Проверка частоты дыхания Thora-3Di™

Цели:

Основная цель состоит в том, чтобы продемонстрировать эквивалентность устройства Thora-3Di™ SLP и клиницистского пересчета CO2 в конце выдоха (COSC), полученного с помощью капнографа (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical) для измерения частоты дыхания.

Конечная точка:

Первичной конечной точкой является разница в частоте дыхания между двумя устройствами.

Тестовая статья:

Thora-3Di™, бесконтактный; измеряет частоту дыхания по SLP по графику SLPVol/time.

Компаратор:

Клиницист переоценил значение CO2 в конце выдоха, полученное с помощью капнографа (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); измеряет RR по форме волны CO2 (EtCO2) в конце выдоха.

Регистрация пациентов и процедуры:

Максимум 43 субъекта будут зарегистрированы на 2 сайтах для получения 34 поддающихся оценке наборов данных:

• 24 пациента с респираторными заболеваниями/нарушениями (минимум 7 и максимум 17 в каждом центре)
• 10 нормальных субъектов без текущего или предыдущего диагноза респираторного заболевания (минимум 3 и максимум 7 должны быть зарегистрированы в каждом центре)

Размер образца:

Было определено, что размер выборки из 34 субъектов дает не менее 80% мощности при СКО равном 0,4. Предыдущее исследование показало, что среднеквадратичное отклонение между тестовым устройством и устройством Embletta составляло 0,31, поэтому мы консервативно используем значение 0,4 для расчета мощности. В этом исследовании средняя разница составила -0,26, а стандартное отклонение различий составило 0,49. Мы предполагаем, что 80% зарегистрированных субъектов дадут ценные данные. В частности, размер зарегистрированной выборки из 43 субъектов даст 43 * 0,80 = 34 подлежащих оценке субъекта. Этот размер выборки дает не менее 80% мощности, когда истинное среднеквадратичное отклонение составляет 0,4 или меньше.

Исследование будет состоять из одного этапа, который будет состоять из:

• Каждый участник будет измерен одновременно обоими устройствами по 1 разу продолжительностью 5-9 минут.
• Участник будет измерен в сидячем положении.

Измерительные устройства:

СО2 в конце выдоха будет измеряться с помощью капнографа (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Выдыхаемый газ будет собираться через назальную канюлю с линией отбора проб и влагоуловителем. Пробы выдыхаемого газа будут отбираться при скорости потока 150 мл/мин ± 20 мл. Устройство имеет среднее время задержки 1,8 секунды и время отклика 2,1 секунды, что будет учтено при анализе. BCI Capnograph 9004 имеет диапазон отображения 0–100 мм рт. ст. с точностью ± 2 мм рт. ст. Дополнительную информацию можно найти в руководстве по эксплуатации устройства. Сигналы капнографа будут записаны в компьютер с использованием аналогового выхода капнографа. Аналоговый выход будет дискретизирован с частотой 30 Гц с использованием 16-битного аналого-цифрового преобразователя (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, Великобритания). Частота дискретизации 30 Гц выбрана, поскольку она равна частоте обновления отображения формы сигнала на устройстве и, следовательно, наиболее близка к тому, что обычно оценивают клиницисты. Капнографический RR с завышенной клиницистской шкалой будет получен из формы волны CO2 на капнограмме. Устройство для капнографии будет откалибровано в соответствии с инструкциями производителя. Диапазон частоты дыхания устройств Capnography составляет 0-150 уд/мин.

Торако-абдоминальные движения будут измеряться с помощью Thora-3Di. Используемый размер сетки будет 14 x 10. Для каждого субъекта будут получены пятиминутные данные о спокойном спокойном дыхании. Сигналы записываются с частотой 30 Гц и представляют собой переднее торако-абдоминальное дыхательное движение. Программное обеспечение Thora-3Di обеспечивает числовой вывод ЧДД как среднее значение ЧДД, рассчитанное по графику SLPVol/Time за выбранный период времени.

