Articolo metodologico

Misurazioni dei parametri di suzione non nutritiva utilizzando un sistema di trasduttori di pressione personalizzato

DOI:

10.3791/66273

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19 aprile 2024

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

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il dispositivo di suzione non nutritiva (NNS) può facilmente raccogliere e quantificare le caratteristiche NNS utilizzando un ciuccio collegato a un trasduttore di pressione e registrato tramite un sistema di acquisizione dati e laptop. La quantificazione dei parametri NNS può fornire preziose informazioni sullo sviluppo neurologico attuale e futuro di un bambino.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il dispositivo di suzione non nutritiva (NNS) è un sistema di trasduttori di pressione trasportabile e facile da usare che quantifica il comportamento NNS dei bambini su un ciuccio. La registrazione e l'analisi del segnale NNS utilizzando il nostro sistema possono fornire misure della durata (s), dell'ampiezza (cmH2O) e della frequenza (Hz) del burst NNS di un bambino. Una valutazione accurata, affidabile e quantitativa delle NNS ha un valore immenso nel fungere da biomarcatore per il futuro sviluppo dell'alimentazione, del linguaggio, cognitivo e motorio. Il dispositivo NNS è stato utilizzato in numerose linee di ricerca, alcune delle quali hanno incluso la misurazione delle caratteristiche della NNS per studiare gli effetti degli interventi relativi all'alimentazione, la caratterizzazione dello sviluppo della NNS tra le popolazioni e la correlazione dei comportamenti di suzione con il successivo sviluppo neurologico. Il dispositivo è stato utilizzato anche nella ricerca sulla salute ambientale per esaminare come le esposizioni in utero possono influenzare lo sviluppo delle NNS infantili. Pertanto, l'obiettivo generale nella ricerca e nell'utilizzo clinico del dispositivo NNS è correlare i parametri NNS con gli esiti dello sviluppo neurologico per identificare i bambini a rischio di ritardi nello sviluppo e fornire un rapido intervento precoce.

Introduzione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La suzione non nutritiva (NNS) è uno dei primi comportamenti che un bambino può eseguire con la bocca subito dopo la nascita e quindi ha il potenziale per fornire informazioni significative sullo sviluppo del cervello1. La NNS si riferisce a movimenti di suzione senza apporto nutrizionale (ad esempio, succhiare un ciuccio) ed è caratterizzata da una serie di espressioni ritmiche e movimenti di suzione della mascella e della lingua con pause per la respirazione. È stato notato che i parametri comuni di NNS includono un burst NNS medio (serie di cicli di risucchio) di 6-12 cicli di risucchio con una frequenza intra-burst di due risucchi al secondo2; tuttavia, le caratteristiche della NNS variano tra le popolazioni cliniche 3,4 e cambiano dinamicamente durante il primo anno di vita5. Questi cambiamenti sono attribuiti alla crescita della cavità orale e all'anatomia associata, alla maturazione delle capacità di alimentazione e allo sviluppo neurologico e alle esperienze. Le basi neurali della NNS includono principalmente il generatore di pattern centrale di suzione nel grigio centrale del tronco encefalico, che comprende un'intricata rete di interneuroni e i nuclei dei motoneuroni facciali e trigeminali6. Una NNS coordinata si basa anche su percorsi neurali intatti tra le regioni corticali e del tronco encefalico per modulare le sue prestazioni agli stimoli sensoriali 7,8, il che rende la NNS un indicatore praticabile della funzione e dello sviluppo neurale precoce.

Le misure NNS sono collegate al successo dell'alimentazione nei neonati prematuri 9,10 e sia i risultati della suzione che dell'alimentazione sono stati collegati al successivo sviluppo motorio, comunicativo e cognitivo 11,12,13. In uno studio retrospettivo che ha caratterizzato 23 bambini in età prescolare con disturbi del linguaggio e motori, l'87% aveva una storia di problemi di alimentazione precoce, che includevano difficoltà a succhiare11. Le prestazioni di suzione nutritiva immediatamente dopo la nascita e le segnalazioni di difficoltà di alimentazione da parte del caregiver erano significativamente associate a più domini di neurosviluppo nei bambini di età12,14. È interessante notare che la sensibilità e la specificità delle prestazioni alimentari erano superiori alla valutazione ecografica del cervello sulle misure di esito dello sviluppo neurologico12. In un altro studio, i punteggi delle prestazioni motorie orali di suzione valutati tramite la scala di valutazione oro-motoria neonatale15 nella prima infanzia sono stati associati a capacità motorie, linguaggio e misure di intelligenza a 2 e 5 anni di età in una coorte di bambini nati prematuramente 13,16.

