通过连接压力传感器的奶嘴，并经由数据采集系统和笔记本电脑进行记录，非营养性吸吮（NNS）装置可轻松采集并量化非营养性吸吮的特征。对非营养性吸吮参数的量化可为儿童当前及未来的神经发育状况提供有价值的洞察。
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摘要
摘要
非营养性吸吮（NNS）装置是一种便携式、操作简便的压力传感器系统，可量化婴儿在奶嘴上的非营养性吸吮行为。使用本系统记录和分析NNS信号，可获得婴儿NNS吸吮簇持续时间（秒）、幅度（cmH₂O）等参数指标。2O）和频率（Hz）。对NNS进行准确、可靠且定量的评估，在作为未来进食、言语语言、认知和运动发育的生物标志物方面具有重要价值。NNS装置已被应用于多项研究领域，其中包括测量NNS特征以探究与进食相关干预措施的效果，表征不同人群中的NNS发育轨迹，以及将吸吮行为与后续神经发育进行关联分析。该装置还被用于环境健康研究，以考察暴露因素对神经行为发育的影响。 在子宫内 可影响婴儿非营养性吸吮（NNS）发育。因此，NNS设备在研究和临床应用中的总体目标是将NNS参数与神经发育结果相关联，以识别存在发育迟缓风险的儿童，并提供快速的早期干预。
引言
非营养性吸吮（NNS）是婴儿出生后不久即可通过口腔完成的最早出现的行为之一，因此有可能为脑部发育提供有意义的见解1。NNS是指在无营养摄入情况下的吸吮动作（例如吸吮安抚奶嘴），其特征为下颌和舌头进行一系列有节律的吸吮运动，并在呼吸时出现短暂的停顿。NNS的常见参数包括平均每次吸吮爆发（连续吸吮周期序列）为6至12次吸吮周期，爆发内频率约为每秒2次吸吮2；然而，NNS特征在不同临床人群中存在差异3,4，并在生命第一年内动态变化5。这些变化归因于口腔及相应解剖结构的生长、摄食能力与神经系统的成熟，以及个体经验。NNS的神经基础主要包括位于脑干中央灰质的吸吮中枢模式发生器，该发生器由复杂的中间神经元网络以及面神经和三叉神经运动核组成6。协调的NNS还依赖于大脑皮层与脑干区域之间完整的神经通路，以根据感觉刺激调节其表现7,8，这使得NNS成为评估早期神经功能与发育的可行指标。
NNS 测量指标与早产儿的喂养成功率相关9,10，而吸吮能力及喂养结局均与后续的运动、语言交流和认知发育相关11,12,13。一项回顾性研究对23名学龄前存在语言和运动障碍的儿童进行了特征分析，其中87%的儿童有早期喂养困难史，包括吸吮困难11。新生儿出生后即刻的营养性吸吮表现以及照护者报告的喂养困难，与18月龄儿童多个领域的神经发育显著相关12,14。有趣的是，在预测神经发育结局方面，喂养表现的敏感性和特异性高于脑部超声评估12。在另一项研究中，通过新生儿口面部运动评估量表15在婴儿早期评估的吸吮/口面部运动表现评分，与早产儿队列在2岁和5岁时的运动技能、语言能力及智力测量结果相关13,16。
鉴于吸吮和进食可能是贯穿儿童期神经发育结局的敏感指标，因此迫切需要一种可及、准确且定量的非营养性吸吮（NNS）评估方法，以帮助识别存在发育迟缓或发育障碍风险的儿童，从而提供早期干预。这一需求推动了言语 & 神经发育实验室（SNL）的 NNS 装置。该便携式装置包含一个连接在易于握持手柄末端的奶嘴，与实验室自主设计的定制压力传感器相连，并进一步连接至数据采集中心（DAC）。DAC 与笔记本电脑连接，通过数据采集与分析软件记录数据。压力传感器可测量奶嘴内部的压力变化，并将其转化为电压信号。DAC 内含转换器，可将模拟电压信号转换为以 cmH₂O 为单位的数字值。2通过数据采集与分析软件进行可视化和记录。可从吸吮信号波形中分析的非营养性吸吮（NNS）结局指标包括：NNS持续时间（以秒为单位测量的单次吸吮簇持续时间）、振幅（以厘米为单位测量的波峰高度减去波峰与波谷之差）2O）、吸吮周期/簇（一次簇内吸吮周期的次数）、频率（簇内频率，以 Hz 为单位）、周期（每分钟内发生的吸吮周期次数）和簇（每分钟内发生的吸吮簇次数）。
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方案
