Metingen van niet-voedzame zuigparameters met behulp van een aangepast druktransducersysteem

Samenvatting

Het non-nutritive suck (NNS)-apparaat kan eenvoudig NNS-kenmerken verzamelen en kwantificeren met behulp van een fopspeen die is aangesloten op een druktransducer en wordt geregistreerd via een data-acquisitiesysteem en laptop. Kwantificering van NNS-parameters kan waardevol inzicht geven in de huidige en toekomstige neurologische ontwikkeling van een kind.

Samenvatting

Het non-nutritive suck (NNS)-apparaat is een verplaatsbaar, gebruiksvriendelijk druktransducersysteem dat het NNS-gedrag van baby's op een fopspeen kwantificeert. Registratie en analyse van het NNS-signaal met behulp van ons systeem kan metingen opleveren van de NNS-burstduur (s), amplitude (cmH₂O) en frequentie (Hz) van een baby. Nauwkeurige, betrouwbare en kwantitatieve beoordeling van NNS is van enorme waarde als biomarker voor toekomstige voeding, spraak-taal, cognitieve en motorische ontwikkeling. Het NNS-apparaat is gebruikt in tal van onderzoekslijnen, waarvan sommige het meten van NNS-kenmerken omvatten om de effecten van voedingsgerelateerde interventies te onderzoeken, de NNS-ontwikkeling in populaties te karakteriseren en zuiggedrag te correleren met daaropvolgende neurologische ontwikkeling. Het apparaat is ook gebruikt in onderzoek naar milieugezondheid om te onderzoeken hoe blootstellingen in utero de NNS-ontwikkeling van baby's kunnen beïnvloeden. Het overkoepelende doel bij onderzoek en klinisch gebruik van het NNS-apparaat is dus om NNS-parameters te correleren met neurologische ontwikkelingsresultaten om kinderen met een risico op ontwikkelingsachterstanden te identificeren en snelle vroegtijdige interventie te bieden.

Inleiding

Niet-voedzaam zuigen (NNS) is een van de eerste gedragingen die een baby kort na de geboorte met zijn mond kan uitvoeren en heeft daarom het potentieel om zinvolle inzichten te verschaffen in de ontwikkeling van de hersenen^. NNS verwijst naar zuigbewegingen zonder voedingsinname (bijv. zuigen op een fopspeen) en wordt gekenmerkt door een reeks ritmische uitdrukkingen en zuigbewegingen van de kaak en tong met pauzes voor de ademhaling. Er is opgemerkt dat gemeenschappelijke parameters van NNS een gemiddelde NNS-burst (reeks zuigcycli) van 6-12 zuigcycli omvatten met een intra-burst-frequentie van twee zuigen per seconde²; NNS-kenmerken variëren echter tussen klinische populaties ^3,4 en veranderen dynamisch tijdens het eerste levensjaar⁵. Deze veranderingen worden toegeschreven aan de groei van de mondholte en de bijbehorende anatomie, rijping van voedingsvaardigheden en neurologische ontwikkeling, en ervaringen. De neurale bases van NNS omvatten voornamelijk de zuigende centrale patroongenerator in het centrale grijs van de hersenstam, bestaande uit een ingewikkeld netwerk van interneuronen en de gezichts- en trigeminusmotorneuronkernen⁶. Een gecoördineerd NNS vertrouwt ook op intacte neurale paden tussen corticale en hersenstamregio's om zijn prestaties te moduleren naar sensorische stimuli ^7,8, wat NNS een levensvatbare indicator maakt van vroege neurale functie en ontwikkeling.

NNS-maatregelen zijn gekoppeld aan voedingssucces bij premature baby's ^9,10, en zowel zuig- als voedingsresultaten zijn in verband gebracht met de daaropvolgende motorische, communicatie- en cognitieve ontwikkeling 11,12,13. In een retrospectieve studie die 23 kinderen in de voorschoolse leeftijd met taal- en motorische stoornissen kenmerkte, had 87% een voorgeschiedenis van vroege voedingsproblemen, waaronder problemen met zuigen¹¹. Voedingszuigprestaties onmiddellijk na de geboorte en meldingen van verzorgers over voedingsproblemen waren significant geassocieerd met meerdere domeinen van neurologische ontwikkeling bij kinderen van 18 maanden oud^12,14. Interessant is dat de gevoeligheid en specificiteit van de voedingsprestaties hoger waren dan ultrasone beoordeling van de hersenen op neurologische ontwikkelingsuitkomstmaten¹². In een andere studie werden zuig-/orale motorische prestatiescores beoordeeld via de neonatale oraal-motorische beoordelingsschaal¹⁵ in de vroege kindertijd geassocieerd met motorische vaardigheden, taal en metingen van intelligentie op de leeftijd van 2 en 5 jaar in een cohort van te vroeg geboren kinderen^13,16.

