Messung von nicht-nutritiven Saugparametern mit einem kundenspezifischen Druckmessumformersystem

Zusammenfassung

Das nicht-nutritive Sauggerät (NNS) kann NNS-Merkmale einfach erfassen und quantifizieren, indem es einen Schnuller verwendet, der an einen Druckwandler angeschlossen und über ein Datenerfassungssystem und einen Laptop aufgezeichnet wird. Die Quantifizierung von NNS-Parametern kann wertvolle Einblicke in die aktuelle und zukünftige neurologische Entwicklung eines Kindes geben.

Zusammenfassung

Das nicht-nutritive Sauggerät (NNS) ist ein transportables, benutzerfreundliches Druckmesssystem, das das NNS-Verhalten von Säuglingen auf einem Schnuller quantifiziert. Die Aufzeichnung und Analyse des NNS-Signals mit unserem System kann Messungen der NNS-Burst-Dauer (s), der Amplitude (cmH₂O) und der Frequenz (Hz) eines Säuglings liefern. Die genaue, zuverlässige und quantitative Bewertung von NNS ist von immensem Wert, da sie als Biomarker für die zukünftige Ernährung, die sprachliche, kognitive und motorische Entwicklung dient. Das NNS-Gerät wurde in zahlreichen Forschungslinien eingesetzt, von denen einige die Messung von NNS-Merkmalen umfassten, um die Auswirkungen fütterungsbezogener Interventionen zu untersuchen, die Charakterisierung der NNS-Entwicklung in verschiedenen Populationen und die Korrelation des Saugverhaltens mit der nachfolgenden neurologischen Entwicklung. Das Gerät wurde auch in der Umweltgesundheitsforschung eingesetzt, um zu untersuchen, wie die Exposition in utero die NNS-Entwicklung von Säuglingen beeinflussen kann. Das übergeordnete Ziel in der Forschung und klinischen Nutzung des NNS-Geräts besteht daher darin, NNS-Parameter mit neurologischen Entwicklungsergebnissen zu korrelieren, um Kinder mit einem Risiko für Entwicklungsverzögerungen zu identifizieren und eine schnelle frühzeitige Intervention zu ermöglichen.

Einleitung

Nicht-nutritives Saugen (NNS) ist eines der ersten auftretenden Verhaltensweisen, die ein Säugling kurz nach der Geburt mit dem Mund ausführen kann, und hat daher das Potenzial, aussagekräftige Einblicke in die Gehirnentwicklung zu liefern¹. NNS bezeichnet Saugbewegungen ohne Nahrungsaufnahme (z.B. Saugen an einem Schnuller) und zeichnet sich durch eine Reihe von rhythmischen Ausdrücken und Saugbewegungen des Kiefers und der Zunge mit Atempausen aus. Zu den gängigen Parametern von NNS gehören ein durchschnittlicher NNS-Burst (Serie von Saugzyklen) von 6-12 Saugzyklen mit einer Intra-Burst-Frequenz von zwei Saugvorgängen pro Sekunde²; Die NNS-Merkmale variieren jedoch zwischen den klinischen Populationen ^3,4 und verändern sich dynamisch im ersten Lebensjahr⁵. Diese Veränderungen werden auf das Wachstum der Mundhöhle und der damit verbundenen Anatomie, die Reifung der Ernährungsfähigkeiten und der neurologischen Entwicklung sowie auf Erfahrungen zurückgeführt. Zu den neuronalen Basen von NNS gehört hauptsächlich der Saug-Zentralmustergenerator im zentralen Grau des Hirnstamms, der ein kompliziertes Netzwerk von Interneuronen und die Gesichts- und Trigeminus-Motoneuronenkerne^{umfasst 6}. Ein koordiniertes NNS stützt sich auch auf intakte neuronale Bahnen zwischen kortikalen und Hirnstammregionen, um seine Leistung gegenüber sensorischen Reizen zu modulieren ^7,8, was NNS zu einem brauchbaren Indikator für frühe neuronale Funktionen und Entwicklungen macht.

NNS-Messungen sind mit dem Fütterungserfolg bei Frühgeborenen verbunden ^9,10, und sowohl die Saug- als auch die Fütterungsergebnisse wurden mit der nachfolgenden motorischen, kommunikativen und kognitiven Entwicklung in Verbindung gebracht 11,12,13. In einer retrospektiven Studie, die 23 Kinder im Vorschulalter mit sprachlichen und motorischen Beeinträchtigungen charakterisierte, hatten 87 % eine Vorgeschichte von frühen Fütterungsproblemen, einschließlich Schwierigkeiten beim Saugen¹¹. Die ernährungsphysiologische Saugleistung unmittelbar nach der Geburt und Berichte von Betreuern über Fütterungsschwierigkeiten waren signifikant mit mehreren Bereichen der neurologischen Entwicklung bei Kindern im Alter von 18 Monaten verbunden^12,14. Interessanterweise waren die Sensitivität und Spezifität der Fütterungsleistung höher als die Ultraschallbeurteilung des Gehirns bei den neurologischen Entwicklungsergebnissen¹². In einer anderen Studie waren die Saug-/Mundmotorik-Leistungswerte, die über die neonatale oral-motorische Bewertungsskala¹⁵ im frühen Säuglingsalter bewertet wurden, mit motorischen Fähigkeiten, Sprache und Intelligenzmaßen im Alter von 2 und 5 Jahren in einer Kohorte von Frühgeborenen verbunden^13,16.