东北大学机构审查委员会已批准使用 NNS 设备进行涉及人类受试者的研究（批准编号：15-06-29；16-04-06；17-08-19）。已从儿童监护人处获得知情同意。所有研究人员在使用 NNS 设备收集任何数据之前，均已完成了人类受试者研究的相关培训。SNL 团队已为新加入的研究人员制定了多项培训资源和操作规程，要求在使用 NNS 设备进行数据采集前完成。这些培训内容包括学习以下实验方案。
1. NNS 设备设置
- 打开便携式运输箱（图1），取出以下设备组件：DAC 及其电源线、带有奶嘴接收手柄和灰色电缆连接的定制压力传感器盒（NNS 盒）、笔记本电脑以及用于连接笔记本电脑与 DAC 的 USB 线缆，还有奶嘴。
- 连接以下组件：将电源线插入 DAC 和三孔电源插座，将连接至 NNS 盒的灰色电缆插入 DAC 前面板的第一个圆形端口，将 USB 线缆分别插入笔记本电脑和 DAC（图2）。
- 使用 DAC 背面的电源开关打开设备，并登录笔记本电脑/计算机。
2. NNS 设备校准
- 从箱中取出压力校准仪和1 mL注射器。
- 将手柄上的黑色奶嘴接收器拧下，然后将手柄拧到压力校准仪上，使手柄与压力校准仪保持水平（图3A-C）。
- 将注射器活塞完全拉出，然后将其拧入压力校准仪的上端位置。注射器应与压力校准仪垂直（图3D）。
- 在笔记本电脑上打开标有SNL Suck Analyzer Calibration File的电子表格。
注意：该文件包含用于评估数据采集与分析软件和压力校准仪（以psi为单位测量）之间压力变异性的公式。左上角有一个数据输入框，用于输入来自压力校准仪和LabChart校准文件（如下所述）的数据读数。- 右键单击标签为Duplicate and Rename as Date的工作表标签，选择移动或复制。
- 在弹出的“移动或复制”窗口中，勾选创建副本选项，并在SNL Suck Analyzer Calibration File内点击确定。
- 双击刚刚复制的工作表标签，并将其重命名为当前日期。
- 在笔记本电脑桌面上打开标有Calibration File的数据采集与分析文件。
注意：确保电子表格仍在笔记本电脑屏幕上可见，可能需要最小化并重新排列电子表格和数据采集与分析应用程序窗口。 - 按下压力校准仪设备上的电源按钮以开启设备。
- 在笔记本电脑上，当NNS盒齿轮处于零位时，在Calibration File中选择开始。检查文件中随时间变化的波形采样。
注意：NNS盒有两个设置选项：零位和采样。开始校准前请确保其设置为零位。仅当文件在DAC通电后打开时，文件中的“开始”按钮才会激活。如果文件已打开但“开始”按钮无法点击，请关闭文件，开启DAC电源，然后重新打开文件。 - 在电子表格的相应单元格中（即DAC程序和红色校准仪列下），记录Calibration File右上角的数值以及压力校准仪设备在psi为0.00时的读数（图4A）。
- 将NNS盒上的齿轮从零位转至采样位置。等待约15秒，以便压力传感器有足够时间切换记录功能。
- 缓慢按压注射器活塞，直至压力校准仪读数尽可能接近0.2 psi，然后将压力校准仪的数值填入电子表格中对应的单元格。
- 对以下psi值重复步骤2.10：0.4、0.6和0.8（图4A）。
- 当所有数值均已输入电子表格后，在Calibration File中点击停止。在电子表格中，检查位于用于输入数据采集与分析软件及校准设备psi值表格右侧的“斜率”和“拟合优度”单元格（图4B）。若两个单元格均显示为绿色，则校准成功；继续执行步骤2.13。
注意：若一个或两个单元格显示为红色，请清除电子表格中psi测量值单元格的数据，将NNS盒从采样转回零位，关闭Calibration File，通过按下电源按钮关闭压力校准仪，将注射器完全从压力校准仪上拧下，将活塞完全拉出后再重新拧上。重复步骤2.5至2.12。 - 关闭Calibration File且不保存，将NNS盒上的齿轮转回零位，并通过按下电源按钮关闭压力校准仪。
- 将注射器从压力校准仪上拧下，再次将活塞完全拉出，然后重新将其拧回压力校准仪上。
