Validação de imagens térmicas para detectar pneumonia

I. ANTECEDENTES E SIGNIFICADO

1. Contexto histórico

   Todos os dias, 16.000 crianças menores de 5 anos morrem. Embora avanços tenham sido feitos no diagnóstico e tratamento precoce da pneumonia, ela ainda é responsável por cerca de 15% das mortes de crianças menores de 5 anos (1). Infelizmente, os prestadores de cuidados em países de baixa e média renda (LMICs) são limitados devido à falta de recursos e treinamento. As radiografias de tórax são especialmente difíceis de obter nesses LMICs (14). Ironicamente, os smartphones estão prontamente disponíveis. Desde o seu desenvolvimento em 1960, as câmeras de infravermelho avançado (FLIR) fizeram vários avanços tecnológicos. Notavelmente, eles agora são mais acessíveis e compactos, conectando-se a smartphones. As câmeras FLIR agora têm o potencial de auxiliar no diagnóstico precoce e no tratamento subsequente da pneumonia infantil.

   A imagem FLIR foi desenvolvida pela primeira vez em 1956 com financiamento militar na Universidade de Chicago. Da década de 1960 até a década de 1970, a tecnologia FLIR foi modificada independentemente pela Força Aérea e pela Texas Instruments Inc. para uso em aviões militares (2). Wendell Smith documentou pela primeira vez o uso de imagens térmicas em diagnósticos médicos em 1964. Smith precisou de 6 minutos para tirar cada termografia dos cavalos que estava estudando (3). Vários estudos veterinários foram realizados desde então, e agora a imagem térmica foi validada como um meio de avaliar lesões musculoesqueléticas em animais (4,5).

2. Estudos Clínicos Anteriores Apoiando a Pesquisa Proposta

   Curiosamente, muito poucos estudos clínicos foram realizados para validar o uso de imagens térmicas no diagnóstico médico de doenças humanas. O uso da termografia para diagnosticar doenças pulmonares foi estudado na Rússia em 1976, 1981 e 1991 em três estudos separados, mas esses estudos não foram controlados nem randomizados (6-8). Em 1970, Potanin demonstrou através de uma série de casos que os pacientes com pneumonia tinham aumento da temperatura torácica subjacente e os pacientes com embolia pulmonar tinham diminuição da temperatura torácica subjacente (12). O estudo mais recente e impactante avaliando pneumonia com imagens térmicas foi uma série de casos realizada por Wiecek et al. (2001), que mostraram que pacientes com pneumonia apresentavam redução do sinal termográfico conforme respondiam positivamente ao tratamento (13). Estudos mais modernos tentaram validar imagens térmicas infravermelhas na medição do tamanho de tumores cerebrais no intraoperatório (9), triagem de febre em crianças (10) e previsão do tempo de recuperação após queimaduras (11), entre outros. No entanto, não houve um estudo moderno validando imagens térmicas no diagnóstico de pneumonia.

3. Justificativa por trás da pesquisa proposta e benefício potencial para a sociedade

A pneumonia é um dos principais contribuintes para a mortalidade de menores de cinco anos em todo o mundo. A obtenção de imagens para apoiar o diagnóstico de pneumonia pode ser muito difícil em locais com recursos limitados devido à falta de equipamentos e pessoal treinado. Imagens de pneumonia de fácil acesso com tecnologia de imagem térmica podem permitir que os médicos diagnostiquem pneumonia mais cedo e com mais precisão, o que levaria à diminuição da morbidade e mortalidade. Em países de baixa e média renda, onde a disponibilidade de raios-x já é limitada em centros periféricos, o uso excessivo dessas instalações pode levar ao consumo de recursos médicos limitados. A validação de imagens térmicas no diagnóstico de pneumonia provavelmente levaria a economia de custos e à eliminação de efeitos colaterais de antimicrobianos e radiação excessiva.

