Pomiary parametrów ssania nieodżywczego za pomocą niestandardowego systemu przetworników ciśnienia

Podsumowanie

Urządzenie do ssania bez składników odżywczych (NNS) może łatwo zbierać i określać ilościowo cechy NNS za pomocą smoczka podłączonego do przetwornika ciśnienia i rejestrowanego przez system akwizycji danych i laptopa. Kwantyfikacja parametrów NNS może dostarczyć cennych informacji na temat obecnego i przyszłego rozwoju neurologicznego dziecka.

Streszczenie

Urządzenie do ssania bez odżywiania (NNS) to przenośny, przyjazny dla użytkownika system przetworników ciśnienia, który określa ilościowo zachowanie niemowląt NNS na smoczku. Rejestracja i analiza sygnału NNS za pomocą naszego systemu może dostarczyć pomiarów czasu trwania impulsu NNS (s), amplitudy (cmH₂O) i częstotliwości (Hz) niemowlęcia. Dokładny, wiarygodny i ilościowy ocena NNS ma ogromną wartość, ponieważ służy jako biomarker dla przyszłego rozwoju żywieniowego, mowy, języka, funkcji poznawczych i motorycznych. Urządzenie NNS było wykorzystywane w wielu liniach badawczych, z których niektóre obejmowały pomiar cech NNS w celu zbadania skutków interwencji związanych z karmieniem, scharakteryzowania rozwoju NNS w różnych populacjach i skorelowania zachowań ssania z późniejszym rozwojem neurologicznym. Urządzenie zostało również wykorzystane w badaniach nad zdrowiem środowiskowym w celu zbadania, w jaki sposób narażenie w macicy może wpływać na rozwój NNS u niemowląt. W związku z tym nadrzędnym celem badań i klinicznego wykorzystania urządzenia NNS jest skorelowanie parametrów NNS z wynikami neurorozwojowymi w celu zidentyfikowania dzieci zagrożonych opóźnieniami rozwojowymi i zapewnienia szybkiej wczesnej interwencji.

Wprowadzenie

1. NNS odnosi się do ruchów ssania bez przyjmowania składników odżywczych (np. ssanie smoczka) i charakteryzuje się serią rytmicznych wyrażeń i ruchów ssących szczęki i języka z przerwami na oddychanie. Zauważono, że wspólne parametry NNS obejmują średnią serię NNS (serię cykli ssania) wynoszącą 6-12 cykli ssania z częstotliwością wewnątrz serii wynoszącą dwa ssania na sekundę²; jednak cechy NNS różnią się w zależności od populacji klinicznej^3,4 i dynamicznie zmieniają się w pierwszym roku życia⁵. Zmiany te przypisuje się wzrostowi jamy ustnej i związanej z nią anatomii, dojrzewaniu umiejętności karmienia i rozwoju neurologicznego oraz doświadczeniom. Podstawy neuronalne NNS obejmują głównie generator centralnego wzorca ssania w centralnej szarej części pnia mózgu, składający się ze skomplikowanej sieci interneuronów oraz jąder neuronów ruchowych twarzy i nerwu trójdzielnego⁶. Skoordynowany NNS opiera się również na nienaruszonych ścieżkach neuronowych między obszarami kory mózgowej i pnia mózgu, aby modulować swoją wydajność na bodźce sensoryczne^7,8, co sprawia, że NNS jest realnym wskaźnikiem wczesnej funkcji i rozwoju neuronów.

Pomiary NNS są powiązane z sukcesem karmienia u wcześniaków^9,10, a wyniki ssania i karmienia zostały powiązane z późniejszym rozwojem motorycznym, komunikacyjnym i poznawczym^11,12,13. W retrospektywnym badaniu, które scharakteryzowało 23 dzieci w wieku przedszkolnym z zaburzeniami językowymi i motorycznymi, 87% miało historię wczesnych problemów z karmieniem, które obejmowały trudności w ssaniu¹¹. Wydajność ssania składników odżywczych bezpośrednio po urodzeniu i raporty opiekunów o trudnościach z karmieniem były istotnie związane z wieloma domenami rozwoju neurologicznego u dzieci w wieku 18 miesięcy^12,14. Co ciekawe, czułość i swoistość wydajności karmienia były wyższe niż ocena ultrasonograficzna mózgu w zakresie wskaźników wyników neurorozwojowych¹². W innym badaniu wyniki sprawności motorycznej ssania/jamy ustnej oceniane za pomocą skali oceny oralno-motorycznej noworodków¹⁵ we wczesnym niemowlęctwie były związane z umiejętnościami motorycznymi, językiem i miarami inteligencji w wieku 2 i 5 lat w kohorcie dzieci urodzonych przedwcześnie^13,16.

Biorąc pod uwagę, że ssanie i karmienie mogą być czułymi wskaźnikami wyników neurorozwojowych w dzieciństwie, istnieje krytyczna potrzeba dostępnej, dokładnej i ilościowej oceny NNS, aby pomóc zidentyfikować dzieci zagrożone opóźnionym i zaburzonym rozwojem, aby zapewnić wczesną interwencję. Ta potrzeba doprowadziła do zaprojektowania i wykorzystania w badaniach urządzenia NNS firmy Speech & Neurodevelopment Lab (SNL). To przenośne urządzenie zawiera smoczek przymocowany do końca łatwego do trzymania uchwytu, podłączony do niestandardowego przetwornika ciśnienia zaprojektowanego we własnym zakresie i podłączony do centrum akwizycji danych (DAC). Przetwornik cyfrowo-analogowy łączy się z laptopem, a dane są rejestrowane za pomocą oprogramowania do akwizycji i analizy danych. Przetwornik ciśnienia mierzy zmiany ciśnienia wewnątrz smoczka i przekształca je w sygnał napięciowy. Przetwornik cyfrowo-analogowy zawiera przetworniki, które zmieniają analogowy sygnał napięciowy na wartości cyfrowe w cmH₂O, które są wizualizowane i rejestrowane za pomocą oprogramowania do akwizycji i analizy danych. Miary wyników NNS, które można analizować na podstawie przebiegu sygnału ssania, obejmują czas trwania NNS (czas trwania impulsu ssania mierzony w s), amplitudę (mierzoną jako wysokość piku odjętą przez szczyt-dolinę w cmH₂O), cykle/impuls (liczba cykli ssania w serii), częstotliwość (częstotliwość wewnątrz serii mierzona w Hz), cykle (liczba cykli ssania, które występują w ciągu minuty), i serie (liczba serii ssania, które występują w ciągu minuty).