Dato che la suzione e l'alimentazione possono essere indicatori sensibili degli esiti dello sviluppo neurologico durante l'infanzia, vi è un bisogno fondamentale di una valutazione accessibile, accurata e quantitativa della NNS per aiutare a identificare i bambini a rischio di sviluppo ritardato e disordinato per fornire un intervento precoce. Questa necessità ha portato alla progettazione e all'utilizzo della ricerca del dispositivo NNS del Speech & Neurodevelopment Lab (SNL). Questo dispositivo portatile include un ciuccio attaccato all'estremità di un'impugnatura facile da impugnare, collegato a un trasduttore di pressione personalizzato progettato internamente e collegato a un centro di acquisizione dati (DAC). Il DAC si collega a un laptop e i dati vengono registrati tramite un software di acquisizione e analisi dei dati. Il trasduttore di pressione misura le variazioni di pressione all'interno del ciuccio e le converte in un segnale di tensione. Il DAC contiene convertitori che modificano il segnale di tensione analogico in valori digitali in cmH2O che vengono visualizzati e registrati tramite il software di acquisizione e analisi dei dati. Le misure di esito NNS che possono essere analizzate dalla forma d'onda del segnale di aspirazione includono la durata NNS (la durata di un burst di aspirazione misurata in s), l'ampiezza (misurata come altezza di picco sottratta dal picco minimo in cmH2O), cicli/burst (numero di cicli di aspirazione all'interno di un burst), la frequenza (frequenza intra-burst misurata in Hz), i cicli (numero di cicli di aspirazione che si verificano in un minuto), e burst (numero di burst di risucchio che si verificano in un minuto).

Protocollo

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Il comitato di revisione istituzionale della Northeastern University ha approvato studi che utilizzano il dispositivo NNS con soggetti umani (15-06-29; 16-04-06; 17-08-19). Il consenso informato è stato ottenuto da chi si prende cura dei bambini. Tutto il personale di ricerca ha completato la formazione su soggetti umani prima di raccogliere qualsiasi dato con il dispositivo NNS. Il team SNL ha generato diverse risorse e protocolli di formazione per il nuovo personale di ricerca da completare prima della raccolta dei dati utilizzando il dispositivo NNS. Queste sessioni di formazione includono la revisione del seguente protocollo.

1. Configurazione del dispositivo NNS

  1. Aprire la custodia trasportabile (Figura 1) e rimuovere i seguenti componenti del dispositivo: DAC e relativo cavo di alimentazione, scatola del trasduttore di pressione personalizzata (scatola NNS) con impugnatura del ricevitore del ciuccio e cavo grigio collegato, computer portatile e cavo USB che lo collega al DAC e ciuccio.
  2. Collegare i seguenti componenti: il cavo di alimentazione al DAC e una presa di corrente a tre poli, un cavo grigio collegato alla scatola NNS alla prima porta rotonda anteriore del DAC e un cavo USB al computer portatile e al DAC (Figura 2).
  3. Accendere il DAC utilizzando l'interruttore di alimentazione sul retro e accedere al laptop/computer.

