Convalida della frequenza respiratoria Thora-3Di™

Obiettivi:

L'obiettivo principale è dimostrare l'equivalenza del dispositivo Thora-3Di™ SLP e di un C02 di fine espirazione (COSC) del medico derivato da un capnografo (BCI Capnograph 9004), Smiths Medical) per la misurazione della frequenza respiratoria.

Punto finale:

L'endpoint primario è la differenza nella frequenza respiratoria tra i due dispositivi.

Articolo di prova:

Thora-3Di™, senza contatto; misura la frequenza respiratoria per SLP dalla traccia SLPVol/tempo.

Comparatore:

Il medico ha superato il punteggio di End Tidal C02 derivato da un capnografo (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); misura RR dalla forma d'onda della CO2 di fine marea (EtCO2).

Arruolamento e procedure dei pazienti:

Verranno arruolati un massimo di 43 soggetti in 2 siti per ottenere 34 set di dati valutabili di:

• 24 Pazienti con malattia/compromissione respiratoria (con un minimo di 7 e un massimo di 17 da arruolare in ciascun centro)
• 10 soggetti normali senza diagnosi attuale o pregressa di malattia respiratoria (minimo 3 e massimo 7 da arruolare in ciascun centro)

Misura di prova:

È stato determinato che una dimensione del campione di 34 soggetti produce almeno l'80% di potenza quando l'MSD è 0,4. Uno studio precedente ha rilevato che l'MSD tra il dispositivo di prova e il dispositivo Embletta era 0,31, quindi usiamo prudentemente il valore di 0,4 per calcolare la potenza. In quello studio, la differenza media era -0,26 e la deviazione standard delle differenze era 0,49. Partiamo dal presupposto che l'80% dei soggetti arruolati produrrà dati valutabili. Nello specifico, una dimensione del campione arruolato di 43 soggetti produrrà 43*.80 = 34 soggetti valutabili. Questa dimensione del campione produce almeno l'80% di potenza quando il vero MSD è 0,4 o inferiore.

Lo studio consisterà in una fase, che consisterà in:

• Ogni partecipante verrà misurato contemporaneamente con entrambi i dispositivi in ​​1 occasione per una durata di 5-9 minuti.
• Il partecipante verrà misurato in posizione seduta.

Dispositivi di misurazione:

La C02 di fine marea sarà misurata utilizzando un capnografo (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Il gas espirato verrà raccolto tramite una cannula nasale con linea di campionamento e trappola per l'umidità. Il gas espirato verrà campionato a una portata di 150 mL/min ± 20 ml. Il dispositivo ha un tempo di ritardo medio di 1,8 secondi e un tempo di risposta di 2,1 secondi che verranno presi in considerazione nell'analisi. Il BCI Capnograph 9004 ha un campo di visualizzazione di 0 - 100 mmHg ed è preciso fino a ±2 mmHg, ulteriori informazioni sono disponibili nel manuale di istruzioni del dispositivo. Le forme d'onda del capnografo saranno registrate in un computer utilizzando l'uscita analogica del capnografo. L'uscita analogica sarà campionata a 30 Hz utilizzando un convertitore da analogico a digitale a 16 bit (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, UK). La frequenza di campionamento di 30 Hz è selezionata poiché è uguale alla frequenza di aggiornamento del display della forma d'onda sul dispositivo ed è quindi la più vicina a quella valutata comunemente dai medici. L'RR capnografico con punteggio superiore al medico sarà derivato dalla forma d'onda della CO2 del capnogramma. Il dispositivo per capnografia sarà calibrato secondo le istruzioni del produttore. L'intervallo della frequenza respiratoria dei dispositivi per capnografia è compreso tra 0 e 150 bpm.

Il movimento toraco-addominale sarà misurato utilizzando un Thora-3Di. La dimensione della griglia utilizzata sarà 14 x 10. Per ogni soggetto verranno acquisiti cinque minuti di dati respiratori correnti a riposo continui. I segnali sono campionati a 30 Hz e rappresentano il movimento respiratorio toraco-addominale anteriore. Il software Thora-3Di fornisce un'uscita numerica di RR come media brpm, calcolata dalla traccia SLPVol/Time su un intervallo di tempo selezionato.

I cinque minuti di dati respiratori correnti a riposo continui verranno raccolti simultaneamente da entrambi i dispositivi.