Protokół

Komisja rewizyjna Uniwersytetu Północno-Wschodniego zatwierdziła badania z użyciem urządzenia NNS z udziałem ludzi (15-06-29; 16-04-06; 17-08-19). Uzyskano świadomą zgodę od opiekunów dzieci. Cały personel badawczy ukończył szkolenie z udziałem ludzi przed zebraniem jakichkolwiek danych za pomocą urządzenia NNS. Zespół SNL opracował kilka zasobów szkoleniowych i protokołów dla nowego personelu badawczego, które muszą ukończyć przed zebraniem danych za pomocą urządzenia NNS. Te sesje szkoleniowe obejmują zapoznanie się z poniższym protokołem.

1. Konfiguracja urządzenia NNS

1. Otwórz przenośną walizkę (Rysunek 1) i wyjmij następujące elementy urządzenia: przetwornik cyfrowo-analogowy i jego przewód zasilający, niestandardową skrzynkę przetwornika ciśnienia (skrzynkę NNS) z uchwytem odbiornika smoczka i dołączonym szarym, laptop i USB, który łączy go z przetwornikiem cyfrowo-analogowym, oraz smoczek.
2. Podłącz następujące komponenty: przewód zasilający do przetwornika cyfrowo-analogowego i trójbolcowego gniazdka elektrycznego, szary podłączony do skrzynki NNS do pierwszego przedniego okrągłego portu przetwornika cyfrowo-analogowego oraz przewód USB do laptopa i przetwornika cyfrowo-analogowego (Rysunek 2).
3. Włącz przetwornik cyfrowo-analogowy za pomocą przełącznika zasilania z tyłu i zaloguj się do laptopa/komputera.

