Thora-3Di™ Andningsfrekvensvalidering

Mål:

Det primära syftet är att påvisa likvärdighet mellan Thora-3Di™ SLP-enheten och en Clinician Over-scored End Tidal C02 (COSC) härledd från en Capnograph (BCI Capnograph 9004), Smiths Medical) för mätning av andningsfrekvens.

Slutpunkt:

Det primära effektmåttet är skillnaden i andningsfrekvens mellan de två enheterna.

Testartikel:

Thora-3Di™, icke-kontakt; mäter andningsfrekvens med SLP från SLPVol/tid-kurvan.

Komparator:

Klinikern övervärderade End Tidal C02 härledd från en Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical); mäter RR från den slutliga vågformen för CO2 (EtCO2).

Patientregistrering och rutiner:

Maximalt 43 försökspersoner kommer att registreras på 2 platser för att uppnå 34 utvärderbara datamängder av:

• 24 patienter med respiratorisk sjukdom/funktionsnedsättning (med minst 7 och maximalt 17 som ska inskrivas på varje plats)
• 10 normala försökspersoner utan nuvarande eller tidigare diagnos av luftvägssjukdom (minst 3 och högst 7 som ska inskrivas på varje plats)

Provstorlek:

En provstorlek på 34 försökspersoner har bestämts ge minst 80 % effekt när MSD är 0,4. En tidigare studie fann att MSD mellan testenheten och Embletta-enheten var 0,31, så vi använder konservativt värdet 0,4 för att beräkna effekt. I den studien var medelskillnaden -0,26 och standardavvikelsen för skillnaderna var 0,49. Vi antar att 80 % av de inskrivna försökspersonerna kommer att ge utvärderbara data. Specifikt kommer en inskriven provstorlek på 43 försökspersoner att ge 43*.80 = 34 utvärderbara försökspersoner. Denna provstorlek ger minst 80 % effekt när den sanna MSD är 0,4 eller mindre.

Studien kommer att bestå av ett steg, som kommer att bestå av:

• Varje deltagare kommer att mätas samtidigt med båda enheterna vid 1 tillfälle under en varaktighet av 5-9 minuter.
• Deltagaren kommer att mätas i sittande läge.

Mätenheter:

End Tidal C02 kommer att mätas med en Capnograph (BCI Capnograph 9004, Smiths Medical). Utgången gas kommer att samlas upp via en näskanyl med provtagningsledning och fuktfälla. Utgången gas kommer att tas med en flödeshastighet på 150 ml/min ± 20 ml. Enheten har en genomsnittlig fördröjningstid på 1,8 sekunder och en svarstid på 2,1 sekunder som kommer att beaktas i analysen. BCI Capnograph 9004 har ett visningsområde på 0 - 100 mmHg och är exakt till ±2 mmHg, ytterligare information finns i enhetens bruksanvisning. Kapnografvågformer kommer att spelas in i en dator genom att använda den analoga utgången från kapnografen. Den analoga utgången kommer att samplas vid 30 Hz med hjälp av en 16 bitars analog till digital omvandlare (Micro 1401-3, Cambridge Electronic Design, Storbritannien). Samplingsfrekvensen på 30 Hz väljs eftersom den är lika med displayens uppdateringshastighet för vågformen på enheten, och den är därför närmast vad läkare vanligtvis bedömer. Läkarens överbetygade kapnografiska RR kommer att härledas från kapnogrammets CO2-vågform. Kapnografienheten kommer att kalibreras enligt tillverkarens instruktioner. Andningsfrekvensen för kapnografienheterna är 0 -150 rpm.

Thoraco-bukrörelse kommer att mätas med en Thora-3Di. Rutnätsstorleken som används kommer att vara 14 x 10. Fem minuters kontinuerlig vilande tidvattenandningsdata kommer att inhämtas för varje försöksperson. Signalerna samplas vid 30 Hz och representerar den främre thoraco-abdominala andningsrörelsen. Thora-3Di-mjukvaran ger en numerisk utmatning av RR som medelvarv/minut, beräknat från SLPVol/tidskurvan över en vald tidsram.

