Automated case classification of neurologic adverse events at the point-of- care and enhanced virologic surveillance: new avenues towards quality improvement and precision medicine

Abstract

Introduction: The timely and unbiased classification of neurologic adverse events is challenging, especially in children. Aseptic meningitis, encephalitis, and acute disseminated encephalomyelitis (ADEM) may be triggered by infections, but also represent adverse events following immunization or drug administration. For a systematic surveillance of adverse events, uniform case criteria have been defined irrespective of the trigger of an event. When case criteria are applied retroactively, some cases may remain ‘indeterminate’ if pertinent clinical data were missing in routine records. The present work explores the use of mobile applications for personal and tablet computers to increase the yield of standardized case classification. Methods: The present work was conducted in the context of a quality management program at the Charité Department of Pediatrics in collaboration with the Robert-Koch- Institute. The VACC-Tool (Vienna Vaccine Safety Initiative Automated Case Classification Tool) was made available as a mobile application or web-user interface, allowing staff to capture all clinical parameters required by published case definitions for aseptic meningitis, encephalitis, myelitis, and ADEM. VACC-Tool assessments were compared to ICD-codes and to retrospective application of the same definitions to medical records. If available, stool samples were tested for human parechoviruses at the Robert-Koch-Institute. Results: From November 2010 – June 2013, 68,291 patients attended the pediatric emergency room and 11,575 were hospitalized. Of these, 521 patients participated in the program (mean age 7.6 years). Using the VACC-Tool, 180 cases (34.6 %) were classified as aseptic meningitis, encephalitis, and/or ADEM, 194 cases were ruled-out for any of the above-mentioned diagnoses. For 147 patients, classification remained ‘indeterminate’ because of missing laboratory, electrophysiology, or neuroimaging data. In comparison, 33 cases were missed by retrospective analysis of discharge summaries and 116 cases by ICD-10 codes. Detection of human parechoviruses in stool samples sent to the Robert-Koch-Institute was positively associated with evidence of seizures and/or rash in patients below 4 years of age. This collaboration also lead to a first case report of ADEM following human parechovirus infection. Conclusion: Digital media help physicians to ask ‘the right questions at the right time’, i.e. when the patient is still accessible. Higher case classification rates could be achieved if physicians were prompted to order pertinent diagnostic procedures in cases of clinical suspicion. The consistent implementation of consensus criteria at the point-of-care may lead to considerable improvements in routine healthcare, clinical research, and surveillance programs at the Robert-Koch-Institute.

Einleitung: Die zeitnahe und konsequente Erfassung neuroinfektiologischer Krankheitsbilder stellt ganz besonders bei Kindern eine Herausforderung dar. Aseptische Meningitis, Encephalitis und akute disseminierte Encephalomyelitis (ADEM) können sowohl durch Infekte hervorgerufen werden sowie, wenn auch seltener, durch Arzneimittel- oder Impfnebenwirkungen. Für eine lückenlose Surveillance müssen diagnostische Kriterien vereinheitlicht werden. Hierzu haben sich Expertengremien auf internationale Falldefinitionen geeinigt, die unabhängig vom Auslöser der Symptome universell einsetzbar sind. Wenn diese Kriterien rückwirkend angewandt werden, bleiben jedoch solche Fälle ungeklärt, bei denen relevante Parameter nicht bereits in der Routineversorgung erfasst wurden. Die vorliegende Arbeit soll klären, inwiefern der Einsatz mobiler Applikationen auf PCs und Tablet-Computern zu einer standardisierten und vollständigen Erfassung klinischer Fälle beitragen kann. Methodik: Die Arbeit erfolgte im Rahmen eines Qualitätsmanagementprogramms der Charité-Kinderklinik in Zusammenarbeit mit dem Robert-Koch-Institut. Hierbei wurde das VACC-Tool (ViVI Automated Case Classification-Tool) eingesetzt, das sowohl als App wie auch als Web-User Interface zur Verfügung stand. Das VACC-Tool hilft dabei sämtliche Parameter direkt am Patienten zu erfassen, die für die publizierten Falldefinitionen „Aseptische Meningitis“, „Encephalitis“, „Myelitis“ und „ADEM“ relevant sind. Die VACC-Tool-Resultate wurden mit der retrospektiven Anwendung derselben Fallkriterien auf den jeweiligen Entlassbrief verglichen sowie mit den darin dokumentierten ICD-Codes. Sofern verfügbar, wurden zusätzlich Stuhlproben im Robert-Koch-Institut auf humane Parechoviren getestet. Ergebnisse: Von November 2010 bis Juni 2013 wurden von 68.921 Patienten in der Charité-Kinderrettungsstelle 11.575 Patienten stationär aufgenommen. Am Qualitätsmanagementprogramm nahmen insgesamt 521 Patienten teil (Durchschnittsalter 7,6 Jahre). Mittels VACC-Tool konnten 180 (34,6 %) Fälle entweder als aseptische Meningitis, Encephalitis und/oder ADEM klassifiziert werden, in 194 Fällen konnten alle vier Diagnosen sicher ausgeschlossen werden. Für 147 Patienten blieb die Klassifizierung aufgrund mangelnder Labor-, elektrophysiologischer oder radiologischer Untersuchungsbefunde zunächst offen. Im Vergleich dazu wären bei der retrospektiven Auswertung der Entlassbriefe insgesamt 33 Fälle übersehen worden, mittels ICD-10 Codes sogar 116 Fälle. Die Untersuchung im Robert-Koch- Institut ergab, dass positive Parechovirusnachweise im Stuhl von Patienten unter 4 Jahren signifikant häufig mit Krampfanfällen und Hautausschlägen assoziiert waren. Zusätzlich konnte auf diesem Wege der bisher erste Fall einer ADEM infolge humaner Parechovirusinfektionen beschrieben werden. Schlussfolgerung: Der Einsatz digitaler Medien kann Ärzte dabei unterstützen, die richtigen Fragen zur rechten Zeit zu stellen, nämlich während der Patient noch vor Ort ist. Eine noch höhere Klassifizierungsrate ließe sich dann erreichen, wenn der Arzt bei bestätigtem Verdacht noch an relevante diagnostische Testverfahren erinnert würde. Hierdurch ließe sich die Umsetzung internationaler Konsensus-Kriterien vereinheitlichen, mit erheblichen Qualitätsverbesserungen für die Praxis, für klinische Studien und die Surveillance im Robert-Koch-Institut.