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Artículo de método

Mediciones de parámetros de succión no nutritivos mediante un sistema de transductor de presión personalizado

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DOI:

10.3791/66273

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19 de abril de 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Communication Sciences and Disorders, Northeastern University

En este artículo

Resumen

El dispositivo de succión no nutritiva (NNS, por sus siglas en inglés) puede recopilar y cuantificar fácilmente las características de NNS utilizando un chupete conectado a un transductor de presión y registrado a través de un sistema de adquisición de datos y una computadora portátil. La cuantificación de los parámetros NNS puede proporcionar información valiosa sobre el desarrollo neurológico actual y futuro de un niño.

Resumen

El dispositivo de succión no nutritiva (NNS) es un sistema de transductor de presión transportable y fácil de usar que cuantifica el comportamiento de los bebés en un chupete. El registro y el análisis de la señal NNS utilizando nuestro sistema pueden proporcionar medidas de la duración (s), la amplitud (cmH2O) y la frecuencia (Hz) de la ráfaga NNS de un bebé. La evaluación precisa, fiable y cuantitativa de los NNS tiene un valor inmenso al servir como biomarcador para el desarrollo futuro de la alimentación, el habla y el lenguaje, el cognitivo y el motor. El dispositivo NNS se ha utilizado en numerosas líneas de investigación, algunas de las cuales han incluido la medición de las características de NNS para investigar los efectos de las intervenciones relacionadas con la alimentación, la caracterización del desarrollo de NNS en todas las poblaciones y la correlación de los comportamientos de succión con el neurodesarrollo posterior. El dispositivo también se ha utilizado en la investigación de la salud ambiental para examinar cómo las exposiciones en el útero pueden influir en el desarrollo de los NNS infantiles. Por lo tanto, el objetivo general en la investigación y la utilización clínica del dispositivo NNS es correlacionar los parámetros de NNS con los resultados del desarrollo neurológico para identificar a los niños en riesgo de retrasos en el desarrollo y proporcionar una intervención temprana rápida.

Introducción

La succión no nutritiva (NNS, por sus siglas en inglés) es uno de los primeros comportamientos que un bebé puede realizar con la boca poco después de nacer y, por lo tanto, tiene el potencial de proporcionar información significativa sobreel desarrollo del cerebro. El SNN se refiere a los movimientos de succión sin ingesta nutricional (por ejemplo, chupar un chupete) y se caracteriza por una serie de expresiones rítmicas y movimientos de succión de la mandíbula y la lengua con pausas para respirar. Se ha observado que los parámetros comunes de NNS incluyen una ráfaga media de NNS (serie de ciclos de succión) de 6 a 12 ciclos de succión con una frecuencia intra-ráfaga de dos succiones por segundo2; sin embargo, las características de los NNS varían entre las poblaciones clínicas 3,4 y cambian dinámicamente durante el primer año de vida5. Estos cambios se atribuyen al crecimiento de la cavidad oral y la anatomía asociada, la maduración de las habilidades de alimentación y el neurodesarrollo, y las experiencias. Las bases neurales de los NNS incluyen principalmente el generador de patrón central de succión en el gris central del tronco encefálico, que comprende una intrincada red de interneuronas y los núcleos de las neuronas motoras faciales y del trigémino6. Un NNS coordinado también se basa en vías neuronales intactas entre las regiones corticales y del tronco encefálico para modular su rendimiento a los estímulos sensoriales 7,8, lo que hace que el NNS sea un indicador viable de la función y el desarrollo neuronal tempranos.

Las mediciones de NNS están relacionadas con el éxito de la alimentación en lactantes prematuros 9,10, y tanto los resultados de la succión como de la alimentación se han relacionado con el posterior desarrollo motor, de la comunicación y cognitivo 11,12,13. En un estudio retrospectivo que caracterizó a 23 niños en edad preescolar con discapacidades motoras y del lenguaje, el 87% tenía antecedentes de dificultades con la alimentación temprana, que incluían dificultades para succionar11. El rendimiento de la succión nutritiva inmediatamente después del nacimiento y los informes de los cuidadores sobre las dificultades de alimentación se asociaron significativamente con múltiples dominios de neurodesarrollo en niños de 18 meses de edad12,14. Curiosamente, la sensibilidad y la especificidad del rendimiento alimentario fueron mayores que la evaluación ecográfica del cerebro en las medidas de resultado del neurodesarrollo12. En otro estudio, las puntuaciones de succión/rendimiento motor oral evaluadas a través de la escala de evaluación oral-motora neonatal15 en la primera infancia se asociaron con habilidades motoras, lenguaje y medidas de inteligencia a los 2 y 5 años de edad en una cohorte de niños nacidos prematuramente 13,16.