2. Kalibracja urządzenia NNS

1. Wyjmij kalibrator ciśnienia i strzykawkę o pojemności 1 ml z etui.
2. Odkręć odbiornik smoczka od uchwytu. Przykręć uchwyt do kalibratora ciśnienia tak, aby uchwyt był ustawiony poziomo z kalibratorem ciśnienia (Rysunek 3A-C).
3. Całkowicie wyciągnąć tłok strzykawki, a następnie wkręcić go w górne położenie kalibratora ciśnienia. Strzykawka powinna być prostopadła do kalibratora ciśnienia (Rysunek 3D).
4. Na laptopie otwórz arkusz kalkulacyjny oznaczony SNL Suck Analyzer Calibration File.
   UWAGA: Ten plik zawiera wzory, które oceniają zmienność ciśnienia między aplikacją do akwizycji i analizy danych a kalibratorem ciśnienia mierzonym w psi. W lewym górnym rogu znajduje się pole do wprowadzania danych, które służy do wprowadzania odczytów danych z kalibratora ciśnienia oraz pliku kalibracyjnego LabChart (opisanego poniżej).
   1. Kliknij prawym przyciskiem myszy kartę z napisem Duplikuj i zmień nazwę na datę, a następnie wybierz polecenie Przenieś lub Kopiuj.
   2. W wyskakującym oknie Przenieś lub Kopiuj kliknij pole Utwórz kopię w pliku kalibracyjnym SNL Suck Analyzer, a następnie kliknij przycisk OK.
   3. Kliknij dwukrotnie kartę, która została właśnie skopiowana, i zmień jej nazwę na bieżącą datę.
5. Otwórz plik akwizycji i analizy danych na pulpicie laptopa z etykietą Calibration File.
   UWAGA: Upewnij się, że arkusz kalkulacyjny jest nadal widoczny na ekranie laptopa, co może wymagać zminimalizowania i ponownego rozmieszczenia okien arkusza kalkulacyjnego oraz aplikacji do pobierania i analizy danych.
6. Naciśnij przycisk zasilania na kalibratorze ciśnienia, aby go włączyć.
7. Na komputerze przenośnym wybierz opcję Start on the Calibration File (Rozpocznij w pliku kalibracji), gdy koło zębate skrzynki NNS jest wyzerowane. Sprawdź próbkowanie przebiegu w czasie w pliku.
   UWAGA: Pole NNS ma dwie opcje ustawień: Zero i Sample. Upewnij się, że jest ustawiony na Zero przed rozpoczęciem kalibracji. Przycisk Start pliku zostanie aktywowany tylko wtedy, gdy plik zostanie otwarty po włączeniu przetwornika cyfrowo-analogowego. Jeśli plik jest otwarty i nie można kliknąć przycisku Start, zamknij plik, włącz przetwornik cyfrowo-analogowy i ponownie otwórz plik.
8. W odpowiednich komórkach w arkuszu kalkulacyjnym (tj. w kolumnach Program DAC i Czerwony kalibrator) zapisz wartość w prawym górnym rogu pliku kalibracyjnego oraz wartość na urządzeniu kalibrującym ciśnienie, gdy psi wynosi 0,00 (Rysunek 4A).
9. Obróć koło zębate z Zero na Sample na skrzynce NNS. Odczekaj około 15 sekund, aby przetwornik ciśnienia miał wystarczająco dużo czasu na zmianę funkcji nagrywania.
10. Powoli wciśnij tłok strzykawki, aż kalibrator ciśnienia osiągnie wartość jak najbardziej zbliżoną do 0.2 psi, a następnie wypełnij plik kalibracyjny wartościami kalibratora ciśnienia w odpowiednich komórkach w arkuszu kalkulacyjnym.
11. Powtórz krok 2.10 dla następujących wartości psi: 0,4, 0,6 i 0,8 (Rysunek 4A).
12. Po wprowadzeniu wszystkich wartości do arkusza kalkulacyjnego kliknij przycisk Zatrzymaj w pliku kalibracji. W arkuszu kalkulacyjnym sprawdź komórki Nachylenie i dobroć dopasowania znajdujące się po prawej stronie tabeli, które zostały użyte do wprowadzenia wartości psi z aplikacji do akwizycji i analizy danych oraz urządzenia kalibracyjnego (Rysunek 4B). Jeśli obie komórki są podświetlone na zielono, kalibracja się powiodła; Przejdź do kroku 2.13.
    UWAGA: Jeśli jedna lub obie komórki są czerwone, wyczyść wartości w komórkach pomiaru psi w arkuszu kalkulacyjnym, obróć pole NNS z Sample na Zero, zamknij plik kalibracyjny, wyłącz kalibrator ciśnienia, naciskając przycisk zasilania, całkowicie odkręć strzykawkę od kalibratora ciśnienia i całkowicie wyciągnij tłok strzykawki przed ponownym przykręceniem. Powtórz kroki 2.5. - Rozdział 2.12.
13. Zamknij plik kalibracyjny bez zapisywania, ustaw koło zębate w skrzynce NNS na zero i wyłącz kalibrator ciśnienia, naciskając przycisk zasilania.
14. Odkręcić strzykawkę od kalibratora ciśnienia. Ponownie całkowicie wyciągnąć tłok strzykawki, a następnie przykręcić go z powrotem do kalibratora ciśnienia.
15. Na pulpicie komputera wybierz i otwórz plik o nazwie Master Settings File (Plik ustawień głównych). Na górnym kanale w pliku kliknij strzałkę, aby wyświetlić opcje rozwijane w obszarze Ciśnienie ssania i wybierz opcję Arytmetyka.
    UWAGA: Upewnij się, że arkusz kalkulacyjny jest nadal widoczny na ekranie laptopa/komputera, co może wymagać zminimalizowania i ponownego rozmieszczenia okien arkusza kalkulacyjnego oraz aplikacji do pobierania i analizy danych.
16. W nawiasach pola tekstowego Formuła w pliku pozyskiwania i analizy danych wpisz wartości z arkusza kalkulacyjnego, które znajdują się w niebieskich komórkach nad komórkami Nachylenie i dobroć dopasowania (Rysunek 4C). Kliknij przycisk OK w pliku.
17. Włącz ponownie kalibrator ciśnienia za pomocą przycisku zasilania. Naciśnij przycisk Start w pliku ustawień głównych. Ustaw skrzynkę NNS z powrotem na Sample i poczekaj 15 sekund.
18. Wcisnąć tłok strzykawki na głębokość 0,5 psi, jak odczytano na kalibratorze ciśnienia.
19. Przewiń w prawo w arkuszu kalkulacyjnym i zapisz wartość pliku ustawień głównych pod komórką oznaczoną DAC oraz wartość kalibratora ciśnienia pod komórką oznaczoną Kalibrator (Rysunek 4D). Jeśli komórka błędu procentowego jest podświetlona na zielono, kalibracja została pomyślnie zakończona. Jeśli jest czerwony, wyczyść dane wprowadzone w tym kroku i uruchom ponownie proces kalibracji od kroku 2.13.
20. Kliknij przycisk Zatrzymaj w pliku ustawień głównych. Ustaw pole NNS na zero. Zapisz plik ustawień głównych, wybierając opcję Plik, a następnie Zapisz jako ustawienia. Nazwij plik jako datę pomyślnej kalibracji.
21. W arkuszu kalkulacyjnym wybierz Plik > Zapisz, a następnie Plik > Zamknij.
22. Wyłącz kalibrator ciśnienia, naciskając przycisk zasilania. Odkręć uchwyt i strzykawkę od kalibratora ciśnienia i przykręć odbiornik z powrotem do uchwytu. Wyłącz, odłącz i spakuj elementy urządzenia z powrotem do etui.

