Thora-3Di™ validatie van de ademhalingsfrequentie

Doelstellingen:

Het primaire doel is om de gelijkwaardigheid aan te tonen van het Thora-3Di™ SLP-apparaat en een Clinician Over-scored End Tidal C02 (COSC) afgeleid van een capnograaf (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical) voor het meten van de ademhalingsfrequentie.

Eindpunt:

Het primaire eindpunt is het verschil in ademhalingsfrequentie tussen de twee apparaten.

Test artikel:

Thora-3Di™, contactloos; meet de ademhalingsfrequentie per SLP uit de SLPVol/time-tracering.

Comparator:

Clinicus overscored End Tidal C02 afgeleid van een capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); meet RR vanaf de einde-tidal CO2 (EtCO2) golfvorm.

Patiëntregistratie en procedures:

Er zullen maximaal 43 proefpersonen worden ingeschreven op 2 locaties om 34 evalueerbare datasets te verkrijgen van:

• 24 patiënten met ademhalingsziekte/beperking (met een minimum van 7 en een maximum van 17 per locatie)
• 10 normale proefpersonen zonder huidige of eerdere diagnose van luchtwegaandoening (minimaal 3 en maximaal 7 in te schrijven op elke locatie)

Steekproefgrootte:

Er is vastgesteld dat een steekproef van 34 proefpersonen een vermogen van ten minste 80% oplevert wanneer de MSD 0,4 is. Uit een eerdere studie bleek dat de MSD tussen het testapparaat en het Embletta-apparaat 0,31 was, dus gebruiken we conservatief de waarde van 0,4 om het vermogen te berekenen. In dat onderzoek was het gemiddelde verschil -0,26 en de standaarddeviatie van de verschillen 0,49. We gaan ervan uit dat 80% van de ingeschreven proefpersonen evalueerbare gegevens zal opleveren. Concreet levert een geregistreerde steekproefomvang van 43 proefpersonen 43 * 0,80 = 34 evalueerbare proefpersonen op. Deze steekproefomvang levert ten minste 80% vermogen op wanneer de werkelijke MSD 0,4 of kleiner is.

Het onderzoek bestaat uit één fase, die zal bestaan ​​uit:

• Elke deelnemer wordt 1 maal simultaan gemeten met beide apparaten gedurende 5-9 minuten.
• De deelnemer wordt zittend opgemeten.

Meetapparatuur:

End Tidal C02 wordt gemeten met behulp van een capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Uitgeademd gas wordt opgevangen via een neuscanule met bemonsteringslijn en vochtafscheider. Verlopen gas wordt bemonsterd met een stroomsnelheid van 150 ml/min ± 20 ml. Het apparaat heeft een gemiddelde vertragingstijd van 1,8 seconden en een reactietijd van 2,1 seconden waarmee rekening wordt gehouden in de analyse. De BCI Capnograph 9004 heeft een weergavebereik van 0 - 100 mmHg en is nauwkeurig tot ±2 mmHg. Meer informatie vindt u in de gebruiksaanwijzing van het apparaat. De golfvormen van de capnograaf worden in een computer opgenomen door gebruik te maken van de analoge uitgang van de capnograaf. De analoge uitvoer wordt bemonsterd bij 30 Hz met behulp van een 16-bits analoog-digitaalomzetter (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, VK). De bemonsteringsfrequentie van 30 Hz is gekozen omdat deze gelijk is aan de weergave-updatefrequentie van de golfvorm op het apparaat, en komt daarom het dichtst in de buurt van wat clinici gewoonlijk beoordelen. Overgescoorde capnografische RR door de arts zal worden afgeleid van de capnogram CO2-golfvorm. Het capnografieapparaat wordt gekalibreerd volgens de instructies van de fabrikant. Het bereik van de ademhalingsfrequentie van de capnografieapparaten is 0 -150 brpm.

Thoraco-abdominale beweging wordt gemeten met een Thora-3Di. De gebruikte rastermaat is 14 x 10. Voor elke proefpersoon worden vijf minuten ononderbroken getijde-ademhalingsgegevens in rust verkregen. De signalen worden bemonsterd bij 30 Hz en vertegenwoordigen de anterieure thoraco-abdominale ademhalingsbeweging. De Thora-3Di-software levert een numerieke uitvoer van RR als gemiddelde brpm, berekend op basis van de SLPVol/Time-tracering over een geselecteerd tijdsbestek.

De vijf minuten ononderbroken rustademhalingsgegevens worden tegelijkertijd van beide apparaten verzameld.

