Thora-3Di™ respirationsfrekvensvalidering

Mål:

Det primære formål er at demonstrere ækvivalens mellem Thora-3Di™ SLP-enheden og en Clinician Over-scored End Tidal C02 (COSC) afledt af en Capnograph (BCI Capnograph 9004), Smiths Medical) til måling af respirationsfrekvens.

Slutpunkt:

Det primære endepunkt er forskellen i respirationsfrekvensen mellem de to enheder.

Test artikel:

Thora-3Di™, ikke-kontakt; måler respirationsfrekvens ved SLP fra SLPVol/tids-sporet.

Komparator:

Kliniker overbedømte End Tidal C02 afledt af en Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); måler RR fra endetidal CO2 (EtCO2) bølgeformen.

Patienttilmelding og procedurer:

Maksimalt 43 forsøgspersoner vil blive tilmeldt på tværs af 2 steder for at opnå 34 evaluerbare datasæt af:

• 24 patienter med respiratorisk sygdom/svækkelse (med minimum 7 og maksimum 17, der skal indskrives på hvert sted)
• 10 Normale forsøgspersoner uden aktuel eller tidligere diagnose af luftvejssygdom (minimum 3 og maksimalt 7 skal tilmeldes på hvert sted)

Prøvestørrelse:

En prøvestørrelse på 34 forsøgspersoner er blevet bestemt til at give mindst 80 % effekt, når MSD er 0,4. En tidligere undersøgelse viste, at MSD mellem testenheden og Embletta-enheden var 0,31, og derfor bruger vi konservativt værdien på 0,4 til at beregne effekt. I den undersøgelse var den gennemsnitlige forskel -0,26, og standardafvigelsen af ​​forskellene var 0,49. Vi antager, at 80 % af de tilmeldte forsøgspersoner vil give evaluerbare data. Specifikt vil en tilmeldt stikprøvestørrelse på 43 forsøgspersoner give 43*.80 = 34 evaluerbare emner. Denne prøvestørrelse giver mindst 80 % effekt, når den sande MSD er 0,4 eller mindre.

Undersøgelsen vil bestå af én fase, som vil bestå af:

• Hver deltager vil blive målt samtidigt med begge enheder ved 1 lejlighed i en varighed på 5-9 minutter.
• Deltageren vil blive målt i siddende stilling.

Måleudstyr:

End Tidal C02 vil blive målt ved hjælp af en Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Udløbet gas vil blive opsamlet via en næsekanyle med prøveudtagningsslange og fugtfælde. Udløbet gas udtages med en strømningshastighed på 150 ml/min ± 20 ml. Enheden har en gennemsnitlig forsinkelsestid på 1,8 sekunder og en responstid på 2,1 sekunder, som vil blive taget i betragtning i analysen. BCI Capnograph 9004 har et displayområde på 0 - 100 mmHg og er nøjagtigt til ±2 mmHg, yderligere information kan findes i enhedens betjeningsvejledning. Kapnografbølgeformer vil blive optaget på en computer ved at bruge det analoge output fra kapnografen. Det analoge output vil blive samplet ved 30 Hz ved hjælp af en 16 bit analog til digital konverter (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, UK). Samplinghastigheden på 30 Hz er valgt, da den er lig med displayets opdateringshastighed for bølgeformen på enheden, og den er derfor tættest på, hvad klinikere almindeligvis vurderer. Klinikerens overbedømte kapnografiske RR vil blive afledt fra capnogrammets CO2-bølgeform. Kapnografienheden vil blive kalibreret i henhold til producentens instruktioner. Kapnografi-enhedernes respirationsfrekvensområde er 0 -150 brpm.

Thoraco-abdominal bevægelse vil blive målt ved hjælp af en Thora-3Di. Den anvendte gitterstørrelse vil være 14 x 10. Fem minutters kontinuerlig hvilende tidevandsvejrtrækningsdata vil blive indhentet for hvert individ. Signalerne samples ved 30 Hz og repræsenterer den forreste thoraco-abdominale vejrtrækningsbevægelse. Thora-3Di-softwaren giver et numerisk output af RR som middel brpm, beregnet ud fra SLPVol/Time-trace over en valgt tidsramme.

