AI赋能数字听诊器改善抗生素管理试验 (BLAAAST)
BLAAAST试验:孟加拉国肺部听诊人工智能辅助抗生素管理随机对照试验
抗生素是治疗幼儿下呼吸道感染的主要手段,尽管大多数病例是由自限性病毒引起的。迫切需要创新的儿童友好型工具,以改善呼吸道疾病的诊断,安全减少抗生素的不必要使用,并适合在资源有限的环境中实施,从而安全地改善抗生素管理,遏制全球抗生素耐药性上升的趋势。
在孟加拉国肺部听诊人工智能抗生素管理试验(BLAAAST)中,研究人员旨在确定,在孟加拉国农村地区,通过临床指南结合市售的人工智能(AI)数字听诊器管理的儿童治疗失败频率是否不劣于仅使用指南的情况。研究人员假设,“增强型IMCI”参与者的治疗失败频率不会比标准护理差(±2%的边际),从而安全地将抗生素使用减少50-60%。研究人员还将评估,由人工智能数字听诊器增强的诊断策略是否可作为孟加拉国农村儿童标准护理的可持续替代方案。研究人员假设,通过人工智能数字听诊器增强的护理将因减少抗生素使用而带来额外益处,这些益处将超过数字听诊的成本,从而与当前实践相比具有成本效益。
BLAAAST提供了一个独特的机会,以评估由人工智能数字听诊器增强的临床指南对孟加拉国儿童肺炎结局的疗效,数字听诊是否可能在更广泛的抗生素管理策略中发挥作用,以及数字听诊器诊断工具在治疗患有呼吸道疾病的儿童方面是否具有成本效益。
研究概览
详细说明
研究医生将对参与者进行资格筛查。 筛查呈阳性的儿童将接受资格评估。 将获取书面知情同意书。 所有入组儿童将进行肺音录音。 研究医生将依次使用数字听诊器在参与者的四个胸部位置(两个前胸和两个后背)记录肺音。 每个胸部位置的录音时长为15秒,整个过程约2分钟。 肺音录音将传输到加密平板电脑,并由卷积神经网络模型进行分析,以自动检测正常和异常肺音。 录音完成后将进行区组随机化。 同意并符合资格标准的儿童将被随机分配到两个组别之一。
随机分配到干预组的儿童将根据自动化算法的肺音分类结果,接受阿莫西林糖浆(250mg/5ml浓度)或安慰剂。 数字听诊器结果呈阳性的儿童将接受阿莫西林,而结果呈阴性的儿童将接受安慰剂。 对照组(标准护理)的所有儿童将接受阿莫西林。 根据《儿童疾病综合管理》(IMCI)指南,治疗持续时间为五天,每日两次服用研究产品。 随机分配到对照组的儿童将接受阿莫西林糖浆(250mg/5ml浓度)治疗五天,因为所有对照组儿童均符合IMCI肺炎标准。 IMCI诊所的研究医生和照顾者将对随机分组不知情。 通过对所有入组儿童使用数字听诊器并隐藏设备上的自动化算法结果来实现盲法。
配备脉搏血氧仪和对乙酰氨基酚的经过培训的社区卫生工作者/护理人员将在入组后(定义为第1天)的第2、3、5和14天对所有参与者进行家访。 研究医生将进行第7天的研究访视并确定主要结局。 如果参与者在预定访视日无法接受访视,每次家访允许有24小时的窗口期。
任何符合治疗失败标准的儿童将被立即转运至研究机构(乌帕齐拉卫生中心),由研究医生确认并进行进一步治疗规划。 同样,血氧饱和度测量为90-94%将促使转诊给研究医生进行评估,以确定是否治疗失败。 治疗失败结局需要研究医生确认。 照顾者将获得试验电话热线,用于在计划访视之间进行沟通(通过短信或电话),以防在家访之间出现家长担忧。 如果照顾者愿意,也可以在社区卫生工作者(CHW)家访之间返回研究诊所,由研究医生进行重新评估。
对于任何接受阿莫西林或安慰剂的参与者,如果确认出现世界卫生组织(WHO)定义的紧急体征、WHO定义的临床危险体征或WHO定义的低氧血症,该儿童将住院并根据WHO指南并与孟加拉国国家指南一致,接受肠外抗生素治疗。 进一步的治疗和临床管理将由主治医生酌情决定。 对于任何接受阿莫西林或安慰剂的参与者,如果在第7天确认出现下胸壁凹陷和/或与年龄相比呼吸过快,并且确认没有任何WHO定义的紧急体征、没有任何WHO定义的临床危险体征以及没有WHO定义的低氧血症,则该儿童将开始口服阿莫西林-克拉维酸至少5天。 进一步的治疗和临床管理将由主治医生酌情决定。 只有在了解治疗分配对参与者的临床管理至关重要时,或在需要处理严重不良事件或对参与者安全构成风险的意外问题时,才会进行揭盲。
参与者将被纳入试验,每人持续2周。 至少有6次研究访视。 本研究中使用安慰剂是合理的,以维持参与者对分配治疗的依从性,并确保干预组和对照组之间的可比性。 如果没有安慰剂,未接受抗生素的参与者可能会不满意并寻求其他提供者的治疗,从而引入方案违背、观察者偏倚,并因导致对真实治疗效应的高估或低估而损害研究的有效性。 通过确保盲法,安慰剂对于减少研究者在结局评估中的偏倚也至关重要。 总之,通过使用安慰剂,研究可以准确区分适当不使用抗生素的效果与任何潜在治疗效果,从而提供稳健可靠的结果,最有可能对卫生政策产生影响。
基于先前数据,样本量为2500,试验中安慰剂组的一周(7天)治疗失败率约为4%,非劣效性界值选择为2%,基于干预组与标准护理相比治疗失败的最大临床可接受差异。 给定这些参数,研究者将至少有80%的把握度拒绝劣效性的零假设,假设干预组的治疗失败率等于安慰剂组的4%,单侧一类错误为0.05。
研究将记录需要医疗护理、需要住院和参与者死亡率作为三个主要安全性指标。 除了这三个参数外,研究者还将收集研究期间发生的所有意外不良事件(AEs)的数据。 不良事件将从入组到入组后第14天或直到所有随访程序完成(以较晚者为准)进行主动收集。
将实施严格的安全措施,包括将资格限制在患有非严重临床肺炎的“低风险”儿童、提供24/7沟通热线、密切的家访随访(至少5次家访,包括疾病前3天每天一次),并在需要时协助参与者诊所交通。 试验将设有数据安全与监测委员会(DSMB)和技术咨询小组。 如果需要进行非计划的医疗机构访视,参与者将报销产生的任何交通费用。 对于在家中进行的研访视以及与医院常规医疗访视协调的研究访视,参与者将不会获得直接补偿。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 第四阶段
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名:Eric D McCollum, MD, MPH
- 电话号码:410-955-2035
- 邮箱:emccoll3@jhmi.edu
研究联系人备份
- 姓名:Salahuddin Ahmed, PhD
- 电话号码:+880 255 035 439
- 邮箱:sahmed@prfbd.org
学习地点
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-
-
Sylhet、孟加拉国
- 招聘中
- Projahnnmo Research Foundation
-
接触:
- Salahuddin Ahmed, PhD
- 电话号码:+880 255 035 439
- 邮箱:sahmed@prfbd.org
-
-
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 孩子
接受健康志愿者
描述
纳入标准:
- 年龄2至59个月(60天至59个月29天),
- 病程14天或更短,
- 符合非重症肺炎标准,且
- 来自试验覆盖区域。
排除标准:
- 既往参与过试验,