II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Para determinar se a câmera FLIR ONE pode ser usada para detectar diferenças em um espectro de temperatura clinicamente aplicável. A temperatura medida por um termômetro da artéria temporal em pacientes hospitalizados pode variar de menos de 96° Fahrenheit a mais de 104° Fahrenheit. A base da câmera FLIR ONE e do aplicativo irPNA é detectar assimetria de temperaturas. Os investigadores esperam demonstrar que esta tecnologia tem a capacidade de demonstrar esta diferença.
2. Validar imagens térmicas com a câmera FLIR ONE e o aplicativo irPNRA como uma modalidade sensível para diagnosticar pneumonia. Os investigadores esperam demonstrar que existem poucos falsos negativos ao usar esta modalidade para diagnosticar pneumonia.

3. Validar a imagem térmica com a câmera FLIR ONE e o aplicativo irPNRA como uma modalidade específica para diferenciar a pneumonia de outros processos pulmonares, como asma, embolia pulmonar e bronquiolite. Os investigadores esperam demonstrar que existem poucos falsos positivos ao usar esta modalidade para diagnosticar pneumonia.

   III. SELEÇÃO DE ASSUNTO:

   1. Critérios de inclusão/exclusão

      Os critérios de inclusão são 1) pacientes de 28 dias a 17 anos de idade, 2) que apresentam desconforto respiratório e 3) que recebem uma radiografia de tórax. Os investigadores excluirão pacientes com doença pulmonar crônica conhecida.

   2. Fonte de Amostras

   Os investigadores obterão o consentimento de pacientes e pais na Unidade de Terapia Intensiva Pediátrica (PICU), Departamento de Emergência Pediátrica (ED) e enfermarias pediátricas no Hospital Geral de Massachusetts

   4. INSCRIÇÃO DO ASSUNTO:

   1. Métodos de Inscrição

      Equipe de pesquisa clínica treinada estará presente na MGH PICU, enfermarias pediátricas e ED e identificará possíveis sujeitos por meio de provedores. Além disso, o sistema de prontuário eletrônico EPIC será usado por equipes de pesquisa qualificadas (assistentes de pesquisa, coordenadores, gerentes) para identificar eletronicamente os pacientes que podem ser candidatos em potencial para o estudo. Indivíduos que fizeram uma radiografia de tórax serão abordados para participação no estudo. Este estudo não irá interferir com os cuidados médicos do paciente.

      Se um paciente parece ser elegível, o provedor do paciente primeiro abordará o assunto e perguntará se ele está disposto a ser abordado sobre um estudo de pesquisa. Se o sujeito em potencial recusar, nenhuma outra tentativa será feita para inscrever o sujeito. Se o sujeito concordar em falar com alguém sobre a pesquisa, um membro da equipe do estudo irá abordá-lo sobre a participação.

      O recrutamento não envolverá restrições a fatores sociodemográficos, incluindo características étnicas. O recrutamento será desprovido de quaisquer procedimentos que possam ser interpretados como coercivos.

   2. Procedimentos para Obtenção de Consentimento Informado

      No momento da inscrição, em uma sala privada, o investigador/pessoa designada obterá o consentimento informado por escrito dos pais ou tutores dos participantes para este estudo. Durante esse encontro, os investigadores lembrarão aos participantes que eles são livres para escolher participar ou não da pesquisa. Os investigadores usarão um Formulário de Consentimento Geral para os pais/responsáveis ​​dos pacientes. Crianças de 14 a 17 anos podem fornecer consentimento assinando o formulário de consentimento do modelo geral quando possível. Os investigadores obterão o consentimento dos sujeitos verbalmente, quando possível.

   3. Atribuição de tratamento e randomização

   Tratamentos ou mudanças no plano de saúde não serão feitos com base nesta pesquisa.

   V. PROCEDIMENTOS DO ESTUDO:

   1. Parâmetros de estudo a serem medidos

      Além de obter imagens térmicas com a câmera FLIR ONE, os investigadores obterão vários pontos de dados do paciente. Estes incluem 1) queixa principal, 2) temperatura da artéria temporal, 3) temperatura cutânea, 4) temperatura ambiente, 5) frequência respiratória, 6) saturação de oxigênio, 7) resultados de radiografia de tórax e dados relevantes, 8) diagnóstico de alta e 9) disposição. Radiografias de tórax adicionais não serão obtidas, os investigadores usarão radiografias já obtidas como parte do diagnóstico do paciente e abordagem e plano de tratamento.

