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Inteligência Artificial para Diagnosticar Tuberculose Resistente a Medicamentos

26 de outubro de 2020 atualizado por: Bumi Herman, Hasanuddin University

Rede neural artificial como ferramenta de diagnóstico para tuberculose resistente à rifampicina na Indonésia: estudo de modelo preditivo e avaliação econômica

Título: Rede neural artificial como ferramenta de diagnóstico para tuberculose resistente à rifampicina na Indonésia. Um Estudo de Modelo Preditivo e Avaliação Econômica.

Antecedentes: A tuberculose resistente a medicamentos tornou-se uma ameaça global, particularmente na Indonésia. A necessidade de aumentar a detecção, seguida do tratamento adequado, é uma preocupação no trato desses casos. O teste molecular rápido (especificamente para detecção de resistência à rifampicina) está sendo utilizado nos serviços de saúde, principalmente na atenção primária, com alguns desafios, incluindo a falta de controle de qualidade (incluindo como obter e tratar adequadamente a amostra antes do exame) que, então, afetam a confiabilidade dos resultados. O Teste de Suscetibilidade a Drogas (DST) ainda é o padrão-ouro no diagnóstico de tuberculose resistente a drogas, mas esse procedimento é demorado e caro. A inteligência artificial, incluindo exploração e modelagem de dados, é um método promissor para classificar casos potenciais de resistência a medicamentos com base na associação de vários fatores.

Objetivo :

  1. Desenvolver um modelo usando uma abordagem de inteligência artificial capaz de classificar a possibilidade de tuberculose resistente à rifampicina.
  2. Avaliar a capacidade diagnóstica e a precisão do modelo em comparação com o teste rápido existente e o padrão-ouro
  3. Avaliar a avaliação de custo-efetividade do modelo de Rede Neural Artificial em Aplicativo Baseado na Web em comparação com as ferramentas de diagnóstico padrão

Metodologia

  1. Estudo transversal envolvendo todos os casos suspeitos de tuberculose resistente a medicamentos encaminhados ao centro de estudo para realização de teste molecular rápido e teste DST nos últimos 5 anos.
  2. Uma avaliação abrangente e retrospectiva de prontuários e relatório individual de tuberculose será realizada para obter uma variável de interesse.
  3. Avaliação por questionário para confirmação de informações insuficientes.
  4. Construção de modelos por meio de aprendizado de máquina e procedimento de aprendizado profundo
  5. Validação e teste do modelo usando conjunto de dados de treinamento e dados do centro de estudo diferente

Hipótese:

O Modelo Inteligente Artificial produzirá um resultado semelhante ou superior de capacidade diagnóstica, comparando o Teste Molecular Rápido de acordo com o Teste de Suscetibilidade a Drogas. (Julgamento de Superioridade)

Visão geral do estudo

Descrição detalhada

PROCEDIMENTO

  1. Sob a permissão concedida pelos centros de estudo, a equipe obterá os registros médicos de todos os casos elegíveis nos últimos 5 anos
  2. Os investigadores, então, coletam as informações da variável/parâmetro de interesse obtidas pela anamnese e exames complementares e também pelo faturamento médico e pelo pagamento hospitalar por serviço. Para os participantes com Seguro de Saúde, a despesa direta com o tratamento será baseada no pagamento de INA-CBGs (case-based group). Esses dados serão então registrados em um banco de dados eletrônico.