De fem minuterna av kontinuerlig vilande tidvattenandningsdata kommer att samlas in samtidigt från båda enheterna.

Dataöverföring:

Kapnografiska utdata kommer att hämtas och sparas som datafiler för efterföljande bearbetning och granskning. Thora-3Di™-programvarans thoraco-abdominalsignaler kommer att exporteras till filer med kommaseparerade värden (CSV).

Före dataanalys kommer alla mätningar att bedömas på deras kvalitet och eventuella protokollöverträdare identifieras. Thora-3Di™-enhetens programvara upptäcker brusnivån för utsignalen, och där programvaran flaggar en mätning som överdrivet brusig kommer ingen mätning att erhållas. Om en patient till exempel rör på sin överkropp kan detta förhindra att en giltig Thora-3Di™-mätning registreras. På samma sätt kan interferens med eller kondensation inuti kapnografiprovtagningsslangen producera artefakter eller förhindra att ett giltigt kapnografispår registreras. Där parade prover inte kan erhållas på grund av protokollöverträdelser, kommer detta att göra data oanalyserbara så dessa försökspersoner kommer att uteslutas från analysen. Detaljer om protokollöverträdare, men kommer att tabelleras med skäl för uteslutning listade. Varje specifik delpopulation eller sjukdomstillstånd där Thora-3Di™ inte fungerade som förväntat kommer att noteras. Detaljer om analyserbara datamängder (dvs. exklusive protokollöverträdare) kommer att tabelleras

Dataanalys:

Den primära endpointanalysen är att jämföra den utgående andningsfrekvensen för Thora-3Di med den för en COSC mätt under en slumpmässigt vald epok på en minut för varje försöksperson. Mätperioden på 5 minuter kommer att sträcka sig över intervallet för avsedd användning av Thora-3Di™. En varaktighet på 1 minut har valts som en lämplig jämförelseperiod för analysen, eftersom antalet andetag på en minut är den varaktighet under vilken andningsfrekvensen är kliniskt definierad. Om SLP-spårningen är orange eller det finns en betydande förändring i baslinjen eller en spik orsakad av kroppsrörelser eller sådant som annars skulle uteslutas av märkning, kommer dessa segment av inspelningen inte att användas i analysen. Detta är i enlighet med avsedd användning av enheten.

För att identifiera den slumpmässigt valda epoken för varje ämne, kommer en enhetlig slumptalsgenerator att användas för att generera ett slumpmässigt startprov från vilken punkt en 1 minuts epok av data kommer att trunkeras för vidare analys. Detta kommer att göras med hjälp av rand-funktionen i MATLAB. Koden blir:

startprov = round((rand*4)*60*Fs), där rand är den enhetliga slumptalsgeneratorn, multipliceras den med 4 för att öka standardintervallet på [0,1] till [0,4]. rand*4 producerar i huvudsak tiden (i minuter) från vilken 1 minuts data kommer att trunkeras. Resten av koden översätter startminuten till ett sampelnummer, det vill säga multiplicerat med 60 för att få tiden i sekunder, multiplicerat med Fs (enhetens samplingshastighet) för att få provet och slutligen, eftersom samplingar alltid är heltal, runda av talet för att få ett närmast startexempelnummer.

Denna process för generering av slumptal kommer att upprepas för att tilldela en slumpmässig startpunkt till var och en av de parade analyserbara datamängderna. För att härleda SLP-andningsfrekvensen, kommer den sektion som motsvarar en epok på 1 minut för varje prov (som identifierats i tabellen 'Utvärderat parvis' prov) att väljas på SLPVol/Time-kurvan för Thora-3Di. RR-värdet för denna period, som är en direkt utdata från programvaran, kommer att registreras för denna tidssektion.

För att härleda COSC RR kommer en expertklinik endast att förses med kapnografspåren och kommer att verifiera varje andetag under den angivna epoken på 1 minut av kapnografutdata och beräkna RR för tidsavsnittet för varje individ.

För att säkerställa ingen bias i poängsättningen kommer läkaren som poängsätter kapnografutdata inte att ha någon referens till Thora-3Di™-spåret eller SLP-respirationsfrekvensen och på samma sätt kommer den individuellt härledande SLP-respirationsfrekvensen inte att ha någon referens till kapnografutdata eller den härledda COSC andningsfrekvens.

