Validação da Frequência Respiratória Thora-3Di™

Objetivos.

O objetivo principal é demonstrar a equivalência do dispositivo Thora-3Di™ SLP e um C02 de maré final (COSC) derivado de um capnógrafo (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical) para medição da frequência respiratória.

Ponto final:

O endpoint primário é a diferença na frequência respiratória entre os dois dispositivos.

Artigo de teste:

Thora-3Di™, sem contato; mede a Frequência Respiratória por SLP a partir do SLPVol/traço de tempo.

Comparador:

C02 de maré final superpontuado pelo clínico derivado de um capnógrafo (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); mede RR a partir da forma de onda de CO2 corrente final (EtCO2).

Inscrição e Procedimentos do Paciente:

Um máximo de 43 indivíduos serão inscritos em 2 locais para atingir 34 conjuntos de dados avaliáveis ​​de:

• 24 Pacientes com doença/deficiência respiratória (com um mínimo de 7 e máximo de 17 a serem inscritos em cada local)
• 10 Indivíduos normais sem diagnóstico atual ou anterior de doença respiratória (mínimo de 3 e máximo de 7 a serem inscritos em cada local)

Tamanho da amostra:

Um tamanho de amostra de 34 indivíduos foi determinado para produzir pelo menos 80% de poder quando o MSD é 0,4. Um estudo anterior descobriu que o MSD entre o dispositivo de teste e o dispositivo Embletta era de 0,31, portanto, usamos conservadoramente o valor de 0,4 para calcular a potência. Nesse estudo, a diferença média foi de -0,26 e o ​​desvio padrão das diferenças foi de 0,49. Assumimos que 80% dos indivíduos inscritos produzirão dados avaliáveis. Especificamente, um tamanho de amostra inscrito de 43 indivíduos produzirá 43*,80 = 34 indivíduos avaliáveis. Esse tamanho de amostra produz pelo menos 80% de poder quando o verdadeiro MSD é 0,4 ou menor.

O estudo consistirá em uma etapa, que consistirá em:

• Cada participante será medido simultaneamente com ambos os dispositivos em 1 ocasião por um período de 5-9 minutos.
• O participante será medido na posição sentada.

Dispositivos de medição:

O End Tidal C02 será medido usando um Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). O gás expirado será coletado por meio de uma cânula nasal com linha de amostragem e coletor de umidade. O gás expirado será amostrado a uma taxa de fluxo de 150 mL/min ± 20 mL. O dispositivo tem um tempo de atraso médio de 1,8 segundos e um tempo de resposta de 2,1 segundos que serão levados em consideração na análise. O BCI Capnograph 9004 tem uma faixa de exibição de 0 a 100 mmHg e tem precisão de ±2 mmHg, mais informações podem ser encontradas no manual de instruções do dispositivo. As formas de onda do capnógrafo serão gravadas em um computador utilizando a saída analógica do capnógrafo. A saída analógica será amostrada a 30 Hz usando um conversor de analógico para digital de 16 bits (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, Reino Unido). A taxa de amostragem de 30 Hz é selecionada, pois é igual à taxa de atualização da forma de onda no dispositivo e, portanto, é a mais próxima do que os médicos geralmente avaliam. O RR capnográfico superpontuado pelo clínico será derivado da forma de onda de CO2 do capnograma. O dispositivo de Capnografia será calibrado de acordo com as instruções do fabricante. A faixa de frequência respiratória dos dispositivos de capnografia é de 0 a 150 rpm.

O movimento toraco-abdominal será medido usando um Thora-3Di. O tamanho da grade utilizada será 14 x 10. Cinco minutos de dados de respiração corrente em repouso contínuo serão adquiridos para cada indivíduo. Os sinais são amostrados a 30 Hz e representam o movimento respiratório toraco-abdominal anterior. O software Thora-3Di fornece uma saída numérica de RR como brpm médio, calculado a partir do traçado SLPVol/Time durante um período de tempo selecionado.