2. Calibrazione del dispositivo NNS

  1. Rimuovere il calibratore di pressione e la siringa da 1 ml dalla custodia.
  2. Svitare il ricevitore del ciuccio nero dall'impugnatura. Avvitare la maniglia sul calibratore di pressione in modo che la maniglia sia orizzontale con il calibratore di pressione (Figura 3A-C).
  3. Estrarre completamente lo stantuffo della siringa e quindi avvitarlo nella posizione superiore sul calibratore di pressione. La siringa deve essere perpendicolare al calibratore di pressione (Figura 3D).
  4. Sul computer portatile, aprire il foglio di calcolo etichettato SNL Suck Analyzer Calibration File.
    NOTA: Questo file contiene formule che valutano la variabilità della pressione tra l'applicazione di acquisizione e analisi dei dati e il dispositivo di calibrazione della pressione misurato in psi. Nell'angolo in alto a sinistra è presente una casella per l'inserimento dei dati, che viene utilizzata per inserire le letture dei dati dal calibratore di pressione e dal file di calibrazione LabChart (descritto di seguito).
    1. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla scheda Duplica e rinomina come data e selezionare Sposta o Copia.
    2. Nella finestra pop-up Sposta o Copia, fare clic sulla casella Crea una copia all'interno del file di calibrazione di SNL Suck Analyzer, quindi fare clic su OK.
    3. Fare doppio clic sulla scheda appena copiata e rinominarla con la data corrente.
  5. Aprire il file di acquisizione e analisi dei dati sul desktop del computer portatile con l'etichetta File di calibrazione.
    NOTA: Assicurarsi che il foglio di calcolo sia ancora visualizzabile sullo schermo del computer portatile, il che potrebbe richiedere la riduzione a icona e la riorganizzazione del foglio di calcolo e delle finestre dell'applicazione di acquisizione e analisi dei dati.
  6. Premere il pulsante di accensione sul dispositivo di calibrazione della pressione per accenderlo.
  7. Sul computer portatile, selezionare Avvia nel file di calibrazione mentre l'ingranaggio della scatola NNS è su Zero. Controllare il campionamento della forma d'onda nel tempo sul file.
    NOTA: La casella NNS ha due opzioni di impostazione: Zero e Sample. Assicurarsi che sia impostato su Zero prima di iniziare la calibrazione. Il pulsante Start del file si attiverà solo quando il file viene aperto dopo l'accensione dell'applicazione livello dati. Se il file viene aperto e non è possibile fare clic sul pulsante Start, chiudere il file, accendere l'applicazione livello dati e riaprire il file.
  8. Nelle rispettive celle del foglio di calcolo (ad esempio, nelle colonne Programma DAC e Calibratore rosso), registrare il valore nell'angolo in alto a destra del file di calibrazione e il valore sul dispositivo di calibrazione della pressione mentre psi è a 0,00 (Figura 4A).
  9. Ruotare l'ingranaggio da Zero a Sample sulla casella NNS. Attendere circa 15 s per consentire al trasduttore di pressione di modificare le funzioni di registrazione.
  10. Premere lentamente lo stantuffo della siringa finché il calibratore di pressione non raggiunge un valore il più vicino possibile a 0,2 psi, quindi compilare il file di calibrazione con i valori del calibratore di pressione nelle rispettive celle del foglio di calcolo.
  11. Ripetere il passaggio 2.10. per i seguenti valori psi: 0,4, 0,6 e 0,8 (Figura 4A).
  12. Una volta inseriti tutti i valori nel foglio di calcolo, fare clic su Interrompi nel file di calibrazione. Nel foglio di calcolo, controllare le celle Slope e Goodness of Fit situate a destra della tabella che è stata utilizzata per inserire i valori psi dall'applicazione di acquisizione e analisi dei dati e dal dispositivo di calibrazione (Figura 4B). Se entrambe le celle sono evidenziate in verde, la calibrazione è andata a buon fine; Procedere al passaggio 2.13.
    NOTA: Se una o entrambe le celle sono rosse, cancellare i valori nelle celle di misurazione psi nel foglio di calcolo, ruotare la casella NNS da Sample a Zero, chiudere il file di calibrazione, spegnere il calibratore di pressione premendo il pulsante di accensione , svitare completamente la siringa dal calibratore di pressione ed estrarre completamente lo stantuffo della siringa prima di riavvitarlo. Ripetere i passaggi 2.5. - 2.12.
  13. Chiudere il file di calibrazione senza salvare, portare l'ingranaggio della scatola NNS su Zero e spegnere il calibratore di pressione premendo il pulsante di accensione .
  14. Svitare la siringa dal calibratore di pressione. Estrarre nuovamente lo stantuffo della siringa e quindi riavvitarlo sul calibratore di pressione.
  15. Sul desktop del computer, seleziona e apri il file denominato File delle impostazioni principali. Sul canale superiore del file, fare clic sulla freccia per le opzioni a discesa su Pressione di aspirazione e selezionare Aritmetica.
    NOTA: Assicurarsi che il foglio di calcolo sia ancora visualizzabile sullo schermo del laptop/computer, il che potrebbe richiedere la riduzione a icona e la riorganizzazione del foglio di calcolo e delle finestre dell'applicazione di acquisizione e analisi dei dati.
  16. Tra parentesi della casella di testo Formula nel file di acquisizione e analisi dei dati, digitare i valori del foglio di calcolo che si trovano nelle celle blu sopra le celle Pendenza e Bontà di adattamento (Figura 4C). Fare clic su OK nel file.
  17. Riaccendere il calibratore di pressione utilizzando il pulsante di accensione . Premere Start sul file delle impostazioni principali. Riportare la casella NNS su Campione e attendere 15 s.
  18. Premere lo stantuffo della siringa il più vicino possibile a 0.5 psi come letto sul calibratore di pressione.
  19. Scorrere verso destra all'interno del foglio di calcolo e registrare il valore del file delle impostazioni master sotto la cella etichettata DAC e il valore del calibratore di pressione sotto la cella etichettata Calibratore (Figura 4D). Se la cella di errore percentuale è evidenziata in verde, la calibrazione è completata con successo. Se è rosso, cancellare i dati inseriti in questo passaggio e riavviare il processo di calibrazione dal passaggio 2.13.
  20. Fare clic su Interrompi nel file delle impostazioni master. Impostare la casella NNS su Zero. Salvare il file delle impostazioni master selezionando File, quindi Salva come impostazioni. Assegnare al file la data della calibrazione riuscita.
  21. Nel foglio di calcolo, seleziona File > Salva e quindi File > chiudi.
  22. Spegnere il calibratore di pressione premendo il pulsante di accensione . Svitare l'impugnatura e la siringa dal calibratore di pressione e riavvitare il ricevitore nero sull'impugnatura. Spegni, scollega e rimetti i componenti del dispositivo nella custodia.

3. Raccolta di dati sulle suzioni non nutritive

  1. Completare i passaggi 1.1. - 1.3. per la configurazione del dispositivo NNS.
  2. Lavarsi le mani, indossare guanti in lattice e collegare un ciuccio appena aperto al ricevitore del ciuccio (Figura 5).
  3. Aprire il file di acquisizione e analisi dei dati sul desktop del computer portatile con la data di calibrazione più recente. Una volta aperto il file, seleziona Avvia.
  4. Ruotare l'ingranaggio della scatola NNS da Zero a Sample. Attendere circa 15 s per consentire al trasduttore di pressione di modificare le funzioni di registrazione.
  5. Offri il ciuccio al bambino in una posizione comoda e tienilo per farglielo succhiare per 2-5 minuti (o per quanto tempo è tollerabile per il bambino e comodo con il suo caregiver).
    NOTA: Le posizioni preferibili per misurare la NNS nei bambini sarebbero posizioni di alimentazione ottimali per la loro età. Il ricercatore o un caregiver può offrire al bambino il ciuccio (Figura 6).
  6. Quando il bambino ha finito o sono trascorsi 5 minuti, recupera l'impugnatura del ciuccio da chi lo teneva per il bambino e premi Stop sul file. Modificare l'ingranaggio della scatola NNS da Campione a Zero.
  7. Rimuovere il ciuccio dal ricevitore e smaltirlo in modo sicuro seguendo tutti i protocolli sanitari istituzionali. Rimuovere e smaltire in modo sicuro i guanti e lavarsi le mani.
  8. Salvare il file selezionando Salva con nome e assegnare al file il nome ID del partecipante e la data di raccolta dei dati. Salvare il file sul desktop del computer portatile.
  9. Spegni, scollega e rimetti i componenti del dispositivo nella custodia.

