Evaluering av InterFACE-AR-systemet for hjerte-lungearrest: en multisenter, randomisert kontrollert prøvelse (InterFACE-AR)

Innledning Hjerte-lungeredning (HLR) gis til tusenvis av pasienter som lider av hjerte- og lungestans (CPA) hvert år i Nord-Amerika. Tilbudet av grunnleggende livsstøtte (BLS) og avansert livsstøtte (ALS) som er i samsvar med retningslinjene, forbedrer pasientresultatene etter hjertestans. Dessverre sliter helsepersonell med å konsekvent utføre BLS4, 5 og ALSuring hjertestans i sykehus som er i samsvar med retningslinjene. Avvik fra American Heart Association (AHA) retningslinjer for gjenoppliving er assosiert med redusert overlevelse fra hjertestans på sykehus, noe som signaliserer et presserende behov for å designe, evaluere og implementere nye strategier for å forbedre leveringen av BLS- og ALS-omsorg.

Forsinkelser i adrenalinadministrasjon, forsinkelser i defibrillering, feil med medisindosering og feil ved identifisering og behandling av den underliggende tilstanden, representerer vanlige avvik fra retningslinjer for gjenopplivning knyttet til dårlige pasientresultater ved hjertestans. Tidligere studier peker på høy mental arbeidsbelastning blant gjenopplivningsteammedlemmer som en viktig bidragsyter til protokollavvik. Den dynamiske naturen til gjenopplivning utgjør en betydelig utfordring for teamledere, som engasjerer seg i komplekse kognitive prosesser som resulterer i ekstremt høy mental arbeidsbelastning, som fører til dårlige beslutninger og feil. Å redusere mental arbeidsbelastning for teammedlemmer ved å gi beslutningsstøtte under gjenoppliving kan potensielt forbedre kvaliteten på omsorgen under hjertestans. Vårt forskningsteam tar sikte på å løse disse problemene ved å designe et nytt system som integrerer utvidet virkelighet (AR) og skjermbasert teknologi for å gi beslutningsstøtte for gjenopplivningsteam under hjerte-lungestans.

Kognitive hjelpemidler er beslutningsstøtteverktøy som presenterer spørsmål for å oppmuntre til tilbakekalling av informasjon, og dermed frigjøre mentale ressurser for å øke sannsynligheten for ønsket atferd. Kognitive hjelpemidler har blitt utprøvd i forskjellige former for bruk under gjenopplivning, inkludert lommereferansekort og digitale apper. Simuleringsbaserte studier av kognitivt hjelpemiddel brukt under hjertestanshendelser har vist forbedret overholdelse av retningslinjer, forbedret tid til å fullføre kritiske oppgaver og redusert frekvens av kritiske feil. Dessverre har eksisterende lommereferansekort og mobilapper betydelige mangler - de krever alle at leverandører søker gjennom innhold for å identifisere relevant informasjon. Dette gir en distraksjon og øker mental arbeidsbelastning - noe som resulterer i svekket kommunikasjon og dårlig situasjonsforståelse - som begge forårsaker forsinkelser og feil i behandlingen.

Augmented reality (AR) og skjermer har potensialet til å løse disse hullene. Augmented reality kan presentere individualisert, rollespesifikk veiledning for å potensielt redusere mental arbeidsbelastning; mens en skjerm i det kliniske miljøet kan tilby informasjon til hele teamet for å forbedre kommunikasjonen og øke situasjonsbevisstheten.

Augmented reality ved hjelp av en hodemontert enhet gir deltakerinteraksjon med det virkelige miljøet mens de viser tredimensjonale interaktive bilder i brukerens synsfelt uten å forstyrre normalt syn. AR-baserte kognitive hjelpemidler muliggjør rask beslutningstaking ved å gi klinisk relevante spørsmål og støtte foregripende atferd ved å liste opp kommende oppgaver. Studier fullført av forskerteamet vårt har vist at en AR-enhet som gir klinisk veiledning for teamlederen forbedrer samsvar med retningslinjer for gjenopplivning av barn og nyfødte, men kom til kort med å forbedre tiden til adrenalin eller defibrillering. I disse studiene var AR-systemene helt avhengige av data samlet inn fra teamlederen gjennom AR-enheten for å bestemme den kliniske veiledningen. Denne forsterkede arbeidsbelastningen for teamledere som bidro til forsinkelser i fullføringen av oppgaven. Ved utforming av et nytt system er vårt overordnede mål å redusere mental arbeidsbelastning ved å gi rollespesifikk og tidsriktig informasjon til sentrale gjenopplivningsteammedlemmer. For å nå dette målet utviklet vi en mobilapp (dvs. Guiding Pad app), brukt av kartsykepleieren, som gir veiledning om ventende oppgaver når kartsykepleieren legger inn fullførte oppgaver. Guiding Pad-appen har grensesnitt med en stor LCD-skjerm (liquid crystal display) i gjenopplivingsrommet, og gir en samarbeidsplattform som brukes til å støtte helsepersonell under behandling av hjertestans – kalt InterFACE (Interconnected and Focused Mobile Applications in the Patient Care Environment). Integrering av LCD-skjermen gir mulighet for visning av hjertestansalgoritmen og en løpende liste over fullførte oppgaver, som vi forventer vil fremme kommunikasjon og delt situasjonsbevissthet. Når den er koblet til AR-enheter, gjør Guiding Pad-appen det mulig å dele rollespesifikk beslutningsstøtte med leverandøren som har på seg AR-enheten.