De fem minutters kontinuerlige hvilende vejrtrækningsdata vil blive indsamlet samtidigt fra begge enheder.

Dataoverførsel:

Kapnografiske output vil blive hentet og gemt som datafiler til efterfølgende behandling og gennemgang. Thora-3Di™-softwarens thoraco-abdominale signaler vil blive eksporteret til kommaseparerede værdi-filer (CSV).

Før dataanalyse vil alle målinger blive vurderet på deres kvalitet, og eventuelle protokolovertrædere identificeres. Thora-3Di™-enhedens software detekterer støjniveauet af udgangssignalet, og hvor softwaren markerer en måling som for meget støjende, vil en måling ikke blive opnået. For eksempel, hvis en patient bevæger deres overkrop, kan det forhindre en gyldig Thora-3Di™-måling i at blive optaget. På samme måde kan interferens med eller kondensering i kapnografiprøveslangen producere artefakter eller forhindre, at et gyldigt kapnografispor registreres. Hvor parrede prøver ikke kan opnås på grund af protokolbrud, vil dette gøre dataene uanalyserbare, så disse forsøgspersoner vil blive udelukket fra analysen. Oplysninger om protokolovertrædere, men vil blive opstillet i tabelform med årsager til udelukkelse anført. Enhver specifik underpopulation eller sygdomstilstand, hvor Thora-3Di™ ikke fungerede som forventet, vil blive noteret. Detaljer om analyserbare datasæt (dvs. ekskl. protokolovertrædere) vil blive opstillet i tabelform

Dataanalyse:

Den primære endepunktsanalyse er at sammenligne outputrespirationsfrekvensen for Thora-3Di med den for en COSC målt over en tilfældigt udvalgt epoke på et minut for hvert individ. Måleperioden på 5 minutter vil spænde over området for tilsigtet brug af Thora-3Di™. En varighed på 1 minut er valgt som en passende sammenligningsperiode for analysen, da antallet af vejrtrækninger i et minut er den varighed, som respirationsfrekvensen er klinisk defineret over. Hvor SLP-sporingen er orange, eller der er en væsentlig ændring i basislinjen eller en stigning forårsaget af kropsbevægelser eller sådan, som ellers ville blive udelukket ved mærkning, vil disse segmenter af optagelsen ikke blive brugt i analysen. Dette er i overensstemmelse med den tilsigtede brug af enheden.

For at identificere den tilfældigt udvalgte epoke for hvert emne, vil en ensartet tilfældig talgenerator blive brugt til at generere en tilfældig startprøve, hvorfra en 1 minuts epoke af data vil blive afkortet til yderligere analyse. Dette vil blive gjort ved hjælp af rand-funktionen i MATLAB. Koden bliver:

startprøve = round((rand*4)*60*Fs), hvor rand er den ensartede tilfældige talgenerator, ganges den med 4 for at øge standardområdet på [0,1] til [0,4]. rand*4 producerer i det væsentlige det tidspunkt (i minutter), hvorfra 1 minuts data vil blive afkortet. Resten af ​​koden oversætter startminuttet til et prøvenummer, det vil sige ganget med 60 for at få tiden i sekunder, ganget med Fs (enhedens samplingshastighed) for at få prøven og endelig, da prøver altid er heltal, rund tallet for at få det nærmeste startprøvenummer.

Denne tilfældige talgenereringsproces vil blive gentaget for at allokere et tilfældigt startpunkt til hvert af de parrede analyserbare datasæt. For at udlede SLP-respirationsfrekvensen, vil sektionen, der svarer til en 1 minuts epoke for hver prøve (som identificeret i tabellen 'Vurderet parret prøve') blive valgt på SLPVol/Time-sporet af Thora-3Di. RR-værdien for denne periode, som er et direkte output fra softwaren, vil blive registreret for denne tidssektion.

For at udlede COSC RR vil en ekspert kliniker kun blive forsynet med kapnografsporene og vil verificere hvert åndedrag i den angivne 1 minuts epoke af kapnografoutputtet og beregne RR for tidssektionen for hvert individ.

For at sikre, at der ikke er nogen bias i scoringen, vil klinikeren, der scorer kapnografoutputtet, ikke have nogen reference til Thora-3Di™-sporet eller SLP-respirationsfrekvensen, og på samme måde vil den individuelle afledte SLP-respirationsfrekvens ikke have nogen reference til kapnografoutputtet eller den afledte COSC respirationsfrekvens.