Angesichts der Tatsache, dass Saugen und Füttern empfindliche Indikatoren für die Ergebnisse der neurologischen Entwicklung in der gesamten Kindheit sein können, besteht ein dringender Bedarf an einer zugänglichen, genauen und quantitativen Bewertung von NNS, um Kinder mit einem Risiko für eine verzögerte und gestörte Entwicklung zu identifizieren und eine frühzeitige Intervention zu ermöglichen. Dieser Bedarf führte zur Entwicklung und Forschungsnutzung des NNS-Geräts des Speech & Neurodevelopment Lab (SNL). Dieses tragbare Gerät verfügt über einen Schnuller, der am Ende eines leicht zu haltenden Griffs befestigt ist, der mit einem speziell entwickelten Druckmessumformer verbunden ist und mit einem Datenerfassungszentrum (DAC) verbunden ist. Der DAC wird an einen Laptop angeschlossen, und die Daten werden über eine Datenerfassungs- und Analysesoftware aufgezeichnet. Der Druckaufnehmer misst Druckänderungen im Inneren des Schnullers und wandelt sie in ein Spannungssignal um. Der DAC enthält Wandler, die das analoge Spannungssignal in digitale Werte in cmH₂O umwandeln, die über die Datenerfassungs- und Analysesoftware visualisiert und aufgezeichnet werden. Zu den NNS-Ergebnismaßen, die anhand der Wellenform des Saugsignals analysiert werden können, gehören die NNS-Dauer (wie lange ein Saugstoß dauert, gemessen in s), die Amplitude (gemessen als Peakhöhe subtrahiert von der Spitze-Tal-Höhe in cmH₂O), Zyklen/Burst (Anzahl der Saugzyklen innerhalb eines Stoßes), Frequenz (Intra-Burst-Frequenz gemessen in Hz), Zyklen (Anzahl der Saugzyklen, die in einer Minute auftreten), und Bursts (Anzahl der Saug-Bursts, die in einer Minute auftreten).

Protokoll

Das institutionelle Prüfungsgremium der Northeastern University hat Studien mit dem NNS-Gerät mit menschlichen Probanden genehmigt (15.06.29; 16.04.06; 17.08.19). Die Einverständniserklärung wurde von den Betreuern der Kinder eingeholt. Das gesamte Forschungspersonal hat eine Schulung am Menschen absolviert, bevor es Daten mit dem NNS-Gerät sammelt. Das SNL-Team hat mehrere Schulungsressourcen und -protokolle für neues Forschungspersonal erstellt, die vor der Datenerfassung mit dem NNS-Gerät durchgeführt werden müssen. Diese Schulungen umfassen die Wiederholung des folgenden Protokolls.

1. Einrichtung des NNS-Geräts

1. Öffnen Sie das transportable Gehäuse (Abbildung 1), und entfernen Sie die folgenden Gerätekomponenten: den DAC und das Netzkabel, die kundenspezifische Druckmessumformerbox (NNS-Box) mit dem Schnullerempfängergriff und dem grauen Kabel, den Laptop und das USB-Kabel, das ihn mit dem DAC verbindet, sowie den Schnuller.
2. Schließen Sie die folgenden Komponenten an: das Netzkabel an den DAC und eine dreipolige Steckdose, ein graues Kabel, das mit der NNS-Box verbunden ist, an den ersten runden Anschluss des DAC an der Vorderseite und ein USB-Kabel an den Laptop-Computer und den DAC (Abbildung 2).
3. Schalten Sie den DAC mit dem Netzschalter auf der Rückseite ein und melden Sie sich am Laptop/Computer an.

