Evaluering af InterFACE-AR-systemet til hjerte-lungearrest: Et multicenter, randomiseret kontrolleret forsøg (InterFACE-AR)

Introduktion Hjerte-lunge-redning (CPR) ydes til tusindvis af patienter, der lider af hjerte-lungestop (CPA) hvert år i Nordamerika. Tilvejebringelsen af ​​guideline-kompatible grundlæggende livsstøtte (BLS) og avanceret livsstøtte (ALS) forbedrer patientresultater efter hjertestop. Desværre kæmper sundhedsudbydere for konsekvent at udføre BLS4, 5 og ALSuring hjertestop i overensstemmelse med retningslinjerne. Afvigelser fra American Heart Association (AHA) retningslinjer for genoplivning er forbundet med nedsat overlevelse fra hjertestop på hospitalet, hvilket signalerer et presserende behov for at designe, evaluere og implementere nye strategier for at forbedre leveringen af ​​BLS- og ALS-behandling.

Forsinkelser i adrenalinadministration, forsinkelser i defibrillering, medicindoseringsfejl og fejl i identifikation og behandling af den underliggende tilstand repræsenterer almindelige afvigelser fra genoplivningsretningslinjer forbundet med dårlige patientresultater fra hjertestop. Tidligere undersøgelser peger på høj mental arbejdsbelastning blandt genoplivningsteammedlemmer som en væsentlig bidragyder til protokolafvigelser. Den dynamiske karakter af genoplivning udgør en betydelig udfordring for teamledere, som engagerer sig i komplekse kognitive processer, der resulterer i ekstremt høj mental arbejdsbyrde, hvilket fører til dårlig beslutningstagning og fejl. At reducere teammedlemmernes mentale arbejdsbyrde ved at yde beslutningsstøtte under genoplivning kan potentielt forbedre kvaliteten af ​​plejen under hjertestop. Vores forskerhold sigter mod at løse disse problemer ved at designe et nyt system, der integrerer augmented reality (AR) og skærmbaseret teknologi for at yde beslutningsstøtte til genoplivningshold under hjerte-lungestop.

Kognitive hjælpemidler er beslutningsstøtteværktøjer, der giver tilskyndelse til at tilskynde til genkaldelse af information, og dermed frigøre mentale ressourcer for at øge sandsynligheden for ønsket adfærd. Kognitive hjælpemidler er blevet afprøvet i forskellige former til brug under genoplivning, herunder lommereferencekort og digitale apps. Simuleringsbaserede undersøgelser af kognitiv hjælp brugt under hjertestophændelser har vist forbedret overholdelse af retningslinjer, forbedret tid til at udføre kritiske opgaver og reduceret frekvens af kritiske fejl. Desværre har eksisterende lommereferencekort og mobilapps betydelige mangler - de kræver alle, at udbydere søger gennem indhold for at identificere relevant information. Dette giver en distraktion og øger den mentale arbejdsbyrde - hvilket resulterer i forringet kommunikation og dårlig situationsfornemmelse - hvilket begge forårsager forsinkelser og fejl i behandlingen.

Augmented reality (AR) og displayskærme har potentialet til at løse disse huller. Augmented reality kan præsentere individualiseret, rollespecifik vejledning for potentielt at reducere mental arbejdsbyrde; mens en skærm i det kliniske miljø kan tilbyde information til hele teamet for at forbedre kommunikationen og øge situationsbevidstheden.

Augmented reality ved hjælp af en hovedmonteret enhed giver mulighed for deltagerinteraktion med det virkelige miljø, mens de viser tredimensionelle interaktive billeder i en brugers synsfelt uden at forstyrre det normale syn. AR-baserede kognitive hjælpemidler muliggør hurtig beslutningstagning ved at give klinisk relevante prompter og understøtte foregribende adfærd ved at liste kommende opgaver. Undersøgelser gennemført af vores forskerhold har vist, at en AR-enhed, der giver klinisk vejledning til teamlederen, forbedrer overholdelse af retningslinjer for genoplivning af pædiatrisk og neonatal genoplivning, men kom til kort med at forbedre tiden til adrenalin eller defibrillering. I disse undersøgelser var AR-systemerne fuldstændigt afhængige af data indsamlet fra teamlederen gennem AR-enheden for at bestemme den kliniske vejledning. Denne forstærkede arbejdsbyrde for teamledere, som bidrog til forsinkelser i opgaveafslutningen. Ved udformningen af ​​et nyt system er vores overordnede mål at reducere den mentale arbejdsbyrde ved at give rollespecifik og rettidig information til nøgleteamets genoplivningsteammedlemmer. For at nå dette mål udviklede vi en mobilapp (dvs. Guiding Pad app), som bruges af kortsygeplejersken, som giver vejledning om afventende opgaver, når kortsygeplejersken indtaster afsluttede opgaver. Guiding Pad-appen har grænseflader med en stor LCD-skærm (liquid crystal display) i genoplivningsrummet, hvilket giver en samarbejdsplatform, der bruges til at støtte sundhedsudbydere under behandling af hjertestop - kaldet InterFACE (Interconnected and Focused Mobile Applications in the Patient Care Environment). Integration af LCD-skærmen giver mulighed for visning af hjertestopalgoritmen og en løbende liste over udførte opgaver, som vi forventer vil fremme kommunikation og fælles situationsfornemmelse. Når den er tilsluttet AR-enheder, giver Guiding Pad-appen mulighed for, at rollespecifik beslutningsstøtte kan deles med udbyderen, der bærer AR-enheden.