3. Zbieranie danych o ssaniu niezwiązanym z odżywianiem

1. Wykonaj kroki 1.1. - 1.3. w celu skonfigurowania urządzenia NNS.
2. Umyj ręce, załóż lateksowe rękawiczki i przymocuj nowo otwarty smoczek do odbiornika smoczka (Rysunek 5).
3. Otwórz plik akwizycji i analizy danych na pulpicie komputera przenośnego z najnowszą datą kalibracji. Po otwarciu pliku wybierz pozycję Uruchom.
4. Ustaw koło zębate skrzyni NNS z pozycji Zero na Sample. Odczekaj około 15 sekund, aby przetwornik ciśnienia miał wystarczająco dużo czasu na zmianę funkcji nagrywania.
5. Zaoferuj dziecku smoczek w wygodnej pozycji i trzymaj go do ssania przez 2-5 minut (lub tak długo, jak jest to tolerowane przez dziecko i wygodne dla opiekuna).
   UWAGA: Preferowanymi pozycjami do pomiaru NNS u dzieci byłyby optymalne pozycje karmienia dla ich wieku. Badacz lub opiekun może zaoferować dziecku smoczek (Ryc. 6).
6. Gdy dziecko skończy lub minie 5 minut, wyjmij rączkę smoczka od osoby, która trzymała go za dziecko i naciśnij Stop na pildzie. Zmień koło zębate skrzyni NNS z Sample na Zero.
7. Wyjmij smoczek z odbiornika i bezpiecznie go zutylizuj, postępując zgodnie z wszelkimi instytucjonalnymi protokołami sanitarnymi. Bezpiecznie zdejmij i wyrzuć rękawice oraz umyj ręce.
8. Zapisz plik, wybierając opcję Zapisz jako i nazwij plik, podając numer identyfikacyjny uczestnika oraz datę zbierania danych. Zapisz plik na pulpicie laptopa.
9. Wyłącz, odłącz i spakuj elementy urządzenia z powrotem do etui.

4. Analizowanie składników nieodżywczych jest do bani

1. Korzystając z komputera stacjonarnego lub laptopa wyposażonego w oprogramowanie do akwizycji i analizy danych, otwórz plik danych NNS uczestnika na pulpicie, klikając go dwukrotnie.
2. Ręcznie identyfikuj serie ssania, korzystając z następujących kryteriów: rozbłyski NNS mające więcej niż jeden cykl ssania, przy czym każdy cykl ssania ma amplitudę co najmniej 1 cmH₂O, a przebiegi w promieniu 1000 ms od siebie są uważane za część tej samej serii ssania (Rysunek 7).
   UWAGA: Pomocne jest zmodyfikowanie widoku przebiegu (kliknij pole Ustaw skalowanie poziome w prawym dolnym rogu ekranu, aby mieć opcje powiększania i pomniejszania), aby lepiej identyfikować cykle NNS na podstawie szumu. Analiza jest wykonywana w widoku 50:1. Ważne jest, aby pamiętać, że podczas badania NNS w różnych populacjach kryteria te mogą się zmieniać, ponieważ różne populacje wykazują zmienione wzorce NNS.
3. Aby ustawić ustawienia analizy wartości szczytowych, wybierz opcję Analiza szczytu, następnie Ustawienia, a następnie Opcje tabeli. Zaznacz pola Początek T, Koniec T, Wysokość, Powierzchnia piku i Okres. Wszystkie inne pola powinny być odznaczone.
4. Użyj kursora, aby kliknąć i przeciągnąć ramkę wokół pierwszej serii NNS zidentyfikowanej za pomocą kryteriów opisanych w kroku 4.2.
5. Kliknij przycisk Analizuj (w ramach opcji analizy pików na górnym pasku narzędzi), co spowoduje zidentyfikowanie szczytów o parametrach określonych w kroku 4.3.
6. Kliknij przycisk Makro analizy rozbiorów, który spowoduje wygenerowanie wyskakującego menu konsoli danych.
7. W konsoli danych wstaw wiersz w kolumnie nad danymi, klikając prawym przyciskiem myszy tę kolumnę, wybierając polecenie Wstaw wiersz dla pierwszej serii NNS i wpisując Min 0-1 (lub w dowolnej minucie, w której występuje pierwsza seria).
8. Kontynuuj kroki 4.4. - 4.6., aż zostaną wybrane wszystkie serie NNS. Kontynuuj śledzenie minuty, w której występują impulsy, charakteryzując konkretną minutę (np. Min 1-2, Min 2-3) w konsoli danych.
9. Po zakończeniu analizy wybierz opcję Plik > Zapisz jako, a następnie zapisz analizowany plik NNS jako identyfikator uczestnika, datę i inicjały badacza. Ponadto wybierz opcję Plik > Eksportuj > konsolę danych tylko jako plik tekstowy > Zapisz, aby zapisać plik konsoli danych oddzielnie.
   UWAGA: Ważne jest, aby zapisać nieprzetworzony plik NNS, przeanalizowany plik NNS i plik tekstowy.
10. Przetwarzanie pliku tekstowego za pomocą niestandardowego makra serii NNS. W ten sposób powstaje analizowany plik tekstowy, który zawiera następujące zmienne serii: czas trwania, częstotliwość, wysokość (amplituda), liczba serii, cykle/seria i cykle/minutę dla każdej serii NNS. Zawiera również średnią z dwóch kolejnych minut NNS z najwyższą liczbą cykli, która jest często używana do analiz końcowych. Dostosuj w zależności od tego, które okno analizy ma zostać przeanalizowane.

Wyniki

Urządzenie NNS było używane w wielu opublikowanych badaniach, które uwzględniają miary wyników NNS^17,18,19. W przykładowych danych pokazanych w Rysunek 7, serie zostały ręcznie zidentyfikowane za pomocą następujących kryteriów: więcej niż jeden cykl ssania na serię, cykle o amplitudzie co najmniej 1 cmH₂O i przebiegi ssania w odległości 1000 ms od siebie. Po zidentyfikowaniu serii niestandardowe makro wyprowadza wyniki NNS.