2. Kalibrierung des NNS-Geräts

1. Nehmen Sie den Druckkalibrator und die 1-ml-Spritze aus dem Etui.
2. Schrauben Sie den schwarzen Schnullerempfänger vom Griff ab. Schrauben Sie den Griff so auf den Druckkalibrator, dass der Griff horizontal mit dem Druckkalibrator ausgerichtet ist (Abbildung 3A-C).
3. Ziehen Sie den Spritzenkolben ganz heraus und schrauben Sie ihn dann in die obere Position am Druckkalibrator. Die Spritze sollte senkrecht zum Druckkalibrator stehen (Abbildung 3D).
4. Öffnen Sie auf dem Laptop die Tabelle mit der Bezeichnung SNL Suck Analyzer Calibration File.
   HINWEIS: Diese Datei enthält Formeln zur Bewertung der Druckvariabilität zwischen der Datenerfassungs- und Analyseanwendung und dem in psi gemessenen Druckkalibrator. In der oberen linken Ecke befindet sich ein Feld für die Dateneingabe, in das die Messwerte des Druckkalibrators und der LabChart-Kalibrierungsdatei (siehe unten) eingegeben werden können.
   1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Registerkarte Duplizieren und Umbenennen als Datum , und wählen Sie Verschieben oder Kopieren aus.
   2. Klicken Sie im Popup-Fenster "Verschieben oder Kopieren" auf das Kontrollkästchen "Kopie in der SNL Suck Analyzer-Kalibrierungsdatei erstellen" und klicken Sie dann auf "OK".
   3. Doppelklicken Sie auf die Registerkarte, die Sie gerade kopiert haben, und benennen Sie sie in das aktuelle Datum um.
5. Öffnen Sie die Datenerfassungs- und Analysedatei auf dem Desktop des Laptops mit der Bezeichnung Kalibrierungsdatei.
   HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Tabelle weiterhin auf dem Bildschirm des Laptops angezeigt werden kann, was möglicherweise eine Minimierung und Neuanordnung der Fenster der Tabellenkalkulation und der Datenerfassungs- und -analyseanwendung erfordert.
6. Drücken Sie die Ein-/Aus-Taste am Druckkalibrator, um es einzuschalten.
7. Wählen Sie auf dem Laptop-Computer in der Kalibrierungsdatei die Option Start , während das Zahnrad der NNS-Box auf Null steht. Überprüfen Sie die Wellenform-Abtastung über die Zeit in der Datei.
   HINWEIS: Das NNS-Feld verfügt über zwei Einstellungsoptionen: Null und Abtastung. Stellen Sie sicher, dass er auf Null eingestellt ist, bevor Sie mit der Kalibrierung beginnen. Die Schaltfläche Start der Datei wird nur aktiviert, wenn die Datei nach dem Einschalten des DAC geöffnet wird. Wenn die Datei geöffnet wird und die Schaltfläche Start nicht angeklickt werden kann, schließen Sie die Datei, schalten Sie den DAC ein, und öffnen Sie die Datei erneut.
8. Notieren Sie in den entsprechenden Zellen in der Tabelle (d. h. in den Spalten DAC-Programm und Roter Kalibrator) den Wert in der oberen rechten Ecke der Kalibrierungsdatei und den Wert auf dem Druckkalibrator, während psi bei 0,00 liegt (Abbildung 4A).
9. Drehen Sie das Zahnrad an der NNS-Box von Null auf Probe. Warten Sie ca. 15 s, bis der Druckmessumformer genügend Zeit hat, die Aufzeichnungsfunktionen zu ändern.
10. Drücken Sie den Spritzenkolben langsam nieder, bis der Druckkalibrator einen Wert erreicht, der so nahe wie möglich an 0,2 psi liegt, und füllen Sie dann die Kalibrierungsdatei mit den Druckkalibratorwerten in den entsprechenden Zellen in der Tabelle aus.
11. Wiederholen Sie Schritt 2.10. für die folgenden psi-Werte: 0,4, 0,6 und 0,8 (Abbildung 4A).
12. Sobald alle Werte in die Tabelle eingegeben wurden, klicken Sie in der Kalibrierungsdatei auf Stopp . Überprüfen Sie in der Tabelle die Zellen für Steigung und Güte der Anpassung rechts neben der Tabelle, die zum Einfügen der psi-Werte aus der Datenerfassungs- und Analyseanwendung und dem Kalibrierungsgerät verwendet wurde (Abbildung 4B). Wenn beide Zellen grün hervorgehoben sind, war die Kalibrierung erfolgreich. Fahren Sie mit Schritt 2.13 fort.
    HINWEIS: Wenn eine oder beide Zellen rot sind, löschen Sie die Werte in den psi-Messzellen in der Tabelle, drehen Sie das NNS-Feld von Probe auf Null, schließen Sie die Kalibrierungsdatei, schalten Sie den Druckkalibrator aus, indem Sie die Ein-/Aus-Taste drücken, schrauben Sie die Spritze vollständig vom Druckkalibrator ab und ziehen Sie den Spritzenkolben vollständig heraus, bevor Sie ihn wieder aufschrauben. Wiederholen Sie die Schritte 2.5. - 2.12.
13. Schließen Sie die Kalibrierungsdatei, ohne sie zu speichern, stellen Sie das Zahnrad an der NNS-Box auf Null und schalten Sie den Druckkalibrator aus, indem Sie die Ein -/Aus-Taste drücken.
14. Schrauben Sie die Spritze vom Druckkalibrator ab. Ziehen Sie den Spritzenkolben wieder ganz heraus und schrauben Sie ihn dann wieder auf den Druckkalibrator.
15. Wählen Sie auf dem Desktop des Computers die Datei mit der Bezeichnung Master-Einstellungsdatei aus, und öffnen Sie sie. Klicken Sie auf dem obersten Kanal in der Datei auf den Pfeil für die Dropdown-Optionen für Druck absaugen , und wählen Sie Arithmetik aus.
    HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Tabelle weiterhin auf dem Laptop-/Computerbildschirm angezeigt werden kann, was möglicherweise eine Minimierung und Neuanordnung der Tabellenkalkulations- und Datenerfassungs- und Analyseanwendungsfenster erfordert.
16. Geben Sie in den Klammern des Textfelds Formel in der Datenerfassungs- und Analysedatei die Werte aus der Tabelle ein, die sich in den blauen Zellen über den Zellen Steigung und Güte der Anpassung befinden (Abbildung 4C). Klicken Sie in der Datei auf OK .
17. Schalten Sie den Druckkalibrator mit der Ein-/Aus-Taste wieder ein. Drücken Sie in der Master-Einstellungsdatei auf Start. Drehen Sie das NNS-Feld wieder auf Sample, und warten Sie 15 s lang.
18. Drücken Sie den Spritzenkolben so weit wie auf 0,5 psi auf dem Druckkalibrator abgelesen.
19. Scrollen Sie in der Tabelle nach rechts und notieren Sie den Wert der Master-Einstellungsdatei unter der Zelle mit der Bezeichnung DAC und den Wert des Druckkalibrators unter der Zelle mit der Bezeichnung Kalibrator (Abbildung 4D). Wenn die prozentuale Fehlerzelle grün hervorgehoben ist, ist die Kalibrierung erfolgreich abgeschlossen. Wenn sie rot ist, löschen Sie die in diesem Schritt eingegebenen Daten und starten Sie den Kalibrierungsprozess aus Schritt 2.13 neu.
20. Klicken Sie in der Master-Einstellungsdatei auf Stopp. Drehen Sie das NNS-Feld auf Null. Speichern Sie die Master-Einstellungsdatei, indem Sie Datei und dann Als Einstellungen speichern auswählen. Benennen Sie die Datei als Datum der erfolgreichen Kalibrierung.
21. Wählen Sie in der Tabelle Datei > Speichern und dann Datei > Schließen aus.
22. Schalten Sie den Druckkalibrator aus, indem Sie die Ein-/Aus-Taste drücken. Schrauben Sie den Griff und die Spritze vom Druckkalibrator ab und schrauben Sie den schwarzen Empfänger wieder auf den Griff. Schalten Sie die Gerätekomponenten aus, ziehen Sie den Netzstecker und verstauen Sie sie wieder in das Gehäuse.

3. Sammeln von nicht-nutritiven Saugdaten

1. Führen Sie die Schritte 1.1 aus. - 1.3. für die Einrichtung von NNS-Geräten.
2. Waschen Sie sich die Hände, ziehen Sie Latexhandschuhe an und befestigen Sie einen neu geöffneten Schnuller am Schnullerempfänger (Abbildung 5).
3. Öffnen Sie die Datenerfassungs- und Analysedatei auf dem Desktop des Laptops mit dem neuesten Kalibrierungsdatum. Nachdem die Datei geöffnet wurde, wählen Sie Start aus.
4. Drehen Sie das Zahnrad der NNS-Box von Null auf Probe. Warten Sie ca. 15 s, bis der Druckmessumformer genügend Zeit hat, die Aufzeichnungsfunktionen zu ändern.
5. Bieten Sie dem Kind den Schnuller in einer bequemen Position an und halten Sie ihn 2-5 Minuten lang zum Saugen (oder so lange, wie es für das Kind erträglich und mit seiner Bezugsperson angenehm ist).
   HINWEIS: Bevorzugte Positionen zur Messung von NNS bei Kindern wären optimale Fütterungspositionen für ihr Alter. Der Forscher oder eine Bezugsperson kann dem Kind den Schnuller anbieten (Abbildung 6).
6. Wenn das Kind fertig ist oder 5 Minuten vergangen sind, holen Sie den Schnullergriff von demjenigen, der ihn für das Kind gehalten hat, und drücken Sie Stopp auf der Datei. Ändern Sie das Zahnrad der NNS-Box von Probe auf Null.
7. Nehmen Sie den Schnuller aus dem Empfänger und entsorgen Sie ihn sicher gemäß den Hygieneprotokollen der Einrichtung. Handschuhe ausziehen und sicher entsorgen und Hände waschen.
8. Speichern Sie die Datei, indem Sie Speichern unter auswählen, und benennen Sie die Datei mit der ID-Nummer des Teilnehmers und dem Datum der Datenerfassung. Speichern Sie die Datei auf dem Desktop des Laptops.
9. Schalten Sie die Gerätekomponenten aus, ziehen Sie den Netzstecker und verstauen Sie sie wieder in das Gehäuse.