I den foreslåede undersøgelse vil vi evaluere virkningen af ​​et forbedret system, InterFACE-AR, som giver rollespecifik beslutningsstøtte til teamlederen og medicinsygeplejersken gennem AR-enheder, samtidig med at teamets situationsbevidsthed optimeres ved at vise en køreplan for patientbehandling på LCD-skærmen (Figur 1). Kliniske data vil blive indsamlet fra mobilappen på en tablet, der bruges af kortsygeplejersken. Forsøget har til formål at vurdere den individuelle og kombinerede effektivitet af InterFACE-AR-komponenter (dvs. AR-enheder og LCD-skærm) om overholdelse af AHA-retningslinjer for genoplivning under simuleret hjertestop ved at udføre et randomiseret kontrolleret forsøg med et faktorielt design.

Det primære formål er blandt pædiatriske sundhedsteams at bestemme, om brugen af ​​AR-enheder alene (for teamlederen og medicinsygeplejersken), LCD-skærmen alene eller AR-enheder og LCD-skærm kombineret (dvs. InterFACE-AR) sammenlignet med grupper, der bruger AHA-lommereferencekortet (kontrol), forbedrer overholdelse af AHA-retningslinjerne for genoplivning. Vores sekundære mål er at bestemme virkningen af ​​AR-enheder, LCD-skærmen og det fulde InterFACE-AR-system på udbyderens arbejdsbyrde, kognitiv belastning, lederskab og teamworkadfærd, typer og mønstre af sprog, der bruges under genoplivning, klinisk ydeevne (f.eks. antal og typer af pauser i CPR), og for at beskrive brugeroplevelser med komponenterne i InterFACE-AR.

METODER Vi vil udføre et prospektivt, simulationsbaseret randomiseret kontrolleret forsøg med et faktorielt studiedesign. Simuleringsbaseret forskning giver fordelen ved at besvare forskningsspørgsmål uden risiko for skade på patienter. Etisk godkendelse vil blive opnået på alle steder. Deltagerne vil blive rekrutteret til undersøgelsen i hold på fem, bestående af en teamleder, kortsygeplejerske, medicinsygeplejerske og to klinikere ved sengekanten, som skal udføre HLR. To forskningsaktører, der spiller de scriptede roller som luftvejsudbyder og CPR-coach, slutter sig til hver gruppe og består af et genoplivningsteam på syv sundhedsudbydere. Skuespillere vil blive trænet med metodik, der med succes er brugt i tidligere multicenterforsøg. Deltagerholdene vil styre ét simuleringsscenarie for hjerte-lungestop ved at bruge den specifikke forsøgsintervention, der er tildelt under randomisering.

Vores faktorielle undersøgelsesdesign vil vurdere den individuelle og synergistiske virkning af to interventioner designet til at yde beslutningsstøtte: (a) Augmented reality-enheder til teamlederen og medicinsygeplejersken; og (b) LCD-skærm.

Intervention A: Augmented Reality-enheder - data indsamlet fra Guiding-Pad-appen vil blive ført til to AR-enheder (dvs. teamleder og medicinsygeplejerske), som skal yde rollespecifik beslutningsstøtte til disse to udbydere.

Intervention B: LCD-skærm - data indsamlet fra Guiding-Pad-appen vil blive ført til LCD-skærmen, som vil blive monteret på en væg, i frit udsyn, så hele genoplivningsteamet kan se.

Intervention C: InterFACE-AR System - data indsamlet fra Guiding-Pad-appen vil blive ført til de to AR-enheder (dvs. teamleder og medicinsygeplejerske) for at yde rollespecifik beslutningsstøtte og til LCD-skærmen, i frit udsyn, så hele genoplivningsteamet kan se.

Kontrolgruppe: AHA Pocket Reference Card - alle deltagere vil have adgang til AHA Pocket Reference Card, som er det mest brugte kognitive hjælpemiddel under genoplivning.

