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생체공학

カスタム圧力トランスデューサシステムを使用した非栄養吸盤パラメータ測定

Published: April 19, 2024
doi:
10.3791/66273
, , , ,
1Department of Communication Sciences and Disorders,Northeastern University

Summary

非栄養吸引(NNS)デバイスは、圧力トランスデューサーに接続され、データ収集システムとラップトップを介して記録されたおしゃぶりを使用して、NNSの特徴を簡単に収集および定量化できます。NNSパラメータの定量化は、子供の現在および将来の神経発達に関する貴重な洞察を提供することができます。

Abstract

非栄養吸啜(NNS)デバイスは、おしゃぶりでの乳児のNNS行動を定量化する、持ち運び可能でユーザーフレンドリーな圧力トランスデューサーシステムです。当社のシステムを使用してNNS信号を記録および分析することで、乳児のNNSバースト時間(秒)、振幅(cmH2O)、および周波数(Hz)の測定を提供できます。NNSの正確で信頼性の高い定量的評価は、将来の摂食、音声言語、認知、および運動発達のバイオマーカーとして機能する上で非常に価値があります。NNSデバイスは多くの研究ラインで使用されており、その中には、摂食関連の介入の効果を調査するためのNNS機能の測定、集団全体のNNS発達の特徴付け、吸啜行動とその後の神経発達との相関などがあります。この装置は、 子宮内で の曝露が乳児のNNSの発達にどのように影響するかを調べるための環境衛生研究でも使用されています。したがって、NNSデバイスの研究と臨床利用における包括的な目標は、NNSパラメーターを神経発達の転帰と相関させて、発達遅延のリスクがある子供を特定し、迅速な早期介入を提供することです。

Introduction

非栄養吸啜(NNS)は、乳児が出生後すぐに口で実行できる最初の行動の1つであり、したがって、脳の発達に有意義な洞察を提供する可能性があります1。NNSとは、栄養を摂取せずに吸う動作(おしゃぶりを吸うなど)を指し、呼吸のために一時停止を挟んで、顎と舌の一連のリズミカルな表現と吸引運動が特徴です。NNSの一般的なパラメータには、平均NNSバースト(一連の吸い込みサイクル)が6〜12回の吸い込みサイクルと、バースト内バースト頻度が毎秒2回であることが注目されています2。ただし、NNSの特徴は臨床集団によって異なり、3,4、生後1年間に動的に変化します5。これらの変化は、口腔の成長と関連する解剖学的構造、摂食スキルと神経発達の成熟、および経験に起因します。NNSの神経基盤は、主に脳幹の中心灰色にある吸い込み中心パターン発生器を含み、介在ニューロンの複雑なネットワークと顔面および三叉神経運動ニューロン核6を含む。協調NNSはまた、皮質領域と脳幹領域の間の無傷の神経経路に依存して、感覚刺激に対するパフォーマンスを調節します7,8、これにより、NNSは初期の神経機能と発達の実行可能な指標になります。

NNS測定は未熟児の摂食成功と関連しており9,10、吸啜と授乳の両方の結果は、その後の運動、コミュニケーション、および認知発達に関連しています11,12,13。言語障害と運動障害のある就学前の子供23人を特徴付けた後ろ向き研究では、87%が吸うのが難しいなど、早期の摂食障害の病歴がありました11。出産直後の栄養吸引能力と養育者の摂食困難の報告は、生後18か月の子供の神経発達の複数の領域と有意に関連していました12,14。興味深いことに、摂食性能の感度と特異性は、神経発達転帰測定12に関する脳の超音波評価よりも高かった。別の研究では、乳児期初期の新生児口腔運動評価尺度15を介して評価された吸啜/口腔運動能力スコアは、未熟児のコホートにおいて、2歳および5歳の運動能力、言語、および知能の測定値と関連していました13,16。

吸啜と授乳は、小児期を通じて神経発達の転帰の敏感な指標となり得ることを考えると、早期介入を提供するために、発達の遅れや障害のリスクがある小児を特定するために、NNSのアクセスしやすく、正確で、定量的な評価が極めて必要である。この必要性は、Speech & Neurodevelopment Lab(SNL)のNNSデバイスの設計と研究利用につながりました。このポータブルデバイスには、持ちやすいハンドルの端に取り付けられたおしゃぶり、社内で設計されたカスタマイズされた圧力トランスデューサに接続され、データ収集センター(DAC)に接続されています。DACはラップトップに接続し、データはデータ収集および分析ソフトウェアを介して記録されます。圧力トランスデューサは、おしゃぶり内の圧力変化を測定し、それを電圧信号に変換します。DACには、アナログ電圧信号をcmH2O単位のデジタル値に変換するコンバータが含まれており、データ収集および解析ソフトウェアを介して視覚化および記録されます。吸い込み信号波形から分析できるNNS結果指標には、NNS持続時間(吸い込みバーストが持続する時間(sで測定)、振幅(ピーク高さからピークトラフを引いたものとして測定)(cmH2O)、サイクル/バースト(バースト内の吸い込みサイクル数)、周波数(Hzで測定されたバースト内周波数)、サイクル(1分間に発生する吸い込みサイクル数)、 バースト(1分間に発生する吸い込みバーストの数)。

Protocol

ノースイースタン大学の治験審査委員会は、ヒトを対象とするNNSデバイスを使用した研究を承認しました(15-06-29; 16-04-06; 17-08-19)。インフォームドコンセントは、子供の養育者から得られました。すべての研究担当者は、NNSデバイスでデータを収集する前に、ヒト被験者のトレーニングを完了しています。SNLチームは、NNSデバイスを使用してデータを収集する前に、新しい研究担当者が完了す?…

Representative Results

NNSデバイスは、NNSアウトカム指標17,18,19を組み込んだ多数の公開研究で使用されています。図7に示すサンプルデータでは、バーストは、バーストごとに複数の吸い込みサイクル、少なくとも1cmH2Oの振幅を持つサイクル、および互いに1000ミリ秒以内の吸い込み波形の基準で手動で識別されてい…

Discussion

NNS デバイスには、認識しておくべき重要ないくつかの制限があります。NNSは給餌9に関する重要な洞察を提供するが、NNSから給餌性能へのかなりの量の外挿がある。この制限の解決策には、NNSの結果と実際の摂食観察と、NNSが摂食とどのように関連しているかをより完全に把握するための介護者向けの包括的な摂食関連のアンケートを組み合わせた研究チームが含まれてい?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

NIHの資金源であるDC016030とDC019902に感謝します。また、Speech & Neurodevelopment Labのメンバーと、私たちの数多くの研究に参加してくださったご家族にも感謝いたします。

Materials

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
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Keywords: Non-nutritive SuckNNSPressure TransducerSuckingFeedingSpeech EmergenceNeurodevelopmentBiomarkerClinical UtilityInfant Assessment
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Westemeyer, R. M., Martens, A., Phillips, H., Hatfield, M., Zimmerman, E. Non-Nutritive Suck Parameters Measurements Using a Custom Pressure Transducer System. J. Vis. Exp. (206), e66273, doi:10.3791/66273 (2024).
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