4. Die Analyse von nicht-nutritiven Problemen ist nervig

1. Öffnen Sie auf einem Desktop-PC oder Laptop, der über die Datenerfassungs- und Analysesoftware verfügt, die NNS-Datendatei des Teilnehmers auf dem Desktop, indem Sie darauf doppelklicken.
2. Identifizieren Sie Saug-Bursts manuell anhand der folgenden Kriterien: NNS-Bursts mit mehr als einem Saugzyklus, wobei jeder Saugzyklus eine Amplitude von mindestens 1 cmH₂O hat und Wellenformen innerhalb von 1000 ms voneinander abweichen, die als Teil desselben Saugstoßes betrachtet werden (Abbildung 7).
   HINWEIS: Es ist hilfreich, die Ansicht der Wellenform zu ändern (klicken Sie auf das Feld Horizontale Skalierung festlegen unten rechts auf dem Bildschirm, um Optionen zum Vergrößern und Verkleinern zu erhalten), um NNS-Zyklen besser anhand des Rauschens zu identifizieren. Die Analyse wird in einer 50:1-Ansicht abgeschlossen. Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese Kriterien bei der Untersuchung von NNS in verschiedenen Populationen ändern können, wenn verschiedene Populationen veränderte NNS-Muster aufweisen.
3. Um die Einstellungen für die Peakanalyse festzulegen, wählen Sie Peakanalyse, dann Einstellungen und dann Tabellenoptionen. Aktivieren Sie die Kontrollkästchen T-Start, T-Ende, Höhe, Peak-Fläche und Periode . Alle anderen Kästchen sollten deaktiviert sein.
4. Klicken Sie mit dem Cursor auf einen Rahmen um den ersten NNS-Burst, der mit den in Schritt 4.2 beschriebenen Kriterien identifiziert wurde, und ziehen Sie ihn.
5. Klicken Sie auf Analysieren (als Teil der Peakanalyseoptionen in der oberen Symbolleiste), um Peaks mit den in Schritt 4.3 angegebenen Parametern zu identifizieren.
6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Burst-Analyse-Makro , um ein Popup-Datenpad-Menü zu generieren.
7. Fügen Sie im Datenpad eine Zeile in die Spalte über den Daten ein, indem Sie mit der rechten Maustaste auf diese Spalte klicken, Zeile einfügen für den ersten NNS-Burst auswählen und Min 0-1 eingeben (oder die Minute, in der der erste Burst erfolgt).
8. Fahren Sie mit den Schritten 4.4 fort. - 4.6. , bis alle NNS-Bursts ausgewählt wurden. Verfolgen Sie weiterhin die Minute, in der Bursts auftreten, indem Sie die spezifische Minute (z. B. Min 1-2, Min 2-3) im Datenpad charakterisieren.
9. Sobald die Analyse abgeschlossen ist, wählen Sie Datei > Speichern unter aus, und speichern Sie die analysierte NNS-Datei unter der Teilnehmer-ID, dem Datum und den Initialen des Forschers. Wählen Sie außerdem Datei > Nur > Datenpad als Textdatei exportieren > Speichern aus, um die Datenpad-Datei separat zu speichern.
   HINWEIS: Es ist wichtig, die unformatierte NNS-Datei, die analysierte NNS-Datei und die Textdatei zu speichern.
10. Verarbeiten Sie die Textdatei über ein benutzerdefiniertes NNS-Burst-Makro. Dadurch wird eine analysierte Textdatei erstellt, die die folgenden Burst-Variablen enthält: Dauer, Häufigkeit, Höhe (Amplitude), Burst-Anzahl, Zyklen/Burst und Zyklen/Minute für jeden NNS-Burst. Es enthält auch einen Mittelwert für die zwei aufeinanderfolgenden Minuten von NNS mit der höchsten Zykluszahl, der häufig für abschließende Analysen verwendet wird. Passen Sie an, je nachdem, welches Analysefenster analysiert werden muss.

Ergebnisse

Das NNS-Gerät wurde in zahlreichen veröffentlichten Studien verwendet, die NNS-Ergebnismaße einbeziehen 17,18,19. In den in Abbildung 7 gezeigten Beispieldaten wurden Bursts manuell anhand der folgenden Kriterien identifiziert: mehr als ein Saugzyklus pro Burst, Zyklen mit einer Amplitude von mindestens 1 cmH₂O und Saugwellenformen innerhalb von 1000 ms voneinander. Sobald Bursts identifiziert wurden, gibt das benutzerdefinierte Makro die NNS-Ergebnisse aus.

