Komputerowe badania przesiewowe w kierunku retinopatii cukrzycowej

Czułość badań przesiewowych siatkówki pod kątem stratyfikacji ryzyka DR przy użyciu cyfrowych zdjęć dna oka z pomocą narzędzia RiskAnalyzer i bez niego

Czułość i swoistość badań przesiewowych siatkówki pod kątem stratyfikacji ryzyka DR przy użyciu cyfrowych fotografii dna oka i narzędzia RiskAnalyzer

Metody badań klinicznych i projekty badawcze: Do udziału w tym badaniu zostanie zrekrutowanych łącznie 10 000 osób. Osoby te będą rejestrowane przez dwóch równoległych współpracowników, Rozszerzenie wyników opieki zdrowotnej w społeczności (Projekt ECHO) i Centra Zdrowia CommuniCare. Każda klinika uzyska około 50% przypadków rocznie lub średnio 50 przypadków tygodniowo. Pacjenci zostaną zidentyfikowani z klinik, centrów zdrowia CommuniCare w San Antonio w Teksasie i projektu ECHO w Nowym Meksyku. CommuniCare ma dwie powiązane placówki, Barrio Family Health Center w południowo-wschodnim San Antonio w Teksasie oraz Dr. Frank Bryant Health Center również w San Antonio. CommuniCare obsługuje rocznie około 45 000 osób, z których szacuje się, że 5000 wymaga opieki diabetologicznej. Projekt ECHO we współpracy z University of New Mexico współpracuje z ponad 20 wiejskimi klinikami w Nowym Meksyku, aby świadczyć usługi na obszarach o niedostatecznym dostępie do usług w Nowym Meksyku. Do każdej placówki zostanie dostarczona ulotka rekrutacyjna i formularze zgody. Personel kliniki będzie rekrutował osoby do badania podczas zaplanowanych wizyt. Uczestnik otrzyma ulotkę zawierającą informacje o badaniu oraz dokument świadomej zgody. Osoby zainteresowane wzięciem udziału w badaniu zostaną skierowane do fotografa w witrynie w celu wykonania obrazowania siatkówki. Osoby badane nie otrzymają wynagrodzenia ani stypendium za udział w tym badaniu.

Nie ma żadnych wymagań dotyczących badań przesiewowych dla uczestników biorących udział w tym badaniu. Pacjenci muszą być zdiagnozowani jako osoby ze stanem przedcukrzycowym lub cukrzycą przez lekarza. Nie ma wymogu ani prośby o informacje dotyczące wcześniejszej lub towarzyszącej terapii. Nie ma ustalonych kryteriów, według których uczestnicy powinni opuścić lub zostać przerwani w badaniu po przeprowadzeniu badania przesiewowego siatkówki. Uczestnicy nie zostaną wycofani z badania po przeprowadzeniu badań przesiewowych siatkówki. Po ukończeniu badania przesiewowego siatkówki przez pacjenta okres jego udziału dobiega końca. Obrazy pobrane od osób badanych nie mogą być wykorzystane w badaniu ze względu na nieodpowiednią jakość obrazu. Liczba obrazów uznanych za nieodpowiednie będzie śledzona i zgłaszana po zakończeniu badania. Badanie przesiewowe siatkówki oznacza zarówno początek, jak i koniec udziału badanych w tym badaniu.

Dla każdego oka zostaną zebrane co najmniej dwa obrazy bieguna tylnego. Jeden obraz będzie wyśrodkowany na dołku, a drugi na tarczy nerwu wzrokowego. Trzeci obraz zostanie pobrany z przedniego odcinka (przód oka). Pacjenci nie będą farmakologicznie rozwarci. Obrazowanie będzie opierać się na naturalnym rozszerzeniu wynikającym z adaptacji do ciemności w pomieszczeniu obrazowania. Więcej niż dwa obrazy na oko zostaną zebrane tylko wtedy, gdy osoba wykonująca obraz (fotograf) zidentyfikuje dany obraz o niewystarczającej jakości do odczytu. Zdjęcia niskiej jakości są zwykle spowodowane przyczynami fizjologicznymi, takimi jak mruganie lub małe źrenice i nie będą wykorzystywane w tym badaniu. Fotograf siatkówkowy podejmie do 3 prób uzyskania obrazów oczu osoby badanej w celu wykonania protokołu obrazowania. Koordynator badania będzie przeprowadzał cotygodniowe audyty procedury obrazowania w celu zapewnienia i udokumentowania zgodności z protokołem badania.

