Компьютерный скрининг диабетической ретинопатии

Чувствительность скрининга сетчатки для стратификации риска ДР по цифровым фотографиям глазного дна с помощью и без помощи RiskAnalyzer

Чувствительность и специфичность скрининга сетчатки для стратификации риска ДР с использованием цифровых фотографий глазного дна и RiskAnalyzer

Методы клинических испытаний и дизайн исследования. Всего для участия в этом исследовании будет набрано 10 000 человек. Эти субъекты будут зарегистрированы через двух параллельных сотрудников, Extension for Community Healthcare Outcomes (Project ECHO) и Центры здоровья CommuniCare. Каждая клиника будет получать примерно 50% случаев в год или в среднем 50 случаев в неделю. Субъекты будут выбраны из клиник, медицинских центров CommuniCare в Сан-Антонио, штат Техас, и Project ECHO, Нью-Мексико. CommuniCare имеет два связанных центра: Центр семейного здоровья Баррио на юго-востоке Сан-Антонио, штат Техас, и Центр здоровья доктора Фрэнка Брайанта также в Сан-Антонио. CommuniCare обслуживает около 45 000 пациентов в год, из которых, по оценкам, 5 000 нуждаются в лечении диабета. Project ECHO совместно с Университетом Нью-Мексико сотрудничает с более чем 20 сельскими клиниками в Нью-Мексико, чтобы предоставлять услуги в недостаточно обслуживаемых районах Нью-Мексико. Каждому сайту будет предоставлена ​​листовка о наборе персонала и формы согласия. Персонал клиники будет набирать субъектов для исследования во время запланированных посещений. Субъекту будет предоставлена ​​листовка, содержащая информацию об исследовании и документ об информированном согласии. Субъекты, которые заинтересованы в участии в исследовании, будут направлены к фотографу на сайте для визуализации сетчатки. Субъекты не будут получать оплату или стипендию за участие в этом исследовании.

Требования к скринингу субъектов для участия в этом испытании отсутствуют. Субъекты должны быть диагностированы медицинским работником как люди с предиабетом или диабетом. Нет требования или ходатайства о предоставлении информации о предшествующей или сопутствующей терапии. Критерии выхода субъектов из исследования или прекращения участия в нем после проведения скрининга сетчатки не установлены. Субъекты не будут исключены из исследования после проведения скрининга сетчатки. Как только субъект завершает скрининг сетчатки, период участия субъекта завершается. Изображения, полученные от субъектов, не могут быть использованы в исследовании из-за ненадлежащего качества изображения. Количество изображений, признанных неадекватными, будет отслеживаться и сообщаться по завершении исследования. Скрининг сетчатки знаменует как начало, так и конец участия субъекта в этом исследовании.

Для каждого глаза будет получено как минимум два изображения заднего полюса. Одно изображение будет сосредоточено на центральной ямке, а второе — на диске зрительного нерва. Будет получено третье изображение переднего сегмента (передняя часть глаза). Субъекты не будут фармакологически расширены. Визуализация будет основываться на естественном расширении из-за адаптации к темноте в комнате для визуализации. Более двух изображений на глаз будет собрано только тогда, когда тепловизор (фотограф) идентифицирует какое-либо заданное изображение недостаточного качества для чтения. Изображения низкого качества, как правило, вызваны физиологическими причинами, такими как моргание или маленькие зрачки, и не будут использоваться в рамках данного исследования. Фотограф сетчатки будет пытаться получить изображения глаз субъекта до 3 раз, чтобы завершить протокол визуализации. Координатор исследования будет проводить еженедельные проверки процедуры визуализации, чтобы обеспечить и задокументировать соблюдение протокола исследования.

Медицинское устройство класса II, которое будет использоваться для этого исследования, будет немидриатической или эквивалентной ретинальной камерой. Ретинальная камера предназначена для получения цифровых изображений сетчатки глаза человека без применения фармакологической дилатации. Ретинальная камера имеет следующие режимы фотосъемки: Цвет RGB. Цифровая камера крепится к ретинальной камере для выполнения визуализации сетчатки.