Gezien het feit dat zuigen en voeden gevoelige indicatoren kunnen zijn van neurologische ontwikkelingsresultaten gedurende de kindertijd, is er een kritieke behoefte aan een toegankelijke, nauwkeurige en kwantitatieve beoordeling van NNS om kinderen met een risico op vertraagde en ongeordende ontwikkeling te helpen identificeren om vroege interventie te bieden. Deze behoefte leidde tot het ontwerp en het onderzoek naar het NNS-apparaat van het Speech & Neurodevelopment Lab (SNL). Dit draagbare apparaat bevat een fopspeen die is bevestigd aan het uiteinde van een gemakkelijk vast te houden handvat, aangesloten op een op maat gemaakte drukopnemer die in eigen huis is ontworpen en is aangesloten op een data-acquisitiecentrum (DAC). De DAC wordt aangesloten op een laptop en de gegevens worden vastgelegd via software voor gegevensverzameling en -analyse. De drukopnemer meet drukveranderingen in de fopspeen en zet deze om in een spanningssignaal. De DAC bevat converters die het analoge spanningssignaal omzetten in digitale waarden in cmH₂O die worden gevisualiseerd en geregistreerd via de data-acquisitie- en analysesoftware. NNS-uitkomstmaten die kunnen worden geanalyseerd op basis van de zuigsignaalgolfvorm zijn onder meer NNS-duur (hoe lang een zuiguitbarsting duurt, gemeten in s), amplitude (gemeten als piekhoogte afgetrokken door piekdal in cmH₂O), cycli/burst (aantal zuigcycli binnen een burst), frequentie (intra-burst-frequentie gemeten in Hz), cycli (aantal zuigcycli dat in een minuut optreedt), en bursts (aantal zuiguitbarstingen dat in een minuut optreedt).

Protocol

De institutionele beoordelingscommissie van de Northeastern University heeft studies goedgekeurd met behulp van het NNS-apparaat met menselijke proefpersonen (15-06-29; 16-04-06; 17-08-19). Er werd geïnformeerde toestemming verkregen van de verzorgers van de kinderen. Al het onderzoekspersoneel heeft een training voor proefpersonen gevolgd voordat er gegevens worden verzameld met het NNS-apparaat. Het SNL-team heeft verschillende trainingsbronnen en protocollen gegenereerd die nieuw onderzoekspersoneel moet voltooien voordat de gegevens worden verzameld met behulp van het NNS-apparaat. Deze trainingssessies omvatten het doornemen van het volgende protocol.

1. NNS-apparaat instellen

1. Open de verplaatsbare koffer (Figuur 1) en verwijder de volgende onderdelen van het apparaat: DAC en het bijbehorende netsnoer, aangepaste druktransducerbox (NNS-box) met het handvat van de fopspeenontvanger en grijze kabel bevestigd, laptop en de USB-kabel die deze verbindt met de DAC en fopspeen.
2. Sluit de volgende componenten aan: het netsnoer in de DAC en een driepolig stopcontact, een grijze kabel die is aangesloten op de NNS-box in de eerste ronde poort aan de voorkant van de DAC en een USB-kabel in de laptop en DAC (Afbeelding 2).
3. Zet de DAC aan met de aan/uit-schakelaar aan de achterkant en log in op de laptop/computer.