- 年龄<2个月或>59个月,
- 病程>14天,
- 不符合IMCI定义的非重症肺炎标准,
- 血氧饱和度(SpO2)<90%,
- 中度或重度营养不良,
- 已知慢性疾病,
- 早产史,
- 存在一项或多项高风险临床体征(任何WHO定义的临床危险体征和/或WHO定义的紧急体征),
- 过去1周内已知抗生素暴露史,
- 根据IMCI指南需要全身抗生素治疗的非呼吸道疾病。
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:诊断
- 分配:随机化
- 介入模型:并行分配
- 屏蔽:四人间
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的:IMCI指南通过自动数字听诊器增强
IMCI儿童肺炎指南护理通过商用自动数字听诊器得到增强。
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数字听诊系统干预包括无线电子听诊器和手机应用程序,该系统通过自动化算法记录和分析肺音。该系统已获得欧盟IIa类医疗器械认证(EU Class IIa),这证实了其安全性和临床性能,并允许医护人员在临床设施中使用。
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无干预:未采用自动化数字听诊器增强的IMCI指南
未经市售自动数字听诊器增强的标准IMCI儿童肺炎护理。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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治疗失败
大体时间:7天
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治疗失败(主要结局)定义为(1)第7天或之前任何时间点死亡,或(2)第7天或之前任何时间点出现临床恶化(出现任何WHO危险征象和/或任何WHO紧急征象(即“高危”征象)),或(3)第7天(非第7天前)存在胸廓凹陷和/或年龄别呼吸过快,或(4)第7天或之前任何时间点失访,或(5)第7天或之前任何时间点因任何原因住院,或(6)第7天或之前任何时间点更换抗生素治疗。临床恶化定义为入组后任何时间点出现(1)任何WHO定义的临床危险征象,和/或(2)WHO定义的紧急征象,和/或(3)低氧血症(SpO₂ <90%)。
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7天
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
|---|---|---|
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治疗失败(修正版)
大体时间:7天
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治疗失败(修改版 - 次要结局)定义为(1)在第7天或之前任何时间死亡,或(2)在第7天或之前任何时间出现临床恶化(出现任何WHO危险征象和/或任何WHO紧急征象(即'高风险'征象)),或(3)在第7天(非第7天前)出现胸壁凹陷和/或年龄对应呼吸急促,或(4)在第7天或之前任何时间失访,或(5)在第7天或之前任何时间因任何原因住院,或(6)在第7天或之前任何时间更换抗生素治疗。临床恶化定义为(1)出现任何WHO定义的临床危险征象,和/或(2)WHO定义的紧急征象,和/或(3)入组后任何时间出现低氧血症(SpO2 <90%)。
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7天
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治疗复发
大体时间:14天
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治疗复发(次要结局)定义为(1)第7天后任何时间死亡,或(2)第7天后任何时间出现临床恶化(出现任何WHO危险体征和/或任何WHO紧急体征(即“高风险”体征)),或(3)第7天后出现与年龄相关的胸廓凹陷和/或呼吸过快,或(4)第7天后任何时间因任何原因住院。临床恶化定义为第7天后任何时间出现(1)任何WHO定义的临床危险体征,和/或(2)WHO定义的紧急体征,和/或(3)低氧血症(SpO₂ <90%)。
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14天
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亚组分析:按年龄分层的治疗失败情况
大体时间:7天
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按年龄分层的治疗失败分析(主要结局定义)
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7天
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亚组分析:按性别分层的治疗失败情况
大体时间:7天
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按性别分层的治疗失败分析(主要结局定义)
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7天
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亚组分析:按研究中心分层的治疗失败
大体时间:7天
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按研究地点分层的治疗失败分析(主要结局定义)
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7天
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数字听诊器分类一致性
大体时间:1天
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在参与者亚组中,入组时收集的肺音数字听诊器自动分析分类与专家评审小组分类之间的一致性。
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1天
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治疗失败时间(天数)
大体时间:7天
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所有治疗失败时间(以天为单位),比较不同组别间直至治疗失败的时间
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7天