Trasferimento dati:

Gli output capnografici verranno acquisiti e salvati come file di dati per la successiva elaborazione e revisione. I segnali toraco-addominali del software Thora-3Di™ verranno esportati in file con valori separati da virgola (CSV).

Prima dell'analisi dei dati, tutte le misurazioni saranno valutate in base alla loro qualità e verranno identificati eventuali violatori del protocollo. Il software del dispositivo Thora-3Di™ rileva il livello di rumore del segnale di uscita e, se il software contrassegna una misurazione come eccessivamente rumorosa, non sarà possibile ottenere una misurazione. Ad esempio, se un paziente muove la parte superiore del corpo, ciò potrebbe impedire la registrazione di una misurazione Thora-3Di™ valida. Allo stesso modo, l'interferenza o la condensa all'interno del tubo di campionamento capnografico può produrre artefatti o impedire la registrazione di una traccia capnografica valida. Laddove non è possibile ottenere campioni accoppiati a causa di violazioni del protocollo, ciò renderà i dati non analizzabili, quindi questi soggetti saranno esclusi dall'analisi. I dettagli dei trasgressori del protocollo, ma saranno tabulati con i motivi di esclusione elencati. Qualsiasi sottopopolazione specifica o stato patologico in cui Thora-3Di™ non ha funzionato come previsto verrà annotato. Dettagli dei set di dati analizzabili (ad es. esclusi i trasgressori del protocollo) saranno tabulati

Analisi dei dati:

L'analisi dell'endpoint primario consiste nel confrontare la frequenza respiratoria in uscita di Thora-3Di con quella di un COSC misurata in un'epoca selezionata casualmente di un minuto per ciascun soggetto. Il periodo di misurazione di 5 minuti coprirà l'intervallo di utilizzo previsto del Thora-3Di™. Come periodo di confronto appropriato per l'analisi è stata scelta una durata di 1 minuto, poiché il numero di atti respiratori in un minuto è la durata durante la quale la frequenza respiratoria è clinicamente definita. Laddove il tracciato SLP è arancione o vi è un cambiamento significativo nella linea di base o un picco causato dal movimento del corpo o tale che sarebbe altrimenti escluso dall'etichettatura, quei segmenti della registrazione non verranno utilizzati nell'analisi. Ciò è conforme all'uso previsto del dispositivo.

Per identificare l'epoca selezionata casualmente per ciascun soggetto, verrà utilizzato un generatore di numeri casuali uniforme per generare un campione iniziale casuale da cui verrà troncata un'epoca di dati di 1 minuto per ulteriori analisi. Questo sarà fatto usando la funzione rand in MATLAB. Il codice sarà:

campione iniziale = round((rand*4)*60*Fs), dove rand è il generatore di numeri casuali uniformi, viene moltiplicato per 4 per aumentare l'intervallo predefinito da [0,1] a [0,4]. rand*4 produce essenzialmente il tempo (in minuti) da cui verrà troncato 1 minuto di dati. Il resto del codice traduce il minuto iniziale in un numero campione, ovvero moltiplicato per 60 per ottenere il tempo in secondi, moltiplicato per Fs (frequenza di campionamento del dispositivo) per ottenere il campione e infine, poiché i campioni sono sempre numeri interi, arrotondare il numero per ottenere il numero di campione iniziale più vicino.

Questo processo di generazione di numeri casuali verrà ripetuto per assegnare un punto di partenza casuale a ciascuno dei set di dati analizzabili accoppiati. Per derivare la frequenza respiratoria SLP, la sezione corrispondente a un'epoca di 1 minuto per ciascun campione (come identificato nella tabella "Campione accoppiato valutato") verrà selezionata sulla traccia SLPVol/Time del Thora-3Di. Il valore RR per questo periodo, che è un output diretto del software, verrà registrato per questa sezione temporale.

Per derivare il COSC RR, un medico esperto verrà fornito solo con le tracce del capnografo e verificherà ogni atto respiratorio nell'epoca indicata di 1 minuto dell'uscita del capnografo e calcolerà l'RR per la sezione temporale per ciascun soggetto.