2. Kalibratie van het NNS-apparaat

1. Haal de drukkalibrator en de spuit van 1 ml uit de doos.
2. Schroef de zwarte fopspeenhouder los van het handvat. Schroef de hendel op de drukkalibrator zodat de hendel horizontaal staat met de drukkalibrator (Figuur 3A-C).
3. Trek de zuiger van de spuit volledig naar buiten en schroef deze vervolgens in de bovenste positie op de drukkalibrator. De spuit moet loodrecht op de drukkalibrator staan (Figuur 3D).
4. Open op de laptop de spreadsheet met het label SNL Suck Analyzer Calibration File.
   OPMERKING: Dit bestand bevat formules die de drukvariabiliteit beoordelen tussen de toepassing voor gegevensverzameling en -analyse en het drukkalibratorapparaat gemeten in psi. Er is een vak in de linkerbovenhoek voor gegevensinvoer, dat wordt gebruikt om gegevensmetingen van de drukkalibrator en het LabChart-kalibratiebestand (hieronder beschreven) in te voeren.
   1. Klik met de rechtermuisknop op het tabblad met de tekst Dupliceren en Naam wijzigen als datum en selecteer Verplaatsen of Kopiëren.
   2. Klik in het pop-upvenster Verplaatsen of Kopiëren op het vakje Een kopie maken in het SNL Suck Analyzer Calibration File en klik vervolgens op Ok.
   3. Dubbelklik op het tabblad dat zojuist is gekopieerd en wijzig de naam ervan in de huidige datum.
5. Open het gegevensverzamelings- en analysebestand op het bureaublad van de laptop met het label Kalibratiebestand.
   OPMERKING: Zorg ervoor dat de spreadsheet nog steeds zichtbaar is op het computerscherm van de laptop, wat mogelijk het minimaliseren en herschikken van de spreadsheet en de toepassingsvensters voor gegevensverzameling en -analyse vereist.
6. Druk op de aan/uit-knop op het drukkalibratorapparaat om het in te schakelen.
7. Selecteer op de laptop Start op het kalibratiebestand terwijl het tandwiel van de NNS-box op nul staat. Controleer de bemonstering van de golfvorm in de loop van de tijd op het bestand.
   OPMERKING: De NNS-box heeft twee instellingsopties: Zero en Sample. Zorg ervoor dat deze op nul staat voordat u met kalibreren begint. De Start-knop van het bestand wordt alleen geactiveerd wanneer het bestand wordt geopend nadat de DAC is ingeschakeld. Als het bestand is geopend en er niet op de Startknop kan worden geklikt, sluit u het bestand, schakelt u de DAC in en opent u het bestand opnieuw.
8. Noteer in hun respectievelijke cellen in de spreadsheet (d.w.z. onder de kolommen DAC-programma en Rode kalibrator) de waarde in de rechterbovenhoek van het kalibratiebestand en de waarde op het drukkalibratorapparaat terwijl psi 0.00 is (Figuur 4A).
9. Draai het tandwiel van nul naar monster op de NNS-doos. Wacht ongeveer 15 s om de drukopnemer voldoende tijd te geven om van opnamefunctie te veranderen.
10. Druk de zuiger van de spuit langzaam in totdat de drukkalibrator een waarde bereikt die zo dicht mogelijk bij 0,2 psi ligt, en vul vervolgens het kalibratiebestand in met de waarden van de drukkalibrator in hun respectievelijke cellen in de spreadsheet.
11. Herhaal stap 2.10. voor de volgende psi-waarden: 0,4, 0,6 en 0,8 (Figuur 4A).
12. Zodra alle waarden in de spreadsheet zijn ingevoerd, klikt u op Stoppen in het kalibratiebestand. Controleer in de spreadsheet de cellen Slope and Goodness of Fit aan de rechterkant van de tabel die zijn gebruikt om de psi-waarden van de toepassing voor gegevensverzameling en -analyse en het kalibratieapparaat in te voeren (Afbeelding 4B). Als beide cellen groen zijn gemarkeerd, is de kalibratie geslaagd; Ga verder met stap 2.13.
    OPMERKING: Als een of beide cellen rood zijn, wis dan de waarden in de psi-meetcellen in de spreadsheet, draai de NNS-doos van Sample naar Zero, sluit het kalibratiebestand, schakel de drukkalibrator uit door op de aan/uit-knop te drukken, schroef de spuit volledig los van de drukkalibrator en trek de zuiger van de spuit er volledig uit voordat u deze weer vastschroeft. Herhaal stap 2.5. - 2.12.
13. Sluit het kalibratiebestand zonder op te slaan, zet het tandwiel op de NNS-box op nul en schakel de drukkalibrator uit door op de aan/uit-knop te drukken.
14. Schroef de spuit van de drukkalibrator. Trek de zuiger van de spuit weer volledig naar buiten en schroef deze vervolgens weer op de drukkalibrator.
15. Selecteer en open op het bureaublad van de computer het bestand met het label Master Settings File. Klik in het bovenste kanaal in het bestand op de pijl voor de vervolgkeuzelijst voor Druk zuigen en selecteer Rekenen.
    OPMERKING: Zorg ervoor dat de spreadsheet nog steeds zichtbaar is op het laptop-/computerscherm, wat mogelijk het minimaliseren en herschikken van de spreadsheet en de toepassingsvensters voor gegevensverzameling en -analyse vereist.
16. Typ tussen haakjes van het tekstvak Formule in het gegevensverzamelings- en analysebestand de waarden uit de spreadsheet die zich bevinden in de blauwe cellen boven de cellen Helling en Geschiktheid (Afbeelding 4C). Klik op OK in het bestand.
17. Zet de drukkalibrator weer aan met de aan/uit-knop . Druk op Start in het bestand met hoofdinstellingen. Draai de NNS-doos terug naar Sample en wacht 15 s.
18. Druk de zuiger van de spuit zo dicht mogelijk in bij 0.5 psi als afgelezen op de drukkalibrator.
19. Blader naar rechts in de spreadsheet en noteer de waarde van het Master Settings File-bestand onder de cel met het label DAC en de waarde van de drukkalibrator onder de cel met het label Kalibrator (Afbeelding 4D). Als de procentuele foutcel groen is gemarkeerd, is de kalibratie voltooid. Als het rood is, wis dan de gegevens die in deze stap zijn ingevoerd en start het kalibratieproces opnieuw vanaf stap 2.13.
20. Klik op stop in het bestand met hoofdinstellingen. Zet de NNS-box op nul. Sla het bestand met hoofdinstellingen op door Bestand te selecteren en vervolgens Opslaan als instellingen. Noem het bestand als de datum waarop de kalibratie is geslaagd.
21. Selecteer in de spreadsheet Bestand > Opslaan en vervolgens Bestand > sluiten.
22. Schakel de drukkalibrator uit door op de aan/uit-knop te drukken. Schroef het handvat en de spuit los van de drukkalibrator en schroef de zwarte ontvanger weer op het handvat. Schakel de apparaatonderdelen uit, haal de stekker uit het stopcontact en verpak ze weer in de behuizing.

3. Verzamelen van niet-voedzame zuiggegevens

1. Voltooi stap 1.1. - 1.3. voor het instellen van NNS-apparaten.
2. Was de handen, trek latex handschoenen aan en bevestig een pas geopende fopspeen aan de fopspeenhouder (Figuur 5).
3. Open het gegevensverzamelings- en analysebestand op het bureaublad van de laptop met de meest recente kalibratiedatum. Zodra het bestand is geopend, selecteert u Start.
4. Draai het tandwiel van de NNS-box van nul naar monster. Wacht ongeveer 15 s om de drukopnemer voldoende tijd te geven om van opnamefunctie te veranderen.
5. Bied de fopspeen aan het kind aan in een comfortabele positie en houd hem 2-5 minuten vast om erop te zuigen (of hoe lang het ook draaglijk is voor het kind en comfortabel is met zijn verzorger).
   OPMERKING: De voorkeursposities om NNS bij kinderen te meten, zijn optimale voedingsposities voor hun leeftijd. De onderzoeker of een verzorger kan het kind de fopspeen aanbieden (figuur 6).
6. Wanneer het kind klaar is of er 5 minuten zijn verstreken, haalt u de fopspeenhendel op van degene die deze voor het kind vasthield en drukt u op Stop op het bestand. Verander het tandwiel van de NNS-box van Sample naar Zero.
7. Haal de fopspeen uit de ontvanger en gooi deze veilig weg volgens de sanitaire protocollen van de instelling. Verwijder handschoenen en was de handen op een veilige manier.
8. Sla het bestand op door Opslaan als te selecteren en geef het bestand een naam met het ID-nummer van de deelnemer en de datum van gegevensverzameling. Sla het bestand op het bureaublad van de laptop op.
9. Schakel de apparaatonderdelen uit, haal de stekker uit het stopcontact en verpak ze weer in de behuizing.