Данные о спокойном дыхании в течение пяти минут будут собираться одновременно с обоих устройств.

Обмен данными:

Капнографические данные будут получены и сохранены в виде файлов данных для последующей обработки и просмотра. Торако-абдоминальные сигналы программного обеспечения Thora-3Di™ будут экспортированы в файлы с разделителями-запятыми (CSV).

Перед анализом данных все измерения будут оцениваться по их качеству, и будут выявлены все нарушители протокола. Программное обеспечение устройства Thora-3Di™ определяет уровень шума выходного сигнала, и если программное обеспечение помечает измерение как слишком шумное, измерение не будет получено. Например, если пациент двигает верхней частью тела, это может помешать записи действительного измерения Thora-3Di™. Аналогичным образом, помехи или конденсация внутри трубки для отбора проб капнографии могут привести к появлению артефактов или препятствовать регистрации действительного следа капнографии. Если парные образцы не могут быть получены из-за нарушений протокола, это сделает данные непригодными для анализа, поэтому эти субъекты будут исключены из анализа. Подробная информация о нарушителях протокола будет сведена в таблицу с указанием причин исключения. Любая конкретная подгруппа или болезненное состояние, в которых Thora-3Di™ не работал должным образом, будут отмечены. Подробная информация об анализируемых наборах данных (т.е. исключая нарушителей протокола) будут занесены в таблицу

Анализ данных:

Первичный анализ конечной точки заключается в сравнении выходной частоты дыхания Thora-3Di с частотой COSC, измеренной за один случайно выбранный период в одну минуту для каждого субъекта. 5-минутный период измерения охватывает диапазон предполагаемого использования Thora-3Di™. Продолжительность 1 минута была выбрана в качестве подходящего периода сравнения для анализа, поскольку количество вдохов в минуту — это продолжительность, в течение которой клинически определяется частота дыхания. Если кривая SLP выделена оранжевым цветом или имеется значительное изменение базовой линии или всплеск, вызванный движением тела, или что-то подобное, что иначе было бы исключено путем маркировки, эти сегменты записи не будут использоваться в анализе. Это соответствует предполагаемому использованию устройства.

Чтобы определить случайно выбранную эпоху для каждого субъекта, будет использоваться единый генератор случайных чисел для создания случайной начальной выборки, из которой 1-минутная эпоха данных будет усечена для дальнейшего анализа. Это будет сделано с помощью функции rand в MATLAB. Код будет:

начальная выборка = round((rand*4)*60*Fs), где rand — это универсальный генератор случайных чисел, он умножается на 4, чтобы увеличить диапазон по умолчанию от [0,1] до [0,4]. rand*4, по сути, выдает время (в минутах), начиная с которого 1 минута данных будет усечена. Остальная часть кода переводит начальную минуту в номер выборки, то есть умножает на 60, чтобы получить время в секундах, умножает на Fs (частота дискретизации устройства), чтобы получить выборку, и, наконец, поскольку выборки всегда являются целыми числами, округлить число, чтобы получить ближайший начальный номер образца.

Этот процесс генерации случайных чисел будет повторяться, чтобы назначить случайную начальную точку каждому из парных анализируемых наборов данных. Чтобы получить частоту дыхания SLP, на трассе SLPVol/Time прибора Thora-3Di будет выбран участок, соответствующий 1-минутной эпохе для каждого образца (как указано в таблице «Оценка парного образца»). Значение RR для этого периода, которое является прямым выводом программного обеспечения, будет записано для этого временного отрезка.

Для получения COSC RR опытному врачу будут предоставлены только кривые капнографа, и он проверит каждый вдох в указанный 1-минутный период выходных данных капнографа и рассчитает RR для временного отрезка для каждого субъекта.

Чтобы гарантировать отсутствие систематической ошибки в подсчете, врач, оценивающий выходные данные капнографа, не будет ссылаться на кривую Thora-3Di™ или частоту дыхания SLP, и, таким же образом, индивидуальный расчет частоты дыхания SLP не будет связан с выходными данными капнографа или полученными значениями. COSC Частота дыхания.

