Optimalisering av et screeningsprogram for å oppdake pacemaker-assosiert hjertesvikt ved bruk av kunstig intelligens (OPT-AI)

Pacemakere er en effektiv behandling for langsom hjertefrekvens som forbedrer symptomer og redder liv. Men for noen mennesker kan pacemakere forårsake hjertesvikt (HF) på grunn av den unaturlige måten de stimulerer hjerteslag på. I flere studier gjennomført i West Yorkshire viste vi at ~1/3 av pasienter med pacemakere har uoppdaget HF. Vi viste også at der HF blir oppdaget, reduserer behandling med trygge og rimelige medisiner sjansene for å bli innlagt på sykehus eller dø. Imidlertid krever detektering av HF en ekkokardiogram (en hjerteultralydskanning) som tar ~45 minutter, krever en dyktig tekniker og koster 120 pund; eller, for å si det på en annen måte, ~540 000 pund for å vurdere de ~4500 pasientene i Leeds. En ny tilnærming er nødvendig. Vi tror at bruk av nye teknologier kan forbedre vår evne til å screen for HF hos personer med pacemakere. Håndholdte enheter som er i stand til hjerteavbildning og måling av hjertesvikt ved hjelp av kunstig intelligens (AI) er nå kommersielt tilgjengelige. Imidlertid har disse enhetene ikke blitt spesielt utviklet for å oppdage hjertefunksjonssvikt hos personer med pacemakere. Pacemakere resulterer i en spesifikk form for hjertemuskelsvakhet som er forskjellig fra den som forårsakes av andre tilstander som fører til HF, derfor er det avgjørende å bevise nøyaktigheten før bruk i rutinemessig klinisk praksis. En annen mulig måte å oppdage hjertemuskelsvakhet på er ved først å screene pasienter med en blodprøve. N-terminal B-type natriuretisk peptid (NT-proBNP) er et peptid som frigjøres av hjertet som svar på belastning eller stress, og er vanligvis forhøyet hos personer med hjertesvikt. Enheter er nå kommersielt tilgjengelige som kan gi en måling av NT-proBNP fra en fingerprikkblodprøve, og avgjørende nok innen noen få minutter slik at resultatet kan bli kjent under en pasients rutinemessige time. Selv om denne blodprøven ikke kan gi en diagnose, kan den hjelpe med å identifisere individer som har høyere risiko og bør gjennomgå et standard ekkokardiogram.

For å gjøre deltakelse så enkel som mulig, og for å unngå unødvendige besøk på sykehuset, vil pasientene bli kontaktet før deres rutinemessige pacemakerklinikkavtale. Pasienter som har pacemakere besøker sykehuset personlig hver 6-12 måneder for å gjennomgå en sjekk av pacemakerens batterilevetid og funksjon. Alle potensielle deltakere vil bli identifisert av et medlem av pasientens direkte omsorgsteam i henhold til studiens inklusjonskriterier. Vi vil rekruttere pasienter med pacemakere og høyre ventrikulær pacingbelastning (prosentandelen av hjerteslag som skyldes pacemakeren) ≥20% - dette er viktig ettersom vi vet at risikoen for hjertemuskelsvakhet er korrelert med prosentandelen av pacede slag, med ≥20% som en akseptert terskelverdi støttet av våre egne data. Vi vil ekskludere pasienter som ikke er i stand til eller ikke ønsker å delta. Vi vil også ekskludere pasienter med hjerteenheter som reduserer risikoen for hjertemuskelsvakhet, eller de som sannsynligvis har fått implantat for behandling av kjent hjertesvikt (ledningssystem pacemakere, kardial resynkroniseringsterapi pacemakere/defibrillatorer, implanterbare kardioverter defibrillatorer, ledningsløse pacemakere, enkeltkammer atrial pacemakere).

Potensielle deltakere vil bli sendt et invitasjonsbrev og pasientinformasjonsarket, som tilbyr dem muligheten til å delta på en time i Leeds Cardiovascular Clinical Research Facility i stedet for deres vanlige pacemakerklinikkavtale. Dette vil deretter bli fulgt opp av et telefonoppringning fra det direkte omsorgsteamet, og bare de som er potensielt interesserte og bekrefter sin samtykke til at informasjonen deres blir sendt til forskningsteamet, vil bli kontaktet for å avtale en time. På dagen for avtalen vil et medlem av forskningsteamet kontakte pasienten, forklare studien og tilby muligheten til å stille spørsmål. Deltakerne vil allerede ha hatt minst én uke til å lese deltakerinformasjonsarket og vurdere om de ønsker å delta. Hvis de er villige til å delta, vil de deretter gi skriftlig samtykke til å gjennomføre studiens prosedyrer. Alle pasienter, uavhengig av om de samtykker til å delta eller ikke, vil få en pacemakersikkerhetssjekk av en akkreditert kardiologisk fysiolog. Hvis pasienter samtykker til å delta, vil deres time vare omtrent én time, til sammenligning varer en rutinemessig pacemakeravtale omtrent 20 minutter. Etter timen vil deres neste avtale med deres vanlige omsorgsteam bli planlagt.

