Computergestützte Sauerstofftherapie-Entwöhnung bei schwerkranken Kindern

Die Prüfärzte werden eine Machbarkeitsstudie durchführen, gefolgt von einer randomisierten, kontrollierten Studie an kritisch kranken Neugeborenen und pädiatrischen Patienten unter Sauerstofftherapie.

Die Forscher werden eine modellbasierte adaptive Steuerungsarchitektur verwenden, um die FiO2-Einstellungen zu regulieren. Ein Hauptvorteil der Verwendung eines "adaptiven" Steuersystems besteht darin, dass die Reaktion des Patienten auf frühere FiO2-Einstellungen verwendet wird, um die am besten geeignete FiO2-Einstellung in festen Zeitintervallen neu zu berechnen. Als Ergebnis dieses iterativen und selbstkorrigierenden Prozesses konvergiert der FiO2-Wert im Laufe der Zeit auf den am besten geeigneten Wert.

Studienpopulation:

Kinder unter 18 Jahren, die auf der pädiatrischen Intensivstation aufgenommen werden und eine Sauerstofftherapie benötigen.

Studiendesign:

Fünfzehn Patienten werden für die Machbarkeitsstudie und 50 Patienten für die Wirksamkeitsstudie rekrutiert. Die Stichprobengröße wurde so berechnet, dass sie eine Leistung von 85 % mit einer Fehlerquote 1. Art von 0,05 lieferte, um eine 10 %ige Abnahme der Zeitdauer im hyperoxischen Zustand zu erkennen.

Definitionen:

Hypoxie: Sauerstoffsättigung durch Pulsoximetrie (SpO2) < 91 % > 1 min. Andauernde Hypoxie: Hypoxie für > 2 min. Schwere Hypoxie: SpO2 < 85 %. Andauernde schwere Hypoxie: SpO2 < 85 % für > 1 min. Hyperoxie: SpO2 > 96 % an FiO2 >0,21 >1 min Zielsättigungsbereich: SpO2 91-96 % Erhöhter FiO2-Bedarf: FiO2 >0,60

Die Patienten werden täglich auf Eignung überprüft. Die Einwilligung nach Aufklärung wird von den Eltern geeigneter Patienten eingeholt. Eine vom Statistiker erstellte Randomisierungstabelle wird verwendet, um Patienten im Verhältnis 1:1 entweder der manuellen oder der computergestützten Entwöhnungsgruppe zuzuordnen. Die Studie wird durchgeführt, nachdem der Patient länger als 24 Stunden auf der Station aufgenommen wurde. Vor Beginn der Studie sind zwei Stunden Atmungsstabilität ohne die Notwendigkeit einer anhaltenden Erhöhung des FiO2 oder einer Änderung der Beatmungseinstellungen erforderlich. Der SpO2-Zielbereich beträgt 91-96 % für Patienten auf der pädiatrischen Intensivstation. Als Teil ihrer üblichen Behandlung erhalten die Patienten ihre geplanten Beatmungsbehandlungen (z. Absaugen, Brustphysiotherapie) vor Studienbeginn.

Während des 4-stündigen Studienzeitraums werden die Patienten in der manuellen Entwöhnungsgruppe routinemäßig mit FiO2-Änderungen versorgt, die von der Krankenschwester oder dem Atemtherapeuten gemäß der Anordnung des Klinikers vorgenommen werden. Zur Überwachung wird ein zweites Pulsoximeter verwendet.

In der computergestützten Gruppe steht während der 4-stündigen Studie ein engagierter Prüfarzt am Krankenbett. Die Sauerstoffsättigung wird mit einem zweiten Pulsoximeter überwacht, das mit einem programmierten Computer verbunden ist. Der Computer bietet klinische Entscheidungsunterstützung, indem er alle 5-10 Minuten eine FiO2-Entwöhnungsempfehlung gibt. Wenn häufigere Änderungen der Sauerstoffsättigung über oder unter dem Zielwert auftreten, gibt der Computer häufigere Empfehlungen (alle 30-60 Sekunden), bis die Sättigung im Zielbereich liegt. Der Prüfarzt entwöhnt das FiO2 basierend auf der Computerempfehlung, wenn die vorgeschlagene Änderung als sicher befunden wird. Wird die Empfehlung abgelehnt, dokumentiert der Prüfer den Grund. Während dieser Zeit werden keine weiteren Änderungen vorgenommen, es sei denn, der Patient ist hypoxisch oder hyperoxisch.

Die Atemunterstützungseinstellungen (Fluss, Inspirationsdruck, Tidalvolumen, positiver endexspiratorischer Druck (PEEP), Druckunterstützung) bleiben während des Studienzeitraums unverändert, es sei denn, eine Eskalation der Einstellungen ist aufgrund von Änderungen des klinischen Status erforderlich.

Bei Hypoxie oder Hyperoxie kann eine manuelle Anpassung des FiO2 vorgenommen und alle klinisch notwendigen Eingriffe (z. Absaugen, vernebelte Behandlungen) werden durchgeführt, wenn der Computer nicht innerhalb von 1 Minute eine Empfehlung ausspricht. Wenn eine andere Intervention als eine FiO2-Erhöhung erforderlich ist, kann der Prüfarzt weitere Entwöhnungsempfehlungen aussetzen, bis die Intervention abgeschlossen ist. Die Datenerfassung kann ausgesetzt werden, wenn ein Artefakt erkannt wird.