   2. Drogas a serem usadas

      Nenhum

   3. Dispositivos a serem usados

      Câmera FLIR ONE, conectada a um iPhone criptografado. Os investigadores também usarão o aplicativo irPNRA no iPhone projetado pelo membro da equipe de pesquisa Jim Lewis para ajudar a direcionar a imagem térmica. O iPhone é criptografado pelos regulamentos dos Parceiros e não pode se conectar a uma rede telefônica ou à Internet. O iPhone permanecerá no 'modo avião' o tempo todo. A Biomed já investigou e aprovou esses dispositivos.

   4. Procedimentos/intervenções cirúrgicas

      Nenhum

   5. Dados a serem coletados e quando os dados devem ser coletados

   Os investigadores obterão imagens térmicas FLIR ONE dentro de 4 horas após a radiografia de tórax do indivíduo. Os investigadores também coletarão os seguintes dados: 1) queixa principal, 2) temperatura da artéria temporal, 3) temperatura cutânea, 4) temperatura ambiente, 5) frequência respiratória, 6) saturação de oxigênio, 7) resultados de radiografia de tórax e dados relevantes , 8) diagnóstico de alta e 9) disposição. Os sinais vitais serão obtidos no momento mais próximo da radiografia de tórax.

   Os dados do paciente serão coletados antes de serem desidentificados. Os investigadores usarão o nome do paciente e o número do registro médico para acessar seu prontuário no EMR. Em seguida, serão obtidos os seguintes dados do prontuário: 1) queixa principal, 2) temperatura da artéria temporal, 3) temperatura cutânea, 4) temperatura ambiente, 5) frequência respiratória, 6) saturação de oxigênio, 7) resultado da radiografia de tórax e dados relevantes, 8) diagnóstico de alta e 9) disposição. As radiografias serão obtidas, carregadas no aplicativo LifeImage, desidentificadas e, em seguida, enviadas ao radiologista de nossa equipe de pesquisa com o ID do estudo apropriado. As informações do paciente serão então desidentificadas e substituídas por uma ID do estudo.

   VI. ANÁLISE BIOSTATÍSTICA:

   1. Variáveis ​​de dados específicas a serem coletadas

      Os investigadores coletarão as seguintes variáveis ​​do prontuário do paciente: 1) queixa principal, 2) temperatura da artéria temporal, 3) temperatura cutânea, 4) temperatura ambiente, 5) frequência respiratória, 6) saturação de oxigênio, 7) resultados de radiografia de tórax e dados relevantes, 8) diagnóstico de alta e 9) disposição.

      Os investigadores coletarão os seguintes identificadores do registro do paciente antes de desidentificá-los: 1) nome, 2) DOB, 3) idade, 4) sexo e 5) NRM.

      A interpretação dos raios-x será cega. As radiografias serão carregadas no LifeImage, desidentificadas e enviadas ao radiologista de nossa equipe de pesquisa. As imagens de raios-x não identificadas serão então avaliadas pelo radiologista.

   2. Pontos finais do estudo

      Os investigadores avaliarão a assimetria de temperatura com a câmera termográfica FLIR ONE com imagens tiradas do tórax. Os investigadores irão comparar esses resultados com os resultados de uma radiografia de tórax feita nas últimas 12 horas.

   3. Métodos estatísticos

      Os investigadores irão comparar os resultados da radiografia de tórax com os resultados das imagens térmicas do FLIR ONE. Os investigadores usarão cálculos de sensibilidade e especificidade com base nos resultados positivos e negativos desses estudos.

   4. Análise de poder

   Usando o padrão α = 0,05, tamanho da amostra = 31, taxa de falso positivo (TI+|CXR-) observada = 0,38 e taxa de falso negativo (TI-|CXR+) observada = 0,20, o poder (β-1) para o teste aplicado para a população total foi calculada em 0,26. Para atingir um poder de 0,80 com as condições encontradas neste estudo, os investigadores precisariam de 138 pacientes.