I den foreslåtte studien vil vi evaluere virkningen av et forbedret system, InterFACE-AR, som gir rollespesifikk beslutningsstøtte til teamleder og medisinsykepleier gjennom AR-enheter, samtidig som vi optimerer teamets situasjonsbevissthet ved å vise et veikart for pasientbehandling på LCD-skjermen (Figur 1). Kliniske data vil bli samlet inn fra mobilappen på et nettbrett som brukes av kartleggingssykepleieren. Forsøket tar sikte på å vurdere den individuelle og kombinerte effektiviteten til InterFACE-AR-komponenter (dvs. AR-enheter og LCD-skjerm) om overholdelse av AHA-retningslinjer for gjenoppliving under simulert hjertestans ved å gjennomføre en randomisert kontrollert studie med en faktoriell design.

Hovedmålet er å fastslå, blant pediatriske helseteam, om bruken av AR-enheter alene (for teamlederen og medisinsykepleieren), LCD-skjermen alene eller AR-enheter og LCD-skjerm kombinert (dvs. InterFACE-AR), sammenlignet med grupper som bruker AHA-lommereferansekortet (kontroll), forbedrer overholdelse av AHA-retningslinjene for gjenopplivning. Våre sekundære mål er å bestemme virkningen av AR-enhetene, LCD-skjermen og hele InterFACE-AR-systemet på leverandørens arbeidsbelastning, kognitiv belastning, lederskap og teamarbeidsatferd, typer og mønstre av språk som brukes under gjenopplivning, klinisk ytelse (f.eks. antall og typer pauser i HLR), og for å beskrive brukeropplevelser med komponentene i InterFACE-AR.

METODER Vi vil gjennomføre en prospektiv, simuleringsbasert randomisert kontrollert studie med en faktoriell studiedesign. Simuleringsbasert forskning gir fordelen av å svare på forskningsspørsmål uten risiko for skade på pasienter. Etikkgodkjenning vil bli innhentet på alle nettsteder. Deltakerne vil bli rekruttert til studien i team på fem, bestående av en teamleder, kartleggingssykepleier, medisinsykepleier og to sengeleger som skal utføre HLR. To forskningsaktører, som spiller rollene som luftveisleverandør og HLR-coach, vil slutte seg til hver gruppe for å bestå av gjenopplivningsteam på syv helsepersonell. Skuespillere vil bli opplært med metodikk brukt i tidligere multisenterforsøk. Deltakerteamene vil administrere ett simuleringsscenario for hjerte- og lungestans ved å bruke den spesifikke prøveintervensjonen som ble tildelt under randomisering.

Vår faktorstudiedesign vil vurdere den individuelle og synergistiske effekten av to intervensjoner designet for å gi beslutningsstøtte: (a) Augmented reality-enheter for teamlederen og medisinsykepleieren; og (b) LCD-skjerm.

Intervensjon A: Augmented Reality Devices – data som samles inn fra Guiding-Pad-appen vil bli matet til to AR-enheter (dvs. teamleder og medisinsykepleier), som skal gi rollespesifikk beslutningsstøtte for disse to tilbyderne.

Intervensjon B: LCD-skjerm - data samlet inn fra Guiding-Pad-appen vil bli matet til LCD-skjermen, som vil bli montert på en vegg, i fri sikt for hele gjenopplivningsteamet.

Intervensjon C: InterFACE-AR System - data som samles inn fra Guiding-Pad-appen vil bli matet til de to AR-enhetene (dvs. teamleder og medisinsykepleier) for å gi rollespesifikk beslutningsstøtte, og til LCD-skjermen, i klar sikt for hele gjenopplivningsteamet.

Kontrollgruppe: AHA Pocket Reference Card - alle deltakere vil ha tilgang til AHA Pocket Reference Card, som er det mest brukte kognitive hjelpemiddelet under gjenopplivning.

