Thora-3Di™ 呼吸数の検証

目的:

主な目的は、呼吸数の測定において、Thora-3Di™ SLP デバイスとカプノグラフ (BCI Capnograph 9004)、Smiths Medical) から派生した臨床医オーバースコア呼吸終末 CO2 (COSC) の同等性を実証することです。

終点：

主要エンドポイントは、2 つのデバイス間の呼吸数の差です。

テスト記事:

Thora-3Di™、非接触。 SLPVol/時間トレースから SLP による呼吸数を測定します。

コンパレータ：

臨床医はカプノグラフ (BCI Capnograph 9004、Smiths Medical) から得られた終末呼気 CO2 を過剰に評価しました。終末潮汐 CO2 (EtCO2) 波形から RR を測定します。

患者の登録と手順:

以下の 34 個の評価可能なデータセットを取得するために、2 つの施設にわたって最大 43 人の被験者が登録されます。

• 呼吸器疾患/呼吸器障害のある患者 24 名 (各施設に最低 7 名、最大 17 名が登録される)
• 現在または以前に呼吸器疾患の診断を受けていない正常な被験者 10 名（各施設に最低 3 名、最大 7 名が登録される）

サンプルサイズ：

サンプルサイズ 34 人の被験者では、MSD が 0.4 の場合に少なくとも 80% の検出力が得られることが判明しました。 以前の研究では、テスト デバイスと Embletta デバイス間の MSD が 0.31 であることが判明したため、検出力の計算には控えめに 0.4 の値を使用します。 その研究では、平均差は -0.26、差の標準偏差は 0.49 でした。 登録された被験者の 80% から評価可能なデータが得られると想定しています。 具体的には、登録サンプルサイズ 43 人の被験者の場合、43*.80 = 34 人の評価可能な被験者が得られます。 真の MSD が 0.4 以下の場合、このサンプル サイズでは少なくとも 80% の検出力が得られます。

研究は 1 段階で構成され、次の内容で構成されます。

• 各参加者は、5 ～ 9 分間、1 回、両方のデバイスで同時に測定されます。
• 参加者は座った状態で測定されます。

測定装置:

終末呼気ＣＯ２は、カプノグラフ（ＢＣＩ Ｃａｐｎｏｇｒａｐｈ ９００４、Ｓｍｉｔｈｓ Ｍｅｄｉｃａｌ）を使用して測定される。 呼気ガスは、サンプリングラインと水分トラップを備えた鼻カニューレを介して収集されます。 呼気ガスは 150 mL/min ± 20 ml の流量でサンプリングされます。 デバイスの平均遅延時間は 1.8 秒、応答時間は 2.1 秒で、分析で考慮されます。 BCI カプノグラフ 9004 の表示範囲は 0 ～ 100 mmHg で、精度は ±2 mmHg です。詳細については、デバイスの取扱説明書をご覧ください。 カプノグラフ波形は、カプノグラフのアナログ出力を利用してコンピュータに記録されます。 アナログ出力は、16 ビットのアナログ - デジタル コンバーター (Micro 1401-3、Cambridge Electronic Design、英国) を使用して 30 Hz でサンプリングされます。 30 Hz のサンプリング レートが選択されるのは、これがデバイス上の波形の表示更新レートに等しいためであり、したがって臨床医が一般的に評価するものに最も近いためです。 臨床医がオーバースコアしたカプノグラフ RR は、カプノグラム CO2 波形から導出されます。 カプノグラフィー デバイスは、メーカーの指示に従って校正されます。 カプノグラフィー デバイスの呼吸数の範囲は 0 ～ 150 brpm です。

胸腹部の動きはThora-3Diを使用して測定されます。 使用されるグリッド サイズは 14 x 10 になります。 被験者ごとに 5 分間の連続安静時呼吸データが取得されます。 信号は 30 Hz でサンプリングされ、前胸腹部の呼吸動作を表します。 Thora-3Di ソフトウェアは、選択した時間枠にわたる SLPVol/Time トレースから計算された平均 brpm として RR の数値出力を提供します。

5 分間の連続安静時呼吸データが両方のデバイスから同時に収集されます。

データ転送：

カプノグラフィック出力は、その後の処理とレビューのためにデータ ファイルとして取得および保存されます。 Thora-3Di™ ソフトウェアの胸腹部信号は、カンマ区切り値 (CSV) ファイルにエクスポートされます。

データ分析の前に、すべての測定の品質が評価され、プロトコル違反者が特定されます。 Thora-3Di™ デバイス ソフトウェアは出力信号のノイズ レベルを検出し、ソフトウェアが測定値にノイズが多すぎるとフラグを立てた場合、測定値は取得されません。 たとえば、患者が上半身を動かすと、有効な Thora-3Di™ 測定値が記録されなくなる可能性があります。 同様に、カプノグラフィー サンプリング チューブとの干渉や内部の結露により、アーチファクトが生じたり、有効なカプノグラフィー トレースの記録が妨げられたりする可能性があります。 プロトコル違反によりペアのサンプルを取得できない場合、データが分析不能になるため、これらの被験者は分析から除外されます。 プロトコル違反者の詳細は、除外理由とともに表にまとめられます。 Thora-3Di™ が期待どおりに機能しなかった特定の部分集団または疾患状態が記録されます。 分析可能なデータセットの詳細 (つまり、 プロトコル違反者を除く）を集計します