- 在电脑桌面上选择并打开标有Master Settings File的文件。在文件的最上方通道中，点击吸吮压力的下拉箭头，选择算术。
注意：确保电子表格仍在笔记本电脑/电脑屏幕上可见，可能需要最小化并重新排列电子表格和数据采集与分析应用程序窗口。 - 在数据采集与分析文件的公式文本框括号内，输入电子表格中位于“斜率”和“拟合优度”单元格上方蓝色单元格中的数值（图4C）。点击文件中的确定。
- 使用电源按钮重新开启压力校准仪。在Master Settings File中点击开始。将NNS盒重新转至采样位置，并等待15秒。
- 按压注射器活塞，使压力校准仪读数尽可能接近0.5 psi。
- 在电子表格中向右滚动，记录Master Settings File在标有DAC的单元格下的数值，以及压力校准仪在标有Calibrator的单元格下的数值（图4D）。若百分比误差单元格显示为绿色，则校准成功完成。若显示为红色，请清除本步骤中输入的数据，并从步骤2.13重新开始校准过程。
- 在Master Settings File中点击停止。将NNS盒转至零位。通过选择文件，然后选择另存为设置来保存Master Settings File。将文件命名为成功校准的日期。
- 在电子表格中选择文件 > 保存，然后选择文件 > 关闭。
- 通过按下电源按钮关闭压力校准仪。将手柄和注射器从压力校准仪上拧下，并将黑色接收器重新拧回手柄上。关闭电源，拔掉插头，并将设备组件重新打包放入箱中。
3. 收集非营养性吸吮数据
- 完成 NNS 设备设置的步骤 1.1–1.3。
- 洗手，戴上乳胶手套，并将新开封的奶嘴连接到奶嘴接收器上（图5）。
- 在笔记本电脑桌面上打开具有最新校准日期的数据采集与分析文件。文件打开后，选择开始。
- 将 NNS 设备的档位从零位切换至采样。等待约 15 秒，以确保压力传感器有足够时间切换记录功能。
- 将奶嘴递给儿童，使其处于舒适体位，并由研究者或照护者协助其吸吮 2–5 分钟（或根据儿童耐受程度及其照护者的舒适情况决定时长）。
注意：对儿童进行 NNS 测量时，应优先选择适合其年龄的最佳喂养体位。研究者或照护者均可为儿童提供奶嘴（图6）。 - 当儿童完成吸吮或已满 5 分钟时，从协助持握奶嘴者手中取回奶嘴手柄，在文件中点击停止，并将 NNS 设备档位从采样切换回零位。
- 从接收器上取下奶嘴，并根据机构的卫生规程安全丢弃。安全脱下手套并妥善处理，随后洗手。
- 通过选择另存为保存文件，文件名应包含参与者的 ID 编号及数据采集日期，并保存至笔记本电脑桌面。
- 关闭设备，拔掉电源，并将各组件重新收纳至设备箱中。
4. 分析非营养性吸吮样本
- 使用装有数据采集与分析软件的台式机或笔记本电脑，通过双击桌面上的文件来打开参与者的 NNS 数据文件。
- 根据以下标准手动识别吸吮爆发：NNS 爆发应包含一个以上的吸吮周期，每个吸吮周期的振幅至少为 1 cmH2O，且在 1000 毫秒内的波形被视为同一吸吮爆发的一部分（图 7）。
注意：调整波形显示视图（点击屏幕右下角的 设置水平缩放框 以使用放大或缩小功能）有助于更好地区分 NNS 周期与噪声。分析在 50:1 的视图下完成。需要注意的是，随着我们在不同人群中研究 NNS，这些标准可能会因不同人群表现出的 NNS 模式差异而有所调整。 - 设置峰值分析参数时，依次选择 峰值分析、设置 和 表格选项。勾选 起始时间 T Start、结束时间 T End、高度 Height、峰面积 Peak Area 和 周期 Period 选项框，其余选项框均不勾选。
- 使用光标点击并拖动，围绕步骤 4.2 中描述的标准识别出的第一个 NNS 爆发绘制一个选框。
- 点击 分析 （位于顶部工具栏的峰值分析选项中），系统将根据步骤 4.3 中设定的参数识别出峰值。
- 点击 爆发分析宏 Burst Analysis Macro 按钮，将弹出一个数据面板菜单。
- 在数据面板中，通过右键点击数据上方的列，选择“插入行”为第一个 NNS 爆发添加一行，并输入 Min 0-1 （或根据第一个爆发发生的具体分钟输入相应标记，例如 Min 1-2）。