Os cinco minutos de dados de respiração corrente em repouso contínuo serão coletados simultaneamente de ambos os dispositivos.

Transferência de dados:

As saídas capnográficas serão adquiridas e salvas como arquivos de dados para processamento e revisão subsequentes. Os sinais toraco-abdominais do software Thora-3Di™ serão exportados para arquivos de valores separados por vírgula (CSV).

Antes da análise dos dados, todas as medições serão avaliadas quanto à sua qualidade e quaisquer infratores do protocolo identificados. O software do dispositivo Thora-3Di™ detecta o nível de ruído do sinal de saída e, quando o software sinaliza uma medição como excessivamente ruidosa, a medição não será obtida. Por exemplo, se um paciente mover a parte superior do corpo, isso pode impedir que uma medição Thora-3Di™ válida seja registrada. Da mesma forma, interferência ou condensação dentro do tubo de amostragem de capnografia pode produzir artefatos ou impedir que um traçado de capnografia válido seja registrado. Quando amostras pareadas não puderem ser obtidas devido a violações de protocolo, isso tornará os dados não analisáveis, de modo que esses indivíduos serão excluídos da análise. Os detalhes dos violadores do protocolo, mas serão tabulados com os motivos de exclusão listados. Qualquer subpopulação específica ou estado de doença em que o Thora-3Di™ não funcionou como esperado será anotado. Detalhes de conjuntos de dados analisáveis ​​(ou seja, excluindo violadores de protocolo) serão tabulados

Análise de dados:

A análise do endpoint primário é comparar a frequência respiratória de saída de Thora-3Di com a de um COSC medido em um período selecionado aleatoriamente de um minuto para cada indivíduo. O período de medição de 5 minutos abrangerá a faixa de uso pretendido do Thora-3Di™. A duração de 1 minuto foi escolhida como um período de comparação apropriado para a análise, pois o número de respirações em um minuto é a duração durante a qual a frequência respiratória é clinicamente definida. Quando o traçado do SLP estiver laranja ou houver uma alteração significativa na linha de base ou um pico causado pelo movimento do corpo ou algo que de outra forma seria excluído pela rotulagem, esses segmentos da gravação não serão usados ​​na análise. Isso está de acordo com o uso pretendido do dispositivo.

Para identificar a época selecionada aleatoriamente para cada sujeito, um gerador de número aleatório uniforme será usado para gerar uma amostra inicial aleatória a partir da qual uma época de dados de 1 minuto será truncada para análise posterior. Isso será feito usando a função rand no MATLAB. O código será:

amostra inicial = round((rand*4)*60*Fs), onde rand é o gerador de número aleatório uniforme, ele é multiplicado por 4 para aumentar o intervalo padrão de [0,1] a [0,4]. rand*4 produz essencialmente o tempo (em minutos) a partir do qual 1 minuto de dados será truncado. O restante do código traduz o minuto inicial para um número de amostra, ou seja, multiplicado por 60 para obter o tempo em segundos, multiplicado por Fs (taxa de amostragem do dispositivo) para obter a amostra e, finalmente, como as amostras são sempre números inteiros, arredonde o número para obter o número de amostra inicial mais próximo.

Este processo de geração de números aleatórios será repetido para alocar um ponto de partida aleatório para cada um dos conjuntos de dados analisáveis ​​pareados. Para derivar a frequência respiratória SLP, a seção correspondente a um período de 1 minuto para cada amostra (conforme identificado na tabela 'Appraised Paired Sample') será selecionada no traçado SLPVol/Time do Thora-3Di. O valor RR para este período, que é uma saída direta do software, será registrado para esta seção de tempo.

Para derivar o COSC RR, um clínico especialista receberá apenas os traçados do capnógrafo e verificará cada respiração na época indicada de 1 minuto da saída do capnógrafo e calculará o RR para a seção de tempo para cada indivíduo.