4. Het analyseren van niet-voedzame zuigkrachten zuigt amples

1. Gebruik een desktop of laptop met de software voor gegevensverzameling en -analyse en open het NNS-gegevensbestand van de deelnemer op het bureaublad door erop te dubbelklikken.
2. Identificeer suck bursts handmatig aan de hand van de volgende criteria: NNS-bursts met meer dan één zuigcyclus, waarbij elke zuigcyclus een amplitude heeft van ten minste 1 cmH₂O, en golfvormen binnen 1000 ms van elkaar die worden beschouwd als onderdeel van dezelfde zuigburst (Figuur 7).
   OPMERKING: Het is handig om de weergave van de golfvorm aan te passen (klik op het vak Horizontale schaal instellen rechtsonder in het scherm om opties voor in- en uitzoomen te hebben) om NNS-cycli beter te onderscheiden van ruis. De analyse wordt voltooid in een 50:1-weergave. Het is belangrijk op te merken dat bij het onderzoeken van NNS in verschillende populaties, deze criteria kunnen veranderen naarmate verschillende populaties veranderde NNS-patronen vertonen.
3. Als u instellingen voor piekanalyse wilt instellen, selecteert u Piekanalyse, vervolgens Instellingen en vervolgens Tabelopties. Vink de vakjes T Start, T End, Height, Peak Area en Period aan. Alle andere vakjes moeten niet zijn aangevinkt.
4. Gebruik de cursor om op een vak te klikken en te slepen rond de eerste NNS-burst die is geïdentificeerd met de criteria die zijn beschreven in stap 4.2.
5. Klik op Analyseren (als onderdeel van de opties voor piekanalyse in de bovenste werkbalk), waarmee pieken worden geïdentificeerd met parameters die zijn opgegeven in stap 4.3.
6. Klik op de knop Burst-analysemacro , waarmee een pop-upmenu voor gegevensblokken wordt gegenereerd.
7. Voeg in het gegevensblok een rij in de kolom boven de gegevens in door met de rechtermuisknop op die kolom te klikken, Rij invoegen voor de eerste NNS-burst te selecteren en Min 0-1 te typen (of in welke minuut de eerste burst ook plaatsvindt).
8. Ga verder met stap 4.4. - 4.6. totdat alle NNS-bursts zijn geselecteerd. Blijf de minuut bijhouden waarin bursts optreden door de specifieke minuut (bijv. Min 1-2, Min 2-3) te karakteriseren in het gegevensblok.
9. Zodra de analyse is voltooid, selecteert u Bestand > Opslaan als en slaat u het geanalyseerde NNS-bestand op als de deelnemer-ID, datum en initialen van de onderzoeker. Selecteer bovendien Bestand > Alleen exporteren > gegevensblok als tekstbestand > Opslaan om het gegevensblokbestand afzonderlijk op te slaan.
   OPMERKING: Het is belangrijk om het onbewerkte NNS-bestand, het geanalyseerde NNS-bestand en het tekstbestand op te slaan.
10. Verwerk het tekstbestand via een aangepaste NNS-burstmacro. Dit produceert een geanalyseerd tekstbestand dat de volgende burst-variabelen bevat: duur, frequentie, hoogte (amplitude), aantal bursts, cycli/burst en cycli/minuut voor elke NNS-burst. Het bevat ook een gemiddelde voor de twee opeenvolgende minuten van NNS met het hoogste aantal cycli, dat vaak wordt gebruikt voor eindanalyses. Pas aan afhankelijk van het analysevenster dat moet worden geanalyseerd.

Resultaten

Het NNS-apparaat is gebruikt in tal van gepubliceerde onderzoeken waarin NNS-uitkomstmaten 17,18,19 zijn opgenomen. In de voorbeeldgegevens in figuur 7 zijn bursts handmatig geïdentificeerd met de volgende criteria: meer dan één zuigcyclus per burst, cycli met ten minste een amplitude van 1 cmH₂O en zuiggolfvormen binnen 1000 ms van elkaar. Zodra bursts zijn geïdentificeerd, voert de aangepaste macro de NNS-resultaten uit.

