Evaluatie van het InterFACE-AR-systeem voor hartstilstand: een multicenter, gerandomiseerde gecontroleerde studie (InterFACE-AR)

Inleiding Cardiopulmonale reanimatie (CPR) wordt elk jaar in Noord-Amerika aangeboden aan duizenden patiënten die lijden aan een hartstilstand (CPA). Het aanbieden van basislevensondersteuning (BLS) en geavanceerde levensondersteuning (ALS) die aan de richtlijnen voldoen, verbetert de uitkomsten voor patiënten na een hartstilstand. Helaas hebben zorgverleners moeite om consequent de BLS4, 5 en ALS-richtlijnen uit te voeren bij een hartstilstand in het ziekenhuis. Afwijkingen van de reanimatierichtlijnen van de American Heart Association (AHA) worden in verband gebracht met een verminderde overleving na een hartstilstand in het ziekenhuis, wat een dringende noodzaak aangeeft om nieuwe strategieën te ontwerpen, evalueren en implementeren om de levering van BLS- en ALS-zorg te verbeteren.

Vertragingen bij de toediening van epinefrine, vertragingen bij defibrillatie, medicatiedoseringsfouten en fouten bij de identificatie en behandeling van de onderliggende aandoening vertegenwoordigen veel voorkomende afwijkingen van de reanimatierichtlijnen die verband houden met slechte patiëntresultaten als gevolg van een hartstilstand. Eerdere onderzoeken wijzen erop dat de hoge mentale werkdruk onder de leden van het reanimatieteam een ​​belangrijke bijdrage levert aan protocolafwijkingen. De dynamische aard van reanimatie vormt een aanzienlijke uitdaging voor teamleiders, die zich bezighouden met complexe cognitieve processen die resulteren in een extreem hoge mentale werklast, wat leidt tot slechte besluitvorming en fouten. Het verminderen van de mentale werklast van teamleden door het bieden van beslissingsondersteuning tijdens reanimatie kan mogelijk de kwaliteit van zorg tijdens een hartstilstand verbeteren. Ons onderzoeksteam wil deze problemen aanpakken door een nieuw systeem te ontwerpen dat augmented reality (AR) en schermgebaseerde technologie integreert om beslissingsondersteuning te bieden aan reanimatieteams tijdens een hartstilstand.

Cognitieve hulpmiddelen zijn beslissingsondersteunende hulpmiddelen die aanwijzingen geven om het herinneren van informatie aan te moedigen, waardoor mentale hulpbronnen worden vrijgemaakt om de waarschijnlijkheid van gewenst gedrag te vergroten. Cognitieve hulpmiddelen zijn in verschillende vormen getest voor gebruik tijdens reanimatie, waaronder zakreferentiekaarten en digitale apps. Op simulatie gebaseerde onderzoeken naar cognitieve hulpmiddelen die worden gebruikt tijdens hartstilstanden hebben een verbeterde naleving van richtlijnen aangetoond, een kortere tijd voor het voltooien van kritieke taken en een lager aantal kritieke fouten. Helaas vertonen de bestaande pocketreferentiekaarten en mobiele apps aanzienlijke tekortkomingen: ze vereisen allemaal dat providers door de inhoud zoeken om relevante informatie te identificeren. Dit zorgt voor afleiding en verhoogt de mentale werklast – resulterend in verminderde communicatie en een slecht situationeel bewustzijn – die beide vertragingen en fouten in de behandeling veroorzaken.

Augmented reality (AR) en beeldschermen hebben het potentieel om deze lacunes aan te pakken. Augmented reality kan geïndividualiseerde, rolspecifieke begeleiding bieden om de mentale werklast mogelijk te verminderen; terwijl een beeldscherm in de klinische omgeving informatie kan bieden aan het hele team om de communicatie te verbeteren en het situationele bewustzijn te vergroten.