    Parâmetro para desenvolvimento do modelo:

    Baseado em host:

    1. Presença de Diabetes Mellitus (incluindo anos de diagnóstico, HbA1c Antes do exame e tratamento DST, medicação ou insulina ou antidiabético oral)
    2. Presença de HIV ((incluindo anos de diagnóstico, nível de CD4 antes do exame e tratamento DST e medicação anti-retroviral)
    3. Parar de fumar (Índice de Brinkman)
    4. Consumo de álcool
    5. Histórico de uso de imunossupressores (esteróides)
    6. Presença de outras doenças (câncer, acidente vascular cerebral, doença cardiovascular)
    7. Histórico de abuso de drogas
    8. História de reação adversa a medicamentos durante o tratamento da tuberculose
    9. Adesão à terapia anterior para tuberculose
    10. Presença de DPOC
    11. Índice de massa corporal

    Ambiente

    1. História de contato com pacientes com tuberculose
    2. Índice Saudável de Ambiente de Vida (Multidões Domésticas)

    Agente

    1. Nível de esfregaço bacteriano antes do horário de verão
    2. Extensão da lesão na radiografia de tórax
    3. Presença de Cavitação

    Fatores sociodemográficos

    1. Era
    2. Gênero
    3. Educação
    4. Nível de renda
    5. Plano de saúde
    6. Estado civil
    7. situação de emprego
  3. Para informações incompletas, será feita uma confirmação ao centro de saúde que referiu os casos através do Registo de Tuberculose ou questionário.
  4. A construção do modelo será feita usando um Modelo Inteligente Artificial em R. Um modelo selecionado é uma Rede Neural Artificial usando Função de Base Radial ou perceptron multicamada. Vários procedimentos importantes, incluindo:

    1. Determinar Parâmetro Significativo
    2. Lidando com classes de dados insuficientes e desequilibradas (sobre ou subamostragem)
    3. Normalização (Batch, Min-Max)
    4. Camada e design
    5. Distribuição de treinamento e teste (70:30)
    6. Seleção de modelo
  5. A validação externa será feita no centro de estudos designado. Precisão: (verdadeiro positivo + verdadeiro negativo)/Todos os casos
  6. Será feita a simulação da relação custo-efetividade incremental, comparando o melhor modelo versus o padrão-ouro e o GeneXpert gerando uma economia por unidade de eficácia

Tipo de estudo

Observacional

Inscrição (Real)

524

Contactos e Locais

Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.

Locais de estudo

    • East Kalimantan
      • Balikpapan, East Kalimantan, Indonésia, 76115
        • Kanudjoso Djatiwibowo General Hospital
    • North Kalimantan
      • Tarakan, North Kalimantan, Indonésia, 77113
        • Tarakan General Hospital
    • South Sulawesi
      • Makasar, South Sulawesi, Indonésia, 90132
        • Labuang Baji General Hospital
      • Makasar, South Sulawesi, Indonésia
        • Balai Besar Kesehatan Paru Masyarakat
      • Makassar, South Sulawesi, Indonésia, 76124
        • Wahidin Sudirohusodo General Hospital

Critérios de participação

Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.

Critérios de elegibilidade

Idades elegíveis para estudo

  • Filho
  • Adulto
  • Adulto mais velho

Aceita Voluntários Saudáveis

Não

Gêneros Elegíveis para o Estudo

Tudo

Método de amostragem

Amostra Não Probabilística

População do estudo

Todos os casos suspeitos/presuntivos de Tuberculose Resistente a Medicamentos que foram enviados para o Centro de Estudos designado nos últimos 3 anos

Descrição

Critério de inclusão:

  1. Casos padrão sob os critérios da OMS
  2. Casos de falha sob os critérios da OMS
  3. Casos encaminhados por médicos para presunção de TB resistente a medicamentos, como segue:

Com ou sem condição imunocomprometida, Com ou sem qualquer reação adversa de medicamento anti-TB, Com ou sem quaisquer comorbidades (como diabetes mellitus, doença cardíaca)

Critério de exclusão:

  1. Informações incompletas sobre resultados de testes moleculares rápidos e resultados de cultura
  2. Os participantes ou familiares não podem/não querem fornecer informações adicionais obtidas por meio do questionário

Plano de estudo

Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.

Como o estudo é projetado?