Система архивирования и передачи изображений (PACS) используется для получения изображений DICOM, планирования информации и текстовых отчетов, организации и хранения их во внутреннем формате, а также для предоставления доступа к этой информации по сети через безопасные пользовательские интерфейсы, одобренные HIPAA и FDA. PACS состоит из компонента захвата, компонента центрального сервера и компонента просмотра, который используется на вычислительном оборудовании общего назначения. Информация о субъекте, информация о процедуре и данные получения изображения захватываются, отправляются на сервер или, альтернативно, принимаются непосредственно с устройства, совместимого с DICOM. После получения объектов изображений и связанных с ними данных сервер регистрирует входящие данные и изображения в архиве, включая любые ассоциации с предыдущими случаями. Дела представляются пользователям с правильными разрешениями из рабочего списка, контролируемого управляющим пользователем. Данные изображения передаются и визуализируются на рабочей станции пользователя с помощью стандартного веб-браузера. После того как сервер регистрирует отчет, он становится доступным для лечащего врача или клиентской службы в электронном виде или по факсу.

Сразу после того, как изображения и демографические данные субъекта будут собраны, фотограф загрузит данные в качестве случая в PACS через VPN-соединение, установленное между рабочей станцией обработки изображений и PACS. Если VPN-подключение не может быть установлено во время создания образа, загрузка будет выполнена позже, например, после загрузки. окончание рабочего дня в поликлинике. Данные будут храниться на рабочей станции обработки изображений до пяти дней, чтобы обеспечить загрузку. Клинический координатор будет проводить еженедельные проверки завершения загрузки. Попав в PACS, читатели читают дела, используя встроенный шаблон чтения, который создает отчет с их выводами. Исследование не нарушит стандарты ухода за субъектами исследования. Каждое место будет следовать своим собственным стандартным процедурам и уходу. О результатах будет сообщено в клинику, направившую пациента на обследование. Клиники будут нести ответственность за последующее лечение, включая любое необходимое вмешательство или терапию.

Производительность RiskAnalyzer: Производительность RiskAnalyzer будет рассчитываться путем применения минимально допустимых значений чувствительности (Seo) и специфичности (Spo), указанных заранее. Для целей данного исследования указанные значения нулевых гипотез составляют Seo=0,85. и Spo=0,70. Эти значения основаны на данных, полученных при офтальмологических исследованиях. Было продемонстрировано, что эффективность обученных ридеров с использованием фотографии сетчатки обеспечивает наиболее чувствительный тест для скрининга и мониторинга угрожающей зрению ретинопатии с чувствительностью > 80%. Абрамофф и др. обсудите пределы чувствительности, которые могут быть достигнуты любой системой, учитывая ошибочность наземной истины, основанной на множестве читателей-людей. Он предполагает, что 0,85 — это предел чувствительности, которого можно достичь. Специфика основана на эффективности, к которой мы стремимся, чтобы сделать эту реализацию коммерчески жизнеспособной. Мы разработали наше исследование для достижения статистической мощности 0,90 и уровня значимости 0,99. Если доверительные интервалы основаны на асимптотической теории нормального распределения, то размеры выборки могут быть основаны на формулах асимптотической дисперсии, данных Пепе.

Цель первая: Цель одна - полностью протестировать логистику потоков данных исследования и интерфейсы передачи информации. Тестирование будет проводиться полностью в одном месте набора, регистрации и визуализации. Срок выполнения этой задачи составляет три месяца.

Материалы и план исследования для первой цели: Субъекты будут набраны из одного места. Все изображения будут направлены двум читателям для оценки. Если два считывателя присваивают изображению одинаковые оценки, сгенерированный отчет будет передан в клинику для распространения направившего врача. В случаях, когда читатели выставляют разные оценки одному и тому же изображению, изображение будет направлено арбитру для разрешения. Судья будет иметь доступ к отчетам, созданным каждым считывателем, но не к уровням риска из RiskAnalyzer. Отчет судьи будет создан и передан в клинику, которая будет нести ответственность за распространение отчета субъекту и за любое последующее наблюдение. Изображения также будут деидентифицированы и перенаправлены в RiskAnalyzer. RiskAnalyzer выполнит анализ изображения и создаст стратификацию риска «Низкий риск» или «Высокий риск» диабетической ретинопатии. Отчет, содержащий уровни риска, присвоенные RiskAnalyzer, не будет распространяться среди лечащего врача, клиники или судьи, а будет использоваться только для статистического анализа в поддержку конечных точек исследования.

Результаты для первой цели: результаты данных продемонстрируют возможность набирать и зачислять субъектов в исследование в одном месте, выполнять визуализацию сетчатки, загружать изображения в PACS, оценивать одни и те же изображения двумя разными ридерами, при необходимости маршрутизировать и оценивать судьей и возможность генерировать окончательный отчет. Процесс чтения, за которым следуют читатели, основан на Международной клинической шкале тяжести заболевания диабетической ретинопатией. Кроме того, данные покажут, что изображения успешно направляются в RiskAnalyzer для обработки.

