilpasse risikoen knyttet til hver endring fra baseline over tid. Etter hvert som den polikliniske studien begynner og deltakerne bruker Epilog i 90-dagersperioden, vil mobilappen fortsette å stille atferdsmessige og psykologiske spørreundersøkelser som et middel for å få til en endring i anfallsprognosen fra mobilappen. Antall spørsmål som stilles til brukeren av appen vil ikke overstige fire per dag for å redusere byrden med å bruke appen på daglig basis. Sammen med fysiologiske parametere (EEG og døgnkontinuerlig anfallsfølsomhet), vil en timebasert anfallsprognose bli estimert og optimalisert post hoc. Dette ville være en prognose brukeren ville se og kunne bruke til å planlegge dagen sin. Det er viktig at vi sporer hvordan brukeren samhandler med mobilappen for å bestemme overholdelse, hvor ofte appen brukes, klikk, krasjstatistikk og generell tilfredshet. Det kan være tilfelle der pasienten som er registrert begynner å svare på spørsmål som stilles av appen sjelden eller ikke i det hele tatt. For å redusere dette problemet vil appen fortsette å be brukeren om å svare på spørsmålene hvis de blir avvist. Hvis brukeren går glipp av to eller flere dager, vil studiekoordinatoren kontakte pasienten for å oppmuntre til etterlevelse.

Analyseplan:

De primære utfallsmålene for denne studien er anfallshendelsestider markert av epileptologer som start, slutt, artefakter og anfallstype under pasientstudiene. Disse dataene brukes til å utvikle de automatiske anfallsdeteksjons- og varslingsalgoritmene. For polikliniske studier, pasientenes interaksjon med mobilappen, hvor ofte appen brukes, klikk, krasjstatistikk og generell tilfredshet med anfallsprognosens sannsynlighetsytelse.

Referanser:

1. Blum, D.E., et al., Pasientens bevissthet om anfall. Neurology, 1996. 47(1): s. 260-4.
2. Hoppe, C., A. Poepel og C.E. Elger, Epilepsi: nøyaktighet av antall pasientanfall. Arch Neurol, 2007. 64(11): s.

1595-9. 3. Poochikian-Sarkissian, S., et al., Pasientens bevissthet om anfall som dokumentert i epilepsiovervåkingsenheten. Can J Neurosci Nurs, 2009. 31(4): s. 22-3. 4. Fisher, R.S., et al., Anfallsdagbøker for klinisk forskning og praksis: begrensninger og fremtidsutsikter. Epilepsi Behav, 2012. 24(3): s. 304-10. 5. Derry, C.P. og S. Duncan, Søvn og epilepsi. Epilepsi Behav, 2013. 26(3): s. 394-404.

6. Matos, G., et al., Søvn og epilepsi: å utforske et spennende forhold med en translasjonstilnærming. Epilepsi Behav, 2013. 26(3): s. 405-9. 7. Novakova, B., et al., Stressets rolle som utløser for epileptiske anfall: en narrativ gjennomgang av bevis fra studier på mennesker og dyr. Epilepsi, 2013. 54(11): s. 1866-76. 8. Luoni, C., et al., Determinanter for helserelatert livskvalitet ved farmakorresistent epilepsi: resultater fra en stor multisenterstudie av fortløpende innrullerte pasienter ved bruk av validerte kvantitative vurderinger. Epilepsi, 2011. 52(12): s. 2181-91. 9. Schuele, S.U. og H.O. Luders, Intraktabel epilepsi: behandling og terapeutiske alternativer. Lancet Neurol, 2008.

7(6): s. 514-24. 10. Freeman, W.J., et al., Romlige spektra av hodebunns EEG og EMG fra våkne mennesker. Clin Neurophysiol, 2003. 114(6): s. 1053-68. 11. Davey, M.P., J.D. Victor og N.D. Schiff, Kraftspektra og koherens i EEG av en vegetativ pasient med alvorlig asymmetrisk hjerneskade. Clin Neurophysiol, 2000. 111(11): s. 1949-54