Das SNL hat das Gerät zur Beurteilung der NNS-Parameter bei 25 Säuglingen unmittelbar vor und nach der Frenotomie (einem chirurgischen Eingriff zur Linderung eines engen Zungenbändchens) ^verwendet17. Nach der Frenotomie zeigten Säuglinge eine Abnahme der NNS-Amplitude (M = 13,52 cmH₂O, SD = 5,39 vor der Frenotomie; M = 10,25 cmH₂O, SD = 4,93 nach Frenotomie) und Burst-Dauer (M = 5,21 s, SD = 2,62 vor Frenotomie; M = 4,04 s, SD = 1,72 nach Frenotomie); Diese Ergebnisse, die auf ein reduziertes NNS-Verhalten hindeuteten, könnten jedoch mit den Schmerzen nach der Operation zusammenhängen¹⁷. Diese Studie zeigt, dass das NNS-Gerätesystem als Prä-/Post-Outcome-Maß nach fütterungsbezogenen Interventionen und/oder Operationen verwendet werden könnte, um Ärzte über deren Wirksamkeit zu informieren. Eine Untersuchung der Auswirkungen der Geburtsreihenfolge auf eine Vielzahl von Ernährungsergebnissen von Betreuern und Säuglingen bei 56 Paaren von Müttern und Säuglingen ergab keinen Unterschied in den NNS-Merkmalen, die mit dem NNS-Gerät gemessen wurden, zwischen Säuglingen mit (Dauer M = 4,41 s, SD = 2,39; Frequenz M = 2,03 Hz, SD = 0,41; Amplitude M = 12,74 cmH₂O, SD = 6,99; Bursts M = 4,33, SD = 0,41) und ohne (Dauer M = 5,70 s, SD = 4,15; Frequenz M = 2,11 Hz, SD = 0,21; Amplitude M = 16,28 cmH₂O, SD = 8,13; Bursts M = 4,85, SD = 2,30) Geschwister¹⁸. Diese nicht statistisch signifikanten Ergebnisse zu den NNS-Ergebnissen stimmten mit dem Ergebnis überein, dass es keinen Unterschied in der Fütterungsleistung gab, der über die Ergebnisse der oralen Fütterungsfähigkeiten bei diesen Säuglingen gemessen wurde¹⁸. Das NNS-Gerät wurde in einer Forschungslinie eingesetzt, in der die Beziehung zwischen dem frühen oromotorischen Verhalten von NNS und Brabbeln untersucht wurde. In einer Gruppe von 26 reif geborenen Säuglingen berichteten Murray et ^al.19 über die Dauer des NNS-Bursts (M = 4,93 s, Bereich = 0,94 - 11,97), die Häufigkeit (M = 2,06 Hz, Bereich = 1,36 - 2,75) und die Amplitude (M = 12,32 cmH₂O, Bereich = 1,19 - 28,03) waren signifikante Prädiktoren für den Variationskoeffizienten des Modulationsmaßes für die Stimmbeginnzeit (VOT) in einem multiplen Regressionsmodell (F[4,18] = 3,613, p = 0,02, R² = 0,45). Insbesondere die längere NNS-Burst-Dauer und die höhere NNS-Intraburst-Häufigkeit führten zu einer erhöhten Variation der VOT. Weitere Forschungen über den Zusammenhang zwischen frühem NNS-Verhalten und nachfolgenden oromotorischen Fähigkeiten sind im SNL im Gange.

Mehrere Studien mit dem NNS-Gerät haben dazu beigetragen, unser Verständnis der NNS-Entwicklung, der Funktionen und der Art und Weise, wie zusätzliche sensorische Erfahrungen seine Leistung modulieren können, zu vertiefen ^5,20,21. Martens et ^al.5 erfassten Unterschiede in den NNS-Ergebnissen während des ersten Lebensjahres in einer Längsschnittstudie mit wiederholten Messungen an 26 reif geborenen Säuglingen im Alter von 3 und 12 Monaten. Insbesondere nahmen die NNS-Endpunkte von Saug-Bursts/min (3-Monats-Mdn = 4,50; 12-Monats-Mdn = 2,50), Zyklen/Bursts (3-Monats-Mdn = 9,60; 12-Monats-Mdn = 2,50) und Burst-Dauer (3-Monats-Mdn = 4,74 s; 12-Monats-Mdn = 1,67 s) ab, die NNS-Amplitude (3-Monats-Mdn = 14,05 cmH₂O; 12-Monats-Median = 19,75 cmH₂O) nahm zu, und die NNS-Häufigkeit (3-Monats-Mdn = 2,09 Hz; 12-Monats-Mdn = 2,11 Hz) blieb mit dem Alter von⁵ Jahren konstant. Zimmerman et ^al.21 verwendeten das NNS-Gerät, um die NNS-Messung zu standardisieren und die NNS-Eigenschaften innerhalb einer einzigen Saugprobe zu untersuchen. Bei 54 reif geborenen Säuglingen im Alter von 3 Monaten erreichten die Säuglinge während einer 5-minütigen Probe durchschnittlich 14,50 Saugstöße (Zyklen/Burst-Bereich = 2 - 69; Amplitudenbereich = 0,55 - 34,60 cmH₂O; Frequenzbereich 0,69 - 7,81 Hz). Breakpoint-Analysen zeigten physiologische Unterschiede in den NNS-Zyklen/Bursts und der Amplitude während der 5-minütigen Probenahme des NNS-Verhaltens, was die Bedeutung der Erfassung von mehr als einem NNS-Saugstoß zur Beurteilung der Saugfunktion unterstreicht²¹. Die Festlegung von Normen für NNS-Ergebnisse und standardisierte Messprotokolle sind für eine valide und zuverlässige NNS-Bewertung von größter Bedeutung, um Kinder mit verzögertem oder gestörtem oromotorischem Verhalten genauer identifizieren zu können. Zimmerman und DeSousa²⁰ haben mit dem NNS-Gerät untersucht, wie visuelle Reize die NNS-Reaktion in einer Gruppe von 15 reif geborenen Säuglingen unter 6 Monaten beeinflussen. Eine ANOVA mit wiederholten Messungen zeigte einen signifikanten Haupteffekt für NNS-Bursts und visuelle Reize (F[2, 26] = 8,975, p = 0,001), und paarweise Post-hoc-Vergleiche zeigten, dass Säuglinge die Anzahl der NNS-Bursts erhöhten, wenn sie visuell mit dem Gesicht einer Frau konfrontiert wurden, verglichen mit einem visuellen Reiz eines Autos, während sie mütterlichen Gerüchen ausgesetzt waren. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung sozialer und mütterlicher Auswirkungen auf das fütterungsbezogene Verhalten.