De SNL heeft het apparaat gebruikt om NNS-parameters te beoordelen bij 25 zuigelingen onmiddellijk voor en na fretomie (een chirurgische ingreep om een strak linguaal frenulum te verlichten)¹⁷. Na frenotomie vertoonden zuigelingen een afname van de NNS-amplitude (M = 13,52 cmH₂O, SD = 5,39 pre-frenotomie; M = 10,25 cmH₂O, SD = 4,93 post-frenotomie) en burstduur (M = 5,21 s, SD = 2,62 pre-frenotomie; M = 4,04 s, SD = 1,72 post-frenotomie); deze resultaten, die duidden op verminderd NNS-gedrag, hadden echter verband kunnen houden met pijn na de operatie¹⁷. Deze studie benadrukt dat het NNS-apparaatsysteem kan worden gebruikt als een pre-/post-uitkomstmaat na voedingsgerelateerde interventies en/of operaties om beoefenaars te informeren over hun werkzaamheid. Een onderzoek naar de effecten van de geboortevolgorde op een verscheidenheid aan voedingsresultaten van verzorgers en zuigelingen bij 56 paren moeders en zuigelingen rapporteerde geen verschil in NNS-kenmerken gemeten via het NNS-apparaat tussen zuigelingen met (duur M = 4,41 s, SD = 2,39; frequentie M = 2,03 Hz, SD = 0,41; amplitude M = 12,74 cmH₂O, SD = 6,99; bursts M = 4,33, SD = 0,41) en zonder (duur M = 5,70 s, SD = 4,15; frequentie M = 2,11 Hz, SD = 0,21; amplitude M = 16,28 cmH₂O, SD = 8,13; bursts M = 4,85, SD = 2,30) broers en zussen¹⁸. Deze niet-statistisch significante resultaten op NNS-uitkomsten kwamen overeen met het resultaat dat er geen verschil was in voedingsprestaties, beoordeeld via de scores voor orale voedingsvaardigheden bij deze zuigelingen¹⁸. Het NNS-apparaat is gebruikt in een onderzoekslijn die de relatie tussen het vroege oromotorische gedrag van NNS en brabbelen evalueert. In een groep van 26 voldragen baby's rapporteerden Murray et ^al.19 NNS-burstduur (M = 4,93 s, bereik = 0,94 - 11,97), frequentie (M = 2,06 Hz, bereik = 1,36 - 2,75) en amplitude (M = 12,32 cmH₂O, bereik = 1,19 - 28,03) waren significante voorspellers van de variatiecoëfficiënt brabbelende vocalisatiemaat van de stemaanvangstijd (VOT) in een meervoudig regressiemodel (F [4,18] = 3,613, p = 0,02, R² = 0,45). Met name een langere NNS-burstduur en een hogere NNS-intraburstfrequentie zorgden voor een grotere variatie in VOT. Verder onderzoek naar de relatie tussen vroeg NNS-gedrag en daaropvolgende oromotorische vaardigheden is aan de gang in de SNL.

Verschillende onderzoeken met behulp van het NNS-apparaat hebben bijgedragen aan het vergroten van ons begrip van de ontwikkeling en functies van NNS en hoe aanvullende sensorische ervaringen de prestaties kunnen moduleren ^5,20,21. Martens et ^al.5 legden verschillen in NNS-uitkomsten gedurende het eerste levensjaar vast in een longitudinale, herhaalde metingenstudie bij 26 voldragen baby's op de leeftijd van 3 en 12 maanden. In het bijzonder zijn NNS-uitkomstmaten van zuigbursts/min (3-maands Mdn = 4,50; 12-maands Mdn = 2,50), cycli/burst (3-maands Mdn = 9,60; 12-maands Mdn = 2,50) en burst-duur (3-maands Mdn = 4,74 s; 12-maands Mdn = 1,67 s) afgenomen, NNS-amplitude (3-maands Mdn = 14,05 cmH₂O; 12-maands mediaan = 19,75 cmH₂O) verhoogd, en NNS-frequentie (3-maands Mdn = 2,09 Hz; 12-maands Mdn = 2,11 Hz) bleef constant met de leeftijd van⁵ jaar. Zimmerman et ^al.21 gebruikten het NNS-apparaat om NNS-metingen te standaardiseren en NNS-kenmerken binnen een enkel zuigmonster te onderzoeken. Bij 54 voldragen baby's op de leeftijd van 3 maanden vertoonden zuigelingen gemiddeld 14,50 zuigbursts (cycli/burstbereik = 2 - 69; amplitudebereik = 0,55 - 34,60 cmH₂O; frequentiebereik 0,69 - 7,81 Hz) gedurende een monster van 5 minuten. Breekpuntanalyses onthulden fysiologische verschillen in NNS-cycli/burst en amplitude gedurende de 5 minuten van bemonstering van NNS-gedrag, wat het belang benadrukt van het verzamelen van meer dan één NNS-zuiguitbarsting om de zuigfunctie te beoordelen²¹. Het vaststellen van normen voor NNS-uitkomsten en gestandaardiseerde meetprotocollen is van het grootste belang voor een valide en betrouwbare NNS-beoordeling om kinderen met vertraagd of ongeordend oromotorisch gedrag nauwkeuriger te identificeren. Zimmerman en DeSousa,²⁰, hebben het NNS-apparaat gebruikt om te onderzoeken hoe visuele stimuli de NNS-respons beïnvloeden in een groep van 15 voldragen baby's jonger dan 6 maanden. Een herhaalde metingen ANOVA toonde een significant hoofdeffect voor NNS-bursts en visuele stimuli (F[2, 26] = 8.975, p = 0.001), en post-hoc paarsgewijze vergelijkingen onthulden dat zuigelingen het aantal NNS-bursts verhoogden wanneer ze visueel werden gepresenteerd met het gezicht van een vrouw in vergelijking met een visuele stimulus van een auto tijdens blootstelling aan maternale geur. Deze resultaten benadrukken de opvallendheid van sociale en maternale effecten op voedingsgerelateerd gedrag.