SNL użył urządzenia do oceny parametrów NNS u 25 niemowląt bezpośrednio przed i po frenotomii (zabieg chirurgiczny mający na celu złagodzenie napiętego wędzidełka językowego)¹⁷. Po frenotomii niemowlęta wykazywały zmniejszenie amplitudy NNS (M = 13,52 cmH₂O, SD = 5,39 przed frenotomią; M = 10,25 cmH₂O, SD = 4,93 po frenotomii) i czas trwania pęknięcia (M = 5,21 s, SD = 2,62 przed frenotomią; M = 4,04 s, SD = 1,72 po frenotomii); jednak te wyniki, które wskazywały na zmniejszone zachowanie NNS, mogły być związane z bólem po operacji¹⁷. Badanie to podkreśla, że system urządzeń NNS może być stosowany jako miara przed i po wynikach po interwencjach związanych z karmieniem i/lub operacjach w celu informowania lekarzy o ich skuteczności. Badanie wpływu kolejności urodzeń na różne wyniki karmienia opiekunów i niemowląt w 56 parach matek i niemowląt nie wykazało różnic w cechach NNS mierzonych za pomocą urządzenia NNS między niemowlętami z (czas trwania M = 4,41 s, SD = 2,39; częstotliwość M = 2,03 Hz, SD = 0,41; amplituda M = 12,74 cmH₂O, SD = 6,99; impulsy M = 4,33, SD = 0,41) i bez (czas trwania M = 5,70 s, SD = 4,15; częstotliwość M = 2,11 Hz, SD = 0,21; amplituda M = 16,28 cmH₂O, SD = 8,13; wybuchy M = 4,85, SD = 2,30) rodzeństwo¹⁸. Te nieistotne statystycznie wyniki dotyczące wyników NNS pasowały do wyniku braku różnicy w wydajności karmienia ocenianej za pomocą wyników umiejętności karmienia doustnego wśród tych niemowląt¹⁸. Urządzenie NNS zostało wykorzystane w linii badawczej oceniającej związek między wczesnymi zachowaniami oromotorycznymi NNS a gaworzeniem. W grupie 26 noworodków urodzonych o czasie, Murray i wsp.¹⁹ zgłosili czas trwania wybuchu NNS (M = 4,93 s, zakres = 0,94 - 11,97), częstotliwość (M = 2,06 Hz, zakres = 1,36 - 2,75) i amplituda (M = 12,32 cmH₂O, zakres = 1,19 - 28,03) były istotnymi predyktorami współczynnika zmienności miary wokalizacji gaworzenia głosu w modelu regresji wielorakiej (F[4,18] = 3,613, p = 0,02, R² = 0,45). W szczególności dłuższy czas trwania serii NNS i wyższa częstotliwość NNS intraburst powodowały zwiększoną zmienność VOT. W SNL trwają dalsze badania nad związkiem między wczesnym zachowaniem NNS a późniejszymi umiejętnościami oromotorycznymi.

Kilka badań z użyciem urządzenia NNS przyczyniło się do pogłębienia naszej wiedzy na temat rozwoju NNS, funkcji i tego, jak dodatkowe doświadczenia sensoryczne mogą wpływać na jego działanie5^,20,21. Martens i wsp.⁵ uchwycili różnice w wynikach NNS w pierwszym roku życia w podłużnym, powtarzanym badaniu pomiarowym z udziałem 26 donoszonych niemowląt w wieku 3 i 12 miesięcy. W szczególności zmniejszyły się miary wyników NNS serii ssania/min (3-miesięczna Mdn = 4,50; 12-miesięczna Mdn = 2,50), cykli/serii (3-miesięczna Mdn = 9,60; 12-miesięczna Mdn = 2,50) i czasu trwania serii (3-miesięczna Mdn = 4,74 s; 12-miesięczna Mdn = 1,67 s), Amplituda NNS (3-miesięczna Mdn = 14,05 cmH₂O; 12-miesięczna mediana = 19,75 cmH₂O), a częstość NNS (3-miesięczna Mdn = 2,09 Hz; 12-miesięczna Mdn = 2,11 Hz) pozostawała stała wraz z wiekiem⁵. Zimmerman et al.²¹ wykorzystali urządzenie NNS do standaryzacji pomiaru NNS i zbadania charakterystyki NNS w pojedynczej próbce ssania. U 54 noworodków urodzonych o czasie w wieku 3 miesięcy, niemowlęta wykonywały średnio 14,50 serii ssania (cykle/zakres serii = 2 - 69; zakres amplitudy = 0,55 - 34,60 cmH₂O; zakres częstotliwości 0,69 - 7,81 Hz) podczas 5-minutowej próbki. Analizy punktów przerwania ujawniły fizjologiczne różnice w cyklach NNS / serii i amplitudzie w ciągu 5 minut próbkowania zachowania NNS, podkreślając znaczenie zbierania więcej niż jednej serii ssania NNS w celu oceny funkcji ssania²¹. Ustalenie norm wyników NNS i ustandaryzowanych protokołów pomiarowych ma zasadnicze znaczenie dla ważnej i wiarygodnej oceny NNS w celu dokładniejszej identyfikacji dzieci, które mogą mieć opóźnione lub zaburzone zachowania oromotoryczne. Zimmerman i DeSousa²⁰ wykorzystali urządzenie NNS do zbadania, jak bodźce wzrokowe wpływają na odpowiedź NNS w grupie 15 noworodków urodzonych o czasie poniżej 6 miesiąca życia. Powtarzane pomiary ANOVA wykazały znaczący główny efekt dla wybuchów NNS i bodźców wizualnych (F [2, 26] = 8,975, p = 0,001), a porównania parami post-hoc wykazały, że niemowlęta zwiększały liczbę wybuchów NNS, gdy wizualnie prezentowano im twarz kobiety w porównaniu z bodźcem wizualnym samochodu podczas ekspozycji na matczyny zapach. Wyniki te podkreślają znaczenie wpływu społecznego i matczynego na zachowania związane z karmieniem.

