Validación de frecuencia respiratoria Thora-3Di™

Objetivos:

El objetivo principal es demostrar la equivalencia del dispositivo Thora-3Di™ SLP y un C02 espiratorio final (COSC) sobrevalorado por el médico derivado de un capnógrafo (BCI Capnograph 9004), Smiths Medical) para la medición de la frecuencia respiratoria.

punto final:

El criterio principal de valoración es la diferencia en la frecuencia respiratoria entre los dos dispositivos.

Artículo de prueba:

Thora-3Di™, sin contacto; mide la frecuencia respiratoria por SLP a partir de la traza SLPVol/time.

Comparador:

El médico superó la puntuación de CO2 tidal final derivado de un capnógrafo (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); mide la FR a partir de la forma de onda final del CO2 tidal (EtCO2).

Procedimientos e inscripción de pacientes:

Se inscribirá un máximo de 43 sujetos en 2 sitios para lograr 34 conjuntos de datos evaluables de:

• 24 pacientes con enfermedad/deterioro respiratorio (con un mínimo de 7 y un máximo de 17 para inscribirse en cada sitio)
• 10 sujetos normales sin diagnóstico actual o previo de enfermedad respiratoria (mínimo de 3 y máximo de 7 para ser inscritos en cada sitio)

Tamaño de la muestra:

Se ha determinado que un tamaño de muestra de 34 sujetos produce al menos un 80 % de potencia cuando la MSD es 0,4. Un estudio anterior encontró que la MSD entre el dispositivo de prueba y el dispositivo Embletta era de 0,31, por lo que usamos de forma conservadora el valor de 0,4 para calcular la potencia. En ese estudio, la diferencia de medias fue de -0,26 y la desviación estándar de las diferencias fue de 0,49. Suponemos que el 80% de los sujetos inscritos producirán datos evaluables. Específicamente, un tamaño de muestra inscrito de 43 sujetos producirá 43*.80 = 34 sujetos evaluables. Este tamaño de muestra produce al menos un 80 % de potencia cuando la verdadera MSD es 0,4 o menor.

El estudio constará de una etapa, que constará de:

• Cada participante se medirá simultáneamente con ambos dispositivos en 1 ocasión durante una duración de 5-9 minutos.
• El participante será medido en la posición sentada.

Dispositivos de medición:

El CO2 espiratorio final se medirá con un capnógrafo (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). El gas espirado se recolectará a través de una cánula nasal con línea de muestreo y trampa de humedad. El gas espirado se muestreará a un caudal de 150 ml/min ± 20 ml. El dispositivo tiene un tiempo de retardo medio de 1,8 segundos y un tiempo de respuesta de 2,1 segundos que se tendrán en cuenta en el análisis. El BCI Capnograph 9004 tiene un rango de visualización de 0 - 100 mmHg y tiene una precisión de ±2 mmHg; se puede encontrar más información en el manual de instrucciones del dispositivo. Las formas de onda del capnógrafo se registrarán en una computadora utilizando la salida analógica del capnógrafo. La salida analógica se muestreará a 30 Hz mediante un convertidor de analógico a digital de 16 bits (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, Reino Unido). Se selecciona la frecuencia de muestreo de 30 Hz porque es igual a la frecuencia de actualización de la visualización de la forma de onda en el dispositivo y, por lo tanto, es la más cercana a lo que los médicos suelen evaluar. El RR capnográfico sobrevalorado por el médico se derivará de la forma de onda de CO2 del capnograma. El dispositivo de capnografía se calibrará de acuerdo con las instrucciones del fabricante. El rango de tasa de respiración de los dispositivos de capnografía es de 0 a 150 lpm.

El movimiento toracoabdominal se medirá con un Thora-3Di. El tamaño de la cuadrícula utilizada será de 14 x 10. Se adquirirán cinco minutos de datos continuos de respiración corriente en reposo para cada sujeto. Las señales se muestrean a 30 Hz y representan el movimiento de respiración toracoabdominal anterior. El software Thora-3Di proporciona una salida numérica de RR como brpm medio, calculado a partir del seguimiento de SLPVol/Time durante un marco de tiempo seleccionado.

