Валидация тепловизора для выявления пневмонии

I. ПРЕДПОСЫЛКИ И ЗНАЧЕНИЕ

1. Историческая справка

   Каждый день умирает 16 000 детей в возрасте до 5 лет. Несмотря на успехи в ранней диагностике и лечении пневмонии, на ее долю по-прежнему приходится около 15% смертей детей в возрасте до 5 лет (1). К сожалению, поставщики медицинских услуг в странах с низким и средним уровнем дохода (СНСД) ограничены из-за нехватки ресурсов и обучения. Рентген грудной клетки особенно трудно получить в этих СНСД (14). Как ни странно, смартфоны легко доступны. С момента своего появления в 1960 году инфракрасные камеры переднего обзора (FLIR) сделали несколько технологических прорывов. Примечательно, что теперь они стали более доступными и компактными, а также крепятся к смартфонам. Камеры FLIR теперь могут помочь в ранней диагностике и последующем лечении детской пневмонии.

   Визуализация FLIR была впервые разработана в 1956 году при финансовой поддержке военных в Чикагском университете. С 1960-х по 1970-е годы технология FLIR была независимо модифицирована как ВВС, так и компанией Texas Instruments Inc. для использования в военных самолетах (2). Венделл Смит впервые задокументировал использование тепловидения в медицинской диагностике в 1964 году. Смиту потребовалось 6 минут, чтобы снять каждую термограмму лошадей, которых он изучал (3). С тех пор было проведено множество ветеринарных исследований, и теперь тепловизионное изображение было одобрено как средство оценки скелетно-мышечных повреждений у животных (4,5).

2. Предыдущие клинические исследования в поддержку предлагаемого исследования

   Интересно, что было проведено очень мало клинических исследований, подтверждающих использование тепловидения в медицинской диагностике заболеваний человека. Использование термографии для диагностики заболеваний легких изучалось в России в 1976, 1981 и 1991 гг. в трех отдельных исследованиях, но эти исследования не были ни контролируемыми, ни рандомизированными (6-8). В 1970 г. Потанин на серии случаев продемонстрировал, что у пациентов с пневмонией температура выше грудной клетки повышена, а у пациентов с легочной эмболией температура выше грудной клетки снижена (12). Самым последним и важным исследованием по оценке пневмонии с помощью тепловидения была серия случаев, проведенная Wiecek et al. (2001), которые показали, что пациенты с пневмонией демонстрировали снижение термографического сигнала, когда они положительно реагировали на лечение (13). В более современных исследованиях были предприняты попытки подтвердить инфракрасную тепловизионную визуализацию при измерении размера опухолей головного мозга во время операции (9), скрининге лихорадки у детей (10) и прогнозировании продолжительности восстановления после ожоговых травм (11), среди прочего. Однако современных исследований, подтверждающих эффективность тепловизионной диагностики пневмонии, не проводилось.

3. Обоснование предлагаемого исследования и потенциальная польза для общества

Пневмония является одной из основных причин смертности детей в возрасте до пяти лет во всем мире. Визуализация для подтверждения диагноза пневмонии может быть очень затруднена в условиях ограниченных ресурсов из-за отсутствия оборудования и обученного персонала. Легкодоступная визуализация пневмонии с помощью тепловизионной технологии может позволить практикующим врачам диагностировать пневмонию раньше и точнее, что приведет к снижению заболеваемости и смертности. В странах с низким и средним доходом, где доступность рентгеновских аппаратов в периферийных центрах уже ограничена, чрезмерное использование этих средств может привести к потреблению ограниченных медицинских ресурсов. Валидация тепловидения в диагностике пневмонии, вероятно, приведет к экономии средств и устранению побочных эффектов противомикробных препаратов и чрезмерного облучения.

II. КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

1. Определить, можно ли использовать камеру FLIR ONE для обнаружения различий в температурном спектре, применимом в клинических условиях. Температура, измеренная термометром височной артерии у госпитализированных пациентов, может варьироваться от менее 96° по Фаренгейту до более 104° по Фаренгейту. В основе камеры FLIR ONE и приложения irPNA лежит обнаружение асимметрии температур. Исследователи надеются продемонстрировать, что эта технология способна продемонстрировать эту разницу.
2. Проверка теплового изображения с помощью камеры FLIR ONE и приложения irPNRA в качестве чувствительного метода диагностики пневмонии. Исследователи надеются продемонстрировать, что при использовании этого метода для диагностики пневмонии мало ложноотрицательных результатов.

3. Подтвердить тепловизионную визуализацию с помощью камеры FLIR ONE и приложения irPNRA в качестве специального метода для дифференциации пневмонии от других легочных процессов, таких как астма, легочная эмболия и бронхиолит. Исследователи надеются продемонстрировать, что при использовании этого метода для диагностики пневмонии мало ложных срабатываний.

   III. ВЫБОР ТЕМА:

   1. Критерии включения/исключения

      Критерии включения: 1) пациенты в возрасте от 28 дней до 17 лет, 2) с респираторным дистресс-синдромом и 3) получившие рентген грудной клетки. Исследователи исключат пациентов с известным хроническим заболеванием легких.

   2. Источник образцов

   Исследователи получат согласие от пациентов и родителей в педиатрическом отделении интенсивной терапии (PICU), педиатрическом отделении неотложной помощи (ED) и педиатрических отделениях в Массачусетской больнице общего профиля.

   IV. ЗАПИСЬ НА СУБЪЕКТ:

   1. Способы зачисления

      Обученный клинический исследовательский персонал будет присутствовать в отделении интенсивной терапии MGH, педиатрических отделениях и отделении неотложной помощи и определять потенциальных субъектов через поставщиков медицинских услуг. Кроме того, система электронных медицинских карт EPIC будет использоваться квалифицированным научным персоналом (ассистенты-исследователи, координаторы, менеджеры) для электронной идентификации пациентов, которые могут быть потенциальными кандидатами на участие в исследовании. Субъекты, которым сделали рентген грудной клетки, будут приглашены для участия в исследовании. Это исследование не будет мешать медицинскому обслуживанию субъекта.

      Если пациент соответствует критериям, поставщик услуг пациента сначала подойдет к субъекту и спросит, не хотят ли они, чтобы к нему обратились по поводу исследования. Если потенциальный субъект отказывается, дальнейшие попытки зарегистрировать субъекта предприниматься не будут. Если испытуемый соглашается поговорить с кем-то об исследовании, к нему или к ней обращается исследовательский сотрудник по поводу участия.

      При наборе не будет ограничений по социально-демографическим факторам, включая этнические характеристики. Вербовка будет лишена каких-либо процедур, которые могут быть истолкованы как принудительные.

   2. Процедуры получения информированного согласия

      При регистрации в отдельной комнате исследователь/назначенный представитель получит письменное информированное согласие от родителей участников или опекунов на это исследование. Во время этой встречи исследователи напомнят участникам, что они вольны выбирать, принимать участие в исследовании или нет. Исследователи будут использовать Форму общего согласия для родителей/опекунов пациентов. Дети в возрасте 14–17 лет могут предоставить свое согласие, подписав форму согласия общего образца, когда это возможно. Исследователи будут получать согласие от субъектов в устной форме, когда это возможно.

   3. Назначение лечения и рандомизация

   Лечение или изменения в плане медицинского обслуживания не будут осуществляться на основе этого исследования.

   V. ПРОЦЕДУРЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

   1. Изучаемые параметры для измерения

      В дополнение к получению тепловых изображений с помощью камеры FLIR ONE исследователи получат несколько точек данных пациента. К ним относятся 1) основная жалоба, 2) температура височной артерии, 3) температура кожи, 4) температура окружающей среды, 5) частота дыхания, 6) насыщение кислородом, 7) результаты рентгенографии грудной клетки и соответствующие данные, 8) диагноз при выписке и 9) расположение. Дополнительные рентгенограммы грудной клетки выполняться не будут, исследователи будут использовать уже полученные рентгеновские снимки в рамках диагностики и подхода к лечению пациента, а также плана.