Innym kierunkiem badań, w którym wykorzystano urządzenie NNS, jest badanie wpływu ekspozycji w macicy, takich jak czynniki środowiskowe i matczyne, na rozwój NNS u niemowląt^22,23,24,25. Prenatalne narażenie na niektóre metaloidy, drobne zanieczyszczenie powietrza i ftalany, mierzone w próbkach moczu od matek w czasie ciąży w kohorcie Puerto Rico Testsite for Exploring Contamination Threats (PROTECT), było istotnie związane z różnicami w parametrach NNS^22,23,24. W szczególności, w blisko lub ponad 200 grupach uczestniczek PROTECT matka-niemowlę, amplituda NNS (M = 17,1 cmH₂O, SD = 6,9) i czas trwania impulsu (M = 6,1 s, SD = 3,6) były związane z prenatalnym narażeniem na stężenia drobnego pyłu zawieszonego²³ i NNS amplituda (M = 16,7 cmH₂O, SD = 6,59) i częstotliwość (M = 1,92 Hz, SD = 0,25) były związane z poziomami ekspozycji na ftalany w ciąży24. Doniesiono również, że stres matki w okresie prenatalnym ma wpływ na wyniki NNS, ponieważ wyższy zgłaszany poziom stresu matki był związany z dłuższymi impulsami ssania (Mdn = 5,29, IQR = 3,95, 95% CI = 0,01 - 0,17) i mniejszą liczbą impulsów ssania/min (Mdn = 5,00, IQR = 3,00, 95% CI = -0,13 - -0,02) w dużej kohorcie 237 diad matka-niemowlę z programu Wpływ środowiska na wyniki zdrowotne dziecka (ECHO)²⁵. Środki NNS wykorzystujące urządzenie NNS były czułe w wykrywaniu związków między tymi narażeniami środowiskowymi i matczynymi, co może informować i ułatwiać pozytywne zmiany w środowisku i zdrowiu publicznym.

Łącznie, wyniki projektów, w których użyto urządzenia NNS, wykazały jego skuteczność w ilościowym określaniu wydajności NNS oraz wiarygodne wzorce wyników, które znacznie przyczyniły się do rozwoju literatury NNS. W kohorcie PROTECT wyższa prenatalna ekspozycja na metale wiązała się ze zmniejszoną amplitudą NNS i wydłużonym czasem trwania wybuchu NNS, cyklami/wybuchem i cyklami/min w pierwszych 2 miesiącach życia u noworodków urodzonych o czasie^22,23. Dodatkowo, dłuższe czasy trwania serii NNS i więcej cykli NNS / serii i cykli / min po 3 miesiącach wiązały się z niższymi wynikami w ocenach rozwoju poznawczego po 12 miesiącach²⁶. Tak więc większe amplitudy oraz krótsze cykle i czasy trwania rozbłysków mogą wskazywać na bardziej zorganizowane zachowanie NNS w^{pierwszym roku życia}. Hipoteza ta jest zgodna ze zmianami w rozwoju NNS opisanymi wcześniej przez Martensa i in.⁵, co potwierdza pogląd, że te parametry NNS reprezentują zorganizowaną wydajność i zdrowy rozwój.

Rysunek 1: Obudowa przenośnego urządzenia NNS. Składniki urządzenia są oznaczone etykietami i skalowane. Etui zapewnia bezpieczeństwo elementów urządzenia i zawiera kółka oraz wysuwany uchwyt, co ułatwia transport urządzenia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Konfiguracja urządzenia NNS. Składniki urządzenia są oznaczone etykietami i skalowane. Urządzenie NNS nie wymaga dużo miejsca do konfiguracji, a wszystkie i wtyczki do systemu są długie, co zapewnia elastyczność dla wielu różnych pomieszczeń do gromadzenia danych i stanowisk badacza/opiekuna. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Konfiguracja kalibracji ciśnienia. (A) Kalibrator ciśnienia oraz odbiornik i uchwyt smoczka. (B) Kalibrator ciśnienia z odbiornikiem smoczka odkręconym od uchwytu. (C) Kalibrator ciśnienia z dołączonym uchwytem. (D) Kalibrator ciśnienia z dołączonym uchwytem i strzykawką o pojemności 1 ml. Tłok strzykawki musi być całkowicie wyciągnięty przed przykręceniem go do kalibratora ciśnienia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Plik kalibracji analizatora ssania. (A) Komórki, w których zapisy ciśnienia są oznaczone jako zmierzone przez plik kalibracyjny i urządzenie kalibracyjne za pomocą strzykawki 1 ml przy 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 i 0,8 psi. (B) Nachylenie i dobroć dopasowanych komórek wypełnią się automatycznie po wprowadzeniu wszystkich zapisów ciśnienia w (A). Zielone komórki oznaczają, że kalibracja się powiodła, czerwone komórki wymagają ponownego przeprowadzenia procesu kalibracji. (C) Te niebieskie komórki będą również automatycznie wypełniane po zakończeniu rejestracji ciśnienia. Wartości te należy wprowadzić do pliku ustawień głównych w polu tekstowym Formuła. (D) Komórki, w których oznaczone są zapisy ciśnienia mierzonego za pomocą głównego pliku ustawień i urządzenia kalibracyjnego przy użyciu strzykawki o pojemności 1 ml przy ciśnieniu 0,5 psi. Komórka Błąd procentowy zostanie automatycznie wypełniona po podłączeniu miar. Kolor zielony oznacza, że kalibracja przebiegła pomyślnie, a czerwony wymaga ponownego przeprowadzenia procesu kalibracji, począwszy od kroku 2.13. w protokole. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Smoczek, odbiornik i uchwyt. Składniki urządzenia są oznaczone etykietami i skalowane. Nowo otwarty smoczek łatwo mocuje się do odbiornika. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 6: Przykład zbierania danych NNS. Badacz lub opiekun może podać smoczek uczestnikowi, a następnie trzymać uchwyt jak butelkę podczas zbierania danych. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 7: Przebieg NNS. Niestandardowy przetwornik ciśnienia mierzy kompresję NNS w cmH₂O w czasie, a oprogramowanie zapewnia biofeedback na żywo o wydajności NNS i rejestruje jego dane do analizy. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