Generelle studiefremgangsmåter: Deltakere vil gjennomgå en rutinemessig enhetsavhør av en akkreditert kardiologisk fysiolog som vanlig klinisk omsorg for å bekrefte enhetsfunksjonalitet og høyre ventrikulær pacingbelastning ≥20%. For deltakere som samtykker til å delta, vil forskningsteamet samle demografisk og klinisk informasjon fra deres elektroniske helseregister. Deltakerne vil deretter gjennomgå punkt-av-omsorg blodtesting for NTpro-BNP, et håndholdt ekkokardiogram og et standard vognbasert ekkokardiogram. Punkt-av-omsorg NTpro-BNP blodtesting: LumiraDx (LumiraDx Ltd, Caymanøyene) er en kvantitativ punkt-av-omsorg, fingerprikkblodtest som kan måle ulike biomarkører ved hjelp av en mikropreve av blod hentet fra en fingerprikk. NT-proBNP er en rutinemessig blodtest brukt til å diagnostisere og overvåke hjertesvikt. LumiraDx kan måle NTpro-BNP med bare 20uL blod, er svært portabel, med en gjennomføringstid på bare 12 minutter - gjennomførbart innenfor tidsbegrensningene til en standard pacemaker oppfølgingstime. For pasienten innebærer dette å ta en liten mengde blod fra en fingerprikk. Prosessen resulterer i svært minimal ubehag og er nesten identisk med blodsukkertesting som pasienter med diabetes må gjøre flere ganger per dag. Deretter plasseres en liten mengde bomull på fingertuppen og det påføres trykk. Deres teknologi har blitt validert i en studie av 659 prøver sammenlignet med gullstandard kommersielt tilgjengelig laboratorieutstyr (Roche Cobas Elecsys proBNP II assay) og vist å ha sammenlignbar nøyaktighet (helling 0,86, skjæringspunkt -4,12, r 0,97).

Håndholdt hjerteultralyd: deltakere vil gjennomgå et fokusert håndholdt ekkokardiogram med AI-avledet LVEF ved bruk av Kosmos-plattformen (EchoNous Inc., Redmond, USA) en punkt-av-omsorg, håndholdt ultralydenhet i stand til hjerteavbildning, som bruker US2.AI (Ultrasound Anyone Anywhere, Singapore) integrert AI-drevet programvare i stand til automatisk måling av LVEF. Kosmos-plattformen hjelper operatøren med å oppnå optimale bilder, ber om at bildet blir tatt når bildet er optimert, og gir en umiddelbar måling av LVEF. Eksisterende data antyder at Kosmos-plattformen er i stand til å pålitelig oppdage unormal LVEF hos pasienter henvist med mistenkt HF, men det er ingen data som beskriver bruken i en populasjon med pacing-indusert venstre ventrikulær dysfunksjon. Håndholdt ekkokardiografi vil bli utført av en spesialsykepleier eller kardiologisk fysiolog som ikke har akkreditering i ekkokardiografi. De vil tidligere ha mottatt fokusert trening i å oppnå de nødvendige bildene, som vil være bevisst begrenset (≤1 dag) for å sikre at våre funn er generaliserbare til team uten erfaring med ekkokardiografi.

Standard vognbasert hjerteultralyd: deltakere vil gjennomgå et transtorakalt ekkokardiogram av en senior kardiologisk fysiolog akkreditert av British Society of Echocardiography (eller tilsvarende internasjonal organisasjon) ved bruk av en GE Healthcare Vivid E95 Ultra Edition Cardiac Ultrasound. For deltakeren innebærer dette å ligge halvliggende på en seng, med ultralydbilder tatt fra fire steder på brystveggen. Skannen tar omtrent 25 minutter for å få bildene (med ytterligere 20 minutter for å ta målinger og forberede rapporten) og utgjør ingen risiko for pasienten. Et minimumsdatasett vil bli oppnådd med LVEF målt ved biplanmetoden der mulig, samt vurdert for eventuell (i det minste) moderat klaffesykdom eller annet funn som kan føre til en endring i pasientbehandlingen.

Dette er en tverrsnittsstudie, deltakere vil bli vurdert på et enkelt tidspunkt. Forutsatt at det ikke er noen unormale funn, vil deltakerne deretter bli booket for å delta på sin neste planlagte pacemaker oppfølgingstime som planlagt.

Enhver alvorlig uønsket hendelse (SAE) som oppstår i en forskningsdeltaker, hvor, etter Chief Investigator's mening hendelsen var relatert til administrering av noen av forskningsprosedyrene, vil bli rapportert til Sponsor (governance-ethics@leeds.ac.uk) innen én arbeidsdag etter at forskningsteamet har blitt oppmerksom. SAE vil bli registrert under deltakerens besøk og dokumentert i det elektroniske helseregisteret. Uønskede hendelser som oppstår etter at studiebesøket er fullført eller ikke er direkte relatert til studiebesøket, vil ikke bli rapportert. Det forventes at vi under denne studien vil identifisere viktig hjertemuskelsvakhet eller andre unormale funn på hjerteultralyd. Disse funnene, og eventuelle uønskede hendelser som oppstår som følge av nye diagnoser/funn (som innleggelse på sykehus), vil ikke bli rapportert til Sponsor eller forskningsetisk komité ettersom disse regnes som en del av pasientens vanlige kliniske omsorg.