Data overdracht:

Capnografische uitvoer wordt verkregen en opgeslagen als gegevensbestanden voor latere verwerking en beoordeling. De thoraco-abdominale signalen van de Thora-3Di™-software worden geëxporteerd naar bestanden met door komma's gescheiden waarden (CSV).

Voorafgaand aan de data-analyse worden alle metingen beoordeeld op hun kwaliteit en worden eventuele overtreders van het protocol geïdentificeerd. De software van het Thora-3Di™-apparaat detecteert het ruisniveau van het uitgangssignaal en als de software een meting markeert als te veel ruis, wordt er geen meting verkregen. Als een patiënt bijvoorbeeld zijn bovenlichaam beweegt, kan dit ervoor zorgen dat er geen geldige Thora-3Di™-meting kan worden geregistreerd. Evenzo kan interferentie met of condensatie in de bemonsteringsslang van de capnografie artefacten veroorzaken of voorkomen dat een geldig capnografiespoor wordt geregistreerd. Als gepaarde monsters niet kunnen worden verkregen als gevolg van protocolschendingen, worden de gegevens niet meer geanalyseerd en worden deze proefpersonen uitgesloten van de analyse. Details van protocolovertreders, maar worden getabelleerd met vermelde redenen voor uitsluiting. Elke specifieke subpopulatie of ziektetoestand waarbij de Thora-3Di™ niet werkte zoals verwacht, zal worden genoteerd. Details van analyseerbare datasets (d.w.z. met uitzondering van overtreders van het protocol) worden getabelleerd

Gegevensanalyse:

De analyse van het primaire eindpunt is het vergelijken van de uitgangsademhalingsfrequentie van de Thora-3Di met die van een COSC, gemeten over één willekeurig gekozen tijdvak van één minuut voor elke proefpersoon. De meetperiode van 5 minuten bestrijkt het beoogde gebruiksbereik van de Thora-3Di™. Een duur van 1 minuut is gekozen als een geschikte vergelijkingsperiode voor de analyse, aangezien het aantal ademhalingen in één minuut de duur is waarover de ademhalingsfrequentie klinisch wordt gedefinieerd. Als de SLP-tracering oranje is of als er een significante verandering is in de basislijn of een piek veroorzaakt door lichaamsbeweging of iets dergelijks dat anders zou worden uitgesloten door labeling, worden die segmenten van de opname niet gebruikt in de analyse. Dit is in overeenstemming met het beoogde gebruik van het apparaat.

Om het willekeurig geselecteerde tijdvak voor elk onderwerp te identificeren, zal een uniforme willekeurige nummergenerator worden gebruikt om een ​​willekeurig startmonster te genereren vanaf welk punt een tijdvak van 1 minuut aan gegevens zal worden afgekapt voor verdere analyse. Dit wordt gedaan met behulp van de rand-functie in MATLAB. De code wordt:

beginsteekproef = round((rand*4)*60*Fs), waarbij rand de generator van uniforme willekeurige getallen is, wordt deze vermenigvuldigd met 4 om het standaardbereik van [0,1] tot [0,4] te vergroten. rand*4 produceert in wezen de tijd (in minuten) vanaf welke 1 minuut aan gegevens wordt afgekapt. De rest van de code vertaalt de startminuut naar een monsternummer, dat wil zeggen vermenigvuldigd met 60 om de tijd in seconden te krijgen, vermenigvuldigd met Fs (sampling rate van het apparaat) om het monster te krijgen en tenslotte, aangezien monsters altijd gehele getallen zijn, rond het getal af om het dichtstbijzijnde startsteekproefnummer te krijgen.

Dit genereren van willekeurige getallen zal worden herhaald om een ​​willekeurig startpunt toe te wijzen aan elk van de gepaarde analyseerbare datasets. Om de SLP-ademfrequentie af te leiden, wordt de sectie die overeenkomt met een tijdvak van 1 minuut voor elk monster (zoals geïdentificeerd in de tabel 'Geschatte gepaarde monsters') geselecteerd op de SLPVol/Time-tracering van de Thora-3Di. De RR-waarde voor deze periode, die een directe uitvoer is van de software, wordt voor dit tijdvak geregistreerd.

Om de COSC RR af te leiden, krijgt een deskundige clinicus alleen de capnograafsporen, die elke ademhaling verifieert in het aangegeven tijdvak van 1 minuut van de capnograafuitvoer en de RR voor de tijdsectie voor elke proefpersoon berekent.

Om er zeker van te zijn dat de score niet vooringenomen is, heeft de clinicus die de capnograafoutput scoort, geen referentie naar de Thora-3Di™-trace of SLP-ademhalingsfrequentie en evenzo heeft de persoon die de SLP-ademhalingsfrequentie afleidt geen referentie naar de capnograafoutput of de afgeleide COSC-ademhalingsfrequentie.