Detalhes do projeto

  • Modelos de observação: Controle de caso
  • Perspectivas de Tempo: Retrospectivo

Coortes e Intervenções

Grupo / Coorte
Intervenção / Tratamento
Tuberculose resistente à rifampicina positiva
Todos os casos suspeitos que resultaram em tuberculose resistente à rifampicina positiva no teste padrão-ouro (cultura em meio Lowenstein-Jensen)
O ensaio GeneXpert MTB/RIF é um teste de amplificação de ácido nucleico (NAA) que detecta simultaneamente o DNA do complexo Mycobacterium tuberculosis (MTBC) e a resistência à rifampicina (RIF) (isto é, mutação do gene rpoB) em menos de duas horas. Este sistema integra e automatiza o processamento de amostras, amplificação de ácidos nucleicos e detecção das sequências-alvo. Os primers no ensaio XpertMTB/RIF amplificam uma porção do gene rpoB contendo a região "core" de 81 pares de bases. As sondas são capazes de diferenciar entre a sequência de tipo selvagem conservada e as mutações na região central que está associada à resistência à rifampicina. A saída deste procedimento é detectada, não detectada ou indeterminada.
Outros nomes:
  • GeneXpert MTB/RIF
O modelo de inteligência artificial é um modelo que se desenvolveu a partir de vários fatores associados com aprendizado de máquina e método de aprendizado profundo para classificar a possibilidade de tuberculose resistente a medicamentos. A rede neural artificial será construída usando software de aprendizado profundo.
Outros nomes:
  • Rede neural artificial
Este procedimento usa o meio Löwenstein-Jensen (LJ) para determinar se os isolados de M. tuberculosis são suscetíveis a agentes anti-TB. O meio contendo a concentração crítica do agente anti-TB é inoculado com uma diluição de uma suspensão de cultura (geralmente uma diluição 10-2 de uma suspensão MacFarland 1) e o meio de controle sem o agente anti-TB é inoculado com geralmente uma solução 10-4 diluição de uma suspensão MacFarland 1. O crescimento (ou seja, um número de colônias) no meio contendo agente é comparado ao crescimento no meio de controle sem agente. A razão entre o número de colônias no meio contendo o agente anti-TB e o número de colônias (corrigidas pelo fator de diluição) no meio sem o agente anti-TB é calculada e a proporção é expressa em porcentagem. Os resultados provisórios para isolados suscetíveis podem ser lidos após 3-4 semanas de incubação; os resultados definitivos podem ser lidos após 6 semanas de incubação. A resistência pode ser relatada dentro de 3-4 semanas.
Outros nomes:
  • Teste de Suscetibilidade a Drogas Lowenstein-Jensen Medium
Tuberculose Resistente à Rifampicina Negativa
Todos os casos suspeitos que resultaram em tuberculose resistente à rifampicina negativa no teste padrão-ouro (cultura em meio Lowenstein-Jensen)
O ensaio GeneXpert MTB/RIF é um teste de amplificação de ácido nucleico (NAA) que detecta simultaneamente o DNA do complexo Mycobacterium tuberculosis (MTBC) e a resistência à rifampicina (RIF) (isto é, mutação do gene rpoB) em menos de duas horas. Este sistema integra e automatiza o processamento de amostras, amplificação de ácidos nucleicos e detecção das sequências-alvo. Os primers no ensaio XpertMTB/RIF amplificam uma porção do gene rpoB contendo a região "core" de 81 pares de bases. As sondas são capazes de diferenciar entre a sequência de tipo selvagem conservada e as mutações na região central que está associada à resistência à rifampicina. A saída deste procedimento é detectada, não detectada ou indeterminada.
Outros nomes:
  • GeneXpert MTB/RIF
O modelo de inteligência artificial é um modelo que se desenvolveu a partir de vários fatores associados com aprendizado de máquina e método de aprendizado profundo para classificar a possibilidade de tuberculose resistente a medicamentos. A rede neural artificial será construída usando software de aprendizado profundo.
Outros nomes:
  • Rede neural artificial
Este procedimento usa o meio Löwenstein-Jensen (LJ) para determinar se os isolados de M. tuberculosis são suscetíveis a agentes anti-TB. O meio contendo a concentração crítica do agente anti-TB é inoculado com uma diluição de uma suspensão de cultura (geralmente uma diluição 10-2 de uma suspensão MacFarland 1) e o meio de controle sem o agente anti-TB é inoculado com geralmente uma solução 10-4 diluição de uma suspensão MacFarland 1. O crescimento (ou seja, um número de colônias) no meio contendo agente é comparado ao crescimento no meio de controle sem agente. A razão entre o número de colônias no meio contendo o agente anti-TB e o número de colônias (corrigidas pelo fator de diluição) no meio sem o agente anti-TB é calculada e a proporção é expressa em porcentagem. Os resultados provisórios para isolados suscetíveis podem ser lidos após 3-4 semanas de incubação; os resultados definitivos podem ser lidos após 6 semanas de incubação. A resistência pode ser relatada dentro de 3-4 semanas.
Outros nomes:
  • Teste de Suscetibilidade a Drogas Lowenstein-Jensen Medium

