Risk Stratification for COPD Exacerbations with CT Analysis and Multidimensional Trajectory Subtyping

通过 CT 分析和多维轨迹分型对 COPD 恶化进行风险分层

基本信息

  • 批准号:
    10658547
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 82.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-04-15 至 2028-02-29
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary The natural disease course of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is punctuated by events, termed exacerbations, when symptoms are acutely worse. Exacerbations are costly and burdensome – they are associated with accelerated lung function decline, impaired health status, increased hospitalization, and increased mortality. Evidence suggests that some individuals are particularly susceptible to exacerbations, but heterogeneity remains poorly understood. There is thus an urgent need to better delineate COPD heterogeneity and improve identification of groups at risk for these adverse outcomes as early as possible. Our long-term goal is to use quantitative imaging and trajectory-based subtype analysis to delineate COPD subpopulations, enabling early identification of subpopulations at risk for adverse, long-term outcomes. We have developed CT biomarkers of pulmonary vascular pruning, cardiac morphology, emphysema subtypes, airway thickening, and skeletal muscle wasting in CT imaging. However, we have not performed an integrative analysis of these biomarkers that could better delineate homogeneous subgroups. We have also developed a Bayesian trajectory algorithm that incorporates longitudinal data to identify distinct population subgroups with similar biomarker patterns while accounting for factors such as age and smoke exposure. Our overall objective in this proposal is to use multidimensional trajectory analysis to evaluate novel CT biomarkers in terms of exacerbation risk-stratification. Our central hypothesis is that multidimensional trajectory analysis of pulmonary and extra-pulmonary CT biomarkers can identify subgroups with latent susceptibility to exacerbations. The rationale for this work is that by identifying distinct trajectory subgroups using multiple CT biomarkers, we will better delineate COPD heterogeneity, leading to earlier, more precise risk-stratification – especially amongst those patients for whom CT imaging is the most reliably available data source, such as those who have undergone lung cancer CT screening. Aim 1 focuses on the methodical assessment of our novel CT biomarkers in terms of COPD exacerbation risk stratification using trajectory analysis. Aim 2 focuses on using CT biomarkers and trajectory analysis to identify subgroups within a lung cancer screening cohort that are at risk for hospitalizations due to COPD exacerbations. The approach is innovative, in our opinion, because it shifts focus from disease staging to identifying mechanistically similar subgroups (endotypes). The significance of these contributions will be an improved understanding of CT-assessed patterns of abnormality in cardio- pulmonary and extra-pulmonary systems and how these patterns present in trajectory subgroups at risk for adverse events. In turn, we expect this to better enable detection of early disease manifestations and subtype characterization. We expect these contributions to enable further studies of the mechanistic differences between subgroups as well approaches to preempt costly acute events by identifying the early-stage manifestations of at-risk groups.
项目摘要 慢性阻塞性肺疾病(COPD)的自然疾病过程被事件打断,称为 当症状严重恶化时,加剧。恶化是昂贵且朴实的 - 它们是 与肺功能下降,健康状况受损,住院增加以及 死亡率增加。有证据表明,有些人特别容易受到加重的影响,但是 异质性仍然知之甚少。因此,迫切需要更好地描述COPD 尽早对这些不良后果的群体的异质性和改进识别。我们的 长期目标是使用定量成像和基于轨迹的亚型分析来描述COPD 亚群,可以尽早确定有广告风险的亚种群,长期结局。我们 已经开发了肺血管修剪,心脏形态,肺气肿亚型的CT生物标志物, CT成像中的气道增厚和骨骼肌浪费。但是,我们尚未进行集成 对这些可以更好地描述同质亚组的生物标志物的分析。我们还开发了 贝叶斯轨迹算法结合了纵向数据,以识别不同的种群亚组 在考虑年龄和烟雾曝光等因素时,类似的生物标志物模式。我们的整体目标 在此提案中,是使用多维轨迹分析来评估新颖的CT生物标志物 加剧风险分层。我们的中心假设是肺的多维轨迹分析 肺外CT生物标志物可以识别具有潜在恶化的亚组。 这项工作的基本原理是,通过使用多个CT生物标志物识别不同的轨迹亚组,我们将 更好地描述COPD异质性,导致更早,更精确的风险分层 - 尤其是在 那些CT成像是最可靠的数据源的患者,例如 经过了肺癌CT筛查。 AIM 1专注于我们新型CT的有条理评估 生物标志物在COPD加剧风险分层方面使用轨迹分析。 AIM 2专注于使用 CT生物标志物和轨迹分析以识别在肺癌筛查队列中的亚组 COPD加重导致住院的风险。在我们看来,这种方法是创新的,因为它 从疾病分期转移到识别机械上相似的亚组(内型)的转变。意义 这些贡献将是对心脏异常的对CT评估模式的一种改进的理解。 肺部和肺外系统以及这些模式如何存在于有风险的轨迹亚组中 不利事件。反过来,我们希望这将更好地检测早期疾病表现和亚型 表征。我们期望这些贡献能够进一步研究机械差异 在亚组之间,通过识别早期阶段来抢占昂贵的急性事件的方法 处于风险群体的表现。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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