Walidacja częstości oddechów Thora-3Di™

Cele:

Głównym celem jest wykazanie równoważności urządzenia Thora-3Di™ SLP i zawyżonej przez klinicystę wartości C02 końcowo-wydechowego (COSC) pochodzącej z kapnografu (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical) do pomiaru częstości oddechów.

Punkt końcowy:

Pierwszorzędowym punktem końcowym jest różnica w częstości oddechów między dwoma urządzeniami.

Artykuł testowy:

Thora-3Di™, bezkontaktowa; mierzy częstość oddechów według SLP na podstawie wykresu SLPobj./czas.

Porównywarka:

Klinicysta zawyżył wynik C02 końcowo-wydechowego pochodzącego z kapnografu (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); mierzy RR na podstawie krzywej końcowo-wydechowej CO2 (EtCO2).

Rejestracja pacjentów i procedury:

Maksymalnie 43 osoby zostaną zarejestrowane w 2 ośrodkach, aby uzyskać 34 zestawy danych do oceny:

• 24 pacjentów z chorobami/upośledzeniami układu oddechowego (minimum 7 i maksymalnie 17 do zapisania w każdym ośrodku)
• 10 zdrowych osób bez aktualnej lub wcześniejszej diagnozy choroby układu oddechowego (minimum 3 i maksymalnie 7 do zapisania w każdym ośrodku)

Wielkość próbki:

Ustalono, że wielkość próby 34 osób daje co najmniej 80% mocy, gdy MSD wynosi 0,4. Poprzednie badanie wykazało, że MSD między urządzeniem testowym a urządzeniem Embletta wynosiło 0,31, dlatego ostrożnie używamy wartości 0,4 do obliczenia mocy. W badaniu tym średnia różnica wyniosła -0,26, a odchylenie standardowe różnic wyniosło 0,49. Zakładamy, że 80% zapisanych osób dostarczy dających się ocenić danych. Konkretnie, włączona próba o wielkości 43 osobników da 43*,80 = 34 osobników podlegających ocenie. Ta wielkość próbki daje co najmniej 80% mocy, gdy prawdziwy MSD wynosi 0,4 lub mniej.

Badanie będzie składało się z jednego etapu, na który składać się będzie:

• Każdy uczestnik będzie mierzony jednocześnie obydwoma urządzeniami 1 raz przez 5-9 minut.
• Uczestnik będzie mierzony w pozycji siedzącej.

Urządzenia pomiarowe:

Końcowo-wydechowe C02 będzie mierzone przy użyciu kapnografu (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Wydychany gaz zostanie pobrany przez kaniulę nosową z przewodem do pobierania próbek i pułapką wilgoci. Próbka wydychanego gazu zostanie pobrana przy natężeniu przepływu 150 ml/min ± 20 ml. Urządzenie ma średni czas opóźnienia 1,8 sekundy i czas odpowiedzi 2,1 sekundy, co zostanie uwzględnione w analizie. BCI Capnograf 9004 ma zakres wyświetlania 0 - 100 mmHg i dokładność do ±2 mmHg, dalsze informacje można znaleźć w instrukcji obsługi urządzenia. Przebiegi kapnografu będą rejestrowane w komputerze za pomocą wyjścia analogowego kapnografu. Wyjście analogowe będzie próbkowane z częstotliwością 30 Hz przy użyciu 16-bitowego przetwornika analogowo-cyfrowego (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, Wielka Brytania). Wybrano częstotliwość próbkowania 30 Hz, ponieważ jest ona równa szybkości aktualizacji wyświetlacza krzywej na urządzeniu, a zatem jest najbliższa temu, co zwykle oceniają klinicyści. Kapnograficzny RR klinicysty z zawyżonym wynikiem zostanie wyprowadzony z krzywej CO2 kapnogramu. Urządzenie do kapnografii zostanie skalibrowane zgodnie z instrukcjami producenta. Zakres częstości oddychania urządzeń do kapnografii wynosi 0 -150 bpm.

Ruch klatki piersiowej i brzucha będzie mierzony za pomocą aparatu Thora-3Di. Zastosowany rozmiar siatki to 14 x 10. Dla każdego badanego zostanie uzyskanych pięć minut nieprzerwanego spoczynkowego oddechu oddechowego. Sygnały są próbkowane z częstotliwością 30 Hz i reprezentują ruch oddechowy w przedniej części klatki piersiowej i brzucha. Oprogramowanie Thora-3Di zapewnia numeryczne dane wyjściowe RR jako średniego brpm, obliczonego na podstawie wykresu SLPVol/Time w wybranym przedziale czasowym.

Dane dotyczące oddychania oddechowego w spoczynku z pięciu minut ciągłego spoczynku będą zbierane jednocześnie z obu urządzeń.

