Thora-3Di™ respirasjonsfrekvensvalidering

Mål:

Det primære målet er å demonstrere ekvivalens av Thora-3Di™ SLP-enheten og en kliniker overscoret End Tidal C02 (COSC) avledet fra en kapnograf (BCI Capnograph 9004), Smiths Medical) for måling av respirasjonsfrekvens.

Endepunkt:

Det primære endepunktet er forskjellen i respirasjonsfrekvensen mellom de to enhetene.

Testartikkel:

Thora-3Di™, ikke-kontakt; måler respirasjonsfrekvens ved SLP fra SLPVol/tids-sporet.

Komparator:

Kliniker overscoret End Tidal C02 avledet fra en Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); måler RR fra slutten av tidevanns CO2 (EtCO2) bølgeform.

Pasientregistrering og prosedyrer:

Maksimalt 43 forsøkspersoner vil bli registrert på 2 nettsteder for å oppnå 34 evaluerbare datasett med:

• 24 pasienter med luftveissykdom/-nedsettelse (med minimum 7 og maksimum 17 som skal registreres på hvert sted)
• 10 Normale forsøkspersoner uten nåværende eller tidligere diagnose av luftveissykdom (minimum 3 og maksimalt 7 som skal registreres på hvert sted)

Eksempelstørrelse:

En prøvestørrelse på 34 forsøkspersoner har blitt bestemt til å gi minst 80 % kraft når MSD er 0,4. En tidligere studie fant at MSD mellom testenheten og Embletta-enheten var 0,31, og derfor bruker vi konservativt verdien på 0,4 for å beregne kraft. I den studien var gjennomsnittsforskjellen -0,26 og standardavviket til forskjellene var 0,49. Vi antar at 80 % av de påmeldte fagene vil gi evaluerbare data. Nærmere bestemt vil en påmeldt prøvestørrelse på 43 emner gi 43*.80 = 34 evaluerbare emner. Denne prøvestørrelsen gir minst 80 % effekt når den sanne MSD er 0,4 eller mindre.

Studiet vil bestå av ett trinn, som vil bestå av:

• Hver deltaker vil bli målt samtidig med begge enhetene ved 1 anledning i en varighet på 5-9 minutter.
• Deltakeren vil bli målt i sittende posisjon.

Måleenheter:

End Tidal C02 vil bli målt ved hjelp av en Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Utløpt gass vil bli samlet opp via en nesekanyle med prøvetakingsslange og fuktfelle. Utløpt gass vil bli tatt med en strømningshastighet på 150 ml/min ± 20 ml. Enheten har en gjennomsnittlig forsinkelsestid på 1,8 sekunder og en responstid på 2,1 sekunder som vil bli tatt med i analysen. BCI Capnograph 9004 har et visningsområde på 0 - 100 mmHg og er nøyaktig til ±2 mmHg, mer informasjon finnes i enhetens bruksanvisning. Kapnografbølgeformer vil bli registrert i en datamaskin ved å bruke den analoge utgangen til kapnografen. Den analoge utgangen vil bli samplet ved 30 Hz ved bruk av en 16-bits analog til digital omformer (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, UK). Samplingsfrekvensen på 30 Hz er valgt siden den er lik skjermoppdateringshastigheten til bølgeformen på enheten, og den er derfor nærmest det klinikere vanligvis vurderer. Overscoret kapnografisk RR av klinikeren vil bli utledet fra kapnogrammets CO2-bølgeform. Kapnografienheten vil bli kalibrert i henhold til produsentens instruksjoner. Respirasjonsfrekvensen til kapnografienhetene er 0 -150 brpm.

Thoraco-abdominal bevegelse vil bli målt ved hjelp av en Thora-3Di. Rutenettstørrelsen som brukes vil være 14 x 10. Fem minutters kontinuerlig hvilende tidevannspustedata vil bli innhentet for hvert individ. Signalene samples ved 30 Hz og representerer den fremre thoraco-abdominale pustebevegelsen. Thora-3Di-programvaren gir en numerisk utgang av RR som gjennomsnittlig brpm, beregnet fra SLPVol/Time-trasen over en valgt tidsramme.

De fem minuttene med kontinuerlig hvilende tidevannspustedata vil samles inn samtidig fra begge enhetene.

