심폐 정지를 위한 InterFACE-AR 시스템 평가: 다기관, 무작위 대조 시험 (InterFACE-AR)

서론 북미에서는 매년 심폐정지(CPA)로 고통받는 수천 명의 환자에게 심폐소생술(CPR)이 제공됩니다. 지침을 준수하는 기본소생술(BLS) 및 전문소생술(ALS)을 제공하면 심정지 후 환자의 결과가 향상됩니다. 불행하게도 의료 서비스 제공자는 지침을 준수하는 BLS4, 5 및 ALSuring 병원 내 심정지를 일관되게 수행하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 미국심장협회(AHA) 소생술 지침의 편차는 병원 내 심정지 발생 시 생존율 감소와 관련이 있으며, 이는 BLS 및 ALS 치료 제공을 개선하기 위한 새로운 전략을 설계, 평가 및 구현해야 할 긴급한 필요성을 나타냅니다.

에피네프린 투여 지연, 제세동 지연, 약물 투여 오류, 기저 질환 식별 및 치료 오류는 심정지로 인한 불량한 환자 결과와 관련된 소생술 지침의 일반적인 편차를 나타냅니다. 이전 연구에서는 소생술 팀 구성원 사이의 높은 정신적 업무량이 프로토콜 편차의 주요 원인임을 지적했습니다. 소생술의 역동적인 특성은 매우 높은 정신적 작업량을 초래하고 잘못된 의사 결정과 오류를 초래하는 복잡한 인지 과정에 참여하는 팀 리더에게 중요한 과제를 제시합니다. 소생술 중 의사결정 지원을 제공하여 팀원의 정신적 부담을 줄이는 것은 잠재적으로 심정지 중 치료의 질을 향상시킬 수 있습니다. 우리 연구팀은 심폐 정지 중 소생술 팀의 의사 결정 지원을 제공하기 위해 증강 현실(AR)과 화면 기반 기술을 통합하는 새로운 시스템을 설계하여 이러한 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

인지 보조 도구는 정보 회상을 장려하는 메시지를 제시하여 정신적 자원을 확보하여 원하는 행동의 가능성을 높이는 의사 결정 지원 도구입니다. 인지 보조 장치는 소생술 중에 사용할 수 있도록 휴대용 참조 카드 및 디지털 앱을 포함하여 다양한 형태로 시험되었습니다. 심정지 상황에서 사용되는 인지 지원에 대한 시뮬레이션 기반 연구에서는 지침 준수가 향상되고, 중요한 작업을 완료하는 데 걸리는 시간이 향상되며, 심각한 오류 발생률이 감소하는 것으로 나타났습니다. 불행히도 기존 휴대용 참조 카드와 모바일 앱에는 심각한 결함이 있습니다. 모두 공급자가 관련 정보를 식별하기 위해 콘텐츠를 검색해야 합니다. 이는 주의를 산만하게 하고 정신적 작업량을 증가시켜 의사소통 장애와 상황 인식 저하를 초래하고, 둘 다 치료 지연과 오류를 유발합니다.

증강 현실(AR)과 디스플레이 화면은 이러한 격차를 해소할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 증강 현실은 정신적 작업량을 잠재적으로 줄일 수 있는 개별화된 역할별 지침을 제공할 수 있습니다. 임상 환경의 디스플레이 화면은 전체 팀에게 정보를 제공하여 의사소통을 개선하고 상황 인식을 향상시킬 수 있습니다.

머리 장착형 장치를 사용한 증강 현실은 참가자가 실제 환경과 상호 작용할 수 있도록 하며 정상적인 시력을 방해하지 않고 사용자의 시야에 3차원 대화형 이미지를 표시합니다. AR 기반 인지 보조 장치는 임상적으로 관련된 프롬프트를 제공하고 향후 작업을 나열하여 예상 행동을 지원함으로써 빠른 의사 결정을 가능하게 합니다. 우리 연구팀이 완료한 연구에 따르면 팀 리더에게 임상 지침을 제공하는 AR 장치는 소아 및 신생아 소생 지침 준수를 향상시키지만 에피네프린 또는 제세동 시간을 단축하는 데는 부족했습니다. 이러한 연구에서 AR 시스템은 임상 지침을 결정하기 위해 AR 장치를 통해 팀 리더로부터 수집된 데이터에 전적으로 의존했습니다. 작업 완료 지연을 초래하는 증폭된 팀 리더 작업량 새로운 시스템을 설계할 때 우리의 가장 중요한 목표는 주요 팀 소생팀 구성원에게 역할별 정보를 적시에 제공하여 정신적 작업량을 줄이는 것입니다. 이 목표를 달성하기 위해 우리는 모바일 앱(예: 가이드 패드 앱)은 차트 작성 간호사가 완료된 작업을 입력할 때 보류 중인 작업에 대한 지침을 제공하는 차트 작성 간호사가 사용합니다. Guiding Pad 앱은 소생실의 대형 액정 디스플레이(LCD) 화면과 인터페이스하여 심정지 관리 중 의료 서비스 제공자를 지원하는 데 사용되는 InterFACE(환자 치료 환경의 상호 연결 및 집중형 모바일 애플리케이션)라는 협업 플랫폼을 제공합니다. LCD 화면을 통합하면 심정지 알고리즘과 완료된 작업 실행 목록을 표시할 수 있어 의사소통과 상황 인식 공유가 촉진될 것으로 기대됩니다. AR 장치에 연결되면 Guiding Pad 앱을 사용하면 AR 장치를 착용한 제공자와 역할별 결정 지원을 공유할 수 있습니다.