Augmented reality met behulp van een op het hoofd gemonteerd apparaat maakt interactie van de deelnemer met de echte omgeving mogelijk, terwijl driedimensionale interactieve beelden in het gezichtsveld van de gebruiker worden weergegeven zonder het normale zicht te verstoren. Op AR gebaseerde cognitieve hulpmiddelen maken snelle besluitvorming mogelijk door klinisch relevante aanwijzingen te geven en anticiperend gedrag te ondersteunen door aanstaande taken op te sommen. Studies uitgevoerd door ons onderzoeksteam hebben aangetoond dat een AR-apparaat dat klinische begeleiding biedt aan de teamleider de naleving van de reanimatierichtlijnen voor kinderen en pasgeborenen verbetert, maar tekortschiet in het verbeteren van de tijd tot epinefrine of defibrillatie. In deze onderzoeken waren de AR-systemen volledig afhankelijk van gegevens die via het AR-apparaat van de teamleider waren verzameld om de klinische begeleiding te bepalen. Deze verhoogde werkdruk van de teamleider, wat bijdroeg aan vertragingen bij het voltooien van taken. Bij het ontwerpen van een nieuw systeem is ons overkoepelende doel het verminderen van de mentale werkdruk door rolspecifieke en tijdige informatie te verstrekken aan de belangrijkste teamleden van het reanimatieteam. Om dit doel te bereiken hebben we een mobiele app ontwikkeld (d.w.z. Guiding Pad-app), gebruikt door de in kaart brengende verpleegkundige, die begeleiding biedt bij openstaande taken terwijl de in kaart brengende verpleegkundige voltooide taken invoert. De Guiding Pad-app is gekoppeld aan een groot LCD-scherm (liquid crystal display) in de reanimatieruimte en biedt een samenwerkingsplatform dat wordt gebruikt om zorgverleners te ondersteunen tijdens de behandeling van een hartstilstand - genaamd InterFACE (Interconnected and Focused Mobile Applications in the Patient Care Environment). Door de integratie van het LCD-scherm kunnen het algoritme voor een hartstilstand en een lijst met voltooide taken worden weergegeven. We verwachten dat dit de communicatie en het gedeelde situationele bewustzijn zal bevorderen. Wanneer de Guiding Pad-app is verbonden met AR-apparaten, kan rolspecifieke beslissingsondersteuning worden gedeeld met de zorgverlener die het AR-apparaat draagt.

In de voorgestelde studie zullen we de impact evalueren van een verbeterd systeem, InterFACE-AR, dat rolspecifieke beslissingsondersteuning biedt aan de teamleider en medicatieverpleegkundige via AR-apparaten, terwijl tegelijkertijd het situationeel bewustzijn van het team wordt geoptimaliseerd door een routekaart voor de patiëntenzorg weer te geven. op het LCD-scherm (Figuur 1). Klinische gegevens worden verzameld via de mobiele app op een tablet die wordt gebruikt door de verpleegkundige. Het onderzoek heeft tot doel de individuele en gecombineerde effectiviteit van InterFACE-AR-componenten (d.w.z. AR-apparaten en LCD-scherm) over de naleving van de AHA-reanimatierichtlijnen tijdens een gesimuleerde hartstilstand door een gerandomiseerde gecontroleerde studie uit te voeren met een factorieel ontwerp.

Het primaire doel is om onder pediatrische gezondheidszorgteams te bepalen of het gebruik van alleen AR-apparaten (voor de teamleider en medicatieverpleegkundige), alleen het LCD-scherm, of de combinatie van AR-apparaten en LCD-scherm (d.w.z. InterFACE-AR) verbetert, vergeleken met groepen die de AHA-pocketreferentiekaart (controle) gebruiken, de naleving van de AHA-reanimatierichtlijnen. Onze secundaire doelen zijn het bepalen van de impact van de AR-apparaten, het LCD-scherm en het volledige InterFACE-AR-systeem op de werklast van de zorgverlener, cognitieve belasting, leiderschaps- en teamwerkgedrag, soorten en patronen van taal die worden gebruikt tijdens reanimatie, klinische prestaties (bijv. aantal en soorten pauzes bij reanimatie) en om gebruikerservaringen met de componenten van InterFACE-AR te beschrijven.