Data overføring:

Kapnografiske utdata vil bli innhentet og lagret som datafiler for påfølgende behandling og gjennomgang. Thora-3Di™-programvaren thoraco-abdominale signaler vil bli eksportert til kommadelte verdi-filer (CSV).

Før dataanalyse vil alle målinger bli vurdert på kvalitet, og eventuelle protokollbrudd identifisert. Thora-3Di™-enhetsprogramvaren oppdager støynivået til utgangssignalet, og der programvaren flagger en måling som for mye støy, vil ingen måling bli oppnådd. For eksempel, hvis en pasient beveger overkroppen, kan dette hindre en gyldig Thora-3Di™-måling fra å bli registrert. På samme måte kan interferens med eller kondensering inne i kapnografiprøveslangen produsere artefakter eller forhindre at et gyldig kapnografispor registreres. Der sammenkoblede prøver ikke kan oppnås på grunn av protokollbrudd, vil dette gjøre dataene uanalyserbare, slik at disse forsøkspersonene vil bli ekskludert fra analysen. Detaljer om protokollbrudd, men vil bli tabellert med årsaker til ekskludering oppført. Enhver spesifikk underpopulasjon eller sykdomstilstand der Thora-3Di™ ikke fungerte som forventet vil bli notert. Detaljer om analyserbare datasett (dvs. unntatt protokollbrudd) vil bli tabellert

Dataanalyse:

Den primære endepunktsanalysen er å sammenligne utgangsrespirasjonsfrekvensen til Thora-3Di med den til en COSC målt over en tilfeldig valgt epoke på ett minutt for hvert individ. Måleperioden på 5 minutter vil spenne over omfanget av tiltenkt bruk av Thora-3Di™. En varighet på 1 minutt er valgt som en passende sammenligningsperiode for analysen, da antall pust i ett minutt er varigheten som respirasjonsfrekvensen er klinisk definert over. Der SLP-sporingen er oransje eller det er en betydelig endring i grunnlinjen eller en pigg forårsaket av kroppsbevegelser eller slikt som ellers ville blitt ekskludert av merking, vil ikke disse segmentene av opptaket bli brukt i analysen. Dette er i samsvar med tiltenkt bruk av enheten.

For å identifisere den tilfeldig valgte epoken for hvert emne, vil en enhetlig tilfeldig tallgenerator bli brukt til å generere en tilfeldig startprøve fra hvilket tidspunkt en 1 minutts epoke med data vil bli avkortet for videre analyse. Dette gjøres ved å bruke rand-funksjonen i MATLAB. Koden vil være:

startutvalg = round((rand*4)*60*Fs), der rand er den enhetlige tilfeldige tallgeneratoren, multipliseres den med 4 for å øke standardområdet på [0,1] til [0,4]. rand*4 produserer i hovedsak tiden (i minutter) som 1 minutt med data vil bli avkortet fra. Resten av koden oversetter startminuttet til et prøvenummer, det vil si multiplisert med 60 for å få tiden i sekunder, multiplisert med Fs (sampling rate av enheten) for å få prøven og til slutt, siden samples alltid er heltall, runde av tallet for å få det nærmeste startprøvenummeret.

Denne tilfeldige tallgenereringsprosessen vil bli gjentatt for å tildele et tilfeldig startpunkt til hvert av de sammenkoblede analyserbare datasettene. For å utlede SLP-respirasjonsfrekvensen, vil seksjonen som tilsvarer en epoke på 1 minutt for hver prøve (som identifisert i tabellen 'Vurdert paret prøve') velges på SLPVol/Time-sporet til Thora-3Di. RR-verdien for denne perioden, som er en direkte utgang fra programvaren, vil bli registrert for denne tidsseksjonen.

For å utlede COSC RR, vil en ekspertkliniker kun få kapnografsporene og vil verifisere hvert pust i den angitte epoken på 1 minutt av kapnografutgangen og beregne RR for tidsseksjonen for hvert individ.

For å sikre ingen skjevhet i skåringen, vil klinikeren som skårer kapnografutgangen, ikke ha noen referanse til Thora-3Di™-sporet eller SLP-respirasjonsfrekvensen, og på samme måte vil den individuelle avledede SLP-respirasjonsfrekvensen ikke ha noen referanse til kapnografutgangen eller den avledede COSC respirasjonsfrekvens.