4. L'analisi dei succhi non nutritivi è ampia

  1. Utilizzando un desktop o un laptop dotato del software di acquisizione e analisi dei dati, aprire il file di dati NNS del partecipante sul desktop facendo doppio clic su di esso.
  2. Identificare manualmente i burst di risucchio utilizzando i seguenti criteri: burst NNS con più di un ciclo di risucchio, ogni ciclo di risucchio con un'ampiezza di almeno 1 cmH2O e forme d'onda entro 1000 ms l'una dall'altra considerate come parte dello stesso burst di risucchio (Figura 7).
    NOTA: è utile modificare la visualizzazione della forma d'onda (fare clic sulla casella Imposta ridimensionamento orizzontale in basso a destra dello schermo per avere le opzioni di zoom avanti e indietro) per identificare meglio i cicli NNS dal rumore. L'analisi viene completata in una vista 50:1. È importante notare che mentre esploriamo le NNS tra le popolazioni, questi criteri possono cambiare man mano che le varie popolazioni mostrano modelli NNS alterati.
  3. Per configurare le impostazioni dell'analisi dei picchi, selezionare Analisi dei picchi, quindi Impostazioni, quindi Opzioni tabella. Selezionare le caselle Inizio T, Fine T, Altezza, Area di picco e Periodo . Tutte le altre caselle dovrebbero essere deselezionate.
  4. Utilizzare il cursore per fare clic e trascinare una casella attorno al primo burst NNS identificato con i criteri descritti nel passaggio 4.2.
  5. Fare clic su Analizza (come parte delle opzioni di analisi dei picchi nella barra degli strumenti superiore), che identificherà i picchi con i parametri specificati nel passaggio 4.3.
  6. Fare clic sul pulsante Macro analisi burst , che genererà un menu a comparsa del data pad.
  7. Nel riquadro dati inserire una riga nella colonna sopra i dati facendo clic con il pulsante destro del mouse su tale colonna, selezionando Inserisci riga per il primo burst NNS e digitando Min 0-1 (o qualsiasi minuto in cui si verifica il primo burst).
  8. Continuare i passaggi 4.4. - 4.6. fino a quando non sono stati selezionati tutti i burst NNS. Continuare a tenere traccia del minuto in cui si verificano i burst caratterizzando il minuto specifico (ad esempio, Min 1-2, Min 2-3) nel data pad.
  9. Al termine dell'analisi, selezionare File > Salva con nome e salvare il file NNS analizzato come ID partecipante, data e iniziali del ricercatore. Inoltre, selezionare File > Esporta > solo il data pad come file di testo > Salva per salvare il file del data pad separatamente.
    NOTA: è importante salvare il file NNS non elaborato, il file NNS analizzato e il file di testo.
  10. Elaborare il file di testo tramite una macro burst NNS personalizzata. In questo modo viene prodotto un file di testo analizzato che contiene le seguenti variabili di burst: durata, frequenza, altezza (ampiezza), conteggio burst, cicli/burst e cicli/minuto per ogni burst NNS. Contiene anche una media per i due minuti consecutivi di NNS con il numero di cicli più alto, che viene spesso utilizzata per le analisi finali. Regolare in base alla finestra di analisi da analizzare.

Risultati

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Il dispositivo NNS è stato utilizzato in numerosi studi pubblicati che incorporano le misure di esito NNS 17,18,19. Nei dati di esempio mostrati nella Figura 7, i burst sono stati identificati manualmente con i seguenti criteri: più di un ciclo di aspirazione per burst, cicli con un'ampiezza di almeno 1 cmH2O e forme d'onda di aspirazione entro 1000 ms l'una dall'altra. Una volta identificati i burst, la macro personalizzata restituisce i risultati NNS.