O que o estudo está medindo?

Medidas de resultados primários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Precisão do Modelo Inteligente Artificial para os Resultados do Teste de Suscetibilidade a Drogas
Prazo: até a conclusão do estudo, uma média de 1 ano
A precisão é o número de casos corretos (os resultados obtidos pelo modelo são os mesmos obtidos pela cultura) previstos pelo modelo por total de casos.
até a conclusão do estudo, uma média de 1 ano

Medidas de resultados secundários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Precisão do teste Molecular Rápido de Tuberculose Resistente a Drogas em relação aos Resultados do Teste de Suscetibilidade a Drogas
Prazo: até a conclusão do estudo, uma média de 1 ano
A precisão é o número de casos corretos (os resultados obtidos pelo GeneXpert MTB/RIF são os mesmos obtidos pela cultura) previstos pelo modelo por total de casos.
até a conclusão do estudo, uma média de 1 ano

Outras medidas de resultado

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Capacidade diagnóstica do modelo inteligente artificial para resultados de testes de suscetibilidade a drogas
Prazo: até a conclusão do estudo, uma média de 1 ano
Sensibilidade, Especificidade, Valor Preditivo Negativo e Valor Preditivo Positivo do Modelo Inteligente Artificial aos Resultados do Teste de Suscetibilidade a Drogas
até a conclusão do estudo, uma média de 1 ano

Colaboradores e Investigadores

É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.

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Colaboradores

Investigadores

  • Diretor de estudo: Sathirakorn Pongpanich, Prof, Chulalongkorn University
  • Investigador principal: Wandee Sirichokchatchawan, Ph.D, Chulalongkorn University
  • Investigador principal: Bumi Herman, MD, Hasanuddin University

Publicações e links úteis

A pessoa responsável por inserir informações sobre o estudo fornece voluntariamente essas publicações. Estes podem ser sobre qualquer coisa relacionada ao estudo.

Publicações Gerais

Datas de registro do estudo

Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados ​​pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.

Datas Principais do Estudo

Início do estudo (Real)

15 de junho de 2020

Conclusão Primária (Real)

30 de setembro de 2020

Conclusão do estudo (Real)

2 de outubro de 2020

Datas de inscrição no estudo

Enviado pela primeira vez

6 de dezembro de 2019

Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ

19 de dezembro de 2019

Primeira postagem (Real)

23 de dezembro de 2019

Atualizações de registro de estudo

Última Atualização Postada (Real)

27 de outubro de 2020

Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade

26 de outubro de 2020

Última verificação

1 de outubro de 2020

Mais Informações

Termos relacionados a este estudo

Plano para dados de participantes individuais (IPD)

Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?

Indeciso

Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo

Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA

Não

Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA

Não

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