Een andere onderzoekslijn waarin het NNS-apparaat is gebruikt, is het onderzoeken van de effecten van blootstellingen in utero, zoals omgevings- en maternale factoren, op de ontwikkeling van NNS bij baby's 22,23,24,25. Prenatale blootstelling aan bepaalde metalloïden, fijne luchtverontreiniging en ftalaten, zoals gemeten in urinemonsters van moeders tijdens de zwangerschap in het Puerto Rico Testsite for Exploring Contamination Threats (PROTECT)-cohort, zijn significant geassocieerd met verschillen in NNS-parameters 22,23,24. In het bijzonder waren in bijna of meer dan 200 groepen PROTECT-moeder-kinddeelnemers NNS-amplitude (M = 17,1 cmH₂O, SD = 6,9) en burstduur (M = 6,1 s, SD = 3,6) geassocieerd met prenatale blootstelling aan concentraties van fijnstof²³ en NNS-amplitude (M = 16,7 cmH₂O, SD = 6,59) en frequentie (M = 1,92 Hz, SD = 0,25) waren gerelateerd aan niveaus van blootstelling aan zwangerschapsftalaten²⁴. Er is ook gemeld dat prenatale maternale stress effecten heeft op NNS-uitkomsten, aangezien hogere gerapporteerde maternale stressniveaus geassocieerd waren met langere zuiguitbarstingen (Mdn = 5,29, IQR = 3,95, 95% BI = 0,01 - 0,17) en minder zuiguitbarstingen/min (Mdn = 5,00, IQR = 3,00, 95% BI = -0,13 - -0,02) in een groot cohort van 237 moeder-kind-dyades uit het Environmental influences on Child Health Outcomes (ECHO) Programma²⁵. NNS-maatregelen met behulp van het NNS-apparaat zijn gevoelig geweest om verbanden te detecteren tussen deze milieu- en maternale blootstellingen, wat positieve veranderingen in het milieu en de volksgezondheid kan informeren en vergemakkelijken.

Gezamenlijk hebben de resultaten van projecten die het NNS-apparaat hebben gebruikt, de effectiviteit ervan aangetoond bij het kwantificeren van NNS-prestaties en betrouwbare patronen van resultaten die in hoge mate hebben bijgedragen aan de NNS-literatuur. In het PROTECT-cohort werd een hogere prenatale blootstelling aan metalen geassocieerd met een verminderde NNS-amplitude en een verhoogde NNS-burstduur, cycli/burst en cycli/min in de eerste 2 maanden van het leven bij voldragen baby's^22,23. Bovendien werden langere NNS-burst-duurperioden en meer NNS-cycli/burst en cycli/min na 3 maanden geassocieerd met lagere scores in cognitieve ontwikkelingsbeoordelingen na 12 maanden²⁶. Grotere amplitudes en kortere burst-cycli en -duur kunnen dus duiden op meer georganiseerd NNS-gedrag in het^1e levensjaar. Deze hypothese komt overeen met de veranderingen in NNS-ontwikkeling die eerder zijn beschreven door Martens et ^al.5, wat het idee ondersteunt dat deze NNS-parameters georganiseerde prestaties en gezonde ontwikkeling vertegenwoordigen.

Afbeelding 1: Draagbare NNS-apparaatbehuizing. Apparaatcomponenten zijn gelabeld en geschaald. De koffer houdt de onderdelen van het apparaat veilig en bevat wielen en een uitschuifbaar handvat dat het transport van het apparaat gemakkelijk maakt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Afbeelding 2: Installatie van het NNS-apparaat. Apparaatcomponenten zijn gelabeld en geschaald. Het NNS-apparaat heeft niet veel ruimte nodig om op te zetten en alle snoeren en plug-ins voor het systeem zijn lang, wat flexibiliteit biedt voor een verscheidenheid aan verschillende gegevensverzamelingsruimtes en posities van onderzoeker/verzorger. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Afbeelding 3: Opstelling van de drukkalibratie. (A) Drukkalibrator en fopspeen, ontvanger en handvat. (B) Drukkalibrator met fopspeenhouder van het handvat geschroefd. (C) Drukkalibrator met bevestigde handgreep. (D) Drukkalibrator met handvat en aangehechte spuit van 1 ml. De zuiger van de spuit moet volledig worden uitgetrokken voordat deze op de drukkalibrator wordt geschroefd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Afbeelding 4: Kalibratiebestand van de zuiganalysator. (A) Cellen waarin drukregistraties worden aangeduid zoals gemeten door het kalibratiebestand en het kalibratieapparaat met behulp van de spuit van 1 ml bij 0.0, 0.2, 0.4, 0.6 en 0.8 psi. (B) De helling en goedheid van fitcellen worden automatisch ingevuld zodra alle drukregistraties zijn ingevoerd in (A). Groene cellen geven aan dat de kalibratie is geslaagd, rode cellen vereisen dat het kalibratieproces opnieuw wordt uitgevoerd. (C) Deze blauwe cellen worden ook automatisch gevuld zodra de drukregistraties zijn voltooid. Deze waarden moeten worden ingevoerd in het bestand met hoofdinstellingen in het tekstvak Formule. (D) Cellen waarin drukregistraties worden aangeduid, gemeten via het Master Settings File en kalibratieapparaat met behulp van de spuit van 1 ml bij 0.5 psi. De cel Percentage fout wordt automatisch ingevuld zodra metingen zijn aangesloten. Groen betekent dat de kalibratie is geslaagd, rood vereist dat het kalibratieproces opnieuw wordt uitgevoerd vanaf stap 2.13. in het protocol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Afbeelding 5: Fopspeen, ontvanger en handvat. Apparaatcomponenten zijn gelabeld en geschaald. Een nieuw geopende fopspeen kan eenvoudig aan de ontvanger worden bevestigd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: Voorbeeld van NNS-gegevensverzameling. Een onderzoeker of verzorger kan de fopspeen aanbieden aan de deelnemer en vervolgens het handvat als een fles vasthouden tijdens het verzamelen van gegevens. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 7: NNS-golfvorm. De aangepaste druktransducer meet NNS-compressie in cmH₂O in de loop van de tijd, en de software biedt live biofeedback van NNS-prestaties en registreert de gegevens voor analyse. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussie

Het NNS-apparaat heeft verschillende beperkingen die belangrijk zijn om te erkennen. Hoewel NNS kritisch inzicht geeft in het voeren van⁹, is er een aanzienlijke mate van extrapolatie van NNS naar voedingsprestaties. Oplossingen voor deze beperking zijn onder meer onderzoeksteams die NNS-resultaten koppelen aan daadwerkelijke voedingsobservaties en uitgebreide voedingsgerelateerde vragenlijsten voor verzorgers om vollediger vast te leggen hoe NNS zich verhoudt tot voeding¹⁸. Bovendien kan een baby een goed patroon NNS hebben, maar nog steeds problemen hebben met voeden vanwege de extra eisen van het coördineren van het inslikken van voedingsstoffen. Bovendien heeft het NNS-apparaat vanwege standaardisatie en voor apparatuurdoeleinden slechts één specifieke fopspeen gebruikt bij onderzoeken naar NNS. De zuigprestaties zijn mogelijk niet volledig representatief voor de NNS-kenmerken van het kind als baby's thuis verschillende fopspenen gebruiken, omdat fopspenen aanzienlijk kunnen verschillen in fysieke eigenschappen, wat de NNS-prestaties kan beïnvloeden^27,28. Een andere uitdaging met het NNS-apparaat is dat het alleen het expressie-aspect van niet-voedzaam zuigen vastlegt en geen zuigparameters meet. De uitdrukking verwijst naar de positieve druk die een baby uitoefent op een tepel of fopspeen door deze te sluiten met de tong en onderkaak. De zuigcomponent is wanneer een baby de tong en onderkaak laat zakken om de mondholte te vergroten terwijl de nasopharynx wordt afgesloten om negatieve intra-orale druk te creëren. Hoewel zuigkracht een belangrijk kenmerk is van een zuigreactie, zou de nauwkeurige meting ervan vereisen dat deelnemers een adequate afdichting rond het apparaat bereiken en het vermogen om intra-orale negatieve druk te creëren. Deze vereisten zouden een uitdaging zijn in klinische populaties, met name bij zuigelingen met een gespleten lip en/of gehemelte²⁹. Het NNS-apparaat wordt momenteel gebruikt in klinische populaties die moeite zouden hebben om rond een tepel af te sluiten en intra-orale negatieve druk te creëren, en evaluatie van hun expressiekenmerken levert nog steeds waardevolle informatie op over hun NNS-gedrag.

Het NNS-apparaat heeft voordelen bij het beschrijven van de NNS-functie in vergelijking met niet-instrumentele opties, met name met zijn nauwkeurigheid. Beoordeling van NNS in klinische omgevingen vindt vaak plaats zonder biomedische apparatuur, waardoor de evaluatie subjectief is en beperkt tot de ervaring van een beoordelaar. Er zijn significante verschillen gerapporteerd in de evaluatie van orofaryngeale taakprestaties tussen klinische subjectieve beoordelingen en biomedisch geregistreerde objectieve metingen³⁰, waarvan het effect specifiek is waargenomen in NNS-beoordeling³¹. Wahyuni et ^al.31 rapporteerden significante verschillen tussen subjectieve scores en een biomedisch zuigdruktransducerapparaat in NNS-uitkomsten van het aantal zuigen per burst, de tijd tussen bursts en zuigdruk in een groot cohort van premature baby's. Gebruikelijke manieren waarop NNS klinisch kan worden beoordeeld, is door observaties van baby's die op een fopspeen of hun handen/vingers zuigen en mogelijk met de gehandschoende vinger van een arts als surrogaat voor een fopspeen. Neiva et ^al.32 ontwikkelden en valideerden een beoordeling voor NNS-prestaties bij premature baby's met behulp van een gehandschoende vinger en een uitgebreid scoresysteem. Hoewel klinische beoordeling beperkt is in zijn evaluatie en nauwkeurigheid, kan het enig inzicht bieden in NNS-gedrag en wordt het vaak gebruikt vanwege de uitdagingen bij het raadplegen, gebruiken en interpreteren van objectieve methoden om de NNS-functie in klinische omgevingen te meten.