Transfer danych:

Wyjścia kapnograficzne będą pozyskiwane i zapisywane jako pliki danych do późniejszego przetwarzania i przeglądania. Sygnały klatki piersiowej i jamy brzusznej oprogramowania Thora-3Di™ zostaną wyeksportowane do plików z wartościami rozdzielanymi przecinkami (CSV).

Przed analizą danych wszystkie pomiary zostaną ocenione pod kątem ich jakości, a wszelkie osoby naruszające protokół zostaną zidentyfikowane. Oprogramowanie urządzenia Thora-3Di™ wykrywa poziom szumu sygnału wyjściowego, a jeśli oprogramowanie oznaczy pomiar jako nadmiernie zaszumiony, pomiar nie zostanie wykonany. Na przykład, jeśli pacjent poruszy górną częścią ciała, może to uniemożliwić zarejestrowanie prawidłowego pomiaru Thora-3Di™. Podobnie ingerencja lub skraplanie się w przewodzie próbkującym do kapnografii może powodować powstawanie artefaktów lub uniemożliwić zarejestrowanie prawidłowego śladu kapnografii. Jeżeli nie można uzyskać sparowanych próbek z powodu naruszenia protokołu, spowoduje to, że danych nie będzie można analizować, a osoby te zostaną wykluczone z analizy. Szczegóły osób naruszających protokół, ale zostaną zestawione w tabeli z wymienionymi przyczynami wykluczenia. Każda konkretna subpopulacja lub stan chorobowy, w którym Thora-3Di™ nie zadziałała zgodnie z oczekiwaniami, zostanie odnotowana. Szczegóły zestawów danych, które można analizować (tj. z wyłączeniem osób naruszających protokół) zostaną zestawione w tabeli

Analiza danych:

Analiza pierwszorzędowego punktu końcowego polega na porównaniu wyjściowej częstości oddechów urządzenia Thora-3Di z wartością COSC zmierzoną w jednym losowo wybranym okresie trwającym jedną minutę dla każdego pacjenta. 5-minutowy okres pomiaru obejmie zakres zamierzonego użycia Thora-3Di™. Czas trwania 1 minuty został wybrany jako odpowiedni okres porównawczy do analizy, ponieważ liczba oddechów w ciągu jednej minuty to czas, w którym częstość oddechów jest klinicznie zdefiniowana. Jeśli wykres SLP jest pomarańczowy lub występuje znacząca zmiana linii bazowej lub skok spowodowany ruchem ciała lub taki, który w przeciwnym razie zostałby wykluczony przez etykietowanie, te segmenty nagrania nie zostaną użyte w analizie. Jest to zgodne z przeznaczeniem urządzenia.

Aby zidentyfikować losowo wybraną epokę dla każdego podmiotu, zostanie wykorzystany jednolity generator liczb losowych do wygenerowania losowej próbki początkowej, z której 1-minutowa epoka danych zostanie obcięta do dalszej analizy. Zostanie to zrobione za pomocą funkcji rand w MATLAB-ie. Kod będzie:

próbka początkowa = round((rand*4)*60*Fs), gdzie rand jest jednolitym generatorem liczb losowych, jest mnożona przez 4, aby zwiększyć domyślny zakres od [0,1] do [0,4]. rand*4 zasadniczo generuje czas (w minutach), z którego 1 minuta danych zostanie obcięta. Pozostała część kodu tłumaczy początkową minutę na numer próbki, to znaczy pomnożona przez 60, aby uzyskać czas w sekundach, pomnożona przez Fs (częstotliwość próbkowania urządzenia), aby uzyskać próbkę, i wreszcie, ponieważ próbki są zawsze liczbami całkowitymi, zaokrąglij liczbę, aby uzyskać najbliższy początkowy numer próbki.

Ten proces generowania liczb losowych zostanie powtórzony w celu przydzielenia losowego punktu początkowego każdemu ze sparowanych zestawów danych, które można analizować. Aby uzyskać częstość oddechów SLP, na wykresie SLPVol/Time dla Thora-3Di zostanie wybrana sekcja odpowiadająca 1-minutowemu okresowi dla każdej próbki (zgodnie z tabelą „Oszacowana sparowana próbka”). Wartość RR dla tego okresu, która jest bezpośrednim wyjściem z oprogramowania, zostanie zarejestrowana dla tego odcinka czasu.

Aby wyznaczyć RR COSC, doświadczony klinicysta otrzyma tylko zapisy z kapnografu i zweryfikuje każdy oddech we wskazanej 1-minutowej epoce wyjścia kapnografu oraz obliczy RR dla sekcji czasowej dla każdego pacjenta.