- 重复执行步骤 4.4 至 4.6，直至所有 NNS 爆发均被选中。在数据面板中持续记录每次爆发发生的分钟区间（例如 Min 1-2、Min 2-3），以准确追踪时间分布。
- 分析完成后，选择 文件 > 另存为，将分析后的 NNS 文件以参与者编号、日期和研究人员姓名首字母命名保存。此外，选择 文件 > 导出 > 仅导出数据面板为文本文件 > 保存，将数据面板文件单独保存为文本格式。
注意：务必保存原始 NNS 文件、分析后的 NNS 文件以及文本文件。 - 使用自定义的 NNS 爆发宏处理该文本文件。此操作将生成一个分析后的文本文件，其中包含每个 NNS 爆发的以下变量：持续时间、频率、高度（振幅）、爆发次数、每爆发周期数（cycles/burst）和每分钟周期数（cycles/minute）。此外，文件还包含连续两分钟内具有最高周期数的平均值，该值常用于最终分析。可根据所需分析的时间窗口进行相应调整。
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结果
NNS装置已用于多项发表的研究中，这些研究均采用了NNS结局指标17,18,19。在图7所示的示例数据中，通过以下标准手动识别吸吮爆发：每次爆发包含超过一个吸吮周期，每个周期的幅度至少为1 cmH2O，且吸吮波形之间的间隔在1000毫秒以内。识别出爆发后，自定义宏将输出NNS结局参数。
SNL 已使用该设备在25名婴儿接受舌系带切开术（一种缓解舌系带过紧的外科手术）前后立即评估其非营养性吸吮（NNS）参数17。舌系带切开术后，婴儿的 NNS 幅度（M = 13.52 cmH2O，SD = 5.39，术前；M = 10.25 cmH2O，SD = 4.93，...
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讨论
NNS 设备存在若干局限性，需要予以重视。尽管 NNS 可为喂养行为提供关键信息9，但从 NNS 推断实际喂养表现仍需进行大量外推。为应对这一局限，一些研究团队将 NNS 结果与实际喂养观察以及针对照护者的全面喂养相关问卷相结合，以更完整地揭示 NNS 与喂养之间的关系18。此外，婴儿可能表现出规律的 NNS 模式，但仍会在喂养过程中遇到困难，原因在于吞咽营养物质需要更高的协调能力。另外，由于标准化和设备要求，NNS 设备在研究中仅使用了一种特定的安抚奶嘴。如果婴儿在家中使用不同类型的安抚奶嘴，其吸吮表现可能无法充分反映其真实的 NNS 特征，因为不同安抚奶嘴在物理特性上可能存在显著差异，从而影响 NNS 表现27,28。NNS 设备的另一挑战在于，它仅能捕捉非营养性吸吮中的“挤压”（expression）成分，而无法测量任何吸吮（suction）参数。“挤压”是指婴儿通过舌部和下颌闭合对奶嘴或乳头施加正压的过程；而“吸吮”成...
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致谢
我们谨此致谢以下 NIH 资助项目：DC016030 和 DC019902。我们还要感谢言语 & 神经发育实验室及参与我们多项研究的家庭。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 案例 | Pelican | 1560 | |
| 数据采集与分析软件/LabChart | ADInstruments | 8.1.25 | |
| 数据采集中心（PowerLab 2/26） | ADInstruments | ML826 | |
| 笔记本电脑 | Dell | Latitude 5480 | |
| 压力校准仪 | Meriam Process Technologies | M101 | |
| 舒缓奶嘴 | Phillips Avent | SCF190/01 | |
| 注射器 | CareTouch | CTSLL1 |
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