För att säkerställa att ingen partiskhet införs från datainsamlingsstadiet till databearbetningsstadiet, har operatören som samlar in data inte någon inblandning i poängsättningen av utdata.

Hypoteser:

Följande hypoteser kommer att testas med en signifikansnivå på =0,05:

• Nollhypotes: Den sanna rotmedelkvadratskillnaden (RMSD) mellan test- och referensenhet RR är större än eller lika med 0,9 rpm.
• Alternativ hypotes: Den sanna RMSD är mindre än 0,9 rpm.

Hypoteserna ovan motsvarar följande:

Nollhypotes: Den sanna medelkvadratskillnaden (MSD) mellan test och referensenhet RR är större än eller lika med 0,81 (andning per minut)2.

Alternativ hypotes: Den sanna MSD är mindre än 0,81 (andning per minut)2. En RMSD < 0,90 rpm innebär att 95 %-gränserna för överenskommelsen ligger inom 2 rpm (se avsnitt 14.2). Fördefinierade gränser för överensstämmelse på 2 rpm föreslogs av Smith et al. 2011 som kliniskt obetydlig.

Analyspopulationer:

Studiepopulationen kommer att bestå av normala försökspersoner och försökspersoner med andra luftvägssjukdomar. Den fullständiga analyspopulationen kommer att omfatta alla patienter som deltog i studien, exklusive protokollöverträdare, och som tillhandahållit ett par mätningar från Thora-3Di-enheten och COSC. Denna population kommer att användas som en del av den primära analysen.

Poolbarhet av data över webbplatser:

För att bedöma möjligheten att sammanföra data mellan platser, kommer de genomsnittliga absoluta skillnaderna mellan RR uppmätt med Thora 3Di och Capnograph att jämföras med ett tvåprovs t-test. Om testets p-värde är större än 0,10, kommer datapoolbarheten att fastställas.

Primär slutpunktsanalys och acceptanskriterier:

Andningsfrekvensen från Thora 3Di och COSC kommer att jämföras på ett parvis sätt. För att testa hypotesen att MSD är mindre än 0,81 brpm2 kommer ett Wald-test att göras. Följande teststatistik kommer att beräknas och jämföras med tröskelvärdet på -1,645 från en standardnormalfördelning:

T=(MSD-0,81)/(υ(τ=0,81)) där υ(τ=0,81) är det uppskattade standardfelet för MSD under antagande av att medel MSD är 0,81, enligt definitionen i avsnitt 14.2. Om T<-1,645 kommer nollhypotesen att förkastas och vi kommer att dra slutsatsen att testanordningen har tillräcklig noggrannhet.

Dessutom kommer Bland-Altman tomter att produceras och 95%-gränserna för avtal kommer att beräknas. Specifikt kommer skillnaderna mellan test- och referensanordningens RR-mätningar att plottas mot medelvärdet av de två RR-mätningarna. Referenslinjer som representerar 95 %-gränserna för överensstämmelse, definierade av medelskillnaden ±1,96x standardavvikelse för skillnaden, kommer också att inkluderas i diagrammet. Ett spridningsdiagram med den linjära regressionslinjen och dess lutning och skärning kommer också att ges.

Acceptanskriteriet för primär endpoint är +/- 2 brpm. Detta motsvarar en MSD<0,81 brpm2.

Övergripande analys Alla försökspersoner som ingår i studien kommer att redovisas genom att lista antalet inskrivna patienter, siffrorna i varje population, abstinenser och orsakerna till tillbakadragandet. Sammanfattande statistik för biverkningar, demografi, kliniska egenskaper, andningsfrekvenser från Thora 3Di-enheten och COSC kommer att tas fram. I allmänhet kommer kategoriska data att sammanfattas med användning av frekvensräkningar och procentsatser, och kontinuerliga data kommer att sammanfattas med hjälp av medelvärden, standardavvikelser, minimivärden, medianer och maximum. Dessa sammanfattningar kommer att inspekteras med avseende på eventuella mönster och ytterligare analys kan utföras vid behov.