Validation de la fréquence respiratoire Thora-3Di™

Objectifs:

L'objectif principal est de démontrer l'équivalence de l'appareil Thora-3Di™ SLP et d'un C02 de fin d'expiration (COSC) surévalué par un clinicien dérivé d'un capnographe (BCI Capnograph 9004), Smiths Medical) pour la mesure de la fréquence respiratoire.

Point final :

Le critère principal est la différence de fréquence respiratoire entre les deux appareils.

Article d'essai :

Thora-3Di™, sans contact ; mesure la fréquence respiratoire par SLP à partir de la trace SLPVol/temps.

Comparateur :

C02 de fin d'expiration surestimé par le clinicien à partir d'un capnographe (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical) ; mesure le RR à partir de la forme d'onde de fin d'expiration du CO2 (EtCO2).

Inscription des patients et procédures :

Un maximum de 43 sujets seront inscrits sur 2 sites pour atteindre 34 ensembles de données évaluables de :

• 24 patients atteints de maladies/déficiences respiratoires (avec un minimum de 7 et un maximum de 17 à recruter sur chaque site)
• 10 sujets normaux sans diagnostic actuel ou antérieur de maladie respiratoire (minimum de 3 et maximum de 7 à recruter sur chaque site)

Taille de l'échantillon:

Une taille d'échantillon de 34 sujets a été déterminée pour produire au moins 80% de puissance lorsque le MSD est de 0,4. Une étude précédente a révélé que le MSD entre le dispositif de test et le dispositif Embletta était de 0,31, nous utilisons donc prudemment la valeur de 0,4 pour calculer la puissance. Dans cette étude, la différence moyenne était de -0,26 et l'écart type des différences était de 0,49. Nous supposons que 80 % des sujets inscrits produiront des données évaluables. Plus précisément, un échantillon de 43 sujets inscrits donnera 43 * 0,80 = 34 sujets évaluables. Cette taille d'échantillon donne au moins 80 % de puissance lorsque la vraie MSD est de 0,4 ou moins.

L'étude comprendra une étape, qui consistera à:

• Chaque participant sera mesuré simultanément avec les deux appareils à 1 occasion pendant une durée de 5 à 9 minutes.
• Le participant sera mesuré en position assise.

Appareils de mesure :

Le C02 de fin d'expiration sera mesuré à l'aide d'un capnographe (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Le gaz expiré sera collecté via une canule nasale avec ligne d'échantillonnage et piège à humidité. Le gaz expiré sera prélevé à un débit de 150 ml/min ± 20 ml. L'appareil a un temps de retard moyen de 1,8 secondes et un temps de réponse de 2,1 secondes qui seront pris en compte dans l'analyse. Le capnographe BCI 9004 a une plage d'affichage de 0 à 100 mmHg et est précis à ± 2 mmHg, de plus amples informations peuvent être trouvées dans le manuel d'instructions de l'appareil. Les formes d'onde du capnographe seront enregistrées dans un ordinateur en utilisant la sortie analogique du capnographe. La sortie analogique sera échantillonnée à 30 Hz à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique 16 bits (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, Royaume-Uni). Le taux d'échantillonnage de 30 Hz est sélectionné car il est égal au taux de mise à jour de l'affichage de la forme d'onde sur l'appareil, et il est donc le plus proche de ce que les cliniciens évaluent couramment. Le RR capnographique surévalué par le clinicien sera dérivé de la forme d'onde du capnogramme CO2. L'appareil de capnographie sera calibré conformément aux instructions du fabricant. La plage de fréquence respiratoire des appareils de capnographie est de 0 à 150 brpm.

Les mouvements thoraco-abdominaux seront mesurés à l'aide d'un Thora-3Di. La taille de grille utilisée sera de 14 x 10. Cinq minutes de données de respiration continue au repos seront acquises pour chaque sujet. Les signaux sont échantillonnés à 30 Hz et représentent le mouvement respiratoire thoraco-abdominal antérieur. Le logiciel Thora-3Di fournit une sortie numérique de RR en tant que brpm moyen, calculé à partir de la trace SLPVol/Time sur une période sélectionnée.

Les cinq minutes de données continues de respiration courante au repos seront collectées simultanément à partir des deux appareils.