   2. Наркотики, которые будут использоваться

      Никто

   3. Используемые устройства

      Камера FLIR ONE, подключенная к зашифрованному iPhone. Исследователи также будут использовать приложение irPNRA на iPhone, разработанное членом исследовательской группы Джимом Льюисом, чтобы управлять тепловизионным изображением. iPhone зашифрован в соответствии с правилами Партнеров и не может подключаться к телефонной сети или Интернету. iPhone всегда будет оставаться в «режиме полета». Компания Biomed уже исследовала и одобрила эти устройства.

   4. Процедуры/Хирургические вмешательства

      Никто

   5. Данные, которые должны быть собраны, и когда данные должны быть собраны

   Исследователи получат тепловые изображения FLIR ONE в течение 4 часов после рентгенографии грудной клетки испытуемого. Исследователи также собирают следующие данные: 1) основная жалоба, 2) температура височной артерии, 3) температура кожи, 4) температура окружающей среды, 5) частота дыхания, 6) насыщение кислородом, 7) результаты рентгенографии грудной клетки и соответствующие данные. , 8) выписной диагноз и 9) диспозицию. Жизненно важные органы будут получены в момент, ближайший к рентгенографии грудной клетки.

   Данные пациентов будут собираться до деидентификации. Исследователи будут использовать имя пациента и номер медицинской карты для доступа к своей карте в EMR. Затем из карты будут получены следующие данные: 1) основная жалоба, 2) температура височной артерии, 3) температура кожи, 4) температура окружающей среды, 5) частота дыхания, 6) сатурация кислорода, 7) результаты рентгенографии грудной клетки и соответствующие данные, 8) диагноз при выписке и 9) решение. Рентгеновские снимки будут получены, загружены в приложение LifeImage, деидентифицированы, а затем отправлены рентгенологу в нашу исследовательскую группу с соответствующим идентификатором исследования. Затем информация о пациенте будет деидентифицирована и заменена идентификатором исследования.

   VI. БИОСТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ:

   1. Конкретные переменные данных, которые необходимо собрать

      Исследователи соберут следующие переменные из карты пациента: 1) основная жалоба, 2) температура височной артерии, 3) температура кожи, 4) температура окружающей среды, 5) частота дыхания, 6) насыщение кислородом, 7) результаты рентгенографии грудной клетки. и соответствующие данные, 8) диагноз при выписке и 9) решение.

      Перед деидентификацией исследователи соберут следующие идентификаторы из истории болезни пациента: 1) имя, 2) дату рождения, 3) возраст, 4) пол и 5) MRN.

      Интерпретация рентгеновских снимков будет слепой. Рентгеновские снимки будут загружены в LifeImage, деидентифицированы, а затем отправлены радиологу из нашей исследовательской группы. Обезличенные рентгеновские изображения будут затем оценены рентгенологом.

   2. Конечные точки исследования

      Исследователи оценят температурную асимметрию с помощью тепловизионной камеры FLIR ONE, сделав снимки грудной клетки. Исследователи сравнит эти результаты с результатами рентгенографии грудной клетки, сделанной в течение последних 12 часов.

   3. Статистические методы

      Исследователи будут сравнивать результаты рентгенографии грудной клетки с результатами тепловизора FLIR ONE. Исследователи будут использовать расчеты чувствительности и специфичности на основе положительных и отрицательных результатов этих исследований.

   4. Анализ мощности

   Используя стандарт α = 0,05, размер выборки = 31, наблюдаемую частоту ложноположительных результатов (TI+|CXR-) = 0,38 и наблюдаемую частоту ложноотрицательных результатов (TI-|CXR+) = 0,20, мощность (β-1) для примененного теста к общей численности населения был рассчитан на 0,26. Для достижения степени 0,80 в условиях, с которыми мы столкнулись в этом исследовании, исследователям потребуется 138 пациентов.