Los cinco minutos de datos continuos de respiración corriente en reposo se recopilarán simultáneamente desde ambos dispositivos.

Transferencia de datos:

Los resultados capnográficos se adquirirán y guardarán como archivos de datos para su posterior procesamiento y revisión. Las señales toracoabdominales del software Thora-3Di™ se exportarán a archivos de valores separados por comas (CSV).

Antes del análisis de datos, se evaluará la calidad de todas las mediciones y se identificará cualquier incumplimiento del protocolo. El software del dispositivo Thora-3Di™ detecta el nivel de ruido de la señal de salida, y cuando el software marca una medición como demasiado ruidosa, no se obtendrá una medición. Por ejemplo, si un paciente mueve la parte superior del cuerpo, esto puede impedir que se registre una medición Thora-3Di™ válida. Del mismo modo, la interferencia o la condensación dentro del tubo de muestreo de capnografía pueden producir artefactos o impedir que se registre un trazo de capnografía válido. Cuando no se puedan obtener muestras pareadas debido a violaciones del protocolo, los datos no se podrán analizar, por lo que estos sujetos se excluirán del análisis. Los detalles de los infractores del protocolo, pero se tabularán con los motivos de exclusión enumerados. Se anotará cualquier subpoblación específica o estado de enfermedad en el que Thora-3Di™ no haya funcionado como se esperaba. Detalles de conjuntos de datos analizables (es decir, excluyendo a los infractores del protocolo) se tabularán

Análisis de los datos:

El análisis de criterio de valoración principal consiste en comparar la frecuencia respiratoria de salida de Thora-3Di con la de un COSC medido durante una época seleccionada al azar de un minuto para cada sujeto. El período de medición de 5 minutos abarcará el rango de uso previsto del Thora-3Di™. Se ha elegido una duración de 1 minuto como período de comparación apropiado para el análisis, ya que el número de respiraciones en un minuto es la duración sobre la cual se define clínicamente la frecuencia respiratoria. Cuando el trazado SLP sea naranja o haya un cambio significativo en la línea de base o un pico causado por el movimiento del cuerpo o algo que de otro modo estaría excluido por el etiquetado, esos segmentos de la grabación no se utilizarán en el análisis. Esto está de acuerdo con el uso previsto del dispositivo.

Para identificar la época seleccionada aleatoriamente para cada sujeto, se usará un generador de números aleatorios uniforme para generar una muestra inicial aleatoria a partir de la cual se truncará una época de datos de 1 minuto para un análisis posterior. Esto se hará usando la función rand en MATLAB. El código será:

muestra inicial = round((rand*4)*60*Fs), donde rand es el generador de números aleatorios uniformes, se multiplica por 4 para aumentar el rango predeterminado de [0,1] a [0,4]. rand*4 esencialmente produce el tiempo (en minutos) a partir del cual se truncará 1 minuto de datos. El resto del código traduce el minuto inicial a un número de muestra, es decir, multiplicado por 60 para obtener el tiempo en segundos, multiplicado por Fs (frecuencia de muestreo del dispositivo) para obtener la muestra y finalmente, dado que las muestras son siempre números enteros, redondee el número para obtener el número de muestra inicial más cercano.

Este proceso de generación de números aleatorios se repetirá para asignar un punto de partida aleatorio a cada uno de los conjuntos de datos analizables emparejados. Para derivar la frecuencia respiratoria SLP, la sección correspondiente a una época de 1 minuto para cada muestra (como se identifica en la tabla 'Muestra pareada evaluada') se seleccionará en el seguimiento SLPVol/Time del Thora-3Di. El valor RR para este período, que es una salida directa del software, se registrará para esta sección de tiempo.

Para derivar el COSC RR, a un médico experto solo se le proporcionarán las trazas del capnógrafo y verificará cada respiración en el período de 1 minuto indicado de la salida del capnógrafo y calculará el RR para la sección de tiempo de cada sujeto.

