Thora-3Di™ 呼吸率验证

目标：

主要目的是证明 Thora-3Di™ SLP 设备与临床医生过度计分的呼气末二氧化碳 (COSC) 源自二氧化碳分析仪（BCI 二氧化碳分析仪 9004，Smiths Medical）用于测量呼吸率的等效性。

端点：

主要终点是两个设备之间的呼吸率差异。

测试文章：

Thora-3Di™，非接触式；从 SLPVol/时间跟踪中通过 SLP 测量呼吸率。

比较器：

临床医生对来自二氧化碳分析仪（BCI 二氧化碳分析仪 9004，Smiths Medical）的呼气末二氧化碳进行过度评分；从呼气末 CO2 (EtCO2) 波形测量 RR。

患者登记和程序：

将在 2 个地点招募最多 43 名受试者，以获得 34 个可评估的数据集：

• 24 名患有呼吸系统疾病/损伤的患者（每个地点最少 7 名，最多 17 名）
• 10 名目前或之前未诊断出呼吸系统疾病的正常受试者（每个地点最少 3 名，最多 7 名）

样本量：

当 MSD 为 0.4 时，已确定 34 名受试者的样本量至少产生 80% 的功效。 之前的一项研究发现，测试设备和 Embletta 设备之间的 MSD 为 0.31，因此我们保守地使用 0.4 的值来计算功率。 在该研究中，平均差异为 -0.26，差异的标准差为 0.49。 我们假设 80% 的登记受试者将产生可评估的数据。 具体而言，43 名受试者的登记样本量将产生 43*.80 = 34 名可评估受试者。 当真正的 MSD 为 0.4 或更小时，此样本量产生至少 80% 的功效。

该研究将包括一个阶段，其中包括：

• 每位参与者将同时使用两种设备进行 1 次测量，持续时间为 5-9 分钟。
• 参与者将以坐姿进行测量。

测量设备：

使用二氧化碳分析仪（BCI 二氧化碳分析仪 9004，Smiths Medical）测量呼气末二氧化碳。 呼出的气体将通过带有采样管和水分收集器的鼻插管收集。 将以 150 mL/min ± 20 ml 的流速对呼出气体进行采样。 该设备的平均延迟时间为 1.8 秒，响应时间为 2.1 秒，这将在分析中予以考虑。 BCI 二氧化碳分析仪 9004 的显示范围为 0 - 100 mmHg，精确度为 ±2 mmHg，更多信息可在设备说明手册中找到。 利用二氧化碳分析仪的模拟输出将二氧化碳分析仪波形记录到计算机中。 模拟输出将使用 16 位模数转换器（Micro 1401-3，Cambridge Electronic Design，英国）以 30 Hz 采样。 选择 30 Hz 的采样率是因为它等于设备上波形的显示更新率，因此最接近临床医生通常评估的值。 临床医生过度评分的二氧化碳图 RR 将从二氧化碳图 CO2 波形中导出。 二氧化碳图设备将根据制造商的说明进行校准。 二氧化碳图设备的呼吸率范围为 0 -150 brpm。

将使用 Thora-3Di 测量胸腹运动。 使用的网格大小为 14 x 10。 将为每个受试者获取五分钟的连续静息潮式呼吸数据。 信号以 30 Hz 采样并代表前胸腹呼吸运动。 Thora-3Di 软件提供 RR 的数字输出作为平均 brpm，根据选定时间范围内的 SLPVol/Time 跟踪计算得出。

将从两个设备同时收集五分钟的连续静息潮式呼吸数据。

数据传输：

将获取二氧化碳图输出并将其保存为数据文件，以供后续处理和审查。 Thora-3Di™ 软件胸腹信号将导出为逗号分隔值 (CSV) 文件。

在数据分析之前，将对所有测量的质量进行评估，并确定任何违反协议的行为。 Thora-3Di™ 设备软件检测输出信号的噪声水平，如果软件将测量标记为噪声过大，则将无法获得测量结果。 例如，如果患者移动他们的上半身，这可能会禁止记录有效的 Thora-3Di™ 测量值。 同样，二氧化碳图采样管受到干扰或在其内部凝结可能会产生伪影或阻止记录有效的二氧化碳图轨迹。 如果由于违反协议而无法获得配对样本，这将使数据无法分析，因此这些受试者将被排除在分析之外。 协议违反者的详细信息，但将以表格形式列出排除的原因。 将记录 Thora-3Di™ 未按预期工作的任何特定亚群或疾病状态。 可分析数据集的详细信息（即 不包括协议违反者）将被制成表格

数据分析：

主要终点分析是将 Thora-3Di 的输出呼吸率与 COSC 的输出呼吸率进行比较，COSC 在每个受试者随机选择的一分钟时间段内测得。 5 分钟的测量时间将涵盖 Thora-3Di™ 的预期用途范围。 已选择 1 分钟的持续时间作为分析的适当比较期，因为一分钟内的呼吸次数是呼吸频率在临床上定义的持续时间。 如果 SLP 跟踪为橙色或基线发生显着变化或由身体运动引起的尖峰或以其他方式被标签排除的情况，则记录的这些部分将不会用于分析。 这符合设备的预期用途。