Dado que la succión y la alimentación pueden ser indicadores sensibles de los resultados del desarrollo neurológico a lo largo de la infancia, existe una necesidad crítica de una evaluación accesible, precisa y cuantitativa de los NNS para ayudar a identificar a los niños en riesgo de retraso y trastorno del desarrollo para proporcionar una intervención temprana. Esta necesidad llevó al diseño y la utilización de la investigación del dispositivo NNS del Laboratorio de Habla y Neurodesarrollo (SNL). Este dispositivo portátil incluye un chupete conectado al extremo de un mango fácil de sostener, conectado a un transductor de presión personalizado diseñado internamente y conectado a un centro de adquisición de datos (DAC). El DAC se conecta a una computadora portátil y los datos se registran a través de un software de adquisición y análisis de datos. El transductor de presión mide los cambios de presión dentro del chupete y los convierte en una señal de voltaje. El DAC contiene convertidores que cambian la señal de voltaje analógico a valores digitales en cmH2O que se visualizan y registran a través del software de adquisición y análisis de datos. Las medidas de resultado de NNS que se pueden analizar a partir de la forma de onda de la señal de succión incluyen la duración de NNS (cuánto dura una ráfaga de succión medida en s), la amplitud (medida como la altura del pico restada por el pico valle en cmH2O), ciclos/ráfaga (número de ciclos de succión dentro de una ráfaga), frecuencia (frecuencia intra-ráfaga medida en Hz), ciclos (número de ciclos de succión que ocurren en un minuto), y ráfagas (número de ráfagas de succión que se producen en un minuto).

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Protocolo

La junta de revisión institucional de la Universidad Northeastern ha aprobado estudios que utilizan el dispositivo NNS con sujetos humanos (15-06-29; 16-04-06; 17-08-19). Se obtuvo el consentimiento informado de los cuidadores de los niños. Todo el personal de investigación ha completado la formación del sujeto humano antes de recopilar cualquier dato con el dispositivo NNS. El equipo de SNL ha generado varios recursos y protocolos de capacitación para que el nuevo personal de investigación los complete antes de la recopilación de datos utilizando el dispositivo NNS. Estas sesiones de capacitación incluyen la revisión del siguiente protocolo.

1. Configuración del dispositivo NNS

  1. Abra el estuche transportable (Figura 1) y retire los siguientes componentes del dispositivo: DAC y su cable de alimentación, caja de transductor de presión personalizada (caja NNS) con asa receptora de chupete y cable gris conectado, computadora portátil y el cable USB que lo conecta al DAC, y chupete.
  2. Conecte los siguientes componentes: el cable de alimentación al DAC y una toma de corriente de tres clavijas, un cable gris conectado a la caja NNS en el primer puerto redondo frontal del DAC y un cable USB en la computadora portátil y el DAC (Figura 2).
  3. Encienda el DAC usando el interruptor de encendido en su parte posterior e inicie sesión en la computadora portátil / computadora.

