Bruk av maskinlæring for å modellere tidlig debuterende neonatal sepsisrisiko i Uganda og Zimbabwe (NeoRisk)

Det vil være tre hovedfaser i denne studien, som er en observasjonskohortstudie.

Fase 1 vil finne sted på Kawempe sykehus i Kampala, Uganda. Deltakerne vil bli rekruttert fra arbeidsavdelinger av studiepersonell, og interimanalyse vil bli gjennomført etter rekruttering av 10 % av det totale utvalget. Se avsnitt 7.3 for ytterligere detaljer.

Data vil bli samlet inn via en online CRF, inkludert faktorene som er oppført i tabellen i seksjon 3.

I tillegg:

• Alle nyfødte i studien vil få tatt en neonatal venøs blodprøve for dyrking av utpekt studiepersonell

  o Dette må tas før administrering av antibiotika eller innen 48 timer etter fødselen, avhengig av hva som inntreffer først, og uavhengig av om den nyfødte utredes og behandles for sepsis.

• Postnatal informasjon vil bli samlet inn via telefon etter 1 måned, inkludert utfall for mor og spedbarn, reinnleggelse på sykehus eller klinisk sykdom, og vaksiner gitt. Alle data vil bli kontrollert for kvalitetskontroll av et medlem av studieteamet. En blodkultur vil bli tatt fra alle nyfødte deltakere ved fødselen, før man starter antibiotikabehandling der det er trygt å gjøre det. Volumet av blod som tas for dyrking må være 1-2 ml og vil bli verifisert ved å veie blodkulturflasker. Opplæring vil bli gitt til pediatriske team og studieteam om metoder for blodkulturprøvetaking, inkludert tilstrekkelig rengjøring av huden før prøvetaking. Tilbakemeldinger om prøvevolumer og kontaminasjonsrater (se avsnitt 7.3 for definisjon) vil bli gitt tilbake til pediatriske konsulenter, og ytterligere opplæring av personalet tilbys. Der prøve gjenstår etter at 3 ml er tilsatt kulturflasken, vil overskuddet beholdes som en blodflekkprøve for bruk i fremtidig etisk godkjent forskning, der deltakeren har samtykket til dette.

Resultatene av de mikrobiologiske testene vil bli formidlet til deltakerens kliniske team i sanntid - se avsnitt 7.3.4 for ytterligere detaljer. Klinisk diagnose av sepsis vil bli registrert der en kliniker på registrarnivå eller høyere har registrert en diagnose av sepsis innen 48 timer etter fødselen. For å redusere subjektiviteten til dette tiltaket vil GAIA-sikkerhetsnivået for en sepsisdiagnose også bli vurdert (35) og nivået av diagnostisk sikkerhet registrert (1-5, i henhold til GAIA-kriteriene). Medisinske journaler registreres på papir ved Kawempe Hospital, før de kodes inn i en elektronisk journal av datafunksjonærer. PDF-skanninger av medisinske journaler vil være tilgjengelige der detaljert gjennomgang er nødvendig.

Alle deltakerdata vil samles inn av opplært studiepersonell og registreres i en online CRF hostet på REDCap, en sikker nettapplikasjon. Ingen pasientidentifiserbare data vil bli lagret i REDCap-hoveddatabasen. Se avsnitt 8.6 for ytterligere detaljer om datahåndteringsplaner.

Den postnatale informasjonen vil bli utfylt via en telefonsamtale 28 dager etter levering, utført av studiepersonell. Deltakernes kontaktnummer, et kontaktnummer for partneren deres og et kontaktnummer for en annen venn eller et familiemedlem vil bli tatt ved rekruttering for å minimere tap for å følge opp på grunn av endringer i mobilnummer. Deltakerens identitet vil bli bekreftet ved hjelp av tre faktorer (fødselsdato, fullt navn, adresse/landsby). Følgende informasjon vil bli samlet inn:

• Helsestatus for mor og baby

• Eventuelle besøk til medisinsk behandling for den nyfødte

  • Hvis de er til stede eller innlagt på Kawempe sykehus, vil disse elektroniske journalene bli gjennomgått av studiepersonell
  • Ved oppmøte et annet sted vil mor bli spurt om årsaken til presentasjonen, om den nyfødte er innlagt på sykehus, hoveddiagnose og eventuelle behandlinger gitt.

Rekruttering av de første 160 deltakerne fra fødselsavdelingen (10 % av det totale utvalget) vil bli behandlet som en pilot, og både rekruttering og data vil bli gjennomgått på dette tidspunktet med spesiell oppmerksomhet på følgende aspekter:

• Demografisk sammenligning mellom rekrutterte kvinner og befolkningen som deltar i Kawempe
• Datafullføring
• Volum av blodkulturprøver tatt
• Tap for å følge opp priser
• Assosiasjon mellom potensielle risikofaktorer og klinisk sepsis, eller kulturpositiv sepsis Etter denne pilotanalysen kan datainnsamlingsinstrumentet justeres for å være mer kortfattet dersom noen risikofaktorer ser ut til å ikke ha noen sammenheng med neonatale utfall. I tillegg kan rekrutteringsstrategien justeres for å inkludere kvinner som går på svangerskapsklinikker for å forbedre representativiteten til utvalget hvis pilotutvalget er signifikant forskjellig demografisk fra den generelle populasjonen av gravide kvinner som går på samme studiested antenaalt. Til slutt vil det gis tilbakemelding og opplæring av personalet etter behov for å sikre optimale prøvemengder og datafullstendighet.