제안된 연구에서는 AR 장치를 통해 팀 리더와 복약 간호사에게 역할별 의사 결정 지원을 제공하는 동시에 환자 치료에 대한 로드맵을 표시하여 팀 상황 인식을 최적화하는 향상된 시스템인 InterFACE-AR의 영향을 평가할 것입니다. LCD 화면에 표시됩니다(그림 1). 임상 데이터는 차트 작성 간호사가 사용하는 태블릿의 모바일 앱에서 수집됩니다. 이 시험의 목표는 InterFACE-AR 구성요소(예: AR 장치 및 LCD 화면)은 요인 설계를 사용하여 무작위 대조 시험을 수행하여 모의 심정지 동안 AHA 소생술 지침을 준수하는지 확인했습니다.

주요 목표는 소아 의료 팀 중에서 AR 장치만 사용할지(팀 리더 및 약물 간호사용), LCD 화면만 사용할지, AR 장치와 LCD 화면을 결합하여 사용할지(예: InterFACE-AR)는 AHA 포켓 참조 카드(대조군)를 사용하는 그룹에 비해 AHA 소생 지침 준수를 향상시킵니다. 우리의 두 번째 목표는 AR 장치, LCD 화면 및 전체 InterFACE-AR 시스템이 제공자 작업량, 인지 부하, 리더십 및 팀워크 행동, 소생술 중에 사용되는 언어 유형 및 패턴, 임상 성과(예: CPR의 일시 중지 횟수 및 유형), InterFACE-AR 구성 요소에 대한 사용자 경험을 설명합니다.

방법 우리는 요인 연구 설계를 통해 전향적 시뮬레이션 기반 무작위 대조 시험을 수행할 것입니다. 시뮬레이션 기반 연구는 환자에게 해를 끼칠 위험 없이 연구 질문에 답할 수 있는 이점을 제공합니다. 모든 현장에서는 윤리 승인을 받습니다. 참가자는 팀 리더, 차트 작성 간호사, 약물 간호사, CPR을 수행할 병상 임상의 2명으로 구성된 5명의 팀으로 연구에 모집됩니다. 기도 제공자 및 CPR 코치의 대본 역할을 맡은 두 명의 연구 배우가 각 그룹에 합류하여 7명의 의료 서비스 제공자로 구성된 소생팀을 구성합니다. 행위자는 이전의 다기관 시험에서 성공적으로 사용된 방법론으로 교육을 받습니다. 참가자 팀은 무작위 배정 중에 할당된 특정 시험 개입을 사용하여 하나의 심폐 정지 시뮬레이션 시나리오를 관리합니다.

우리의 요인 연구 설계는 의사 결정 지원을 제공하기 위해 고안된 두 가지 개입의 개별적이고 시너지 효과를 평가할 것입니다. (a) 팀 ​​리더와 약물 간호사를 위한 증강 현실 장치; (b) LCD 화면.

개입 A: 증강 현실 장치 - Guiding-Pad 앱에서 수집된 데이터는 두 개의 AR 장치(예: 팀 리더 및 약물 간호사)는 이 두 제공자에게 역할별 결정 지원을 제공할 것입니다.

개입 B: LCD 화면 - Guiding-Pad 앱에서 수집된 데이터는 전체 소생팀이 볼 수 있도록 벽에 장착된 LCD 화면에 전달됩니다.

개입 C: InterFACE-AR 시스템 - Guiding-Pad 앱에서 수집된 데이터가 두 개의 AR 장치(예: 팀 리더 및 약물 간호사)가 역할별 의사 결정 지원을 제공하고 전체 소생 팀이 볼 수 있도록 LCD 화면을 명확하게 볼 수 있습니다.

통제 그룹: AHA 휴대용 참조 카드 - 모든 참가자는 소생술 중 가장 일반적으로 사용되는 인지 보조 수단인 AHA 휴대용 참조 카드에 액세스할 수 있습니다.