2. Calibración del dispositivo NNS

  1. Retire el calibrador de presión y la jeringa de 1 ml del estuche.
  2. Desenrosque el receptor negro del chupete del mango. Atornille el mango en el calibrador de presión de modo que el mango quede horizontal con el calibrador de presión (Figura 3A-C).
  3. Extraiga completamente el émbolo de la jeringa y luego enrósquelo en la posición superior del calibrador de presión. La jeringa debe estar perpendicular al calibrador de presión (Figura 3D).
  4. En la computadora portátil, abra la hoja de cálculo con la etiqueta SNL Suck Analyzer Calibration File.
    NOTA: Este archivo contiene fórmulas que evalúan la variabilidad de la presión entre la aplicación de adquisición y análisis de datos y el dispositivo calibrador de presión medido en psi. Hay un cuadro en la esquina superior izquierda para la entrada de datos, que se utiliza para ingresar las lecturas de datos del calibrador de presión y el archivo de calibración de LabChart (descrito a continuación).
    1. Haga clic con el botón derecho en la pestaña que dice Duplicar y cambiar nombre como fecha y seleccione Mover o Copiar.
    2. En la ventana emergente Mover o Copiar, haga clic en la casilla Crear una copia dentro del archivo de calibración de SNL Suck Analyzer y, a continuación, haga clic en Aceptar.
    3. Haga doble clic en la pestaña que se acaba de copiar y cámbiele el nombre a la fecha actual.
  5. Abra el archivo de adquisición y análisis de datos en el escritorio de la computadora portátil con la etiqueta Archivo de calibración.
    NOTA: Asegúrese de que la hoja de cálculo aún se pueda ver en la pantalla de la computadora portátil, lo que puede requerir minimizar y reorganizar la hoja de cálculo y las ventanas de la aplicación de adquisición y análisis de datos.
  6. Presione el botón de encendido en el dispositivo calibrador de presión para encenderlo.
  7. En la computadora portátil, seleccione Iniciar en el archivo de calibración mientras el engranaje de la caja NNS está en cero. Compruebe el muestreo de la forma de onda a lo largo del tiempo en el archivo.
    NOTA: La caja NNS tiene dos opciones de configuración: Cero y Muestra. Asegúrese de que esté configurado en cero antes de comenzar la calibración. El botón de inicio del archivo solo se activará cuando el archivo se abra después de que se haya encendido el DAC. Si el archivo está abierto y no se puede hacer clic en el botón Inicio, cierre el archivo, encienda el DAC y vuelva a abrir el archivo.
  8. En sus respectivas celdas de la hoja de cálculo (es decir, en las columnas Programa DAC y Calibrador Rojo), registre el valor en la esquina superior derecha del Archivo de calibración y el valor en el dispositivo calibrador de presión mientras psi está en 0.00 (Figura 4A).
  9. Gire el engranaje de Cero a Muestra en la caja NNS. Espere aproximadamente 15 s para que el transductor de presión tenga tiempo suficiente para cambiar las funciones de registro.
  10. Presione lentamente el émbolo de la jeringa hasta que el calibrador de presión alcance un valor lo más cercano posible a 0,2 psi y, a continuación, rellene el archivo de calibración con los valores del calibrador de presión en sus respectivas celdas de la hoja de cálculo.
  11. Repita el paso 2.10. para los siguientes valores de psi: 0,4, 0,6 y 0,8 (Figura 4A).
  12. Una vez que se ingresen todos los valores en la hoja de cálculo, haga clic en Detener en el archivo de calibración. En la hoja de cálculo, verifique las celdas Pendiente y Bondad de ajuste ubicadas a la derecha de la tabla que se utilizó para conectar los valores psi de la aplicación de adquisición y análisis de datos y el dispositivo de calibración (Figura 4B). Si ambas celdas están resaltadas en verde, la calibración se ha realizado correctamente; Continúe con el paso 2.13.
    NOTA: Si una o ambas celdas están en rojo, borre los valores de las celdas de medición psi en la hoja de cálculo, gire la caja NNS de Muestra a Cero, cierre el archivo de calibración, apague el calibrador de presión presionando el botón de encendido , desenrosque completamente la jeringa del calibrador de presión y extraiga completamente el émbolo de la jeringa antes de volver a enroscarlo. Repita los pasos 2.5. - 2.12.
  13. Cierre el archivo de calibración sin guardarlo, ponga el engranaje de la caja NNS a cero y apague el calibrador de presión pulsando el botón de encendido .
  14. Desenrosque la jeringa del calibrador de presión. Vuelva a sacar el émbolo de la jeringa por completo y, a continuación, vuelva a enroscarlo en el calibrador de presión.
  15. En el escritorio de la computadora, seleccione y abra el archivo etiquetado como Archivo de configuración maestra. En el canal superior del archivo, haga clic en la flecha de las opciones desplegables de Presión de succión y seleccione Aritmética.
    NOTA: Asegúrese de que la hoja de cálculo aún se pueda ver en la pantalla de la computadora portátil / computadora, lo que puede requerir minimizar y reorganizar la hoja de cálculo y las ventanas de la aplicación de adquisición y análisis de datos.
  16. Dentro de los paréntesis del cuadro de texto Fórmula en el archivo de adquisición y análisis de datos, escriba los valores de la hoja de cálculo que se encuentran en las celdas azules sobre las celdas Pendiente y Bondad de ajuste (Figura 4C). Haga clic en Aceptar en el archivo.
  17. Vuelva a encender el calibrador de presión con el botón de encendido . Presione Inicio en el archivo de configuración maestra. Vuelva a colocar la caja NNS en Sample y espere 15 s.
  18. Presione el émbolo de la jeringa tan cerca de 0.5 psi como se lee en el calibrador de presión.
  19. Desplácese hacia la derecha dentro de la hoja de cálculo y registre el valor del archivo de configuración maestra en la celda etiquetada DAC y el valor del calibrador de presión en la celda etiquetada como Calibrador (Figura 4D). Si la celda de error porcentual está resaltada en verde, la calibración se ha completado correctamente. Si está en rojo, borre los datos introducidos en este paso y reinicie el proceso de calibración desde el paso 2.13.
  20. Haga clic en Detener en el archivo de configuración principal. Ponga la caja NNS a cero. Guarde el archivo de configuración maestra seleccionando Archivo y, a continuación, Guardar como configuración. Asigne al archivo el nombre de la fecha de calibración correcta.
  21. En la hoja de cálculo, seleccione Archivo > Guardar y, a continuación, Archivo > cerrar.
  22. Apague el calibrador de presión presionando el botón de encendido . Desenrosque el mango y la jeringa del calibrador de presión y vuelva a enroscar el receptor negro en el mango. Apaga, desenchufa y vuelve a empacar los componentes del dispositivo en el estuche.