I løpet av fase 1 vil det bli holdt to separate fokusgruppediskusjoner med 10 deltakere hver med ansatte fra Kawempe sykehus. En diskusjon vil være med overlege, og en med yngre klinikere og jordmødre. Fokusgruppene vil bli holdt på stedet på Kawempe på engelsk. Det holdes fokusgrupper for å utfylle de kvantitative resultatene av dette prosjektet ved å fremheve risikofaktorer som for tiden oppfattes som betydelige (som da bør være en sentral del av analyse og resultatformidling for å bekrefte deres nytte), informere om aktuelle diagnostiske vanskeligheter for å veilede fremtiden arbeide med risikostratifiseringsmodellen, og gi kontekst for utvikling og kommunikasjon av modellen for å maksimere dens nytteverdi. Fokusgruppene vil ta for seg følgende problemstillinger:

• Finne kunnskap og bevissthet om neonatal sepsis
• Behandling av neonatal sepsis
• angående risiko og konsekvenser av neonatal sepsis, og
• Gjeldende diagnostiske strategier og deres opplevde styrker og vanskeligheter
• Oppfatninger av neonatal sepsis og hvordan dette kan påvirke diagnose og behandling
• Anbefalinger for å forbedre diagnosen og behandlingen av neonatal sepsis Fokusgruppene vil bli utført av medlemmer av MUJHUs samfunnsvitenskapelige team og Dr. Sarah Sturrock. Et verktøy er utviklet av samfunnsvitenskapsteamet og Dr Sturrock for disse diskusjonene (se vedlagt). Diskusjonene vil bli tatt opp, og opptakene vil bli ødelagt når diskusjonene er transkribert. Samfunnsvitenskapsteamet vil deretter gjennomføre tematisk analyse av diskusjonene.

Etterforskerne forventer at fase 1 vil finne sted mellom januar og juli 2024.

Fase 2 vil bruke dataene samlet i fase 1 til å konstruere en risikostratifiseringsmodell, i samarbeid med Advanced Research Computing Centre ved University College London.

Etterforskerne forventer at fase 2 vil finne sted mellom mars og september 2024.

Fase 3 vil innebære ekstern validering av risikostratifiseringsverktøyet. Denne fasen vil finne sted ved Sally Mugabe sentralsykehus i Harare, Zimbabwe. Deltakerne vil bli rekruttert fra svangerskapsklinikker og fødselsavdelinger av studiepersonell.

Lignende data vil bli samlet inn fra deltakere i fase 3 som i fase 1; etter fase 2 vil datafeltene som kreves for modellen bli bestemt, og disse feltene vil bli samlet inn for fase 3-deltakere.

Datainnsamling vil skje via Neotree-plattformen, som er i bruk hos Sally Mugabe(41). Fase 1 vil samle inn data om gjenstander som ikke er en del av en standard medisinsk historie (som sanitærtilgjengelighet og matsikkerhet). Skulle noen av disse elementene utgjøre en sentral del av den statistiske modellen, vil muligheten for å legge disse elementene til Neotree-plattformen bli diskutert med Neotree-teamet. Pseudonymiserte data vil kun bli ekstrahert fra Neotree-datasettet, og modellen fra fase 2 brukes for å bestemme risikoen for neonatal sepsis.

Det primære resultatet for fase 3 vil være senior kliniker diagnose av sepsis registrert innen 48 timer etter levering, og blodkulturer (når tilgjengelig) vil kun tas hos nyfødte som vurderes å ha risiko for eller med kliniske tegn på sepsis i henhold til standard klinisk retningslinjer. Å bruke senior klinikerdiagnose av sepsis som utfall er fordi tilførsel av blodkulturflasker og laboratorieanalyse av kulturer er upålitelig og er usannsynlig tilgjengelig for alle studiedeltakere som i fase 1-innstillingen.

Ytelsen til den statistiske modellen vil bli bestemt ved å beregne dens sensitivitet, spesifisitet, positive og negative prediktive verdier ved å sammenligne beregnet risiko med klinisk diagnose av sepsis som oppstår innen 72 timer etter fødselen.

Etterforskerne forventer at fase 3 vil finne sted mellom slutten av 2024 og mars 2025.

TRIPOD-utsagnet (Transparent rapportering av en multivariabel prediksjonsmodell for individuell prognose eller diagnose) har blitt fulgt i utformingen av denne studien og vil bli fulgt i dens rapportering(42). Justeringer vil bli gjort etter behov med utgivelsen av kommende kunstig intelligens-spesifikke retningslinjer.