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亚组分析:按年龄分层的治疗失败(修订定义)
大体时间:7天
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按年龄分层的治疗失败分析(修改后定义)
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7天
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亚组分析:按年龄分层的治疗复发情况
大体时间:14天
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按年龄分层分析治疗复发情况
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14天
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亚组分析:按性别分层的治疗失败(修正定义)
大体时间:7天
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按性别分层的治疗失败(修正定义)分析
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7天
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亚组分析:按性别分层的治疗复发情况
大体时间:14天
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按性别分层的治疗复发分析
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14天
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亚组分析:按研究中心分层的治疗失败(修正定义)
大体时间:7天
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按研究中心分层的治疗失败(改良定义)分析
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7天
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亚组分析:按研究中心分层的治疗复发情况
大体时间:14天
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按研究中心分层的治疗复发分析
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14天
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数字听诊器灵敏度
大体时间:14天
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在部分参与者亚组中,数字听诊器诊断相对于专家评审指定的金标准诊断的敏感性。
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14天
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数字听诊器特异性
大体时间:14天
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在一个参与者亚组中,数字听诊器诊断相对于专家评审指定的金标准诊断的特异性。
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14天
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数字听诊器阳性预测值
大体时间:14天
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在参与者亚组中,相对于专家评审指定的金标准诊断,数字听诊器诊断的阳性预测值。
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14天
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数字听诊器阴性预测值
大体时间:14天
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在参与者亚组中,数字听诊器诊断相对于专家评审指定的金标准诊断的阴性预测值。
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14天
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数字听诊器似然比
大体时间:14天
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在参与者的一个亚组中,数字听诊器诊断相对于专家评审指定的金标准诊断的似然比。
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14天
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数字听诊器诊断比值比
大体时间:14天
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在参与者的一个亚组中,数字听诊器诊断相对于专家评审指定的金标准诊断的诊断比值比。
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14天
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合作者和调查者
合作者
调查人员
- 首席研究员:Eric McCollum, MD, MPH、Johns Hopkins University
出版物和有用的链接
一般刊物
- Emmanouilidou D, McCollum ED, Park DE, Elhilali M. Computerized Lung Sound Screening for Pediatric Auscultation in Noisy Field Environments. IEEE Trans Biomed Eng. 2018 Jul;65(7):1564-1574. doi: 10.1109/TBME.2017.2717280. Epub 2017 Jun 19.
- WHO. Integrated Management of Childhood Illness: Chart Booklet. 2014;https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/104772/9789241506823_Chartbook_eng.pdf.