Чтобы гарантировать отсутствие смещения от этапа сбора данных к этапу обработки данных, оператор, собирающий данные, не участвует в оценке результатов.

Гипотезы:

Следующие гипотезы будут проверены с уровнем значимости =0,05:

• Нулевая гипотеза: истинная среднеквадратичная разница (RMSD) между RR тестового и эталонного устройств больше или равна 0,9 уд/мин.
• Альтернативная гипотеза: истинное среднеквадратичное отклонение меньше 0,9 уд/мин.

Приведенные выше гипотезы эквивалентны следующим:

Нулевая гипотеза: истинная среднеквадратическая разница (СКО) между RR тестового и эталонного устройств больше или равна 0,81 (вдохов в минуту)2.

Альтернативная гипотеза: истинное среднеквадратичное отклонение меньше 0,81 (вдохов в минуту)2. Среднеквадратическое стандартное отклонение < 0,90 уд/мин означает, что 95%-й предел согласия находится в пределах 2 уд/мин (см. раздел 14.2). Смит и соавт. предложили предопределенные пределы согласия в 2 уд/мин. 2011 г. как клинически незначимое.

Анализ населения:

Исследуемая популяция будет состоять из нормальных субъектов и субъектов с другими респираторными заболеваниями. Полная популяция для анализа будет включать всех пациентов, включенных в исследование, за исключением нарушителей протокола, и предоставивших одну пару измерений с помощью устройства Thora-3Di и COSC. Эта популяция будет использоваться как часть первичного анализа.

Объединение данных между сайтами:

Чтобы оценить возможность объединения данных по сайтам, средние абсолютные различия между RR, измеренными Thora 3Di и Capnograph, будут сравниваться с t-тестом для двух выборок. Если p-значение теста больше 0,10, будет сделан вывод о возможности объединения данных.

Анализ основных конечных точек и критерии приемлемости:

Счетчики частоты дыхания от Thora 3Di и COSC будут сравниваться попарно. Для проверки гипотезы о том, что СКО меньше 0,81 уд/мин2, будет проведен тест Вальда. Следующая тестовая статистика будет рассчитана и сравнена с пороговым значением -1,645 из стандартного нормального распределения:

Т=(СКО-0,81)/(υ(τ=0,81)) где υ(τ=0,81) — оценочная стандартная ошибка СКО при условии, что среднее СКО равно 0,81, как определено в разделе 14.2. Если T<-1,645, нулевая гипотеза будет отклонена, и мы сделаем вывод, что тестовое устройство имеет достаточную точность.

Кроме того, будут построены графики Бланда-Альтмана и рассчитаны 95-процентные пределы согласия. В частности, различия между измерениями RR тестового и эталонного устройств будут нанесены на график относительно среднего значения двух измерений RR. На график также будут включены контрольные линии, представляющие 95-процентные пределы совпадения, определяемые средней разностью ±1,96x стандартного отклонения разницы. Также будет приведен точечный график с линией линейной регрессии, ее наклоном и точкой пересечения.

Критерий приемлемости для первичной конечной точки составляет +/- 2 уд/мин. Это эквивалентно СКО<0,81. брмин2.

Общий анализ Все субъекты, включенные в исследование, будут учтены путем перечисления числа включенных пациентов, числа в каждой популяции, выхода из исследования и причин выхода из исследования. Будут подготовлены сводные статистические данные о неблагоприятных инцидентах, демографических характеристиках, клинических характеристиках, частоте дыхания с устройства Thora 3Di и COSC. Как правило, категориальные данные обобщаются с использованием подсчета частоты и процентов, а непрерывные данные обобщаются с использованием средних значений, стандартных отклонений, минимумов, медиан и максимумов. Эти сводки будут проверяться на наличие любых паттернов, и при необходимости может быть выполнен дальнейший анализ.