   VII. RISCOS E DESCONFORTO:

   1. Complicações de procedimentos cirúrgicos/não cirúrgicos

      Nenhum

   2. Efeitos colaterais de medicamentos e toxinas

      Nenhum

   3. Complicações e mau funcionamento do dispositivo

      O dispositivo FLIR ONE é uma câmera térmica que se conecta a um iPhone. As complicações do dispositivo não afetarão o paciente. Se não funcionar bem, os investigadores irão consertá-lo ou substituí-lo.

   4. Riscos psicossociais (não médicos)

      O risco de perda de confidencialidade será minimizado pelo uso de IDs de estudo na documentação do estudo para identificar os sujeitos. A lista que liga os sujeitos do estudo aos IDs do estudo será mantida em um local seguro, com acesso limitado apenas ao pessoal diretamente envolvido com o estudo de pesquisa.

   5. Riscos de radiação

   Não há riscos de radiação conhecidos. Conforme mencionado acima, apenas as radiografias obtidas como parte dos planos de diagnóstico e tratamento do paciente serão usadas. Nenhum raio-x adicional será feito.

   VIII. BENEFÍCIOS POTENCIAIS:

   1. Benefícios potenciais para os indivíduos participantes

      Os participantes não receberão nenhum benefício direto de sua participação no estudo.

   2. Benefícios potenciais para a sociedade

   Em todo o mundo, a pneumonia é uma das principais causas de mortalidade em crianças nos primeiros 5 anos de vida. Tanto em países desenvolvidos quanto em locais com poucos recursos, a detecção de patógenos bacterianos por cultura de sangue ou outras amostras é demorada, carece de sensibilidade e varia de difícil nos EUA a impossível no mundo em desenvolvimento. Nos EUA, a incapacidade de determinar quais crianças têm uma infecção bacteriana resulta no uso excessivo de antibióticos e aumento do risco de infecção por organismos multirresistentes. No mundo em desenvolvimento, as consequências são atrasos no início oportuno da terapia antibiótica e encaminhamento excessivo de crianças para hospitalização que sobrecarregam as instalações de referência. Independentemente do cenário, há uma necessidade urgente de diagnósticos no local de atendimento para determinar quais crianças provavelmente têm pneumonia bacteriana e se beneficiarão da administração de antibióticos.

   Além disso, auxiliar no diagnóstico de pneumonia com imagens térmicas pode evitar radiografias de tórax como a principal ferramenta de diagnóstico e reduzir a exposição desnecessária de pacientes à radiação. Na UTIP e nas Enfermarias, não é incomum que alguns pacientes necessitem de radiografias de tórax diárias ou até mais frequentes. Se os investigadores forem capazes de validar imagens térmicas como uma ferramenta para detectar pneumonia, os investigadores poderiam potencialmente minimizar a exposição à radiação desses pacientes.

   IX. MONITORAMENTO E GARANTIA DE QUALIDADE:

   1. Monitoramento independente de dados de origem

      Dado o tamanho relativamente pequeno deste estudo e a falta de um agente experimental, não haverá um comitê de monitoramento de dados e segurança criado com o objetivo de avaliar os dados e a segurança dos participantes. O investigador principal, assim como o Partners IRB, deve fornecer supervisão e revisão do protocolo do estudo durante a duração do estudo.

   2. Monitoramento de segurança

      Não haverá monitoramento oficial de segurança. Os investigadores antecipam que os riscos da participação neste estudo de pesquisa são mínimos.

   3. Monitoramento de Resultados

      Não haverá monitoramento de resultados. Tratamentos ou mudanças no plano de saúde não serão feitos com base nesta pesquisa.

   4. Diretrizes de notificação de eventos adversos

   O investigador principal revisará todos os relatórios de segurança ou outras preocupações dentro de 24 horas após a notificação e os comunicará ao IRB de acordo com a política do Partners IRB "Relatar problemas imprevistos, incluindo eventos adversos". Os investigadores não precisarão de um DSMB para este estudo.