Efter randomisering vil alle deltagere se en standardiseret orienteringsvideo, der beskriver det kliniske miljø, udstyr, dukkefunktionalitet og deltagerroller. Videoindholdet vil blive skræddersyet til at inkludere en orientering om den intervention, der er tildelt hver gruppe, efterfulgt af en 15-minutters bordpladeøvelsessimulering, hvor deltagerne har mulighed for at bruge den tildelte intervention i deres udbyderroller ved at gennemgå et hjertestopscenario, mens de sidder. ved et bord. For eksempel vil deltagere i InterFACE-AR-gruppen lave en bordsimulering med medicinsygeplejersken og teamlederen ved hjælp af AR-enheden, kortsygeplejersken ved hjælp af Guiding Pad-appen og LCD-skærmen, der er synlig for hele teamet. Deltagere, der er tildelt kontrolgruppen, vil deltage i en bordsimulering ved hjælp af AHA-lommereferencekortet.

Et 18-minutters simuleringsscenarie for hjerte- og lungestop (ventrikulær takykardi til ventrikulær fibrillation til pulsløs elektrisk aktivitet) vil blive kørt for alle deltagere med HLR-kvalitetsdata indsamlet af Zoll R Series feedback-defibrillatoren. Alle rekrutteringssteder vil bruge den identiske pædiatriske dukke (SimJuniorTM, Laerdal Corporation), specielt designet og kalibreret til HLR-træning. Alle simuleringsscenarier vil blive nøje standardiseret ved at bruge en scenarieskabelon med højt scriptede skuespillerroller og patientforløb. Efter afslutningen af ​​scenariet vil deltagerne fuldføre NASA-TLX-undersøgelsen, brugeroplevelsesspørgeskemaet, systemanvendelsesundersøgelsen, undersøgelsen af ​​teknologiacceptmodel og STAI-undersøgelsen. Scenarier vil blive optaget fra fugleperspektiv ved fodenden af ​​sengen og af high-definition action-kameraer båret håndfrit af lederen og medicinsygeplejersken. Efter sessionen vil alle deltagere modtage en pædagogisk debriefing for at løse præstationsproblemer ved hjælp af en blandet metode til debriefing.

Randomisering vil ske på teamniveau, stratificeret efter undersøgelsessted og holdlederens køn (for at sikre ligelig fordeling af køn i begge arme) og udført i blokke af 4 for at sikre en jævn fordeling af hold på tværs af undersøgelsesarme. Randomiseringspakker vil blive udarbejdet på et centralt undersøgelsessted ved hjælp af en webbaseret tilfældig talgenerator (f.eks. www.sealedenvelope.com). Sekventielt nummererede rekrutteringspakker, der leveres til hvert websted, vil indeholde forseglede uigennemsigtige konvolutter (dvs. én kuvert pr. hold) med tildelinger af studiearme og unikke identifikationskoder for deltagerne.

Prøvestørrelsesestimation er baseret på det primære resultatmål. Prøvestørrelsesestimatet antager, at hovedeffekterne af de 2 forskellige indgreb på tiden til første dosis adrenalin vil omfatte de 2 primære sammenligninger. Hvis der tages højde for Bonferroni-justeringer, blev p < 0,025 betragtet som statistisk signifikant. Tiden til den første dosis af epinephrin blev tidligere rapporteret til at være ca. 165 sek. med en standardafvigelse på 60 sek. Vi sigter mod at forbedre tiden til første dosis adrenalin til 120 sekunder, hvilket er forbundet med forbedrede kliniske resultater fra hjertestop hos børn10. Hvis man antager ens variabilitet blandt hold, der modtager begge interventioner, for at opdage en forskel på 45 sekunder i tid til at administrere den første dosis adrenalin, med en styrke på 0,8 og et signifikansniveau på 0,025 for hver af sammenligningerne, vil den nødvendige stikprøvestørrelse være 68 hold (17 hold pr. studiearm). Baseret på vores tidligere erfaringer med simulationsbaseret forskning anslog vi 15 % af de manglende data på grund af tekniske problemer. Under hensyntagen til manglende data sigter vi mod at rekruttere i alt 80 teams (20 teams pr. undersøgelsesarm).

STATISTISK ANALYSE Demografiske karakteristika for deltagere inklusive køn, køn, profession og erfaring vil blive rapporteret ved hjælp af beskrivende statistikker på tværs af alle undersøgelsesarme. Analyserne vil blive udført i teamenheden. Vi vil bruge multivariabel lineær regressionsanalyse til at vurdere effekten af ​​både interventioner på de primære og sekundære resultater og inddrage interaktionsleddet i modellen. Da effekterne af de to interventioner kan være ikke-additive, vil vi også rapportere effekten af ​​hver intervention på hvert niveau af den anden intervention. Alle estimater af interventionseffekter vil blive rapporteret som gennemsnitlige forskelle med 95 % konfidensintervaller.