Etter randomisering vil alle deltakere se en standardisert orienteringsvideo som beskriver det kliniske miljøet, utstyr, dukkefunksjonalitet og deltakerroller. Videoinnhold vil bli tilpasset for å inkludere en orientering om intervensjonen som er tildelt hver gruppe, etterfulgt av en 15-minutters bord-top-øvelsessimulering der deltakerne har mulighet til å bruke den tildelte intervensjonen i sine leverandørroller ved å kjøre gjennom et hjertestansscenario mens de sitter. ved et bord. For eksempel vil deltakere i InterFACE-AR-gruppen gjøre en bordsimulering med medisinsykepleieren og teamlederen ved å bruke AR-enheten, kartlegge sykepleieren ved hjelp av Guiding Pad-appen og LCD-skjermen som er synlig for hele teamet. Deltakere som er tildelt kontrollgruppen vil delta i en bord-simulering ved å bruke AHA-lommereferansekortet.

Et 18-minutters simuleringsscenario for hjerte- og lungestans (ventrikkeltakykardi til ventrikkelflimmer til pulsløs elektrisk aktivitet) vil bli kjørt for alle deltakere, med HLR-kvalitetsdata samlet inn av tilbakemeldingsdefibrillatoren i Zoll R-serien. Alle rekrutteringssteder vil bruke den identiske pediatriske dukken (SimJuniorTM, Laerdal Corporation), spesielt designet og kalibrert for HLR-trening. Alle simuleringsscenarier vil bli strengt standardiserte ved å bruke en scenariomal med svært skriptede skuespillerroller og pasientprogresjon. Etter å ha fullført scenariet, vil deltakerne fullføre NASA-TLX-undersøkelsen, brukeropplevelsesspørreskjemaet, systembrukerbarhetsundersøkelsen, undersøkelsen av teknologiakseptmodellen og STAI-undersøkelsen. Scenariene vil bli filmet fra fugleperspektiv ved fotenden av sengen og av high-definition actionkameraer som bæres håndfritt av lederen og medisinsykepleieren. Etter økten vil alle deltakerne motta en pedagogisk debriefing for å ta opp ytelsesproblemer ved å bruke en blandingsmetode til debriefing.

Randomisering vil skje på teamnivå, stratifisert etter studiested og kjønn til teamleder (for å sikre lik fordeling av kjønn i begge armer), og utført i blokker på 4 for å sikre en jevn fordeling av team på tvers av studiearmer. Randomiseringspakker vil bli utarbeidet på et sentralt studiested ved hjelp av en nettbasert tilfeldig tallgenerator (f. www.sealedenvelope.com). Sekvensielt nummererte rekrutteringspakker for hvert nettsted vil inneholde forseglede ugjennomsiktige konvolutter (dvs. én konvolutt per team) med studiearmtildelinger og unike identifikasjonskoder for deltakerne.

Beregning av prøvestørrelse er basert på det primære utfallsmålet. Prøvestørrelsesestimatet antar at hovedeffekten av de 2 forskjellige intervensjonene på tiden til første dose av adrenalin vil omfatte de 2 primære sammenligningene. Med forbehold om Bonferroni-justeringer ble p < 0,025 ansett som statistisk signifikant. Tiden til den første dosen av adrenalin ble tidligere rapportert å være ca. 165 sek. med et standardavvik på 60 sek. Vi tar sikte på å forbedre tiden til første dose av adrenalin til 120 sekunder, noe som er assosiert med forbedrede kliniske resultater fra hjertestans hos barn10. Forutsatt lignende variasjon blant team som mottar en av intervensjonene, for å oppdage en forskjell på 45 sekunder i tid for å administrere første dose av adrenalin, med en styrke på 0,8 og et signifikansnivå på 0,025 for hver av sammenligningene, vil den nødvendige prøvestørrelsen være 68 team (17 team per studiearm). Basert på våre tidligere erfaringer med simuleringsbasert forskning, estimerte vi 15 % av manglende data på grunn av tekniske problemer. Regnskap for manglende data tar vi sikte på å rekruttere totalt 80 team (20 team per studiearm).

STATISTISK ANALYSE Demografiske karakteristika for deltakerne inkludert kjønn, kjønn, yrke og erfaring vil bli rapportert ved hjelp av beskrivende statistikk på tvers av alle studiegrener. Analysene vil bli gjennomført i teamenheten. Vi vil bruke multivariabel lineær regresjonsanalyse for å vurdere effekten av både intervensjoner på primær- og sekundærutfall og inkludere interaksjonsbegrepet i modellen. Siden effekten av de to intervensjonene kan være ikke-additive, vil vi også rapportere effekten av hver intervensjon på hvert nivå av den andre intervensjonen. Alle estimater av intervensjonseffekter vil bli rapportert som gjennomsnittlige forskjeller med 95 % konfidensintervall.