Per garantire l'assenza di errori nel punteggio, il medico che assegna un punteggio all'output del capnografo non avrà alcun riferimento al tracciato Thora-3Di™ o alla frequenza respiratoria SLP e, allo stesso modo, l'individuo che ricava la frequenza respiratoria SLP non avrà alcun riferimento all'output del capnografo o alla frequenza respiratoria SLP derivata. Frequenza respiratoria COSC.

Per garantire che non venga introdotto alcun pregiudizio dalla fase di raccolta dei dati alla fase di elaborazione dei dati, l'operatore che raccoglie i dati non è coinvolto nella valutazione degli output.

Ipotesi:

Le seguenti ipotesi saranno testate con un livello di significatività =0.05:

• Ipotesi nulla: la vera differenza quadratica media (RMSD) tra il test e il dispositivo di riferimento RR è maggiore o uguale a 0,9 brpm.
• Ipotesi alternativa: il vero RMSD è inferiore a 0,9 brpm.

Le ipotesi di cui sopra sono equivalenti alle seguenti:

Ipotesi nulla: la vera differenza quadratica media (MSD) tra il test e il dispositivo di riferimento RR è maggiore o uguale a 0,81 (respiri al minuto)2.

Ipotesi alternativa: il vero MSD è inferiore a 0,81 (respiri al minuto)2. Un RMSD < 0,90 brpm implica che i limiti del 95% di concordanza sono entro 2 brpm (vedi Sezione 14.2). Limiti predefiniti di concordanza di 2 bpm sono stati suggeriti da Smith et al. 2011 come clinicamente insignificante.

Popolazioni di analisi:

La popolazione dello studio comprenderà soggetti normali e soggetti con altre malattie respiratorie. L'intera popolazione di analisi comprenderà tutti i pazienti che sono stati inseriti nello studio, esclusi i trasgressori del protocollo, e che hanno fornito una coppia di misurazioni dal dispositivo Thora-3Di e dal COSC. Questa popolazione verrà utilizzata come parte dell'analisi primaria.

Poolability dei dati tra i siti:

Per valutare la condivisione dei dati tra i siti, le differenze medie assolute tra RR misurate da Thora 3Di e Capnograph verranno confrontate con un t-test a due campioni. Se il valore p del test è maggiore di 0,10, si concluderà la raggruppabilità dei dati.

Analisi dell'endpoint primario e criteri di accettazione:

I conteggi della frequenza respiratoria dal Thora 3Di e dal COSC saranno confrontati a coppie. Per verificare l'ipotesi che l'MSD sia inferiore a 0,81 brpm2, verrà eseguito un test di Wald. La seguente statistica test verrà calcolata e confrontata con il valore soglia di -1,645 da una distribuzione normale standard:

T=(MSD-0.81)/(υ(τ=0.81)) dove υ(τ=0.81) è l'errore standard stimato dell'MSD assumendo che l'MSD medio sia 0.81, come definito nella Sezione 14.2. Se T<-1.645, l'ipotesi nulla verrà respinta e concluderemo che il dispositivo di test ha una precisione sufficiente.

Inoltre, verranno prodotti i grafici Bland-Altman e verranno calcolati i limiti di concordanza del 95%. Nello specifico, le differenze tra le misurazioni RR del test e del dispositivo di riferimento verranno tracciate rispetto alla media delle due misurazioni RR. Nel grafico verranno incluse anche le linee di riferimento che rappresentano i limiti di concordanza del 95%, definiti dalla differenza media ±1,96x la deviazione standard della differenza. Verrà fornito anche un grafico a dispersione con la retta di regressione lineare e la sua pendenza e intercetta.

I criteri di accettazione per l'endpoint primario sono +/- 2 brpm. Ciò equivale a un MSD<0,81 brpm2.

Analisi complessiva Tutti i soggetti inseriti nello studio saranno presi in considerazione elencando il numero di pazienti inseriti, i numeri in ciascuna popolazione, i ritiri e le ragioni del ritiro. Verranno prodotte statistiche riassuntive per incidenti avversi, dati demografici, caratteristiche cliniche, frequenze respiratorie dal dispositivo Thora 3Di e dal COSC. In generale, i dati categorici verranno riepilogati utilizzando i conteggi di frequenza e le percentuali, mentre i dati continui verranno riepilogati utilizzando medie, deviazioni standard, minimi, mediani e massimi. Questi riepiloghi saranno ispezionati per eventuali modelli preoccupanti e ulteriori analisi possono essere eseguite a seconda dei casi.