Kriterien für das Aussetzen der computergestützten Entwöhnung:

• Akute respiratorische Verschlechterung > 2 min: Sauerstoffentsättigung, die Absaugung oder Vernebelungsbehandlung erfordert. Während dieser Zeit kann der FiO2 manuell angepasst werden.
• Akute hämodynamische Verschlechterung > 2 min: Hypotonie, Tachykardie oder Bradykardie (definiert nach Alter).
• Akute neurologische Verschlechterung > 2 min: Unruhe, die die Atmungsunterstützung beeinträchtigt und die Sauerstoffsättigung beeinflusst.
• Artefakt in der Sauerstoffsättigungsmessung.

Die Gesamtzeit, in der die Studie unterbrochen wurde, wird für jeden Patienten aufgezeichnet.

Kriterien für den Abbruch des Studiums für ein einzelnes Fach:

• Die Verschlechterung der Atmung hält länger als 5 Minuten an und es ist ein höheres Maß an Unterstützung erforderlich.
• Die hämodynamische Verschlechterung hält länger als 5 min an und Inotropika oder Vasopressoren werden eingeleitet.
• Der Patient entwickelt einen veränderten mentalen Status im Vergleich zum Zustand vor der Studie oder Anfallsaktivität > 2 min.
• Antrag der Eltern auf Rücktritt vom Studium.

Datensammlung:

Den Patienten wird eine eindeutige Subjektidentifikationsnummer (ID) zugewiesen. Identifizierbare Daten (z. Krankenaktennummer, Geburtsdatum) mit der dazugehörigen ID getrennt von anderen Daten aufgelistet und in einer sicheren, passwortgeschützten Datenbank (Box.com durch die Stanford University). Während der Studie werden Daten unter der Probanden-ID-Nummer (anonymisiert) gesammelt. Alle elektronischen Daten werden in der Box gespeichert und die Sammelblätter werden in einem verschlossenen Schließfach auf der pädiatrischen Intensivstation aufbewahrt, bis die Informationen in elektronischer Form übertragen werden.

Demografische Daten: Alter, Geschlecht, Rasse, Größe, Gewicht, Akutdiagnose, chronische Diagnosen, Ausgangsbedarf an Sauerstoff/Beatmungsunterstützung, Aufnahmedatum, Stunden der Beatmungsunterstützung, Art der Beatmungsunterstützung, Blutgasergebnisse, falls erhalten, Krankenhaustag. Blut wird nicht speziell für diese Studie entnommen, aber wenn bei dem Patienten Blutgas entnommen wurde, wird es aufgezeichnet. Die Bildgebungsergebnisse werden aufgezeichnet.

Während der Studienzeit:

SpO2, Atemfrequenz, Herzfrequenz, Blutdruck und Temperatur alle 1 min. Medikamente, die während und innerhalb von 1 Stunde vor dem Studienzeitraum verabreicht werden. FiO2-Änderungen (Computerempfehlungen und andere), Atemunterstützungseinstellungen und akute Interventionen (z. Absaugen, Beatmung, Sedierung) und Grund. Blutgasergebnis, falls vom Arzt angeordnet.

Statistische Analyse Das primäre Ergebnis ist die Dauer der Exposition gegenüber Hyperoxie. Sekundäre Ergebnisse sind das Auftreten und die Dauer der Hypoxie, die Dauer der Sauerstoffsättigung im Zielbereich, das Auftreten und die Dauer eines erhöhten Sauerstoffbedarfs und die Anzahl der manuellen FiO2-Anpassungen. Die Zeitdauer wird als Anteil der aufgezeichneten Gesamtzeit berechnet. Sauerstoffsättigung und FiO2 werden für Patienten in der manuellen Gruppe gemittelt und mit denen von Patienten in der computergestützten Gruppe verglichen, wobei ein zweiseitiger, einseitiger t-Test mit Spielraum verwendet wird, um zu testen, ob die computergestützte Gruppe mindestens abschneidet 10 % besser als die manuelle Gruppe. Die durchschnittliche Anzahl manueller Änderungen des FiO2 für Patienten in der manuellen Gruppe und die durchschnittliche Anzahl manueller Änderungen in der computergestützten Gruppe werden ebenfalls unter Verwendung eines t-Tests verglichen.

Auf der Grundlage früherer Messungen bei Neugeborenen und nach Berücksichtigung potenzieller Datenausfälle schätzen die Forscher, dass eine Population von jeweils 25 Patienten für die manuelle und die computergestützte Gruppe ausreichen würde, um die Hypothese zu testen. Während für diese Berechnung parametrische einseitige t-Tests bei zwei Stichproben verwendet wurden, ist nicht zu erwarten, dass sich die Ergebnisse der Verwendung nichtparametrischer Statistiken (basierend auf Wilcoxon-Rangtests) signifikant unterscheiden. In den Berechnungen der Ermittler verwendeten sie eine Typ-I-Fehlerschätzung von 0,05 (falsch positiv) und eine Potenz von 0,85 (Typ-II).

Um die Wirksamkeit des Experiments zu überwachen, werden die Forscher auch die Leistung des Experiments in der Halbzeitphase nach der Untersuchung von 25 Patienten bewerten. Darüber hinaus wird der Hauptforscher die Ergebnisse jedes Experiments genau überwachen, um auf signifikante Leistungsabweichungen zu achten.

Da diese Studie mit minimalem Risiko verbunden ist, sind Standortüberwachung oder Auditierung nicht Teil des Plans.

Die Datenerhebung und Eintragung in das Register und die Überwachung werden von 2 Ermittlern durchgeführt. Wenn Daten fehlen, kann der Patient von der statistischen Analyse ausgeschlossen werden, wenn die fehlenden Daten signifikant genug sind, um zu falschen Schlussfolgerungen zu führen.