Om ervoor te zorgen dat er geen vertekening wordt geïntroduceerd vanaf de gegevensverzamelingsfase tot de gegevensverwerkingsfase, is de operator die de gegevens verzamelt niet betrokken bij het scoren van de outputs.

Hypothesen:

De volgende hypothesen worden getoetst met een significantieniveau van =0,05:

• Nulhypothese: het werkelijke gemiddelde kwadratische verschil (RMSD) tussen test- en referentieapparaat RR is groter dan of gelijk aan 0,9 brpm.
• Alternatieve hypothese: de werkelijke RMSD is minder dan 0,9 brpm.

De bovenstaande hypothesen komen overeen met het volgende:

Nulhypothese: het werkelijke gemiddelde kwadratische verschil (MSD) tussen test- en referentieapparaat RR is groter dan of gelijk aan 0,81 (ademhalingen per minuut)2.

Alternatieve hypothese: de werkelijke MSD is minder dan 0,81 (ademhalingen per minuut)2. Een RMSD < 0,90 brpm betekent dat de 95%-limieten van overeenstemming binnen 2 brpm liggen (zie paragraaf 14.2). Vooraf gedefinieerde limieten van overeenstemming van 2 brpm werden voorgesteld door Smith et al. 2011 als klinisch niet-significant.

Analysepopulaties:

De onderzoekspopulatie zal bestaan ​​uit normale proefpersonen en proefpersonen met andere luchtwegaandoeningen. De volledige analysepopulatie omvat alle patiënten die in het onderzoek zijn opgenomen, met uitzondering van protocolovertreders, en die één paar metingen van het Thora-3Di-apparaat en de COSC hebben verstrekt. Deze populatie zal worden gebruikt als onderdeel van de primaire analyse.

Poolbaarheid van gegevens op verschillende sites:

Om de poolbaarheid van gegevens tussen locaties te beoordelen, worden de gemiddelde absolute verschillen tussen RR gemeten door Thora 3Di en de Capnograph vergeleken met een t-test met twee steekproeven. Als de p-waarde van de test groter is dan 0,10, wordt de poolbaarheid van gegevens geconcludeerd.

Primaire eindpuntanalyse en acceptatiecriteria:

Ademhalingsfrequentietellingen van de Thora 3Di en de COSC zullen paarsgewijs worden vergeleken. Om de hypothese te testen dat de MSD kleiner is dan 0,81 brpm2, wordt een Wald-test uitgevoerd. De volgende teststatistiek wordt berekend en vergeleken met de drempelwaarde van -1,645 uit een standaard normale verdeling:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) waarbij υ(τ=0,81) de geschatte standaardfout van de MSD is, ervan uitgaande dat de gemiddelde MSD 0,81 is, zoals gedefinieerd in paragraaf 14.2. Als T<-1.645, wordt de nulhypothese verworpen en concluderen we dat het testapparaat voldoende nauwkeurig is.

Bovendien worden Bland-Altman-plots geproduceerd en worden de 95%-limieten van overeenstemming berekend. Concreet zullen de verschillen tussen RR-metingen van het test- en referentieapparaat worden uitgezet tegen het gemiddelde van de twee RR-metingen. Referentielijnen die de 95% overeenstemmingsgrenzen vertegenwoordigen, gedefinieerd door het gemiddelde verschil ±1,96x de standaarddeviatie van het verschil, zullen ook op de grafiek worden opgenomen. Er wordt ook een spreidingsdiagram met de lineaire regressielijn en zijn helling en snijpunt gegeven.

Het acceptatiecriterium voor het primaire eindpunt is +/- 2 brpm. Dit komt overeen met een MSD <0,81 brpm2.

Algehele analyse Alle proefpersonen die aan het onderzoek deelnamen, zullen worden verantwoord door een opsomming van het aantal ingeschreven patiënten, het aantal in elke populatie, terugtrekkingen en de redenen voor terugtrekking. Samenvattende statistieken voor ongunstige incidenten, demografische gegevens, klinische kenmerken, ademhalingsfrequenties van het Thora 3Di-apparaat en de COSC worden geproduceerd. Over het algemeen worden categorische gegevens samengevat met behulp van frequentietellingen en percentages, en continue gegevens worden samengevat met behulp van gemiddelden, standaarddeviaties, minima, medianen en maxima. Deze samenvattingen zullen worden geïnspecteerd op mogelijke patronen en indien nodig kan verdere analyse worden uitgevoerd.