METHODEN We zullen een prospectieve, op simulatie gebaseerde, gerandomiseerde, gecontroleerde studie uitvoeren met een factorieel onderzoeksontwerp. Op simulatie gebaseerd onderzoek biedt het voordeel dat onderzoeksvragen kunnen worden beantwoord zonder risico op schade voor patiënten. Op alle locaties zal ethische goedkeuring worden verkregen. Deelnemers zullen voor het onderzoek worden gerekruteerd in teams van vijf, bestaande uit een teamleider, een verpleegkundige, een medicatieverpleegkundige en twee artsen aan het bed die reanimatie zullen uitvoeren. Twee onderzoeksactoren, die de rollen van luchtwegverzorger en reanimatiecoach spelen, zullen zich bij elke groep voegen en een reanimatieteam van zeven zorgverleners vormen. Actoren zullen worden getraind in de methodologie die met succes is gebruikt in eerdere multicentrische onderzoeken. De deelnemende teams zullen één simulatiescenario voor een hartstilstand beheren, waarbij gebruik wordt gemaakt van de specifieke proefinterventie die tijdens de randomisatie wordt toegewezen.

Ons factoriële onderzoeksontwerp zal de individuele en synergetische impact beoordelen van twee interventies die zijn ontworpen om beslissingsondersteuning te bieden: (a) Augmented reality-apparaten voor de teamleider en medicatieverpleegkundige; en (b) LCD-scherm.

Interventie A: Augmented Reality-apparaten - gegevens verzameld via de Guiding-Pad-app worden naar twee AR-apparaten (d.w.z. teamleider en medicatieverpleegkundige), die rolspecifieke beslissingsondersteuning zal bieden aan deze twee zorgverleners.

Interventie B: LCD-scherm - de gegevens verzameld via de Guiding-Pad-app worden naar het LCD-scherm gestuurd, dat aan de muur wordt gemonteerd, zodat het hele reanimatieteam duidelijk zichtbaar is.

Interventie C: InterFACE-AR-systeem - gegevens verzameld via de Guiding-Pad-app worden naar de twee AR-apparaten gestuurd (d.w.z. teamleider en medicatieverpleegkundige) om rolspecifieke beslissingsondersteuning te bieden, en op het LCD-scherm, duidelijk zichtbaar voor het hele reanimatieteam.

Controlegroep: AHA Pocket Reference Card - alle deelnemers hebben toegang tot de AHA Pocket Reference Card, het meest gebruikte cognitieve hulpmiddel tijdens reanimatie.

Na de randomisatie zullen alle deelnemers een gestandaardiseerde oriëntatievideo bekijken waarin de klinische omgeving, de apparatuur, de functionaliteit van de oefenpop en de rollen van de deelnemers worden beschreven. De video-inhoud wordt aangepast met een oriëntatie op de interventie die aan elke groep is toegewezen, gevolgd door een 15 minuten durende oefensimulatie op tafel, waarbij deelnemers de kans krijgen om de toegewezen interventie in hun rol als zorgverlener te gebruiken door zittend een scenario voor een hartstilstand te doorlopen. aan een tafel. Deelnemers aan de InterFACE-AR-groep zullen bijvoorbeeld een tafelsimulatie doen met de medicatieverpleegkundige en teamleider met behulp van het AR-apparaat, de verpleegkundige in kaart brengen met behulp van de Guiding Pad-app en het LCD-scherm zichtbaar voor het hele team. Deelnemers die aan de controlegroep zijn toegewezen, zullen deelnemen aan een tafelsimulatie met behulp van de AHA-pocketreferentiekaart.