Para garantir que não haja viés na pontuação, o clínico que pontua a saída do capnógrafo não fará referência ao traçado Thora-3Di™ ou à frequência respiratória SLP e, da mesma forma, a frequência respiratória SLP derivada individual não fará referência à saída do capnógrafo ou à derivada Frequência Respiratória COSC.

Para garantir que nenhum viés seja introduzido desde o estágio de coleta de dados até o estágio de processamento de dados, o operador que coleta os dados não tem envolvimento na pontuação das saídas.

Hipóteses:

As seguintes hipóteses serão testadas com um nível de significância de =0,05:

• Hipótese nula: A verdadeira raiz da diferença média quadrática (RMSD) entre o teste e o dispositivo de referência RR é maior ou igual a 0,9 rpm.
• Hipótese alternativa: O verdadeiro RMSD é inferior a 0,9 rpm.

As hipóteses acima são equivalentes ao seguinte:

Hipótese nula: A verdadeira diferença quadrática média (MSD) entre o teste e o dispositivo de referência RR é maior ou igual a 0,81 (respirações por minuto)2.

Hipótese alternativa: O verdadeiro MSD é inferior a 0,81 (respirações por minuto)2. Um RMSD < 0,90 brpm implica que os limites de concordância de 95% estão dentro de 2 brpm (consulte a Seção 14.2). Limites pré-definidos de concordância de 2 rpm foram sugeridos por Smith et al. 2011 como clinicamente insignificante.

Populações de análise:

A população do estudo compreenderá indivíduos normais e indivíduos com outras doenças respiratórias. A população de análise completa incluirá todos os pacientes que foram incluídos no estudo, excluindo os violadores do protocolo, e forneceram um par de medições do dispositivo Thora-3Di e do COSC. Essa população será usada como parte da análise primária.

Capacidade de pool de dados entre sites:

Para avaliar a capacidade de agrupar os dados entre os locais, as diferenças médias absolutas entre a RR medida pelo Thora 3Di e o capnógrafo serão comparadas com um teste t de duas amostras. Se o valor-p do teste for maior que 0,10, a capacidade de agrupar os dados será concluída.

Critérios de análise e aceitação de desfecho primário:

As contagens da frequência respiratória do Thora 3Di e do COSC serão comparadas de maneira pareada. Para testar a hipótese de que o MSD é menor que 0,81 brpm2, será feito um teste de Wald. A seguinte estatística de teste será calculada e comparada com o valor limite de -1,645 de uma distribuição normal padrão:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) onde υ(τ=0,81) é o erro padrão estimado do MSD assumindo que o MSD médio é 0,81, conforme definido na Seção 14.2. Se T<-1,645, a hipótese nula será rejeitada e concluiremos que o dispositivo de teste tem precisão suficiente.

Além disso, serão produzidos gráficos de Bland-Altman e calculados os limites de 95% de concordância. Especificamente, as diferenças entre as medições de RR do dispositivo de teste e de referência serão plotadas em relação à média das duas medições de RR. Linhas de referência representando os limites de concordância de 95%, definidos pela diferença média ±1,96x desvio padrão da diferença, também serão incluídas no gráfico. Um gráfico de dispersão com a linha de regressão linear e sua inclinação e interceptação também serão fornecidos.

O critério de aceitação para endpoint primário é +/- 2 brpm. Isso é equivalente a um MSD <0,81 brpm2.

Análise geral Todos os indivíduos inseridos no estudo serão contabilizados listando o número de pacientes inseridos, os números em cada população, desistências e os motivos da desistência. Estatísticas resumidas para incidentes adversos, dados demográficos, características clínicas, frequências respiratórias do dispositivo Thora 3Di e COSC serão produzidas. Em geral, dados categóricos serão resumidos usando contagens de frequência e porcentagens, e dados contínuos serão resumidos usando médias, desvios padrão, mínimos, medianas e máximos. Esses resumos serão inspecionados quanto a quaisquer padrões preocupantes e análises adicionais podem ser realizadas conforme apropriado.