Eine weitere Forschungsrichtung, in der das NNS-Gerät eingesetzt wurde, ist die Untersuchung der Auswirkungen von Expositionen in utero, wie Umwelt- und Mutterfaktoren, auf die NNS-Entwicklung von Säuglingen 22,23,24,25. Die pränatale Exposition gegenüber bestimmten Metalloiden, feiner Luftverschmutzung und Phthalaten, wie sie in Urinproben von Müttern während der Schwangerschaft in der Kohorte Puerto Rico Testsite for Exploring Contamination Threats (PROTECT) gemessen wurde, wurde signifikant mit Unterschieden in den NNS-Parametern in Verbindung gebracht 22,23,24. Konkret waren in fast oder über 200 Gruppen von PROTECT-Mutter-Kind-Teilnehmern die NNS-Amplitude (M = 17,1 cmH₂O, SD = 6,9) und die Burst-Dauer (M = 6,1 s, SD = 3,6) mit der pränatalen Exposition gegenüber Feinstaubkonzentrationen²³ und NNS-Amplitude (M = 16,7 cmH₂O, SD = 6,59) und Häufigkeit (M = 1,92 Hz, SD = 0,25) standen in Zusammenhang mit der Phthalat-Exposition in der Schwangerschaft²⁴. Es wurde auch berichtet, dass pränataler mütterlicher Stress Auswirkungen auf die NNS-Ergebnisse hat, da ein höheres berichtetes mütterliches Stressniveau mit längeren Saugstößen (Mdn = 5,29, IQR = 3,95, 95% CI = 0,01 - 0,17) und weniger Saugstößen/min (Mdn = 5,00, IQR = 3,00, 95% CI = -0,13 - -0,02) in einer großen Kohorte von 237 Mutter-Kind-Dyaden aus dem ECHO-Programm (Environmental influences on Child Health Outcomes)²⁵ verbunden war. NNS-Messungen mit dem NNS-Gerät haben sich als sensitiv erwiesen, um Zusammenhänge zwischen diesen Umwelt- und mütterlichen Expositionen zu erkennen, die positive Veränderungen in der Umwelt und der öffentlichen Gesundheit aufklären und erleichtern können.

Insgesamt haben die Ergebnisse von Projekten, in denen das NNS-Gerät verwendet wurde, seine Wirksamkeit bei der Quantifizierung der NNS-Leistung und zuverlässige Ergebnismuster gezeigt, die erheblich zur NNS-Literatur beigetragen haben. In der PROTECT-Kohorte war eine höhere pränatale Metallexposition mit einer verringerten NNS-Amplitude und einer erhöhten NNS-Burst-Dauer, Zyklen/Burst und Zyklen/min in den ersten 2 Lebensmonaten bei reif geborenen Säuglingen verbunden^22,23. Darüber hinaus waren längere NNS-Burst-Dauern und mehr NNS-Zyklen/Bursts und Zyklen/min nach 3 Monaten mit niedrigeren Werten bei der Bewertung der kognitiven Entwicklung nach 12 Monaten verbunden²⁶. Daher können größere Amplituden und kürzere Burst-Zyklen und -Dauern auf ein besser organisiertes NNS-Verhalten im 1^. Lebensjahr hinweisen. Diese Hypothese stimmt mit den Veränderungen in der NNS-Entwicklung überein, die zuvor von Martens et ^al.5 beschrieben wurden, was die Annahme unterstützt, dass diese NNS-Parameter organisierte Leistung und gesunde Entwicklung repräsentieren.

Abbildung 1: Gehäuse eines tragbaren NNS-Geräts. Gerätekomponenten werden beschriftet und skaliert. Der Koffer bewahrt die Gerätekomponenten sicher auf und enthält Räder und einen ausziehbaren Griff, der den Transport des Geräts erleichtert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Einrichtung des NNS-Geräts. Gerätekomponenten werden beschriftet und skaliert. Das NNS-Gerät benötigt nicht viel Platz für die Einrichtung und alle Kabel und Plug-Ins für das System sind lang, was Flexibilität für eine Vielzahl unterschiedlicher Datenerfassungsräume und Positionen von Forschern/Pflegekräften bietet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Aufbau der Druckkalibrierung. (A) Druckkalibrator und Schnullerempfänger und -griff. (B) Druckkalibrator mit Schnullerempfänger, der vom Griff abgeschraubt ist. (C) Druckkalibrator mit aufgesetztem Griff. (D) Druckkalibrator mit Griff und 1 mL Spritze. Der Spritzenkolben muss vollständig herausgezogen werden, bevor er auf den Druckkalibrator geschraubt werden kann. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Kalibrierungsdatei des Sauganalysators. (A) Zellen, bei denen Druckaufzeichnungen als in der Kalibrierdatei und im Kalibriergerät gemessen gekennzeichnet sind, wobei die 1-ml-Spritze bei 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 und 0,8 psi verwendet wird. (B) Die Zellen "Steigung" und "Güte der Anpassung" werden automatisch ausgefüllt, sobald alle Druckaufzeichnungen in (A) eingegeben wurden. Grüne Zellen zeigen an, dass die Kalibrierung erfolgreich war, rote Zellen erfordern eine Wiederholung des Kalibrierungsvorgangs. (C) Diese blauen Zellen werden auch automatisch gefüllt, sobald die Druckaufzeichnungen abgeschlossen sind. Diese Werte müssen in die Master-Einstellungsdatei im Textfeld Formel eingegeben werden. (D) Zellen, bei denen Druckaufzeichnungen über die Master-Einstellungsdatei und das Kalibriergerät mit der 1-ml-Spritze bei 0,5 psi gemessen werden. Die Zelle "Percent Error" wird automatisch ausgefüllt, sobald die Kennzahlen eingesteckt werden. Grün bedeutet, dass die Kalibrierung erfolgreich war, rot erfordert, dass der Kalibrierungsprozess ab Schritt 2.13 wiederholt wird. im Protokoll aufgeführt sind. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 5: Schnuller, Empfänger und Griff. Gerätekomponenten werden beschriftet und skaliert. Ein neu geöffneter Schnuller lässt sich leicht am Empfänger befestigen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 6: Beispiel für die NNS-Datenerfassung. Ein Forscher oder eine Pflegekraft kann dem Teilnehmer den Schnuller anbieten und dann den Griff während der Datenerfassung wie eine Flasche halten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 7: NNS-Wellenform. Der kundenspezifische Druckmessumformer misst die NNS-Kompression in cmH₂O über die Zeit, und die Software bietet Live-Biofeedback der NNS-Leistung und zeichnet ihre Daten für die Analyse auf. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Diskussion