For at sikre, at der ikke indføres bias fra dataindsamlingsstadiet til databehandlingsstadiet, er den operatør, der indsamler dataene, ikke involveret i scoringen af ​​output.

Hypoteser:

Følgende hypoteser vil blive testet med et signifikansniveau på =0,05:

• Nulhypotese: Den sande RMSD (root mean squared difference) mellem test- og referenceenhed RR er større end eller lig med 0,9 brpm.
• Alternativ hypotese: Den sande RMSD er mindre end 0,9 brpm.

Hypoteserne ovenfor svarer til følgende:

Nulhypotese: Den sande middelkvadratforskel (MSD) mellem test- og referenceenhed RR er større end eller lig med 0,81 (vejrtrækninger pr. minut)2.

Alternativ hypotese: Den sande MSD er mindre end 0,81 (vejrtrækninger pr. minut)2. En RMSD< 0,90 brpm indebærer, at 95 %-grænserne for enighed er inden for 2 brpm (se afsnit 14.2). Foruddefinerede grænser for overensstemmelse på 2 brpm blev foreslået af Smith et al. 2011 som klinisk ubetydelig.

Analysepopulationer:

Undersøgelsespopulationen vil omfatte normale forsøgspersoner og forsøgspersoner med andre luftvejssygdomme. Den fulde analysepopulation vil omfatte alle patienter, der blev indgået i undersøgelsen, eksklusive protokolovertrædere, og som leverede et par målinger fra Thora-3Di-enheden og COSC. Denne population vil blive brugt som en del af den primære analyse.

Samling af data på tværs af websteder:

For at vurdere poolbarheden af ​​data på tværs af steder vil de gennemsnitlige absolutte forskelle mellem RR målt af Thora 3Di og Capnograph sammenlignes med en to-prøve t-test. Hvis p-værdien af ​​testen er større end 0,10, vil poolbarheden af ​​data blive konkluderet.

Primære slutpunktsanalyse og acceptkriterier:

Respirationsfrekvenstællinger fra Thora 3Di og COSC vil blive sammenlignet på en parvis måde. For at teste hypotesen om, at MSD er mindre end 0,81 brpm2, vil der blive lavet en Wald-test. Følgende teststatistik vil blive beregnet og sammenlignet med tærskelværdien på -1,645 fra en standard normalfordeling:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) hvor υ(τ=0,81) er den estimerede standardfejl for MSD'en, idet det antages, at den gennemsnitlige MSD er 0,81, som defineret i afsnit 14.2. Hvis T<-1,645, vil nulhypotesen blive forkastet, og vi vil konkludere, at testanordningen har tilstrækkelig nøjagtighed.

Derudover vil Bland-Altman-grunde blive produceret, og 95%-grænserne for enighed vil blive beregnet. Specifikt vil forskellene mellem test- og referenceenheds RR-målinger blive plottet mod gennemsnittet af de to RR-målinger. Referencelinjer, der repræsenterer 95 % grænserne for overensstemmelse, defineret ved middelforskellen ±1,96x standardafvigelse af forskellen, vil også blive inkluderet på plottet. Der vil også blive givet et spredningsplot med den lineære regressionslinje og dens hældning og skæringspunkt.

Acceptkriterierne for det primære endepunkt er +/- 2 brpm. Dette svarer til en MSD<0,81 brpm2.

Samlet analyse Alle forsøgspersoner, der indgår i undersøgelsen, vil blive redegjort for ved at angive antallet af patienter, der er indtastet, antallet i hver population, abstinenser og årsagerne til tilbagetrækningen. Sammenfattende statistik for uønskede hændelser, demografi, kliniske karakteristika, respirationsfrekvenser fra Thora 3Di-enheden og COSC vil blive produceret. Generelt vil kategoriske data blive opsummeret ved hjælp af frekvenstællinger og procenter, og kontinuerlige data vil blive opsummeret ved hjælp af middel, standardafvigelser, minimumsværdier, medianer og maksimum. Disse oversigter vil blive inspiceret for eventuelle relevante mønstre, og yderligere analyser kan udføres efter behov.