Urządzenie NNS ma kilka ograniczeń, o których należy pamiętać. Chociaż NNS dostarcza krytycznych informacji na temat karmienia⁹, istnieje znaczna ilość ekstrapolacji z NNS na wydajność karmienia. Rozwiązaniem tego ograniczenia było połączenie przez zespoły badawcze wyników NNS z rzeczywistymi obserwacjami żywieniowymi oraz kompleksowe kwestionariusze związane z karmieniem dla opiekunów, aby pełniej uchwycić, w jaki sposób NNS odnosi się do karmienia¹⁸. Ponadto niemowlę może mieć dobrze ułożony NNS, ale nadal mieć problemy z karmieniem ze względu na dodatkowe wymagania związane z koordynacją połykania składników odżywczych. Ponadto, ze względu na standaryzację i ze względów sprzętowych, urządzenie NNS używało tylko jednego konkretnego smoczka w badaniach NNS. Wydajność ssania może nie być w pełni reprezentatywna dla cech NNS dziecka, jeśli niemowlęta używają różnych smoczków w domu, ponieważ smoczki mogą znacznie różnić się właściwościami fizycznymi, co może wpływać na wydajność NNS^27,28. Kolejnym wyzwaniem związanym z urządzeniem NNS jest to, że rejestruje ono tylko aspekt ekspresji ssania nieodżywczego i nie mierzy żadnych parametrów ssania. Wyrażenie to odnosi się do dodatniego nacisku, jaki niemowlę wywiera na smoczek lub smoczek, zamykając się na nim za pomocą języka i żuchwy. Komponent ssący ma miejsce, gdy niemowlę obniża język i żuchwę, aby powiększyć jamę ustną, jednocześnie uszczelniając nosogardziel, aby wytworzyć ujemne ciśnienie wewnątrzustne. Chociaż ssanie jest ważną cechą reakcji ssania, jego dokładny pomiar wymagałby od uczestników uzyskania odpowiedniego uszczelnienia wokół urządzenia i zdolności do wytworzenia podciśnienia wewnątrzustnego. Wymagania te byłyby trudne w populacjach klinicznych, szczególnie u niemowląt z rozszczepem wargi i/lub podniebienia²⁹. Urządzenie NNS jest obecnie stosowane w populacjach klinicznych, które miałyby trudności z uszczelnieniem wokół brodawki sutkowej i wytworzeniem podciśnienia wewnątrzustnego, a ocena ich charakterystyki ekspresji nadal dostarcza cennych informacji na temat ich zachowania NNS.

Urządzenie NNS ma zalety w opisywaniu funkcji NNS w porównaniu z opcjami nieinstrumentalnymi, szczególnie pod względem dokładności. Ocena NNS w warunkach klinicznych często odbywa się bez sprzętu biomedycznego, co sprawia, że jej ocena jest subiektywna i ogranicza się do doświadczenia oceniającego. Odnotowano istotne różnice w ocenie wykonywania zadań ustno-gardłowych między subiektywnymi ocenami klinicznymi a obiektywnym pomiarem rejestrowanym biomedycznie³⁰, których efekt zaobserwowano w szczególności w ocenie NNS³¹. Wahyuni i ^wsp.31 stwierdzili znaczące różnice między subiektywną oceną a biomedycznym przetwornikiem ciśnienia ssania w wynikach NNS dotyczących liczby ssań na serię, czasu między impulsami i ciśnienia ssania w dużej kohorcie wcześniaków. Typowymi sposobami klinicznej oceny NNS są obserwacje niemowląt ssących smoczek lub dłonie/palce i potencjalnie palec w rękawiczce lekarza jako substytut smoczka. Neiva i ^wsp.32 opracowali i przeprowadzili walidację oceny wydajności NNS u wcześniaków przy użyciu palca w rękawiczce i kompleksowego systemu punktacji. Chociaż ocena kliniczna jest ograniczona pod względem oceny i dokładności, może zapewnić pewien wgląd w zachowanie NNS i jest powszechnie stosowana ze względu na wyzwania związane z dostępem, używaniem i interpretacją obiektywnych metod pomiaru funkcji NNS w warunkach klinicznych.