Das NNS-Gerät weist mehrere Einschränkungen auf, die berücksichtigt werden müssen. Obwohl NNS wichtige Einblicke in die Fütterung⁹ bietet, gibt es eine beträchtliche Menge an Extrapolationen von NNS auf die Fütterungsleistung. Zu den Lösungen für diese Einschränkung gehörten Forschungsteams, die NNS-Ergebnisse mit tatsächlichen Fütterungsbeobachtungen kombinierten, und umfassende fütterungsbezogene Fragebögen für Pflegekräfte, um besser zu erfassen, wie NNS mit der Fütterung zusammenhängt¹⁸. Darüber hinaus kann ein Säugling ein gut gemustertes NNS haben, aber aufgrund der zusätzlichen Anforderungen an die Koordination des Schluckens von Nährstoffen immer noch Schwierigkeiten beim Füttern haben. Darüber hinaus hat das NNS-Gerät aufgrund der Standardisierung und aus Gründen der Ausrüstung nur einen bestimmten Schnuller bei der Untersuchung von NNS verwendet. Die Saugleistung ist möglicherweise nicht vollständig repräsentativ für die NNS-Eigenschaften des Kindes, wenn Babys zu Hause unterschiedliche Schnuller verwenden, da sich die physikalischen Eigenschaften der Schnuller erheblich unterscheiden können, was sich auf die NNS-Leistung auswirken kann^27,28. Eine weitere Herausforderung bei dem NNS-Gerät besteht darin, dass es nur den Expressionsaspekt des nicht-nutritiven Saugens erfasst und keine Saugparameter misst. Der Ausdruck bezieht sich auf den positiven Druck, den ein Säugling auf eine Brustwarze oder einen Schnuller ausübt, indem er diese mit der Zunge und dem Unterkiefer schließt. Die Saugkomponente ist, wenn ein Säugling die Zunge und den Unterkiefer senkt, um die Mundhöhle zu vergrößern und gleichzeitig den Nasopharynx abzudichten, um einen negativen intraoralen Druck zu erzeugen. Obwohl der Sog ein wichtiges Merkmal einer Saugreaktion ist, würde seine genaue Messung erfordern, dass die Teilnehmer eine angemessene Abdichtung um das Gerät herum und die Fähigkeit zur Erzeugung eines intraoralen Unterdrucks erreichen. Diese Anforderungen wären in klinischen Populationen eine Herausforderung, insbesondere bei Säuglingen mit Lippen-Kiefer-Gaumenspalten²⁹. Das NNS-Gerät wird derzeit in klinischen Populationen eingesetzt, die Schwierigkeiten hätten, eine Brustwarze abzudichten und einen intraoralen Unterdruck zu erzeugen, und die Bewertung ihrer Expressionseigenschaften liefert immer noch wertvolle Informationen über ihr NNS-Verhalten.

Das NNS-Gerät hat Vorteile bei der Beschreibung der NNS-Funktion im Vergleich zu nicht-instrumentellen Optionen, insbesondere in Bezug auf seine Genauigkeit. Die Bewertung von NNS im klinischen Umfeld erfolgt häufig ohne biomedizinische Geräte, was ihre Bewertung subjektiv und auf die Erfahrung eines Gutachters beschränkt. Bei der Bewertung der Leistung oropharyngealer Aufgaben wurden signifikante Unterschiede zwischen klinisch-subjektiven Bewertungen und biomedizinisch aufgezeichneten objektiven Messungen³⁰ berichtet, deren Wirkung speziell in der NNS-Bewertung³¹ beobachtet wurde. Wahyuni et ^al.31 berichteten über signifikante Unterschiede zwischen der subjektiven Bewertung und einem biomedizinischen Saugdruckwandler bei den NNS-Ergebnissen der Anzahl der Saugvorgänge pro Stoß, der Zeit zwischen den Stößen und des Saugdrucks in einer großen Kohorte von Frühgeborenen. Häufige Methoden, wie NNS klinisch beurteilt werden kann, sind Beobachtungen von Säuglingen, die an einem Schnuller oder ihren Händen/Fingern lutschen, und möglicherweise mit dem behandschuhten Finger eines Arztes als Ersatz für einen Schnuller. Neiva et ^al.32 entwickelten und validierten eine Bewertung der NNS-Leistung bei Frühgeborenen unter Verwendung eines behandschuhten Fingers und eines umfassenden Bewertungssystems. Obwohl die klinische Bewertung in ihrer Bewertung und Genauigkeit begrenzt ist, kann sie einen gewissen Einblick in das Verhalten von NNS bieten und wird aufgrund der Herausforderungen beim Zugang, der Verwendung und der Interpretation objektiver Methoden zur Messung der NNS-Funktion im klinischen Umfeld häufig eingesetzt.