3. Recopilación de datos de succión no nutritiva

  1. Complete los pasos 1.1. - 1.3. para la configuración de dispositivos NNS.
  2. Lávese las manos, póngase guantes de látex y coloque un chupete recién abierto en el receptor del chupete (Figura 5).
  3. Abra el archivo de adquisición y análisis de datos en el escritorio de la computadora portátil con la última fecha de calibración. Una vez abierto el archivo, seleccione Iniciar.
  4. Gire el engranaje de la caja NNS de Cero a Muestra. Espere aproximadamente 15 s para que el transductor de presión tenga tiempo suficiente para cambiar las funciones de registro.
  5. Ofrezca el chupete al niño en una posición cómoda y sujételo para que lo chupe durante 2-5 minutos (o el tiempo que sea tolerable para el niño y se sienta cómodo con su cuidador).
    NOTA: Las posiciones preferibles para medir los NNS en los niños serían las posiciones de alimentación óptimas para su edad. El investigador o un cuidador puede ofrecerle al niño el chupete (Figura 6).
  6. Cuando el niño haya terminado o hayan pasado 5 minutos, recupere el mango del chupete de quien lo sostenía para el niño y presione Detener en el archivo. Cambie el engranaje de la caja NNS de Sample a Zero.
  7. Retire el chupete del receptor y deséchelo de manera segura siguiendo los protocolos sanitarios institucionales. Quítese y deseche los guantes y lávese las manos de manera segura.
  8. Guarde el archivo seleccionando Guardar como y asigne un nombre al archivo con el número de identificación del participante y la fecha de recopilación de datos. Guarde el archivo en el escritorio de la computadora portátil.
  9. Apaga, desenchufa y vuelve a empacar los componentes del dispositivo en el estuche.