- Ginsburg AS, Mvalo T, Nkwopara E, McCollum ED, Ndamala CB, Schmicker R, Phiri A, Lufesi N, Izadnegahdar R, May S. Placebo vs Amoxicillin for Nonsevere Fast-Breathing Pneumonia in Malawian Children Aged 2 to 59 Months: A Double-blind, Randomized Clinical Noninferiority Trial. JAMA Pediatr. 2019 Jan 1;173(1):21-28. doi: 10.1001/jamapediatrics.2018.3407.
- Jehan F, Nisar I, Kerai S, Balouch B, Brown N, Rahman N, Rizvi A, Shafiq Y, Zaidi AKM. Randomized Trial of Amoxicillin for Pneumonia in Pakistan. N Engl J Med. 2020 Jul 2;383(1):24-34. doi: 10.1056/NEJMoa1911998.
- McCollum ED, Park DE, Watson NL, Buck WC, Bunthi C, Devendra A, Ebruke BE, Elhilali M, Emmanouilidou D, Garcia-Prats AJ, Githinji L, Hossain L, Madhi SA, Moore DP, Mulindwa J, Olson D, Awori JO, Vandepitte WP, Verwey C, West JE, Knoll MD, O'Brien KL, Feikin DR, Hammitt LL. Listening panel agreement and characteristics of lung sounds digitally recorded from children aged 1-59 months enrolled in the Pneumonia Etiology Research for Child Health (PERCH) case-control study. BMJ Open Respir Res. 2017 Jun 30;4(1):e000193. doi: 10.1136/bmjresp-2017-000193. eCollection 2017.
- Hoekstra NE, Chagomerana MB, Smith ZH, Kala A, McLane I, Verwey C, Olson D, Buck WC, Mulindwa J, Gaudio A, Kapoor S, Schuh HB, Chiume M, Fitzgerald E, Elhilali M, Mvalo T, Hosseinipour M, McCollum ED. Performance of an artificial intelligence algorithm for interpreting lung sounds from children hospitalised with pneumonia in Malawi. J Glob Health. 2025 Sep 19;15:04264. doi: 10.7189/jogh.15.04264.
- Kala A, Husain A, McCollum ED, Elhilali M. An objective measure of signal quality for pediatric lung auscultations. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2020 Jul;2020:772-775. doi: 10.1109/EMBC44109.2020.9176539.
- Graceffo S, Husain A, Ahmed S, McCollum ED, Elhilali M. Validation of Auscultation Technologies using Objective and Clinical Comparisons. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2020 Jul;2020:992-997. doi: 10.1109/EMBC44109.2020.9176456.
- Emmanouilidou D, McCollum ED, Park DE, Elhilali M. Adaptive Noise Suppression of Pediatric Lung Auscultations With Real Applications to Noisy Clinical Settings in Developing Countries. IEEE Trans Biomed Eng. 2015 Sep;62(9):2279-88. doi: 10.1109/TBME.2015.2422698. Epub 2015 Apr 13.
- Park DE, Watson NL, Focht C, Feikin D, Hammitt LL, Brooks WA, Howie SRC, Kotloff KL, Levine OS, Madhi SA, Murdoch DR, O'Brien KL, Scott JAG, Thea DM, Amorninthapichet T, Awori J, Bunthi C, Ebruke B, Elhilali M, Higdon M, Hossain L, Jahan Y, Moore DP, Mulindwa J, Mwananyanda L, Naorat S, Prosperi C, Thamthitiwat S, Verwey C, Jablonski KA, Power MC, Young HA, Deloria Knoll M, McCollum ED. Digitally recorded and remotely classified lung auscultation compared with conventional stethoscope classifications among children aged 1-59 months enrolled in the Pneumonia Etiology Research for Child Health (PERCH) case-control study. BMJ Open Respir Res. 2022 May;9(1):e001144. doi: 10.1136/bmjresp-2021-001144.
- Ahmed S, Sultana S, Khan AM, Islam MS, Habib GM, McLane IM, McCollum ED, Baqui AH, Cunningham S, Nair H. Digital auscultation as a diagnostic aid to detect childhood pneumonia: A systematic review. J Glob Health. 2022 Apr 23;12:04033. doi: 10.7189/jogh.12.04033. eCollection 2022.
- Grzywalski T, Piecuch M, Szajek M, Breborowicz A, Hafke-Dys H, Kocinski J, Pastusiak A, Belluzzo R. Practical implementation of artificial intelligence algorithms in pulmonary auscultation examination. Eur J Pediatr. 2019 Jun;178(6):883-890. doi: 10.1007/s00431-019-03363-2. Epub 2019 Mar 29.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- IRB00451423
- R01HD115597 (美国 NIH 拨款/合同)
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)?
IPD 计划说明
IPD 共享时间框架
IPD 共享访问标准
IPD 共享支持信息类型
- 研究方案
- 树液
- 国际碳纤维联合会
- 分析代码
- 企业社会责任
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
在美国制造并从美国出口的产品
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