Transfert de données:

Les sorties capnographiques seront acquises et enregistrées sous forme de fichiers de données pour un traitement et un examen ultérieurs. Les signaux thoraco-abdominaux du logiciel Thora-3Di™ seront exportés vers des fichiers de valeurs séparées par des virgules (CSV).

Avant l'analyse des données, toutes les mesures seront évaluées sur leur qualité, et tous les contrevenants au protocole seront identifiés. Le logiciel de l'appareil Thora-3Di™ détecte le niveau de bruit du signal de sortie, et lorsque le logiciel signale une mesure comme étant excessivement bruyante, une mesure ne sera pas obtenue. Par exemple, si un patient bouge le haut de son corps, cela peut empêcher l'enregistrement d'une mesure Thora-3Di™ valide. De même, une interférence ou une condensation à l'intérieur du tube d'échantillonnage de capnographie peut produire des artefacts ou empêcher l'enregistrement d'un tracé de capnographie valide. Lorsque des échantillons appariés ne peuvent pas être obtenus en raison de violations du protocole, cela rendra les données non analysables, de sorte que ces sujets seront exclus de l'analyse. Les détails des contrevenants au protocole seront compilés avec les raisons de l'exclusion. Toute sous-population ou état pathologique spécifique dans lequel le Thora-3Di™ n'a pas fonctionné comme prévu sera noté. Détails des ensembles de données analysables (c.-à-d. à l'exclusion des contrevenants au protocole) seront compilés

L'analyse des données:

L'analyse du critère principal consiste à comparer la fréquence respiratoire de sortie de Thora-3Di à celle d'un COSC mesuré sur une période d'une minute sélectionnée au hasard pour chaque sujet. La période de mesure de 5 minutes couvrira la plage d'utilisation prévue du Thora-3Di™. Une durée de 1 minute a été choisie comme période de comparaison appropriée pour l'analyse, car le nombre de respirations en une minute est la durée pendant laquelle la fréquence respiratoire est cliniquement définie. Lorsque le tracé SLP est orange ou qu'il y a un changement significatif dans la ligne de base ou un pic causé par un mouvement corporel ou autre qui serait autrement exclu par l'étiquetage, ces segments de l'enregistrement ne seront pas utilisés dans l'analyse. Ceci est conforme à l'utilisation prévue de l'appareil.

Pour identifier l'époque sélectionnée au hasard pour chaque sujet, un générateur de nombres aléatoires uniformes sera utilisé pour générer un échantillon de départ aléatoire à partir duquel une époque de données d'une minute sera tronquée pour une analyse plus approfondie. Cela sera fait en utilisant la fonction rand dans MATLAB. Le code sera :

échantillon de départ = round((rand*4)*60*Fs), où rand est le générateur de nombres aléatoires uniformes, il est multiplié par 4 pour augmenter la plage par défaut de [0,1] à [0,4]. rand*4 produit essentiellement le temps (en minutes) à partir duquel 1 minute de données sera tronquée. Le reste du code traduit la minute de départ en un numéro d'échantillon, c'est-à-dire multiplié par 60 pour obtenir le temps en secondes, multiplié par Fs (taux d'échantillonnage de l'appareil) pour obtenir l'échantillon et enfin, puisque les échantillons sont toujours des nombres entiers, arrondissez le nombre pour obtenir le numéro d'échantillon de départ le plus proche.

Ce processus de génération de nombres aléatoires sera répété afin d'attribuer un point de départ aléatoire à chacun des ensembles de données analysables appariés. Pour dériver la fréquence respiratoire SLP, la section correspondant à une époque de 1 minute pour chaque échantillon (telle qu'identifiée dans le tableau « Échantillon apparié évalué ») sera sélectionnée sur le tracé SLPVol/Time du Thora-3Di. La valeur RR pour cette période, qui est une sortie directe du logiciel, sera enregistrée pour cette tranche de temps.

Pour dériver le COSC RR, un clinicien expert recevra uniquement les traces du capnographe et vérifiera chaque respiration dans l'époque indiquée de 1 minute de la sortie du capnographe et calculera le RR pour la section de temps pour chaque sujet.