Wyrobem medycznym klasy II, które zostanie użyte w tym badaniu, będzie kamera siatkówkowa bez rozszerzania źrenic lub równoważna. Kamera siatkówkowa przeznaczona jest do wykonywania cyfrowych zdjęć siatkówki oka ludzkiego bez użycia dylatacji farmakologicznej. Kamera siatkówki posiada następujące tryby fotografowania: Kolor RGB. Aparat cyfrowy jest zamontowany na aparacie siatkówkowym w celu wykonania obrazowania siatkówki.

System archiwizacji i komunikacji obrazu (PACS) służy do odbierania obrazów DICOM, planowania informacji i raportów tekstowych, organizowania i przechowywania ich w formacie wewnętrznym oraz udostępniania tych informacji w sieci za pośrednictwem bezpiecznych interfejsów użytkownika zatwierdzonych przez HIPAA i FDA. PACS składa się z komponentu przechwytującego, centralnego komponentu serwera i komponentu przeglądarki, który jest używany na sprzęcie komputerowym ogólnego przeznaczenia. Informacje o obiekcie, informacje o procedurach i dane dotyczące akwizycji obrazu są przechwytywane, wysyłane do serwera lub alternatywnie odbierane bezpośrednio z urządzenia zgodnego z DICOM. Po otrzymaniu obiektów wizerunkowych i związanych z nimi danych serwer rejestruje przychodzące dane i obrazy w archiwum z uwzględnieniem wszelkich powiązań z wcześniejszymi przypadkami. Sprawy są prezentowane użytkownikom z odpowiednimi uprawnieniami z listy prac kontrolowanej przez użytkownika zarządzającego. Dane obrazu są przesyłane i renderowane na stacji roboczej użytkownika za pomocą standardowej przeglądarki internetowej. Gdy serwer zarejestruje raport, jest on dostępny dla lekarza kierującego lub działu obsługi klienta drogą elektroniczną lub faksem.

Natychmiast po zebraniu zdjęć i danych demograficznych podmiotu fotograf prześle dane jako przypadek do systemu PACS za pośrednictwem połączenia VPN ustanowionego między stacją roboczą przetwarzania obrazu a systemem PACS. Jeśli połączenie VPN nie może zostać nawiązane w czasie obrazowania, przesyłanie zostanie wykonane w późniejszym czasie, np. o godz. koniec dnia kliniki. Dane będą przechowywane na stacji roboczej do przetwarzania obrazu przez maksymalnie pięć dni, aby zapewnić ich przesłanie. Koordynator kliniczny będzie przeprowadzał cotygodniowe audyty ukończenia przesyłania. W systemie PACS przypadki są odczytywane przez czytelników za pomocą wbudowanego szablonu czytania, który generuje raport z ich ustaleniami. Badanie nie zakłóci standardu opieki nad uczestnikami badania. Każda strona będzie przestrzegać własnych standardowych procedur i opieki. Wynik zostanie zgłoszony do kliniki, która skierowała pacjenta na badania przesiewowe. Kliniki będą odpowiedzialne za dalszą opiekę, w tym za wszelką niezbędną interwencję lub terapię.

Wydajność narzędzia RiskAnalyzer: Wydajność narzędzia RiskAnalyzer zostanie obliczona poprzez zastosowanie określonych wcześniej minimalnych dopuszczalnych wartości czułości (Seo) i specyficzności (Spo). Na potrzeby tego badania określone wartości hipotez zerowych to Seo=0,85 i Spo=0,70. Wartości te oparte są na danych uzyskanych z badań okulistycznych. Wykazano, że skuteczność przeszkolonych czytelników przy użyciu fotografii siatkówkowej zapewnia najbardziej czuły test przesiewowy i monitorujący retinopatię zagrażającą wzrokowi, z czułością > 80%. Abramoff i in. omówić granice wrażliwości, jakie może osiągnąć dowolny system, biorąc pod uwagę omylność podstawowej prawdy opartej na wielu ludzkich czytelnikach. Sugeruje, że 0,85 to granica czułości, jaką można osiągnąć. Specyfika opiera się na wydajności, do której dążymy, aby to wdrożenie było opłacalne komercyjnie. Nasze badanie zaprojektowaliśmy tak, aby osiągnąć moc statystyczną 0,90 i poziom istotności 0,99. Jeśli granice ufności są oparte na teorii asymptotycznego rozkładu normalnego, to wielkość próby może być oparta na asymptotycznych wzorach wariancji podanych przez Pepe.