データ分析：

主要エンドポイント分析は、Thora-3Di の出力呼吸数と、各被験者の 1 分間のランダムに選択された 1 つのエポックにわたって測定された COSC の出力呼吸数を比較することです。 5 分間の測定期間は、Thora-3Di™ の使用目的の範囲に及びます。 1 分間の呼吸数が呼吸数が臨床的に定義される期間であるため、分析の適切な比較期間として 1 分間の期間が選択されました。 SLP トレースがオレンジ色である場合、または体の動きなどによって引き起こされるベースラインまたはスパイクに大きな変化があり、ラベル付けによって除外される場合、記録のそれらのセグメントは分析には使用されません。 これはデバイスの使用目的に従っています。

各被験者に対してランダムに選択されたエポックを識別するために、一様乱数発生器を使用してランダムな開始サンプルが生成され、その時点からデータの 1 分間のエポックがさらなる分析のために切り捨てられます。 これは、MATLAB の関数 rand を使用して行われます。 コードは次のようになります。

starting Sample =round((rand*4)*60*Fs)、ここで rand は一様乱数生成器であり、デフォルトの範囲 [0,1] を [0,4] に増やすために 4 倍されます。 rand*4 は基本的に、1 分間のデータが切り捨てられる時間 (分単位) を生成します。 コードの残りの部分は、開始分をサンプル番号に変換します。つまり、秒単位の時間を取得するには 60 を掛け、サンプルを取得するには Fs (デバイスのサンプリング レート) を掛けて、最後に、サンプルは常に整数であるため、次のようにします。数値を四捨五入して、最も近い開始サンプル番号を取得します。

この乱数生成プロセスは、ペアになった分析可能なデータセットのそれぞれにランダムな開始点を割り当てるために繰り返されます。 SLP 呼吸数を導出するには、Thora-3Di の SLPVol/Time トレースで、各サンプルの 1 分エポックに対応するセクション (「評価されたペアサンプル」テーブルで特定される) が選択されます。 この期間の RR 値は、ソフトウェアからの直接出力であり、この時間セクションに記録されます。

COSC RR を導出するには、専門の臨床医にカプノグラフ トレースのみが提供され、カプノグラフ出力の指定された 1 分間の各呼吸を検証し、各被験者の時間セクションの RR を計算します。

スコアリングに偏りがないことを保証するために、カプノグラフ出力をスコアリングする臨床医は、Thora-3Di™ トレースまたは SLP 呼吸数を参照せず、同様に、SLP 呼吸数を導出する個人もカプノグラフ出力または導出された呼吸数を参照しません。 COSC 呼吸数。

データ収集段階からデータ処理段階までバイアスが生じないようにするため、データを収集するオペレーターは出力のスコアリングには関与しません。

仮説:

次の仮説は、有意水準 =0.05 で検定されます。

• 帰無仮説: テスト デバイス RR と参照デバイス RR の間の真の二乗平均平方根差 (RMSD) は 0.9 brpm 以上です。
• 代替仮説: 真の RMSD は 0.9 brpm 未満です。

上記の仮説は以下と同等です。

帰無仮説: テスト装置と参照装置の RR 間の真の二乗平均差 (MSD) は 0.81 (1 分あたりの呼吸数) 以上です2。

代替仮説: 真の MSD は 0.81 (1 分あたりの呼吸数) 未満です2。 RMSD< 0.90 brpm は、95% の一致限界が 2 brpm 以内であることを意味します (セクション 14.2 を参照)。 2 brpm という事前に定義された一致限界は、Smith et al. によって提案されました。 2011 年は臨床的に重要ではなかった。

分析対象集団:

研究対象集団には、正常な被験者と他の呼吸器疾患を患う被験者が含まれます。 完全な分析集団は、プロトコル違反者を除き、研究に参加し、Thora-3Di デバイスと COSC から 1 組の測定値を提供されたすべての患者で構成されます。 この母集団は一次分析の一部として使用されます。

サイト間でのデータのプール可能性:

施設間のデータのプール可能性を評価するために、Thora 3Di と Capnograph で測定された RR 間の平均絶対差が 2 サンプルの t 検定と比較されます。 検定の p 値が 0.10 より大きい場合、データのプール可能性が結論付けられます。

主要エンドポイント分析と許容基準:

Thora 3Di と COSC からの呼吸数カウントは、ペアごとに比較されます。 MSD が 0.81 brpm2 未満であるという仮説を検証するために、Wald 検定が実行されます。 次の検定統計量が計算され、標準正規分布のしきい値 -1.645 と比較されます。

T=(MSD-0.81)/(υ(τ=0.81)) ここで、υ(τ=0.81) は、セクション 14.2 で定義されているように、平均 MSD が 0.81 であると仮定した MSD の推定標準誤差です。 T<-1.645 の場合、帰無仮説は棄却され、テスト デバイスには十分な精度があると結論付けられます。

さらに、Bland-Altman プロットが作成され、95% の一致限界が計算されます。 具体的には、テストデバイスとリファレンスデバイスの RR 測定値の差が、2 つの RR 測定値の平均に対してプロットされます。 平均差±1.96x 差の標準偏差によって定義される一致の 95% 限界を表す参照線もプロットに含まれます。 線形回帰直線とその傾きと切片を含む散布図も表示されます。

主要エンドポイントの許容基準は +/- 2 brpm です。 これは、MSD<0.81 に相当します。 brpm2。

全体的な分析 研究に参加したすべての被験者は、参加した患者の数、各集団の数、中止および中止の理由をリストすることによって説明されます。 有害事象、人口統計、臨床的特徴、Thora 3Di デバイスと COSC からの呼吸数に関する要約統計が生成されます。 一般に、カテゴリデータは頻度数とパーセンテージを使用して要約され、連続データは平均値、標準偏差、最小値、中央値、最大値を使用して要約されます。 これらの概要は、関連するパターンがないか検査され、必要に応じてさらなる分析が実行される場合があります。