Pour garantir l'absence de biais dans la notation, le clinicien notant la sortie du capnographe n'aura aucune référence au tracé Thora-3Di™ ou à la fréquence respiratoire SLP et de même, la fréquence respiratoire SLP individuelle dérivant n'aura aucune référence à la sortie du capnographe ou à la fréquence respiratoire dérivée. Fréquence respiratoire COSC.

Pour s'assurer qu'aucun biais n'est introduit de l'étape de collecte des données à l'étape de traitement des données, l'opérateur qui collecte les données n'a aucune implication dans la notation des sorties.

Hypothèses:

Les hypothèses suivantes seront testées avec un niveau de signification de =0,05 :

• Hypothèse nulle : la vraie différence quadratique moyenne (RMSD) entre le test et le dispositif de référence RR est supérieure ou égale à 0,9 brpm.
• Hypothèse alternative : la vraie RMSD est inférieure à 0,9 brpm.

Les hypothèses ci-dessus sont équivalentes aux suivantes :

Hypothèse nulle : la vraie différence quadratique moyenne (MSD) entre le RR du test et celui de l'appareil de référence est supérieure ou égale à 0,81 (respirations par minute)2.

Hypothèse alternative : Le vrai MSD est inférieur à 0,81 (respirations par minute)2. Une RMSD < 0,90 brpm implique que les limites de concordance à 95 % sont inférieures à 2 brpm (voir Section 14.2). Des limites d'accord prédéfinies de 2 brpm ont été suggérées par Smith et al. 2011 comme cliniquement insignifiant.

Populations d'analyse :

La population étudiée comprendra des sujets normaux et des sujets souffrant d'autres maladies respiratoires. La population d'analyse complète comprendra tous les patients qui ont été inclus dans l'étude, à l'exclusion des contrevenants au protocole, et qui ont fourni une paire de mesures de l'appareil Thora-3Di et du COSC. Cette population sera utilisée dans le cadre de l'analyse primaire.

Poolabilité des données entre les sites :

Pour évaluer la capacité de regroupement des données entre les sites, les différences absolues moyennes entre le RR mesuré par Thora 3Di et le Capnographe seront comparées à un test t à deux échantillons. Si la valeur p du test est supérieure à 0,10, la mise en commun des données sera conclue.

Analyse du critère principal et critères d'acceptation :

Les comptages de fréquence respiratoire du Thora 3Di et du COSC seront comparés par paires. Pour tester l'hypothèse que le MSD est inférieur à 0,81 brpm2, un test de Wald sera effectué. La statistique de test suivante sera calculée et comparée à la valeur seuil de -1,645 à partir d'une distribution normale standard :

T=(MSD-0.81)/(υ(τ=0.81)) où υ(τ=0,81) est l'erreur type estimée de la MSD en supposant que la MSD moyenne est de 0,81, comme défini à la section 14.2. Si T<-1,645, l'hypothèse nulle sera rejetée et nous conclurons que le dispositif de test a une précision suffisante.

De plus, des tracés de Bland-Altman seront produits et les limites d'accord de 95 % seront calculées. Plus précisément, les différences entre les mesures RR du dispositif de test et de référence seront tracées par rapport à la moyenne des deux mesures RR. Les lignes de référence représentant les limites d'accord à 95 %, définies par la différence moyenne ± 1,96 x l'écart type de la différence, seront également incluses sur le tracé. Un nuage de points avec la ligne de régression linéaire et sa pente et son interception seront également donnés.

Le critère d'acceptation pour le critère d'évaluation principal est de +/- 2 brpm. Cela équivaut à un MSD<0,81 brpm2.

Analyse globale Tous les sujets inscrits à l'étude seront pris en compte en énumérant le nombre de patients inscrits, les nombres dans chaque population, les retraits et les raisons du retrait. Des statistiques sommaires sur les incidents indésirables, les caractéristiques démographiques, les caractéristiques cliniques, les taux de respiration de l'appareil Thora 3Di et le COSC seront produites. En général, les données catégorielles seront résumées à l'aide de comptages de fréquence et de pourcentages, et les données continues seront résumées à l'aide de moyennes, d'écarts types, de minimums, de médianes et de maximums. Ces résumés seront inspectés pour détecter toute tendance préoccupante et une analyse plus approfondie pourra être effectuée, le cas échéant.