무작위 배정 후 모든 참가자는 임상 환경, 장비, 마네킹 기능 및 참가자 역할을 설명하는 표준화된 오리엔테이션 비디오를 시청하게 됩니다. 비디오 콘텐츠는 각 그룹에 할당된 중재에 대한 오리엔테이션을 포함하도록 맞춤화되며, 참가자는 앉아 있는 동안 심정지 시나리오를 실행하여 제공자 역할에 할당된 중재를 사용할 기회를 갖는 15분 테이블 탑 연습 시뮬레이션이 이어집니다. 테이블에서. 예를 들어 InterFACE-AR 그룹의 참가자들은 AR 장치를 사용하여 투약 간호사 및 팀 리더와 함께 테이블 위에서 시뮬레이션을 수행하고, Guiding Pad 앱을 사용하여 차트를 작성하고, 팀 전체가 볼 수 있는 LCD 화면을 수행합니다. 통제 그룹에 배정된 참가자는 AHA 휴대용 참조 카드를 사용하여 탁상 시뮬레이션에 참여하게 됩니다.

Zoll R 시리즈 피드백 제세동기에 의해 수집된 CPR 품질 데이터를 사용하여 모든 참가자를 대상으로 18분 심폐 정지 시뮬레이션 시나리오(심실 빈맥, 심실 세동, 무맥동 전기 활동)가 실행됩니다. 모든 모집 현장에서는 CPR 교육을 위해 특별히 설계되고 보정된 동일한 소아용 마네킹(SimJuniorTM, Laerdal Corporation)을 활용합니다. 모든 시뮬레이션 시나리오는 고도로 스크립트된 행위자 역할과 환자 진행 상황이 포함된 시나리오 템플릿을 사용하여 엄격하게 표준화됩니다. 시나리오가 완료된 후 참가자는 NASA-TLX 설문 조사, 사용자 경험 설문지, 시스템 사용성 설문 조사, 기술 수용 모델 설문 조사 및 STAI 설문 조사를 완료합니다. 시나리오는 침대 발치에서 조감도 각도로 녹화되며, 리더와 약물 간호사가 손을 사용하지 않고 착용하는 고화질 액션 카메라를 통해 녹화됩니다. 세션이 끝나면 모든 참가자는 디브리핑에 대한 혼합 방법 접근 방식을 사용하여 수행 문제를 해결하기 위한 교육 디브리핑을 받게 됩니다.

무작위 배정은 팀 수준에서 이루어지며, 연구 장소와 팀 리더의 성별에 따라 계층화되고(양쪽 팔에 성별이 동일하게 분포되도록) 4개의 블록으로 수행되어 연구 부문 전체에 걸쳐 팀이 균등하게 분포되도록 합니다. 무작위화 패키지는 웹 기반 난수 생성기를 사용하여 중앙 연구 사이트에서 준비됩니다(예: www.sealedenvelope.com). 각 현장에 제공되는 순차적으로 번호가 매겨진 모집 패키지에는 연구 분야 할당 및 참가자의 고유 식별 코드가 포함된 봉인된 불투명 봉투(예: 팀당 봉투 1개)가 포함됩니다.

표본 크기 추정은 1차 결과 측정을 기반으로 합니다. 표본 크기 추정에서는 에피네프린의 첫 번째 투여 시간에 대한 두 가지 다른 개입의 주요 효과가 두 가지 기본 비교로 구성된다고 가정합니다. Bonferroni 조정을 고려하면 p < 0.025가 통계적으로 유의미한 것으로 간주되었습니다. 에피네프린의 첫 번째 투여까지의 시간은 이전에 약 165초(표준편차 60초)인 것으로 보고되었습니다. 우리는 에피네프린의 첫 투여까지의 시간을 120초로 개선하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 소아 심정지의 임상 결과 개선과 관련이 있습니다10. 두 중재를 받는 팀 사이에 유사한 변동성이 있다고 가정할 때, 각 비교에 대해 0.8의 검정력과 0.025의 유의 수준으로 에피네프린의 첫 번째 용량을 투여하는 시간에서 45초의 차이를 감지하려면 필요한 표본 크기는 68개 팀이 됩니다. (연구 부문당 17개 팀) 시뮬레이션 기반 연구에 대한 이전 경험을 바탕으로 우리는 기술적 문제로 인해 누락된 데이터의 15%를 추정했습니다. 누락된 데이터를 고려하여 총 80개 팀(연구 부문당 20개 팀)을 모집하는 것을 목표로 합니다.

통계 분석 성별, 성별, 직업 및 경험을 포함한 참가자의 인구통계학적 특성은 모든 연구 부문에 걸쳐 기술 통계를 사용하여 보고됩니다. 분석은 팀 단위로 진행됩니다. 우리는 다변수 선형 회귀 분석을 사용하여 두 가지 개입이 1차 및 2차 결과에 미치는 영향을 평가하고 모델에 상호 작용 항을 포함할 것입니다. 두 가지 개입의 효과는 비부가적일 수 있으므로 다른 개입의 각 수준에서 각 개입의 효과도 보고할 것입니다. 개입 효과의 모든 추정치는 95% 신뢰 구간의 평균 차이로 보고됩니다.