Voor alle deelnemers wordt een 18 minuten durend simulatiescenario voor een hartstilstand uitgevoerd (van ventriculaire tachycardie tot ventriculaire fibrillatie tot pulsloze elektrische activiteit), waarbij gegevens over de kwaliteit van de reanimatie worden verzameld door de Zoll R Series-feedbackdefibrillator. Alle rekruteringslocaties zullen gebruik maken van de identieke pediatrische oefenpop (SimJuniorTM, Laerdal Corporation), speciaal ontworpen en gekalibreerd voor reanimatietraining. Alle simulatiescenario's zullen strak worden gestandaardiseerd door gebruik te maken van een scenariosjabloon met sterk gescripte acteursrollen en patiëntvoortgang. Na voltooiing van het scenario voltooien de deelnemers de NASA-TLX-enquête, de gebruikerservaringsvragenlijst, de systeembruikbaarheidsenquête, de technologieacceptatiemodelenquête en de STAI-enquête. Scenario's worden gefilmd vanuit vogelperspectief aan het voeteneinde van het bed en door high-definition actiecamera's die de leider en de medicatieverpleegkundige zonder handen dragen. Na de sessie ontvangen alle deelnemers een educatieve debriefing om prestatieproblemen aan te pakken met behulp van een gemengde aanpak van debriefing.

Randomisatie zal plaatsvinden op het niveau van het team, gestratificeerd naar onderzoekslocatie en geslacht van de teamleider (om een ​​gelijke verdeling van geslacht in beide armen te garanderen), en uitgevoerd in blokken van 4 om een ​​gelijkmatige verdeling van teams over de onderzoeksarmen te garanderen. Randomisatiepakketten zullen op een centrale onderzoekslocatie worden voorbereid met behulp van een webgebaseerde generator voor willekeurige getallen (bijv. www.sealedenvelope.com). Opeenvolgend genummerde wervingspakketten die voor elke locatie worden verstrekt, bevatten verzegelde, ondoorzichtige enveloppen (d.w.z. één envelop per team) met onderzoeksarmopdrachten en unieke identificatiecodes voor deelnemers.

De schatting van de steekproefomvang is gebaseerd op de primaire uitkomstmaat. Bij de schatting van de steekproefomvang wordt ervan uitgegaan dat de belangrijkste effecten van de twee verschillende interventies op de tijd tot de eerste dosis epinefrine de twee primaire vergelijkingen zouden omvatten. Rekening houdend met Bonferroni-aanpassingen werd p < 0,025 als statistisch significant beschouwd. Eerder werd gerapporteerd dat de tijd tot de eerste dosis epinefrine ongeveer 165 seconden bedroeg, met een standaardafwijking van 60 seconden. We streven ernaar de tijd tot de eerste dosis epinefrine te verkorten tot 120 seconden, wat geassocieerd is met verbeterde klinische resultaten bij een hartstilstand bij kinderen10. Uitgaande van een vergelijkbare variabiliteit tussen teams die beide interventies ontvangen, om een ​​verschil van 45 seconden in de tijd voor het toedienen van de eerste dosis epinefrine te detecteren, met een kracht van 0,8 en een significantieniveau van 0,025 voor elk van de vergelijkingen, zal de vereiste steekproefomvang 68 teams zijn. (17 teams per onderzoeksarm). Op basis van onze eerdere ervaringen met op simulatie gebaseerd onderzoek schatten we 15% van de ontbrekende gegevens als gevolg van technische problemen. Rekening houdend met ontbrekende gegevens streven we ernaar in totaal 80 teams te rekruteren (20 teams per onderzoeksarm).

STATISTISCHE ANALYSE Demografische kenmerken van deelnemers, waaronder geslacht, geslacht, beroep en ervaring, zullen worden gerapporteerd met behulp van beschrijvende statistieken over alle onderzoeksarmen. De analyses worden uitgevoerd in de eenheid van teams. We zullen multivariabele lineaire regressieanalyse gebruiken om het effect van beide interventies op de primaire en secundaire uitkomsten te beoordelen en de interactieterm in het model opnemen. Omdat de effecten van de twee interventies mogelijk niet-additief zijn, zullen we ook het effect van elke interventie op elk niveau van de andere interventie rapporteren. Alle schattingen van interventie-effecten worden gerapporteerd als gemiddelde verschillen met een betrouwbaarheidsinterval van 95%.