For å sikre at ingen skjevhet introduseres fra datainnsamlingsstadiet til databehandlingsstadiet, har operatøren som samler inn dataene ingen involvering i poengsummen av utdataene.

Hypoteser:

Følgende hypoteser vil bli testet med et signifikansnivå på =0,05:

• Nullhypotese: Den sanne RMSD (root mean squared difference) mellom test- og referanseenhet RR er større enn eller lik 0,9 brpm.
• Alternativ hypotese: Den sanne RMSD er mindre enn 0,9 brpm.

Hypotesene ovenfor tilsvarer følgende:

Nullhypotese: Den sanne gjennomsnittlige kvadratiske forskjellen (MSD) mellom test og referanseenhet RR er større enn eller lik 0,81 (pust per minutt)2.

Alternativ hypotese: Den sanne MSD er mindre enn 0,81 (pust per minutt)2. En RMSD < 0,90 brpm innebærer at 95 %-grensene for enighet er innenfor 2 brpm (se avsnitt 14.2). Forhåndsdefinerte grenser for samsvar på 2 brpm ble foreslått av Smith et al. 2011 som klinisk ubetydelig.

Analysepopulasjoner:

Studiepopulasjonen vil omfatte normale forsøkspersoner og forsøkspersoner med andre luftveissykdommer. Den fullstendige analysepopulasjonen vil omfatte alle pasienter som ble deltatt i studien, unntatt protokollbrudd, og levert ett par målinger fra Thora-3Di-enheten og COSC. Denne populasjonen vil bli brukt som en del av primæranalysen.

Sammenslåing av data på tvers av nettsteder:

For å vurdere sammenslåbarheten av data på tvers av nettsteder, vil de gjennomsnittlige absolutte forskjellene mellom RR målt med Thora 3Di og Capnograph sammenlignes med en to-prøve t-test. Hvis p-verdien til testen er større enn 0,10, vil dataene samles.

Primær endepunktsanalyse og akseptkriterier:

Respirasjonsfrekvenstellinger fra Thora 3Di og COSC vil bli sammenlignet på en parvis måte. For å teste hypotesen om at MSD er mindre enn 0,81 brpm2, vil en Wald-test bli utført. Følgende teststatistikk vil bli beregnet og sammenlignet med terskelverdien på -1,645 fra en standard normalfordeling:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) hvor υ(τ=0,81) er den estimerte standardfeilen til MSD forutsatt at gjennomsnittlig MSD er 0,81, som definert i avsnitt 14.2. Hvis T<-1,645, vil nullhypotesen bli forkastet og vi vil konkludere med at testenheten har tilstrekkelig nøyaktighet.

I tillegg vil Bland-Altman-tomter bli produsert og 95 %-grensene for avtale vil bli beregnet. Spesielt vil forskjellene mellom test- og referanseenhets RR-målinger plottes mot gjennomsnittet av de to RR-målingene. Referanselinjer som representerer 95 %-grensene for samsvar, definert ved middeldifferansen ±1,96x standardavviket til differansen, vil også bli inkludert på plottet. Et spredningsplott med den lineære regresjonslinjen og dens helning og skjæringspunkt vil også bli gitt.

Akseptkriteriet for primært endepunkt er +/- 2 brpm. Dette tilsvarer en MSD<0,81 brpm2.

Samlet analyse Alle forsøkspersoner som deltar i studien vil bli gjort rede for ved å liste opp antall pasienter som er lagt inn, tallene i hver populasjon, uttak og årsakene til uttak. Sammendragsstatistikk for uønskede hendelser, demografi, kliniske egenskaper, respirasjonsfrekvenser fra Thora 3Di-enheten og COSC vil bli produsert. Generelt vil kategoriske data oppsummeres ved bruk av frekvenstellinger og prosenter, og kontinuerlige data vil oppsummeres ved bruk av middel, standardavvik, minimum, medianer og maksimum. Disse sammendragene vil bli inspisert for eventuelle mønstre, og ytterligere analyser kan utføres etter behov.