   VII. РИСК И ДИКОМФОРТ:

   1. Осложнения хирургических/нехирургических процедур

      Никто

   2. Побочные эффекты лекарств и токсины

      Никто

   3. Сложности и неисправности устройства

      Устройство FLIR ONE представляет собой тепловизионную камеру, которая подключается к iPhone. Осложнения устройства не повлияют на пациента. Если он выйдет из строя, следователи починят или заменят его.

   4. Психосоциальные (немедицинские) риски

      Риск потери конфиденциальности будет сведен к минимуму за счет использования идентификаторов исследования в документации исследования для идентификации субъектов. Список, связывающий субъектов исследования с идентификаторами исследования, будет храниться в безопасном месте, доступ к которому будет ограничен только персоналом, непосредственно участвующим в исследовании.

   5. Радиационные риски

   Известных радиационных рисков нет. Как упоминалось выше, будут использоваться только рентгеновские снимки, полученные в рамках планов диагностики и лечения пациента. Дополнительных рентген делать не будут.

   VIII. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВЫГОДЫ:

   1. Потенциальные преимущества для участвующих лиц

      Участники не получат никакой прямой выгоды от своего участия в исследовании.

   2. Потенциальные преимущества для общества

   Во всем мире пневмония является одной из ведущих причин смертности детей первых 5 лет жизни. Как в развитых странах, так и в странах с ограниченными ресурсами обнаружение бактериальных патогенов путем посева крови или других образцов требует много времени, не обладает чувствительностью и варьируется от сложности в США до невозможности в развивающихся странах. В США невозможность определить, у кого из детей есть бактериальная инфекция, приводит к чрезмерному использованию антибиотиков и повышенному риску заражения микроорганизмами с множественной лекарственной устойчивостью. В развивающихся странах последствиями являются задержки со своевременным началом антибактериальной терапии и чрезмерное направление детей на госпитализацию, что приводит к переполнению специализированных учреждений. Независимо от условий, существует острая необходимость в диагностике по месту оказания медицинской помощи, чтобы определить, у каких детей, вероятно, есть бактериальная пневмония и кому будет полезно назначение антибиотиков.

   Кроме того, помощь в диагностике пневмонии с помощью тепловизора может исключить рентгенографию органов грудной клетки в качестве основного диагностического инструмента и уменьшить ненужное облучение пациентов. Нередко в отделениях интенсивной терапии и отделениях некоторым пациентам требуется ежедневная или даже более частая рентгенография органов грудной клетки. Если исследователи смогут утвердить тепловидение в качестве инструмента для выявления пневмонии, они потенциально смогут минимизировать радиационное облучение этих пациентов.

   IX. МОНИТОРИНГ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА:

   1. Независимый мониторинг исходных данных

      Учитывая относительно небольшой размер этого исследования и отсутствие исследовательского агента, не будет создан комитет по мониторингу данных и безопасности для оценки данных и безопасности участников. Главный исследователь, а также IRB партнеров должны обеспечивать надзор и обзор протокола исследования на протяжении всего исследования.

   2. Мониторинг безопасности

      Официального мониторинга безопасности не будет. Исследователи ожидают, что риски участия в этом исследовании будут минимальными.

   3. Мониторинг результатов

      Мониторинга результатов не будет. Лечение или изменения в плане медицинского обслуживания не будут осуществляться на основе этого исследования.

   4. Руководство по отчетности о нежелательных явлениях

   Главный исследователь рассмотрит все отчеты о безопасности или других проблемах в течение 24 часов с момента получения уведомления и сообщит о них в IRB в соответствии с политикой Partners IRB «Сообщение о непредвиденных проблемах, включая нежелательные явления». Исследователям не потребуется DSMB для этого исследования.