Para garantizar que no haya sesgos en la puntuación, el médico que puntúa la salida del capnógrafo no tendrá ninguna referencia al trazo de Thora-3Di™ ni a la frecuencia respiratoria del SLP y, del mismo modo, la frecuencia respiratoria del SLP que derive del individuo no tendrá referencia a la salida del capnógrafo ni a la frecuencia respiratoria derivada. Frecuencia respiratoria COSC.

Para garantizar que no se introduzca ningún sesgo desde la etapa de recopilación de datos hasta la etapa de procesamiento de datos, el operador que recopila los datos no participa en la puntuación de los resultados.

Hipótesis:

Las siguientes hipótesis se contrastarán con un nivel de significancia de =0,05:

• Hipótesis nula: la diferencia cuadrática media real (RMSD) entre la prueba y el dispositivo de referencia RR es mayor o igual a 0,9 lpm.
• Hipótesis alternativa: la RMSD verdadera es inferior a 0,9 lpm.

Las hipótesis anteriores son equivalentes a las siguientes:

Hipótesis nula: La verdadera diferencia cuadrática media (MSD) entre la prueba y el dispositivo de referencia RR es mayor o igual a 0,81 (respiraciones por minuto)2.

Hipótesis alternativa: La verdadera MSD es inferior a 0,81 (respiraciones por minuto)2. Un RMSD < 0,90 brpm implica que los límites de concordancia del 95 % están dentro de los 2 brpm (consulte la Sección 14.2). Smith et al. sugirieron límites predefinidos de concordancia de 2 lpm. 2011 como clínicamente insignificante.

Poblaciones de análisis:

La población de estudio comprenderá sujetos normales y sujetos con otras enfermedades respiratorias. La población de análisis completa comprenderá a todos los pacientes que ingresaron en el estudio, excluyendo a los infractores del protocolo, y que proporcionaron un par de mediciones del dispositivo Thora-3Di y el COSC. Esta población se utilizará como parte del análisis primario.

Capacidad de agrupación de datos entre sitios:

Para evaluar la agrupabilidad de los datos entre sitios, las diferencias medias absolutas entre el RR medido por Thora 3Di y el Capnograph se compararán con una prueba t de dos muestras. Si el valor p de la prueba es superior a 0,10, se concluirá la agrupabilidad de los datos.

Criterios de análisis y aceptación del punto final primario:

Los recuentos de frecuencia respiratoria del Thora 3Di y el COSC se compararán por pares. Para probar la hipótesis de que el MSD es inferior a 0,81 brpm2, se realizará una prueba de Wald. La siguiente estadística de prueba se calculará y comparará con el valor umbral de -1.645 de una distribución normal estándar:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) donde υ(τ=0.81) es el error estándar estimado del MSD asumiendo que el MSD medio es 0.81, como se define en la Sección 14.2. Si T<-1.645, la hipótesis nula será rechazada y concluiremos que el dispositivo de prueba tiene suficiente precisión.

Adicionalmente se elaborarán plots de Bland-Altman y se calcularán los límites de concordancia del 95%. Específicamente, las diferencias entre las mediciones de RR del dispositivo de prueba y de referencia se representarán frente a la media de las dos mediciones de RR. Las líneas de referencia que representan los límites de concordancia del 95 %, definidas por la diferencia media ±1,96x desviación estándar de la diferencia, también se incluirán en el gráfico. También se proporcionará un diagrama de dispersión con la línea de regresión lineal y su pendiente e intersección.

El criterio de aceptación para el punto final primario es +/- 2 lpm. Esto es equivalente a un MSD<0.81 brpm2.

Análisis general Todos los sujetos ingresados ​​en el estudio se contabilizarán enumerando los números de pacientes ingresados, los números en cada población, los retiros y las razones de los retiros. Se producirán estadísticas resumidas de incidentes adversos, datos demográficos, características clínicas, tasas de respiración del dispositivo Thora 3Di y el COSC. En general, los datos categóricos se resumirán utilizando recuentos de frecuencia y porcentajes, y los datos continuos se resumirán utilizando medias, desviaciones estándar, mínimos, medianas y máximos. Estos resúmenes se inspeccionarán en busca de patrones preocupantes y se pueden realizar análisis adicionales según corresponda.