4. El análisis de los alimentos no nutritivos apesta mucho

  1. Utilizando una computadora de escritorio o portátil que tenga el software de adquisición y análisis de datos, abra el archivo de datos NNS del participante en el escritorio haciendo doble clic en él.
  2. Identifique manualmente las ráfagas de succión utilizando los siguientes criterios: ráfagas NNS que tienen más de un ciclo de succión, cada ciclo de succión tiene una amplitud de al menos 1 cmH2O, y formas de onda dentro de 1000 ms entre sí se consideran como parte de la misma ráfaga de succión (Figura 7).
    NOTA: Es útil modificar la vista de la forma de onda (haga clic en el cuadro Establecer escala horizontal en la parte inferior derecha de la pantalla para tener opciones de acercamiento y alejamiento) para identificar mejor los ciclos NNS del ruido. El análisis se completa en una vista de 50:1. Es importante tener en cuenta que, a medida que exploramos las NNS en todas las poblaciones, estos criterios pueden cambiar a medida que varias poblaciones exhiben patrones de NNS alterados.
  3. Para establecer la configuración del análisis de picos, seleccione Análisis de picos, luego Configuración y, a continuación, Opciones de tabla. Marque las casillas Inicio T, Final T, Altura, Área de pico y Período . Todas las demás casillas deben estar desmarcadas.
  4. Utilice el cursor para hacer clic y arrastrar un cuadro alrededor de la primera ráfaga de NNS identificada con los criterios descritos en el paso 4.2.
  5. Haga clic en Analizar (como parte de las opciones de análisis de picos en la barra de herramientas superior), que identificará los picos con los parámetros especificados en el paso 4.3.
  6. Haga clic en el botón Macro de análisis de ráfaga , que generará un menú emergente del panel de datos.
  7. En el panel de datos, inserte una fila en la columna sobre los datos haciendo clic con el botón derecho en esa columna, seleccionando Insertar fila para la primera ráfaga de NNS y escribiendo Min 0-1 (o el minuto en que ocurra la primera ráfaga).
  8. Continúe con los pasos 4.4. - 4.6. hasta que se hayan seleccionado todas las ráfagas de NNS. Continúe realizando un seguimiento del minuto en el que se producen ráfagas caracterizando el minuto específico (por ejemplo, Min 1-2, Min 2-3) en el panel de datos.
  9. Una vez finalizado el análisis, seleccione Archivo > Guardar como y guarde el archivo NNS analizado como ID de participante, fecha e iniciales del investigador. Además, seleccione Archivo > Exportar > Data Pad Solo como archivo de texto > Guardar para guardar el archivo del Data Pad por separado.
    NOTA: Es importante guardar el archivo NNS sin procesar, el archivo NNS analizado y el archivo de texto.
  10. Procese el archivo de texto a través de una macro de ráfaga NNS personalizada. Esto genera un archivo de texto analizado que contiene las siguientes variables de ráfaga: duración, frecuencia, altura (amplitud), recuento de ráfagas, ciclos/ráfaga y ciclos/minuto para cada ráfaga de NNS. También contiene un promedio de los dos minutos consecutivos de NNS con el recuento de ciclos más alto, que a menudo se usa para los análisis finales. Ajuste en función de la ventana de análisis que se deba analizar.

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Resultados

El dispositivo NNS ha sido utilizado en numerosos estudios publicados que incorporan medidas de resultado NNS 17,18,19. En los datos de ejemplo que se muestran en la Figura 7, las ráfagas se han identificado manualmente con los siguientes criterios: más de un ciclo de succión por ráfaga, ciclos que tienen al menos una amplitud de 1 cmH2O, y formas de onda de succión dentro de 1000 ms entr...

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Discusión

El dispositivo NNS tiene varias limitaciones que es importante reconocer. Aunque NNS proporciona información crítica sobre la alimentación9, existe una cantidad considerable de extrapolación de NNS al rendimiento de la alimentación. Las soluciones a esta limitación han incluido equipos de investigación que emparejan los resultados de NNS con observaciones reales de alimentación y cuestionarios completos relacionados con la alimentación para que los cuidadores capturen de manera más completa cómo N...

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Divulgaciones

Los autores no tienen conflictos de intereses.

Agradecimientos

Nos gustaría agradecer las siguientes fuentes de financiación de los NIH: DC016030 y DC019902. También nos gustaría agradecer a los miembros del Laboratorio del Habla y el Neurodesarrollo y a las familias que participaron en nuestros numerosos estudios.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
CasePelican1560
Software de Adquisición y Análisis de Datos/LabChartADInstruments8.1.25
Centro de Adquisición de Datos (PowerLab 2/26)ADInstrumentsML826
LaptopDell Latitude5480
Calibrador de PresiónMeriam Process TechnologiesM101
Chupete SoothiePhillips AventSCF190/01
JeringaCareTouchCTSLL1

Referencias

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