Neben dem NNS-Gerät gibt es mehrere quantitative Optionen zur Messung der NNS-Leistung. Pereira et ^al.33 beschrieben ein System, das NNS-Parameter misst und eine NNS-Stimulation über eine pneumatische Pumpe an einem Schnuller mit einem komplexen System aus Gerätekomponenten, Mikrocontrollern und mehreren Softwareprogrammen bereitstellen kann. Grassi et ^al.34 entwickelten ein Gerät, das einen Schnuller mit einer unkonventionellen Form verwendet und den NNS-Kompressions- und Saugdruck gleichzeitig quantitativ messen kann. Sie berichteten über vorläufige Ergebnisse bei einer kleinen Gruppe von Säuglingen auf der Neugeborenen-Intensivstation (NICU). Cunha et ^{al.35 entwarfen} ein Gerät, das den NNS-Druck auf einen Schnuller mit Hilfe eines Drucksensors und einer Verstärkerschaltung misst, und untersuchten die Unterschiede zwischen NNS und dem nutritiven Saugen an ihrem Gerät zwischen einer kleinen Kohorte von Früh- und Frühgeborenen. Nascimento et ^al.36 entwickelten das S-FLEX-Gerät, ein tragbares System, das einen Schnuller enthält, der an einem Drucksensor befestigt ist, der den maximalen und mittleren Druck des NNS-Verhaltens messen kann. Truong et ^al.37 beschrieben ein NNS-System, das aus einem Einweg-Schnuller, einem Drucksensor, einer Datenerfassungseinheit und einer angepassten Software bestand, die intraorale Vakuummessungen während der NNS-Leistung in einer Kohorte gesunder reifgeborener Säuglinge bewertete. Ebrahimi et ^al.38 präsentierten vorläufige Ergebnisse zu einem breiten Spektrum von NNS-Ergebnissen unter Verwendung eines drahtlosen und tragbaren Schnullers, der aus Druckmess- und Stromversorgungseinheiten an vier Säuglingen aus einer Neugeborenen-Intensivstation bestand. Akbarzadeh et ^al.39 entwickelten ein sensibilisiertes nicht-nutritives Saugsystem, das den Expressions- und Saugdruck mit einem Forschungsschnuller bewerten kann, der über einen implementierten Analog-Digital-Wandler und einen Mikrocontroller verfügt, der drahtlos Daten übertragen kann. Dieses sensibilisierte System wurde in Studien mit großen Stichprobengrößen von Frühgeborenen eingesetzt, in denen die NNS-Leistung mit Apgar-Werten^{von 39} und dem vollständigen Erreichen der oralen Ernährung^{von 40} untersucht wurde. Eine weitere quantitative Option für die NNS-Bewertung ist das NTrainer-System, das einen pneumatischen Verstärker umfasst, der an einen Silikonschnuller angeschlossen ist, der NNS-Parameter beurteilen und eine pulsierende orosensorische Stimulation abgeben kann, die typische NNS-Motormuster nachahmt⁴¹. Das NTrainer-System wurde zur Charakterisierung des NNS-Verhaltens in klinischen Populationen und als Interventionsstrategie für Säuglinge auf der Neugeborenen-Intensivstation verwendet, um die NNS-Parameter zu verbessern, den Erfolg der oralen Ernährung zu erleichtern und den Krankenhausaufenthalt zu verkürzen 41,42,43. Obwohl die klinische Umsetzung erhebliche Ressourcen und Schulungen erfordert, berichten Teammitglieder der Neugeborenen-Intensivstation und Eltern von Säuglingen auf der Neugeborenen-Intensivstation von positiven Auswirkungen der Anwendung⁴⁴.

Zusätzlich zu den anderen quantitativen Methoden, die das NNS-Verhalten beschreiben, ist das NNS-Gerät eine ideale Option zur Beurteilung der NNS-Funktion. Das Gerätesystem ist transportabel und einfach einzurichten und wird zur Datenerfassung in Krankenhäusern, Kliniken und zu Hause verwendet. Das NNS-Gerät ist sehr sicher und hygienisch, da das einzige Material, das mit dem Säugling in Berührung kommt, ein handelsüblicher Schnuller ist, der einfach am Schnullergriff angebracht und wieder entfernt werden kann (Abbildung 5). Die NNS-Datenerfassung ist mit dem Gerät einfach, da der leicht zu haltende Griff es dem Pflegepersonal oder dem klinischen Personal ermöglicht, den Schnuller wie eine Flasche anzubieten (Abbildung 6), während der Laptop Echtzeit-Biofeedback der NNS-Wellenform bietet (Abbildung 7). Die maßgeschneiderten und optimierten Kalibrierungs- und Analysepipelines erleichtern den Zugang zu anderen Forschungsteams^17,25 und Klinikern. Darüber hinaus misst das NNS-Gerät das NNS-Verhalten mit hoher Genauigkeit. Der Kalibrierungsprozess des NNS-Geräts überprüft, ob der Druckmessumformersensor Präzisionsdruckmessungen in einem Ground-Truth-Signal aufzeichnet. Dieser Prozess stellt sicher, dass die Daten gültig sind und der Sensor genau ist.

Die wissenschaftlichen und klinischen Auswirkungen des NNS-Geräts sind enorm. Quantitative, valide und zuverlässige Messungen der NNS-Funktion sind von immensem Wert für die frühe Beurteilung des neuromotorischen Status von Säuglingen. NNS ist eine der ersten beobachtbaren motorischen Funktionen in utero und im Säuglingsalter und kann als zugängliches und zuverlässiges Verhalten dienen, um Kinder zu identifizieren, bei denen ein Risiko für mögliche Verzögerungen oder Beeinträchtigungen in den Bereichen Ernährung, kognitive, sprachliche und motorische Entwicklung besteht ^9,11,12,14. Zahlreiche Studien haben die Forschungsmöglichkeiten mit dem NNS-Gerät aufgezeigt, da es verwendet wurde, um die Auswirkungen von ernährungsbedingten Erfahrungen und Eingriffen/chirurgischen Eingriffen^{zu bewerten 17,20}, die NNS-Entwicklung im ersten Lebensjahr zu charakterisieren⁵, das Saugverhalten mit der Entwicklung anderer oromotorischer Verhaltensweisen zu korrelieren¹⁹ und Umwelt- und mütterliche Expositionen zu identifizieren, die sich negativ auf die neurologische Entwicklung von Kindern auswirken können 22,23,24,25. Zu den zukünftigen Richtungen für das NNS-Gerät gehört die Charakterisierung von NNS-Profilen in klinischen Populationen, um seine diagnostischen Fähigkeiten bei der Identifizierung von Kindern mit einem Risiko für eine gestörte Entwicklung zu verbessern.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Case	Pelican	1560
Datenerfassungs- und Analysesoftware/LabChart	ADInstruments	8.1.25
Data Acquisition Center (PowerLab 2/26)	ADInstruments	ML826
Laptop	Dell	Latitude 5480
Druckkalibrator	Meriam Process Technologies	M101
Soothie Schnuller	Phillips Avent	SCF190/01
Spritze	CareTouch	CTSLL1