Вторая цель. Вторая цель — оценить эффективность RiskAnalyzer для определения риска диабетической ретинопатии по сравнению с золотым стандартом. Срок выполнения этой задачи составляет девять месяцев.

Методы и план исследования для Задачи 2: Субъекты набираются из нескольких сайтов CommuniCare и Project ECHO. Все изображения оцениваются двумя читателями, и если оценки первого и второго читателей не совпадают, судья оценивает их. Процесс чтения, за которым следуют читатели, основан на Международной клинической шкале тяжести заболевания диабетической ретинопатией. Консенсусный отчет, созданный читателями или судьей, указывающий на наличие и тяжесть диабетической ретинопатии, будет передан субъекту через направляющего врача и, при необходимости, направлен к специалисту направляющим врачом. Те же изображения, оцененные читателями, также будут направляться в RiskAnalyzer для обработки, которая будет генерировать уровень риска «Низкий риск» или «Высокий риск» для диабетической ретинопатии. По мере того как изображения перенаправляются в RiskAnalyzer, они будут деидентифицированы и изолированы до тех пор, пока не будут оценены RiskAnalyzer. Уровни риска, полученные с помощью RiskAnalyzer, не будут сообщаться Субъекту ни при каких обстоятельствах. Направляющий врач также скрыт от уровней риска, присвоенных RiskAnalyzer. Направляющие врачи не находятся в одном месте с VisionQuest Biomedical и, следовательно, не будут иметь никакого доступа к компьютерам или области хранения данных.

Результаты для Цели 2: Статистический анализ покажет уровень точности RiskAnalyzer по сравнению с золотым стандартом. Статистический анализ будет использовать чувствительность, специфичность, AUC и уровень согласия с использованием каппа-коэффициентов Коэна.

Задача 3. Задача 3 будет касаться основной конечной точки испытания, которая должна продемонстрировать, что точность оценки изображений читателем повышается, когда уровни риска из алгоритма становятся доступными читателю при выполнении оценки изображений. Срок выполнения этой задачи составляет 12 месяцев.

Методы и дизайн исследования для третьей цели: RiskAnalyzer будет использоваться в качестве первого ридера. По-прежнему будут два человека-читателя и судья. Основная истина будет установлена ​​либо по соглашению читателя один с читателем два, либо судьей. Все изображения будут направляться в RiskAnalyzer, который будет генерировать уровень риска «Низкий риск» или «Высокий риск» для диабетической ретинопатии. Дела будут разделены на два набора и направлены обоим читателям. Один набор изображений будет направлен обоим считывателям с назначенными алгоритмом уровнями риска, а другой набор изображений будет направлен обоим считывателям без назначенного алгоритмом уровня риска. Для каждого набора изображений будет выбрано эквивалентное количество случаев «Низкий риск» и «Высокий риск». Наземная истина устанавливается двумя читателями, присваивающими одинаковую оценку одному и тому же изображению. Когда два разных читателя присваивают одному и тому же изображению разные оценки, дела перенаправляются арбитру для оценки и составления отчета. Решение станет истинной правдой. Рассмотрению подлежат только те дела, которые относятся к разным категориям стадий риска. Решение будет основываться на клинической значимости разногласий между читателями следующим образом: случаи со шкалой тяжести 0 и 1 будут классифицироваться как случаи «низкого риска», а случаи со шкалой тяжести 2 и выше будут классифицированы как «высокий риск». " случаи. Случаи, требующие вынесения решения, будут относиться к случаям с разным риском и к категории высокого риска, которые различаются по шкале 2 и 3 (легкая и тяжелая) и 2 и 4 (легкая и пролиферативная диабетическая ретинопатия - PDR).

Результаты для третьей цели: Результаты третьей цели установят, что RiskAnalyzer повышает точность чтения и согласованность между читателями и уменьшает предвзятость среди читателей-людей. Статистический анализ уровня согласия будет выполняться по риску, присвоенному изображениям читателями при наличии и отсутствии уровней риска, присвоенных алгоритмом с использованием каппа-коэффициентов Коэна.

Ожидаемые результаты: Телемедицинский скрининг сетчатки в сочетании с уровнями риска, полученными с помощью RiskAnalyzer, повышает точность считывателей при оценке изображений. Использование уровней риска, назначенных RiskAnalyzer для помощи читателям, уменьшит количество времени, которое читатели посвящают оценке каждого случая. Это может быть моделью для поддержки расширения доступа к скринингу сетчатки, поддержки соблюдения рекомендаций по скринингу сетчатки и содействия более эффективному использованию специалистов по сетчатке для оценки и лечения заболеваний, что приведет к более экономичному методу лечения.