Il SNL ha utilizzato il dispositivo per valutare i parametri NNS in 25 neonati immediatamente prima e dopo la frenotomia (una procedura chirurgica per alleviare un frenulo linguale stretto)17. Dopo la frenotomia, i neonati hanno dimostrato una diminuzione dell'ampiezza NNS (M = 13,52 cmH2O, SD = 5,39 pre-frenotomia; M = 10,25 cmH2O, SD = 4,93 post-frenotomia) e durata del burst (M = 5,21 s, SD = 2,62 pre-frenotomia; M = 4,04 s, SD = 1,72 post-frenotomia); tuttavia, questi risultati, che indicavano un comportamento ridotto della NNS, avrebbero potuto essere correlati al dolore dopo l'intervento chirurgico17. Questo studio evidenzia che il sistema di dispositivi NNS potrebbe essere utilizzato come misura pre/post-esito a seguito di interventi e/o interventi chirurgici correlati all'alimentazione per informare i professionisti della loro efficacia. Un'indagine sugli effetti dell'ordine di nascita su una varietà di esiti di alimentazione del caregiver e del neonato in 56 coppie di madri e neonati non ha riportato alcuna differenza nelle caratteristiche NNS misurate tramite il dispositivo NNS tra neonati con (durata M = 4,41 s, SD = 2,39; frequenza M = 2,03 Hz, SD = 0,41; ampiezza M = 12,74 cmH2O, SD = 6,99; burst M = 4,33, SD = 0,41) e senza (durata M = 5,70 s, SD = 4,15; frequenza M = 2,11 Hz, SD = 0,21; ampiezza M = 16,28 cmH2O, SD = 8,13; raffiche M = 4,85, SD = 2,30) fratelli18. Questi risultati non statisticamente significativi sugli esiti NNS corrispondevano al risultato di nessuna differenza nelle prestazioni alimentari valutate tramite i punteggi delle abilità di alimentazione orale tra questi neonati18. Il dispositivo NNS è stato utilizzato in una linea di ricerca che valuta la relazione tra i primi comportamenti oromotori della NNS e il balbettio. In un gruppo di 26 neonati a termine, Murray et al.19 hanno riportato che la durata del burst NNS (M = 4,93 s, intervallo = 0,94 - 11,97), la frequenza (M = 2,06 Hz, intervallo = 1,36 - 2,75) e l'ampiezza (M = 12,32 cmH2O, intervallo = 1,19 - 28,03) erano predittori significativi del coefficiente di variazione della misura della vocalizzazione balbettante del tempo di insorgenza della voce (VOT) in un modello di regressione multipla (F[4,18] = 3,613, p = 0,02, R2 = 0,45). In particolare, una maggiore durata del burst NNS e una maggiore frequenza intraburst NNS hanno portato a una maggiore variazione del VOT. Ulteriori ricerche sulla relazione tra il comportamento precoce della NNS e le successive abilità oromotorie sono in corso nel SNL.

Diversi studi che utilizzano il dispositivo NNS hanno contribuito a migliorare la nostra comprensione dello sviluppo della NNS, delle caratteristiche e di come ulteriori esperienze sensoriali possono modulare le sue prestazioni 5,20,21. Martens et al.5 hanno catturato le differenze negli esiti NNS durante il primo anno di vita in uno studio longitudinale a misure ripetute in 26 neonati a termine di 3 e 12 mesi di età. In particolare, le misure di esito NNS di burst di risucchio/min (Mdn a 3 mesi = 4,50; Mdn a 12 mesi = 2,50), cicli/burst (Mdn a 3 mesi = 9,60; Mdn a 12 mesi = 2,50) e durata del burst (Mdn a 3 mesi = 4,74 s; Mdn a 12 mesi = 1,67 s) sono diminuite, l'ampiezza NNS (Mdn a 3 mesi = 14,05 cmH2O; mediana a 12 mesi = 19,75 cmH2O) è aumentata, e la frequenza NNS (Mdn a 3 mesi = 2,09 Hz; Mdn a 12 mesi = 2,11 Hz) è rimasta costante all'etàdi 5 anni. Zimmerman et al.21 hanno utilizzato il dispositivo NNS per standardizzare la misurazione della NNS e studiare le caratteristiche della NNS all'interno di un singolo campione di aspirazione. In 54 neonati a termine a 3 mesi di età, i neonati hanno avuto una media di 14,50 esplosioni di suzione (cicli/intervallo di burst = 2 - 69; intervallo di ampiezza = 0,55 - 34,60 cmH2O; intervallo di frequenza 0,69 - 7,81 Hz) durante un campione di 5 minuti. Le analisi dei breakpoint hanno rivelato differenze fisiologiche nei cicli NNS/burst e nell'ampiezza durante i 5 minuti di campionamento del comportamento NNS, sottolineando l'importanza di raccogliere più di un burst di risucchio NNS per valutare la funzione di suzione21. Stabilire norme sui risultati NNS e protocolli di misurazione standardizzati è fondamentale per una valutazione NNS valida e affidabile per identificare con maggiore precisione i bambini che potrebbero avere comportamenti oromotori ritardati o disordinati. Zimmerman e DeSousa20 hanno utilizzato il dispositivo NNS per esaminare come gli stimoli visivi influenzano la risposta NNS in un gruppo di 15 neonati a termine di età inferiore ai 6 mesi. Un'ANOVA a misure ripetute ha mostrato un effetto principale significativo per le esplosioni di NNS e gli stimoli visivi (F [2, 26] = 8,975, p = 0,001) e i confronti a coppie post-hoc hanno rivelato che i bambini hanno aumentato il numero di esplosioni di NNS quando presentati visivamente con il volto di una donna rispetto a uno stimolo visivo di un'auto mentre erano esposti all'odore materno. Questi risultati evidenziano la rilevanza degli effetti sociali e materni sul comportamento correlato all'alimentazione.