Oprócz urządzenia NNS istnieje kilka opcji ilościowych do pomiaru wydajności NNS. Pereira i ^wsp.33 opisali system, który mierzy parametry NNS i może zapewnić stymulację NNS za pomocą pompy pneumatycznej na smoczku ze złożonym systemem komponentów urządzenia, mikrokontrolerów i wielu programów. Grassi i ^wsp.34 opracowali urządzenie wykorzystujące smoczek o niekonwencjonalnym kształcie, które może jednocześnie ilościowo mierzyć ciśnienie kompresji i ssania NNS. Przedstawili wstępne wyniki w małej grupie niemowląt na oddziale intensywnej terapii noworodków (NICU). Cunha i ^wsp.35 zaprojektowali urządzenie, które mierzy ciśnienie NNS w smoczku za pomocą czujnika ciśnienia i obwodu wzmacniacza oraz zbadali różnice między NNS a ssaniem składników odżywczych na swoim urządzeniu między małą kohortą niemowląt w wieku przed- i pełnoletnim. Nascimento i ^wsp.36 opracowali urządzenie S-FLEX, które jest przenośnym systemem zawierającym smoczek podłączony do czujnika ciśnienia, który może mierzyć maksymalne i średnie ciśnienie zachowania NNS. Truong i ^wsp.37 opisali system NNS składający się z jednorazowego smoczka, czujnika ciśnienia, jednostki akwizycji danych i niestandardowego oprogramowania, które oceniało pomiary podciśnienia wewnątrzustnego podczas wykonywania NNS w kohorcie zdrowych niemowląt urodzonych o czasie. Ebrahimi i ^wsp.38 przedstawili wstępne wyniki w szerokim zakresie wyników NNS przy użyciu bezprzewodowego i przenośnego smoczka składającego się z jednostek do pomiaru ciśnienia i zasilania u czworga niemowląt z OIOM-u. Akbarzadeh i ^wsp.39 opracowali uwrażliwiony, nieodżywczy system ssania, który może oceniać ciśnienie odciągania i ssania za pomocą smoczka badawczego, który ma zaimplementowany przetwornik analogowo-cyfrowy i mikrokontroler, który może bezprzewodowo przesyłać dane. Ten uwrażliwiony system został zastosowany w badaniach z udziałem wcześniaków na dużych rozmiarach, oceniających wydajność NNS z punktacją w skali Apgar³⁹ i pełnym osiągnięciem karmienia doustnego⁴⁰. Inną ilościową opcją oceny NNS jest system NTrainer, który zawiera wzmacniacz pneumatyczny podłączony do silikonowego smoczka, który może oceniać parametry NNS i dostarczać pulsacyjną stymulację ustnosensoryczną, która naśladuje typowe wzorce motoryczne NNS⁴¹. System NTrainer został wykorzystany do scharakteryzowania zachowania NNS w populacjach klinicznych oraz jako strategia interwencyjna dla niemowląt przebywających na OIOM-ie dla noworodków w celu poprawy parametrów NNS, ułatwienia skutecznego karmienia doustnego i skrócenia pobytu w szpitalu 41,42,43. Chociaż wdrożenie kliniczne wymaga znacznych zasobów i szkoleń, członkowie zespołu OIOM-u dla noworodków i rodzice niemowląt przebywających na OIOM-ie dla noworodków zgłaszają pozytywne skutki jego stosowania⁴⁴.

Oprócz innych metod ilościowych, które opisują zachowanie NNS, urządzenie NNS jest idealną opcją do oceny funkcji NNS. System urządzeń jest przenośny i łatwy w konfiguracji, a także służył do zbierania danych w warunkach szpitalnych, klinicznych i domowych. Urządzenie NNS jest wysoce bezpieczne i higieniczne, ponieważ jedynym materiałem mającym kontakt z niemowlęciem jest zwykły dostępny w handlu smoczek, który można łatwo przymocować i zdjąć z uchwytu smoczka (ilustracja 5). Gromadzenie danych NNS jest proste dzięki urządzeniu, ponieważ łatwy do trzymania uchwyt pozwala opiekunom lub personelowi klinicznemu oferować smoczek jak butelkę (ilustracja 6), podczas gdy laptop zapewnia biofeedback przebiegu NNS w czasie rzeczywistym (ilustracja 7). Dostosowane i usprawnione procesy kalibracji i analizy ułatwiają dostęp do niego innym zespołom badawczym^17,25 i klinicystom. Dodatkowo urządzenie NNS mierzy zachowanie NNS z dużą dokładnością. Proces kalibracji urządzenia NNS sprawdza, czy czujnik przetwornika ciśnienia rejestruje precyzyjne pomiary ciśnienia do sygnału prawdy podstawowej. Ten proces zapewnia, że dane są prawidłowe, a czujnik jest dokładny.

Badania i implikacje kliniczne urządzenia NNS są ogromne. Ilościowe, ważne i wiarygodne pomiary funkcji NNS mają ogromną wartość we wczesnej ocenie stanu neuromotorycznego niemowląt. NNS jest jedną z pierwszych obserwowalnych funkcji motorycznych w macicy i w okresie niemowlęcym i może służyć jako dostępne i niezawodne zachowanie do identyfikacji dzieci zagrożonych potencjalnymi opóźnieniami lub upośledzeniami w zakresie karmienia, funkcji poznawczych, mowy i rozwoju motorycznego 9,11,12,14 . Liczne badania wykazały możliwości badawcze z wykorzystaniem urządzenia NNS, ponieważ jest ono wykorzystywane do oceny skutków doświadczeń i interwencji związanych z karmieniem/zabiegów chirurgicznych^17,20, charakteryzowania rozwoju NNS w ciągu pierwszego roku życia⁵, korelacji zachowań związanych z ssaniem z rozwojem innych zachowań oromotorycznych¹⁹oraz zidentyfikować narażenia środowiskowe i matczyne, które mogą negatywnie wpływać na rozwój neurologiczny dzieci 22,23,24,25. Przyszłe kierunki rozwoju urządzenia NNS obejmują charakterystykę profili NNS w populacjach klinicznych w celu poprawy jego możliwości diagnostycznych w identyfikacji dzieci zagrożonych zaburzeniami rozwoju.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Case	Pelican	1560
Oprogramowanie do akwizycji i analizy danych/LabChart	ADInstruments	8.1.25
Data Acquisition Center (PowerLab 2/26)	ADInstruments	ML826
Laptop	Dell	Latitude 5480
Kalibrator ciśnienia	Meriam Process Technologies	M101
Smoczek do smoczków	Phillips Avent	SCF190/01
Strzykawka	CareTouch	CTSLL1