Naast het NNS-apparaat zijn er verschillende kwantitatieve opties om de prestaties van NNS te meten. Pereira et ^al.33 beschreven een systeem dat NNS-parameters meet en NNS-stimulatie kan bieden via een pneumatische pomp op een fopspeen met een complex systeem van apparaatcomponenten, microcontrollers en meerdere softwareprogramma's. Grassi et ^al.34 ontwikkelden een apparaat met behulp van een fopspeen met een onconventionele vorm die NNS-compressie- en zuigdruk tegelijkertijd kwantitatief kan meten. Ze rapporteerden voorlopige resultaten bij een kleine groep baby's op de neonatale intensive care (NICU). Cunha et ^al.35 ontwierpen een apparaat dat de NNS-druk op een fopspeen meet met behulp van een druksensor en versterkercircuit en onderzochten verschillen tussen NNS en voedend zuigen op hun apparaat tussen een klein cohort van pre- en voldragen baby's. Nascimento et ^al.36 ontwikkelden het S-FLEX-apparaat, een draagbaar systeem met een fopspeen die is bevestigd aan een druksensor die de maximale en gemiddelde druk van NNS-gedrag kan meten. Truong et ^al.37 beschreven een NNS-systeem dat bestond uit een fopspeen voor eenmalig gebruik, een druksensor, een data-acquisitie-eenheid en aangepaste software die intraorale vacuümmetingen beoordeelde tijdens NNS-prestaties in een cohort van gezonde voldragen baby's. Ebrahimi et ^al.38 presenteerden voorlopige resultaten over een breed scala aan NNS-resultaten met behulp van een draadloze en draagbare fopspeen bestaande uit drukmeting en voedingseenheden op vier baby's van een NICU. Akbarzadeh et ^al.39 ontwikkelden een gesensibiliseerd niet-voedzaam zuigsysteem dat expressie- en zuigdruk kan evalueren met een onderzoeksfopspeen met een geïmplementeerde analoog-naar-digitaal-converter en microcontroller, die draadloos gegevens kan verzenden. Dit gesensibiliseerde systeem is gebruikt in onderzoeken met grote steekproefgroottes van premature baby's die de NNS-prestaties onderzochten met Apgar-scores³⁹ en het volledig bereiken van orale voedingen⁴⁰. Een andere kwantitatieve optie voor NNS-beoordeling is het NTrainer-systeem, dat een pneumatische versterker bevat die is bevestigd aan een siliconen fopspeen die NNS-parameters kan beoordelen en gepulseerde orosensorische stimulatie kan leveren die typische NNS-motorpatronen nabootst⁴¹. Het NTrainer-systeem is gebruikt om NNS-gedrag in klinische populaties te karakteriseren en als interventiestrategie voor zuigelingen in de NICU om NNS-parameters te verbeteren, het succes van orale voeding te vergemakkelijken en het ziekenhuisverblijf te verminderen 41,42,43. Hoewel het aanzienlijke middelen en training vereist om het klinisch te implementeren, melden NICU-teamleden en ouders van baby's in de NICU positieve effecten van het gebruik ervan⁴⁴.

Naast de andere kwantitatieve methoden die NNS-gedrag beschrijven, is het NNS-apparaat een ideale optie om de NNS-functie te beoordelen. Het apparaatsysteem is transporteerbaar en eenvoudig in te stellen en is gebruikt om gegevens te verzamelen in ziekenhuis-, klinische en thuisomgevingen. Het NNS-apparaat is zeer veilig en hygiënisch, aangezien het enige materiaal dat in contact komt met de baby een gewone commerciële fopspeen is die gemakkelijk kan worden bevestigd en verwijderd van het handvat van de fopspeen (Figuur 5). Het verzamelen van NNS-gegevens is eenvoudig met het apparaat, omdat de gemakkelijk vast te houden handgreep zorgverleners of klinisch personeel in staat stelt de fopspeen als een fles aan te bieden (Afbeelding 6), terwijl de laptop real-time biofeedback van de NNS-golfvorm biedt (Afbeelding 7). De op maat gemaakte en gestroomlijnde kalibratie- en analysepijplijnen vergemakkelijken de toegankelijkheid voor andere onderzoeksteams^17,25 en clinici. Bovendien meet het NNS-apparaat het NNS-gedrag met hoge nauwkeurigheid. Het kalibratieproces van het NNS-apparaat verifieert dat de druktransducersensor nauwkeurige drukmetingen registreert op basis van een aardwaarheidssignaal. Dit proces zorgt ervoor dat de gegevens geldig zijn en dat de sensor nauwkeurig is.

Onderzoek en klinische implicaties van het NNS-apparaat zijn enorm. Kwantitatieve, valide en betrouwbare metingen van de NNS-functie zijn van enorme waarde bij de vroege beoordeling van de neuromotorische status van baby's. NNS is een van de eerste waarneembare motorische functies in de baarmoeder en tijdens de kindertijd, en het kan dienen als toegankelijk en betrouwbaar gedrag om kinderen te identificeren die risico lopen op mogelijke vertragingen of stoornissen in voedings-, cognitieve, spraak-taal- en motorische ontwikkelingsdomeinen ^9,11,12,14. Talrijke onderzoeken hebben de onderzoeksmogelijkheden aangetoond met behulp van het NNS-apparaat, aangezien het is gebruikt om de effecten van voedingsgerelateerde ervaringen en interventies/chirurgische ingrepen te beoordelen^17,20, de ontwikkeling van NNS gedurende het eerste levensjaar te karakteriseren⁵, zuiggedrag te correleren met de ontwikkeling van ander oromotorisch gedrag¹⁹, en omgevings- en maternale blootstellingen te identificeren die een negatieve invloed kunnen hebben op de neurologische ontwikkeling van kinderen 22,23,24,25. Toekomstige richtingen voor het NNS-apparaat omvatten de karakterisering van NNS-profielen in klinische populaties om de diagnostische mogelijkheden te verbeteren bij het identificeren van kinderen met een risico op een verstoorde ontwikkeling.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Case	Pelican	1560
Data Acquisition and Analysis Software/LabChart	ADInstruments	8.1.25
Data Acquisition Center (PowerLab 2/26)	ADInstruments	ML826
Laptop	Dell	Latitude 5480
Pressure Calibrator	Meriam Process Technologies	M101
Soothie Pacifier	Phillips Avent	SCF190/01
Syringe	CareTouch	CTSLL1