Un'altra linea di ricerca in cui è stato utilizzato il dispositivo NNS è l'esame degli effetti delle esposizioni in utero, come fattori ambientali e materni, sullo sviluppo della NNS infantile 22,23,24,25. L'esposizione prenatale a determinati metalloidi, inquinamento atmosferico fine e ftalati, misurata in campioni urinari di madri durante la gravidanza nella coorte PROTECT (Puerto Rico Testsite for Exploring Contamination Threats), è stata significativamente associata a differenze nei parametri NNS 22,23,24. In particolare, in quasi o oltre 200 gruppi di partecipanti madre-bambino PROTECT, l'ampiezza NNS (M = 17,1 cmH2O, SD = 6,9) e la durata del burst (M = 6,1 s, SD = 3,6) sono state associate all'esposizione prenatale a concentrazioni di particolato fine23 e ampiezza NNS (M = 16,7 cmH2O, SD = 6,59) e frequenza (M = 1,92 Hz, SD = 0,25) erano correlati ai livelli di esposizione gestazionale agli ftalati24. È stato anche riportato che lo stress materno prenatale ha effetti sugli esiti NNS, poiché livelli di stress materno più elevati sono stati associati a esplosioni di suzione più lunghe (Mdn = 5,29, IQR = 3,95, IC 95% = 0,01 - 0,17) e meno esplosioni di suzione/min (Mdn = 5,00, IQR = 3,00, IC 95% = -0,13 - -0,02) in un'ampia coorte di 237 diadi madre-bambino del programma Environmental influence on Child Health Outcomes (ECHO)25. Le misure NNS che utilizzano il dispositivo NNS sono state sensibili per rilevare le relazioni tra queste esposizioni ambientali e materne, che possono informare e facilitare cambiamenti positivi nella salute ambientale e pubblica.

Collettivamente, i risultati dei progetti che hanno utilizzato il dispositivo NNS hanno dimostrato la sua efficacia nel quantificare le prestazioni NNS e modelli affidabili di risultati che hanno contribuito notevolmente alla letteratura NNS. Nella coorte PROTECT, una maggiore esposizione prenatale ai metalli è stata associata a una diminuzione dell'ampiezza della NNS e a un aumento della durata del burst della NNS, cicli/burst e cicli/min nei primi 2 mesi di vita nei neonati a termine 22,23. Inoltre, durate più lunghe del burst NNS e più cicli/burst NNS e cicli/min a 3 mesi sono stati associati a punteggi più bassi nelle valutazioni dello sviluppo cognitivo a 12 mesi26. Pertanto, ampiezze maggiori e cicli e durate di burst più brevi possono indicare un comportamento NNS più organizzato nel 1° anno di vita. Questa ipotesi corrisponde ai cambiamenti nello sviluppo delle NNS precedentemente descritti da Martens et al.5, il che supporta l'idea che questi parametri NNS rappresentino prestazioni organizzate e sviluppo sano.

Configurazione spettroscopica portatile con laptop, DAC, NNS box e calibratore per l'analisi ottica.
Figura 1: custodia del dispositivo NNS portatile. I componenti del dispositivo sono etichettati e ridimensionati. La custodia mantiene al sicuro i componenti del dispositivo e contiene ruote e una maniglia estensibile che facilita il trasporto del dispositivo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Configurazione sperimentale con DAC, NNS Box, laptop; Ciuccio collegato per l'analisi delle misure.
Figura 2: Configurazione del dispositivo NNS. I componenti del dispositivo sono etichettati e ridimensionati. Il dispositivo NNS non richiede molto spazio per la configurazione e tutti i cavi e i plug-in per il sistema sono lunghi, il che offre flessibilità per una varietà di diverse sale di raccolta dati e posizioni di ricercatore/caregiver. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Configurazione della calibrazione della pressione con calibratore di pressione in diverse configurazioni per test di precisione.
Figura 3: Configurazione della calibrazione della pressione. (A) Calibratore di pressione e ricevitore e maniglia del ciuccio. (B) Calibratore di pressione con ricevitore del ciuccio svitato dall'impugnatura. (C) Calibratore di pressione con maniglia montata. (D) Calibratore di pressione con impugnatura e siringa da 1 ml collegata. Lo stantuffo della siringa deve essere completamente estratto prima di essere avvitato sul calibratore di pressione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Grafico e tabella della curva di calibrazione; Analisi di regressione lineare per la calibrazione della pressione in LabChart.
Figura 4: File di calibrazione dell'analizzatore di aspirazione. (A) Celle in cui le registrazioni della pressione sono indicate come misurate dal file di calibrazione e dal dispositivo di calibrazione utilizzando la siringa da 1 mL a 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 e 0,8 psi. (B) La pendenza e la bontà delle celle di adattamento si popoleranno automaticamente una volta inserite tutte le registrazioni di pressione in (A). I globuli verdi indicano che la calibrazione è andata a buon fine, i globuli rossi richiedono che il processo di calibrazione venga ripetuto. (C) Queste celle blu si popoleranno automaticamente anche una volta completate le registrazioni della pressione. Questi valori devono essere immessi nel file delle impostazioni principali nella casella di testo Formula. (D) Celle in cui sono indicate le registrazioni della pressione misurate tramite il file delle impostazioni principali e il dispositivo di calibrazione utilizzando la siringa da 1 ml a 0,5 psi. La cella Errore percentuale verrà compilata automaticamente una volta collegate le misure. Il verde indica che la calibrazione è riuscita, il rosso richiede che il processo di calibrazione venga ripetuto a partire dal passaggio 2.13. nel protocollo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Attacco ciuccio all'impugnatura del ricevitore; Impostazione dell'esperimento per la ricerca sul rilassamento infantile.
Figura 5: ciuccio, ricevitore e manico. I componenti del dispositivo sono etichettati e ridimensionati. Un ciuccio appena aperto si attacca facilmente al ricevitore. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Analisi respiratoria infantile, apparecchiature di test per sensori, dati su laptop, simulazione con bambola, configurazione educativa.
Figura 6: Esempio di raccolta dati NNS. Un ricercatore o un caregiver può offrire il ciuccio al partecipante e quindi tenere il manico come una bottiglia durante la raccolta dei dati. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Grafico della forma d'onda NNS che mostra l'ampiezza rispetto al tempo con i modelli di burst nello studio respiratorio.
Figura 7: Forma d'onda NNS. Il trasduttore di pressione personalizzato misura la compressione NNS in cmH2O nel tempo e il software fornisce un biofeedback in tempo reale delle prestazioni NNS e registra i suoi dati per l'analisi. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussione

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Il dispositivo NNS presenta diverse limitazioni che è importante riconoscere. Sebbene la NNS fornisca informazioni critiche sull'alimentazione9, esiste una notevole quantità di estrapolazione dalla NNS alle prestazioni di alimentazione. Le soluzioni a questa limitazione hanno incluso team di ricerca che hanno abbinato i risultati della NNS con osservazioni effettive sull'alimentazione e questionari completi relativi all'alimentazione per i caregiver per catturare più pienamente il modo in cui la NNS si relaziona all'alimentazione18. Inoltre, un bambino può avere una NNS ben strutturata, ma avere ancora difficoltà con l'alimentazione a causa delle esigenze aggiuntive di coordinare la deglutizione dei nutrienti. Inoltre, a causa della standardizzazione e per scopi di equipaggiamento, il dispositivo NNS ha utilizzato solo un ciuccio specifico nelle indagini sulla NNS. Le prestazioni di suzione potrebbero non essere completamente rappresentative delle caratteristiche NNS del bambino se i bambini usano ciucci diversi a casa, poiché i ciucci possono differire significativamente nelle proprietà fisiche, che possono influenzare le prestazioni NNS27,28. Un'altra sfida con il dispositivo NNS è che cattura solo l'aspetto di espressione della suzione non nutritiva e non misura alcun parametro di aspirazione. L'espressione si riferisce alla pressione positiva che un bambino esercita su un capezzolo o un ciuccio chiudendolo usando la lingua e la mandibola. La componente di aspirazione è quando un bambino abbassa la lingua e la mandibola per allargare la cavità orale sigillando il rinofaringe per creare una pressione intraorale negativa. Sebbene l'aspirazione sia una caratteristica importante di una risposta di suzione, la sua misurazione accurata richiederebbe ai partecipanti di ottenere un'adeguata tenuta attorno al dispositivo e la capacità di creare una pressione negativa intraorale. Questi requisiti sarebbero difficili nelle popolazioni cliniche, in particolare nei neonati con labbro leporino e/o palatoschisi29. Il dispositivo NNS è attualmente impiegato in popolazioni cliniche che avrebbero difficoltà a sigillare intorno a un capezzolo e creare pressione negativa intraorale, e la valutazione delle loro caratteristiche di espressione fornisce ancora preziose informazioni sul loro comportamento NNS.

Il dispositivo NNS presenta vantaggi nella descrizione della funzione NNS rispetto alle opzioni non strumentali, in particolare per quanto riguarda la sua precisione. La valutazione della NNS in ambito clinico avviene spesso senza apparecchiature biomediche, il che rende la sua valutazione soggettiva e limitata all'esperienza di un valutatore. Sono state riportate differenze significative nella valutazione delle prestazioni del compito orofaringeo tra le valutazioni cliniche soggettive e la misurazione oggettiva registrata biomedicalmente30, il cui effetto è stato specificamente osservato nella valutazione NNS31. Wahyuni et al.31 hanno riportato differenze significative tra il punteggio soggettivo e un dispositivo biomedico con trasduttore di pressione di aspirazione nei risultati NNS del numero di succhi per raffica, del tempo tra le esplosioni e della pressione di suzione in un'ampia coorte di bambini prematuri. I modi comuni in cui la NNS può essere valutata clinicamente sono attraverso l'osservazione di neonati che succhiano un ciuccio o le loro mani/dita e potenzialmente con il dito guantato di un medico come surrogato di un ciuccio. Neiva et al.32 hanno sviluppato e convalidato una valutazione delle prestazioni NNS nei neonati prematuri utilizzando un dito guantato e un sistema di punteggio completo. Sebbene la valutazione clinica sia limitata nella sua valutazione e accuratezza, può offrire alcune informazioni sul comportamento delle NNS ed è comunemente impiegata a causa delle sfide di accesso, utilizzo e interpretazione di metodi oggettivi per misurare la funzione delle NNS in ambito clinico.