Aby zapewnić brak odchyleń w punktacji, klinicysta oceniający dane wyjściowe z kapnografu nie będzie miał żadnego odniesienia do wykresu Thora-3Di™ ani częstości oddechów SLP i podobnie osoba wyprowadzająca częstość oddechów SLP nie będzie miała żadnych odniesień do danych wyjściowych kapnografu ani pochodnych Częstość oddechów COSC.

Aby zapewnić brak stronniczości od etapu zbierania danych do etapu przetwarzania danych, operator zbierający dane nie jest zaangażowany w ocenianie wyników.

hipotezy:

Następujące hipotezy zostaną przetestowane na poziomie istotności =0,05:

• Hipoteza zerowa: Rzeczywista średnia kwadratowa różnicy (RMSD) między testem a urządzeniem referencyjnym RR jest większa lub równa 0,9 bpm.
• Hipoteza alternatywna: Prawdziwe RMSD jest mniejsze niż 0,9 bpm.

Powyższe hipotezy są równoważne z następującymi:

Hipoteza zerowa: rzeczywista średnia różnica kwadratowa (MSD) między testem a urządzeniem referencyjnym RR jest większa lub równa 0,81 (oddechów na minutę)2.

Hipoteza alternatywna: prawdziwa wartość MSD jest mniejsza niż 0,81 (oddechów na minutę)2. RMSD < 0,90 bpm oznacza, że ​​95% granic zgodności mieści się w granicach 2 bpm (patrz rozdział 14.2). Wstępnie zdefiniowane granice zgodności wynoszące 2 brpm zostały zaproponowane przez Smitha i in. 2011 jako nieistotne klinicznie.

Populacje analizy:

Badana populacja będzie obejmowała osobników zdrowych i osobników z innymi chorobami układu oddechowego. Populacja do pełnej analizy obejmie wszystkich pacjentów, którzy zostali włączeni do badania, z wyłączeniem osób naruszających protokół, i dostarczyli jedną parę pomiarów z urządzenia Thora-3Di i COSC. Ta populacja zostanie wykorzystana jako część analizy pierwotnej.

Możliwość łączenia danych w różnych witrynach:

Aby ocenić łączenie danych w różnych ośrodkach, średnie bezwzględne różnice między RR mierzone przez Thora 3Di i Capnograf zostaną porównane z testem t dla dwóch próbek. Jeśli wartość p testu jest większa niż 0,10, łączenie danych zostanie zakończone.

Analiza pierwszorzędowych punktów końcowych i kryteria akceptacji:

Zliczenia częstości oddechów z Thora 3Di i COSC zostaną porównane parami. Aby przetestować hipotezę, że MSD jest mniejsze niż 0,81 brpm2, zostanie przeprowadzony test Walda. Następująca statystyka testowa zostanie obliczona i porównana z wartością progową -1,645 ze standardowego rozkładu normalnego:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) gdzie υ(τ=0,81) jest szacowanym błędem standardowym MSD przy założeniu, że średnia MSD wynosi 0,81, jak określono w sekcji 14.2. Jeśli T<-1,645, hipoteza zerowa zostanie odrzucona i dojdziemy do wniosku, że urządzenie testowe ma wystarczającą dokładność.

Dodatkowo sporządzone zostaną wykresy Blanda-Altmana i obliczone zostaną 95% granice zgodności. W szczególności różnice między pomiarami RR urządzenia testowego i referencyjnego zostaną wykreślone w stosunku do średniej z dwóch pomiarów RR. Linie odniesienia reprezentujące 95% granice zgodności, określone przez średnią różnicę ±1,96x odchylenie standardowe różnicy, zostaną również uwzględnione na wykresie. Podany zostanie również wykres punktowy z linią regresji liniowej oraz jej nachyleniem i punktem przecięcia.

Kryteria akceptacji dla pierwszorzędowego punktu końcowego to +/- 2 bpm. Jest to równoważne z MSD <0,81 brpm2.

Ogólna analiza Wszyscy uczestnicy włączeni do badania zostaną uwzględnieni poprzez wyszczególnienie liczby wprowadzonych pacjentów, liczb w każdej populacji, wycofań i przyczyn wycofania. Zostaną utworzone statystyki zbiorcze dotyczące zdarzeń niepożądanych, danych demograficznych, charakterystyki klinicznej, częstości oddechów z urządzenia Thora 3Di i COSC. Ogólnie rzecz biorąc, dane kategoryczne będą podsumowywane za pomocą zliczeń częstotliwości i wartości procentowych, a dane ciągłe będą podsumowywane za pomocą średnich, odchyleń standardowych, minimów, median i maksimów. Podsumowania te zostaną sprawdzone pod kątem wszelkich niepokojących wzorców iw razie potrzeby może zostać przeprowadzona dalsza analiza.