Cel pierwszy: Celem pierwszym jest pełne przetestowanie logistyki przepływu danych badawczych i interfejsów przesyłania informacji. Testy zostaną przeprowadzone w całości w jednym ośrodku rekrutacji, rejestracji i obrazowania. Czas realizacji tego celu wynosi trzy miesiące.

Materiały i projekt badań dla celu pierwszego: Badani będą rekrutowani z jednego ośrodka. Wszystkie obrazy zostaną przesłane do dwóch czytników w celu oceny. Jeśli dwaj czytelnicy przypiszą równoważne oceny do obrazu, wygenerowany raport zostanie przekazany do kliniki w celu dystrybucji przez lekarza kierującego. W przypadkach, w których czytelnicy przyznają różne oceny temu samemu obrazowi, obraz zostanie skierowany do arbitra w celu rozstrzygnięcia. Arbiter będzie miał dostęp do raportów generowanych przez każdego czytelnika, ale nie do poziomów ryzyka z narzędzia RiskAnalyzer. Sporządzony zostanie raport od arbitra, który zostanie przesłany do kliniki, która będzie odpowiedzialna za przekazanie raportu Uczestnikowi i dalsze działania następcze. Obrazy zostaną również pozbawione cech identyfikacyjnych i skierowane do narzędzia RiskAnalyzer. Analizator ryzyka przeprowadzi analizę obrazu i wygeneruje stratyfikację ryzyka „niskiego ryzyka” lub „wysokiego ryzyka” dla retinopatii cukrzycowej. Raport zawierający poziomy ryzyka przypisane przez narzędzie RiskAnalyzer nie zostanie przekazany lekarzowi kierującemu, klinice ani sędziemu, ale zostanie wykorzystany wyłącznie do analizy statystycznej na poparcie punktów końcowych badania.

Wyniki dla celu pierwszego: Wyniki danych wykażą możliwość rekrutacji i zapisania uczestników do badania w jednym ośrodku, wykonywania obrazowania siatkówki, przesyłania obrazów do PACS, oceniania tych samych obrazów przez dwóch różnych czytelników, w razie potrzeby kierowania i oceniania przez arbitra oraz możliwość wygenerowania raportu końcowego. Proces czytania, za którym podążają czytelnicy, opiera się na Międzynarodowej Klinicznej Skali Nasilenia Choroby Retinopatii Cukrzycowej. Ponadto dane wykażą, że obrazy zostały pomyślnie przesłane do narzędzia RiskAnalyzer w celu przetworzenia.

Cel drugi: Celem drugim jest ocena skuteczności analizatora ryzyka w celu identyfikacji ryzyka retinopatii cukrzycowej w porównaniu ze złotym standardem. Czas realizacji tego celu wynosi dziewięć miesięcy.

Metody i projekt badań dla celu drugiego: Badani są rekrutowani z wielu ośrodków CommuniCare i Project ECHO. Wszystkie obrazy są oceniane przez dwóch czytelników i sędziego, jeśli ocena pierwszego i drugiego czytelnika nie jest zgodna. Proces czytania, za którym podążają czytelnicy, opiera się na Międzynarodowej Klinicznej Skali Nasilenia Choroby Retinopatii Cukrzycowej. Raport konsensusu wygenerowany przez czytelników lub sędziego, wskazujący na obecność i nasilenie retinopatii cukrzycowej, zostanie przekazany Uczestnikowi za pośrednictwem lekarza kierującego iw razie potrzeby skierowany do specjalisty przez lekarza kierującego. Te same obrazy ocenione przez czytelników zostaną również przesłane do narzędzia RiskAnalyzer w celu przetworzenia, które wygeneruje poziom ryzyka „niskiego ryzyka” lub „wysokiego ryzyka” retinopatii cukrzycowej. Gdy obrazy są kierowane do narzędzia RiskAnalyzer, obrazy zostaną pozbawione cech identyfikacyjnych i zamaskowane do czasu oceny przez narzędzie RiskAnalyzer. Poziomy ryzyka uzyskane za pomocą narzędzia RiskAnalyzer nie będą w żadnych okolicznościach przekazywane Subskrybentowi. Lekarz kierujący jest również zamaskowany przed poziomami ryzyka przypisanymi przez narzędzie RiskAnalyzer. Lekarze kierujący nie znajdują się w tej samej lokalizacji w VisionQuest Biomedical, w związku z czym nie będą mieli żadnego dostępu do komputerów ani obszaru przechowywania danych.