Oltre al dispositivo NNS, ci sono diverse opzioni quantitative per misurare le prestazioni NNS. Pereira et al.33 hanno descritto un sistema che misura i parametri NNS e può fornire la stimolazione NNS tramite una pompa pneumatica su un ciuccio con un complesso sistema di componenti del dispositivo, microcontrollori e più programmi software. Grassi et al.34 hanno sviluppato un dispositivo che utilizza un ciuccio con una forma non convenzionale in grado di misurare quantitativamente la compressione NNS e le pressioni di aspirazione contemporaneamente. Hanno riportato risultati preliminari in un piccolo gruppo di neonati nell'unità di terapia intensiva neonatale (NICU). Cunha et al.35 hanno progettato un dispositivo che misura le pressioni NNS su un ciuccio utilizzando un sensore di pressione e un circuito amplificatore e hanno studiato le differenze tra NNS e suzione nutritiva sul loro dispositivo tra una piccola coorte di neonati pre e a termine. Nascimento et al.36 hanno sviluppato il dispositivo S-FLEX, che è un sistema portatile che include un ciuccio collegato a un sensore di pressione in grado di misurare la pressione massima e media del comportamento NNS. Truong et al.37 hanno descritto un sistema NNS composto da un ciuccio monouso, un sensore di pressione, un'unità di acquisizione dati e un software personalizzato che ha valutato le misure del vuoto intraorale durante le prestazioni NNS in una coorte di neonati sani a termine. Ebrahimi et al.38 hanno presentato risultati preliminari su un'ampia gamma di risultati NNS utilizzando un ciuccio wireless e portatile composto da unità di misurazione della pressione e alimentazione su quattro neonati provenienti da una terapia intensiva neonatale. Akbarzadeh et al.39 hanno sviluppato un sistema di suzione sensibilizzato non nutritivo in grado di valutare le pressioni di espressione e di aspirazione con un ciuccio di ricerca che ha un convertitore analogico-digitale implementato e un microcontrollore, in grado di trasmettere dati in modalità wireless. Questo sistema sensibilizzato è stato impiegato in studi con campioni di grandi dimensioni di neonati prematuri che hanno studiato le prestazioni NNS con punteggi di Apgar39 e pieno raggiungimento di mangimi orali40. Un'altra opzione quantitativa per la valutazione NNS è il sistema NTrainer, che include un amplificatore pneumatico collegato a un ciuccio in silicone in grado di valutare i parametri NNS e fornire una stimolazione orosensoriale pulsata che imita i tipici schemi motori NNS41. Il sistema NTrainer è stato utilizzato per caratterizzare il comportamento della NNS nelle popolazioni cliniche e come strategia di intervento per i neonati in terapia intensiva neonatale per migliorare i parametri NNS, facilitare il successo dell'alimentazione orale e ridurre la degenza ospedaliera 41,42,43. Sebbene richieda risorse e formazione considerevoli per l'implementazione clinica, i membri del team delle UTIN e i genitori dei neonati nelle UTIN riportano effetti positivi del suo utilizzo44.

Oltre agli altri metodi quantitativi che descrivono il comportamento della NNS, il dispositivo NNS è un'opzione ideale per valutare la funzione della NNS. Il sistema del dispositivo è trasportabile e facile da configurare ed è stato utilizzato per raccogliere dati in ambienti ospedalieri, clinici e domestici. Il dispositivo NNS è altamente sicuro e igienico, poiché l'unico materiale a contatto con il bambino è un comune ciuccio commerciale che può essere facilmente attaccato e rimosso dal manico del ciuccio (Figura 5). La raccolta dei dati NNS è semplice con il dispositivo, poiché l'impugnatura facile da impugnare consente agli operatori sanitari o al personale clinico di offrire il ciuccio come un biberon (Figura 6) mentre il laptop fornisce un biofeedback in tempo reale della forma d'onda NNS (Figura 7). Le pipeline di calibrazione e analisi personalizzate e semplificate ne facilitano l'accessibilità ad altri team di ricerca17,25 e ai medici. Inoltre, il dispositivo NNS misura il comportamento NNS con elevata precisione. Il processo di calibrazione del dispositivo NNS verifica che il sensore del trasduttore di pressione stia registrando misurazioni di pressione di precisione su un segnale di verità sul campo. Questo processo garantisce che i dati siano validi e che il sensore sia accurato.

La ricerca e le implicazioni cliniche del dispositivo NNS sono vaste. Misure quantitative, valide e affidabili della funzione NNS hanno un valore immenso nella valutazione precoce dello stato neuromotorio dei neonati. La NNS è una delle prime funzioni motorie osservabili in utero e durante l'infanzia e può servire come comportamento accessibile e affidabile per identificare i bambini a rischio di potenziali ritardi o compromissione nei domini dell'alimentazione, cognitivi, del linguaggio e dello sviluppo motorio 9,11,12,14 . Numerosi studi hanno dimostrato le possibilità di ricerca utilizzando il dispositivo NNS, poiché è stato utilizzato per valutare gli effetti delle esperienze e degli interventi/procedure chirurgiche correlati all'alimentazione17,20, caratterizzare lo sviluppo della NNS durante il primo anno di vita5, correlare il comportamento di suzione con lo sviluppo di altri comportamenti oromotori19 e identificare le esposizioni ambientali e materne che possono avere un impatto negativo sul neurosviluppo dei bambini 22,23,24,25. Le direzioni future per il dispositivo NNS includono la caratterizzazione dei profili NNS nelle popolazioni cliniche per migliorare le sue capacità diagnostiche nell'identificare i bambini a rischio di sviluppo interrotto.

Dichiarazioni

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Gli autori non hanno conflitti di interesse.

Ringraziamenti

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Vorremmo riconoscere le seguenti fonti di finanziamento NIH: DC016030 e DC019902. Vorremmo anche ringraziare i membri del Speech & Neurodevelopment Lab e le famiglie che hanno partecipato ai nostri numerosi studi.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
CasePelican1560
Software di acquisizione e analisi dati/LabChartADInstruments8.1.25
Centro di acquisizione dati (PowerLab 2/26)Computer portatile ADInstrumentsML826
CalibratoreDellLatitude 5480
Meriam Process TechnologiesM101
Soothie CiuccioPhillips AventSCF190/01
SiringaCareTouchCTSLL1
di pressione

Riferimenti

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