为了识别每个受试者随机选择的时期，将使用统一的随机数生成器来生成随机起始样本，从该样本开始，将截断 1 分钟的数据时期以供进一步分析。 这将使用 MATLAB 中的 rand 函数来完成。 代码将是：

starting sample = round((rand*4)*60*Fs)，其中rand是均匀随机数生成器，它乘以4将默认范围[0,1]增加到[0,4]。 rand*4 本质上产生时间（以分钟为单位），从该时间开始将截断 1 分钟的数据。 其余代码将起始分钟转换为样本编号，即乘以 60 得到以秒为单位的时间，乘以 Fs（设备的采样率）得到样本，最后，由于样本总是整数，舍入数字以获得最接近的起始样本编号。

将重复此随机数生成过程，以便为每个配对的可分析数据集分配一个随机起点。 为了推导 SLP 呼吸率，将在 Thora-3Di 的 SLPVol/Time 轨迹上选择与每个样本的 1 分钟时期对应的部分（如“已评估配对样本”表中所标识）。 此时间段的 RR 值是软件的直接输出，将记录此时间段。

为推导 COSC RR，将仅向专家临床医生提供二氧化碳分析仪轨迹，并将验证二氧化碳分析仪输出指示的 1 分钟时期内的每次呼吸，并计算每个受试者的时间段的 RR。

为确保评分无偏差，对二氧化碳图输出进行评分的临床医生将不参考 Thora-3Di™ 迹线或 SLP 呼吸率，同样，推导 SLP 呼吸率的个人将不参考二氧化碳图输出或派生的COSC 呼吸频率。

为确保从数据收集阶段到数据处理阶段不会引入偏差，收集数据的操作员不参与输出评分。

假设：

以下假设将以 =0.05 的显着性水平进行检验：

• 零假设：测试和参考设备 RR 之间的真实均方根差 (RMSD) 大于或等于 0.9 brpm。
• 替代假设：真正的 RMSD 小于 0.9 brpm。

上述假设等价于以下假设：

零假设：测试和参考设备 RR 之间的真实均方差 (MSD) 大于或等于 0.81（每分钟呼吸次数）2。

替代假设：真正的 MSD 小于 0.81（每分钟呼吸次数）2。 RMSD< 0.90 brpm 意味着 95% 的一致性限制在 2 brpm 以内（参见第 14.2 节）。 Smith 等人建议预定义的协议限制为 2 brpm。 2011 年临床意义不大。

分析人群：

研究人群将包括正常受试者和患有其他呼吸系统疾病的受试者。 完整的分析人群将包括所有参与研究的患者，不包括违反协议的患者，并提供来自 Thora-3Di 设备和 COSC 的一对测量值。 该人群将用作主要分析的一部分。

跨站点数据的可共享性：

为了评估跨站点数据的可合并性，Thora 3Di 和二氧化碳图测量的 RR 之间的平均绝对差异将与双样本 t 检验进行比较。 如果检验的 p 值大于 0.10，则得出数据可合并性的结论。

主要终点分析和验收标准：

Thora 3Di 和 COSC 的呼吸频率计数将以成对方式进行比较。 为了检验 MSD 小于 0.81 brpm2 的假设，将进行 Wald 检验。 将计算以下检验统计量并将其与标准正态分布的阈值 -1.645 进行比较：

T=(MSD-0.81)/(υ(τ=0.81)) 其中 υ(τ=0.81) 是 MSD 的估计标准误差，假设平均 MSD 为 0.81，如第 14.2 节中所定义。 如果 T<-1.645，零假设将被拒绝，我们将得出结论，测试设备具有足够的准确性。

此外，将生成 Bland-Altman 图并计算 95% 的一致性限制。 具体来说，测试和参考设备 RR 测量值之间的差异将根据两个 RR 测量值的平均值绘制。 参考线表示 95% 的协议限制，由平均差异 ±1.96 倍差异的标准偏差定义，也将包含在图中。 还将给出具有线性回归线及其斜率和截距的散点图。

主要终点的验收标准为 +/- 2 brpm。 这相当于 MSD<0.81 brpm2。

总体分析 所有进入研究的受试者都将通过列出进入的患者数量、每个群体中的数量、退出和退出原因来说明。 将生成 Thora 3Di 设备和 COSC 的不良事件、人口统计学、临床特征、呼吸率的汇总统计数据。 通常，分类数据将使用频率计数和百分比进行汇总，而连续数据将使用均值、标准差、最小值、中值和最大值进行汇总。 将检查这些摘要是否存在任何相关模式，并可酌情进行进一步分析。