Wyniki dla celu drugiego: Analiza statystyczna wskaże poziom dokładności narzędzia RiskAnalyzer w porównaniu ze złotym standardem. Analiza statystyczna będzie wykorzystywać czułość, specyficzność, AUC i poziom zgodności przy użyciu współczynników kappa Cohena.

Cel trzeci: Cel trzeci dotyczy głównego punktu końcowego badania, którym jest wykazanie, że dokładność oceniania obrazów przez czytelnika zwiększa się, gdy poziomy ryzyka z algorytmu są udostępniane czytelnikowi podczas oceniania obrazów. Czas realizacji tego celu wynosi 12 miesięcy.

Metody i projekt badawczy dla celu trzeciego: Analizator ryzyka będzie używany jako pierwszy czytelnik. Nadal będzie dwóch ludzkich czytelników i sędzia. Podstawowa prawda zostanie ustalona w drodze porozumienia pierwszego czytelnika z drugim czytelnikiem lub przez arbitra. Wszystkie obrazy zostaną przekierowane do narzędzia RiskAnalyzer, które wygeneruje poziom ryzyka „niskiego ryzyka” lub „wysokiego ryzyka” retinopatii cukrzycowej. Sprawy zostaną podzielone na dwa zestawy i skierowane do obu czytelników. Jeden zestaw obrazów zostanie skierowany do obu czytników z przypisanym algorytmem poziomu ryzyka, podczas gdy drugi zestaw obrazów zostanie skierowany do obu czytników bez przypisanego poziomu ryzyka algorytmu. Równoważna liczba przypadków „niskiego ryzyka” i „wysokiego ryzyka” zostanie wybrana dla każdego zestawu obrazów. Podstawowa prawda jest ustalana przez dwóch czytelników przypisujących tę samą ocenę temu samemu obrazowi. Gdy różne oceny zostaną przypisane do tego samego obrazu przez dwóch różnych czytelników, sprawy zostaną skierowane do arbitra w celu oceny i zgłoszenia. Orzeczenie stanie się podstawową prawdą. Rozstrzygane będą wyłącznie sprawy należące do różnych kategorii stopnia ryzyka. Orzeczenie będzie opierać się na znaczeniu klinicznym różnicy zdań między czytelnikami w następujący sposób: przypadki w skali dotkliwości 0 i 1 zostaną sklasyfikowane jako przypadki „niskiego ryzyka”, podczas gdy przypadki w skali dotkliwości 2 i wyższej zostaną sklasyfikowane jako „wysokiego ryzyka”. " sprawy. Przypadki wymagające orzeczenia będą dotyczyły przypadków różniących się ryzykiem i tych należących do kategorii wysokiego ryzyka, które różnią się między skalami 2 i 3 (łagodna i ciężka) oraz 2 i 4 (łagodna i proliferacyjna retinopatia cukrzycowa – PDR).

Wyniki dla celu trzeciego: Wyniki celu trzeciego pozwolą stwierdzić, że Analizator ryzyka poprawia dokładność i spójność odczytu między czytelnikami oraz zmniejsza stronniczość między czytelnikami. Analiza statystyczna poziomu zgodności zostanie przeprowadzona dla ryzyka przypisanego obrazom przez czytelników przy posiadaniu i braku poziomu ryzyka przypisanego przez algorytm z wykorzystaniem współczynników kappa Cohena.

Oczekiwane wyniki: Telemedyczne badania przesiewowe siatkówki w połączeniu z poziomami ryzyka z narzędzia RiskAnalyzer poprawiają dokładność czytników podczas oceniania obrazów. Wykorzystanie poziomów ryzyka przypisanych przez narzędzie RiskAnalyzer do pomocy czytelnikom zmniejszy ilość czasu poświęcanego przez czytelników na ocenę każdego przypadku. Może to być model wspierający zwiększenie dostępu do badań przesiewowych siatkówki, wspieranie zgodności z zaleceniami badań przesiewowych siatkówki i ułatwianie bardziej efektywnego wykorzystania specjalisty od siatkówki do oceny i leczenia chorób, co prowadzi do bardziej opłacalnej metody opieki.