Messung von nicht-nutritiven Saugparametern mit einem kundenspezifischen Druckmessumformersystem

Summary

Das nicht-nutritive Sauggerät (NNS) kann NNS-Merkmale einfach erfassen und quantifizieren, indem es einen Schnuller verwendet, der an einen Druckwandler angeschlossen und über ein Datenerfassungssystem und einen Laptop aufgezeichnet wird. Die Quantifizierung von NNS-Parametern kann wertvolle Einblicke in die aktuelle und zukünftige neurologische Entwicklung eines Kindes geben.

Abstract

Das nicht-nutritive Sauggerät (NNS) ist ein transportables, benutzerfreundliches Druckmesssystem, das das NNS-Verhalten von Säuglingen auf einem Schnuller quantifiziert. Die Aufzeichnung und Analyse des NNS-Signals mit unserem System kann Messungen der NNS-Burst-Dauer (s), der Amplitude (cmH₂O) und der Frequenz (Hz) eines Säuglings liefern. Die genaue, zuverlässige und quantitative Bewertung von NNS ist von immensem Wert, da sie als Biomarker für die zukünftige Ernährung, die sprachliche, kognitive und motorische Entwicklung dient. Das NNS-Gerät wurde in zahlreichen Forschungslinien eingesetzt, von denen einige die Messung von NNS-Merkmalen umfassten, um die Auswirkungen fütterungsbezogener Interventionen zu untersuchen, die Charakterisierung der NNS-Entwicklung in verschiedenen Populationen und die Korrelation des Saugverhaltens mit der nachfolgenden neurologischen Entwicklung. Das Gerät wurde auch in der Umweltgesundheitsforschung eingesetzt, um zu untersuchen, wie die Exposition in utero die NNS-Entwicklung von Säuglingen beeinflussen kann. Das übergeordnete Ziel in der Forschung und klinischen Nutzung des NNS-Geräts besteht daher darin, NNS-Parameter mit neurologischen Entwicklungsergebnissen zu korrelieren, um Kinder mit einem Risiko für Entwicklungsverzögerungen zu identifizieren und eine schnelle frühzeitige Intervention zu ermöglichen.

Introduction

Nicht-nutritives Saugen (NNS) ist eines der ersten auftretenden Verhaltensweisen, die ein Säugling kurz nach der Geburt mit dem Mund ausführen kann, und hat daher das Potenzial, aussagekräftige Einblicke in die Gehirnentwicklung zu liefern¹. NNS bezeichnet Saugbewegungen ohne Nahrungsaufnahme (z.B. Saugen an einem Schnuller) und zeichnet sich durch eine Reihe von rhythmischen Ausdrücken und Saugbewegungen des Kiefers und der Zunge mit Atempausen aus. Zu den gängigen Parametern von NNS gehören ein durchschnittlicher NNS-Burst (Serie von Saugzyklen) von 6-12 Saugzyklen mit einer Intra-Burst-Frequenz von zwei Saugvorgängen pro Sekunde²; Die NNS-Merkmale variieren jedoch zwischen den klinischen Populationen ^3,4 und verändern sich dynamisch im ersten Lebensjahr⁵. Diese Veränderungen werden auf das Wachstum der Mundhöhle und der damit verbundenen Anatomie, die Reifung der Ernährungsfähigkeiten und der neurologischen Entwicklung sowie auf Erfahrungen zurückgeführt. Zu den neuronalen Basen von NNS gehört hauptsächlich der Saug-Zentralmustergenerator im zentralen Grau des Hirnstamms, der ein kompliziertes Netzwerk von Interneuronen und die Gesichts- und Trigeminus-Motoneuronenkerne^{umfasst 6}. Ein koordiniertes NNS stützt sich auch auf intakte neuronale Bahnen zwischen kortikalen und Hirnstammregionen, um seine Leistung gegenüber sensorischen Reizen zu modulieren ^7,8, was NNS zu einem brauchbaren Indikator für frühe neuronale Funktionen und Entwicklungen macht.

NNS-Messungen sind mit dem Fütterungserfolg bei Frühgeborenen verbunden ^9,10, und sowohl die Saug- als auch die Fütterungsergebnisse wurden mit der nachfolgenden motorischen, kommunikativen und kognitiven Entwicklung in Verbindung gebracht 11,12,13. In einer retrospektiven Studie, die 23 Kinder im Vorschulalter mit sprachlichen und motorischen Beeinträchtigungen charakterisierte, hatten 87 % eine Vorgeschichte von frühen Fütterungsproblemen, einschließlich Schwierigkeiten beim Saugen¹¹. Die ernährungsphysiologische Saugleistung unmittelbar nach der Geburt und Berichte von Betreuern über Fütterungsschwierigkeiten waren signifikant mit mehreren Bereichen der neurologischen Entwicklung bei Kindern im Alter von 18 Monaten verbunden^12,14. Interessanterweise waren die Sensitivität und Spezifität der Fütterungsleistung höher als die Ultraschallbeurteilung des Gehirns bei den neurologischen Entwicklungsergebnissen¹². In einer anderen Studie waren die Saug-/Mundmotorik-Leistungswerte, die über die neonatale oral-motorische Bewertungsskala¹⁵ im frühen Säuglingsalter bewertet wurden, mit motorischen Fähigkeiten, Sprache und Intelligenzmaßen im Alter von 2 und 5 Jahren in einer Kohorte von Frühgeborenen verbunden^13,16.

Angesichts der Tatsache, dass Saugen und Füttern empfindliche Indikatoren für die Ergebnisse der neurologischen Entwicklung in der gesamten Kindheit sein können, besteht ein dringender Bedarf an einer zugänglichen, genauen und quantitativen Bewertung von NNS, um Kinder mit einem Risiko für eine verzögerte und gestörte Entwicklung zu identifizieren und eine frühzeitige Intervention zu ermöglichen. Dieser Bedarf führte zur Entwicklung und Forschungsnutzung des NNS-Geräts des Speech & Neurodevelopment Lab (SNL). Dieses tragbare Gerät verfügt über einen Schnuller, der am Ende eines leicht zu haltenden Griffs befestigt ist, der mit einem speziell entwickelten Druckmessumformer verbunden ist und mit einem Datenerfassungszentrum (DAC) verbunden ist. Der DAC wird an einen Laptop angeschlossen, und die Daten werden über eine Datenerfassungs- und Analysesoftware aufgezeichnet. Der Druckaufnehmer misst Druckänderungen im Inneren des Schnullers und wandelt sie in ein Spannungssignal um. Der DAC enthält Wandler, die das analoge Spannungssignal in digitale Werte in cmH₂O umwandeln, die über die Datenerfassungs- und Analysesoftware visualisiert und aufgezeichnet werden. Zu den NNS-Ergebnismaßen, die anhand der Wellenform des Saugsignals analysiert werden können, gehören die NNS-Dauer (wie lange ein Saugstoß dauert, gemessen in s), die Amplitude (gemessen als Peakhöhe subtrahiert von der Spitze-Tal-Höhe in cmH₂O), Zyklen/Burst (Anzahl der Saugzyklen innerhalb eines Stoßes), Frequenz (Intra-Burst-Frequenz gemessen in Hz), Zyklen (Anzahl der Saugzyklen, die in einer Minute auftreten), und Bursts (Anzahl der Saug-Bursts, die in einer Minute auftreten).

Protocol

Das institutionelle Prüfungsgremium der Northeastern University hat Studien mit dem NNS-Gerät mit menschlichen Probanden genehmigt (15.06.29; 16.04.06; 17.08.19). Die Einverständniserklärung wurde von den Betreuern der Kinder eingeholt. Das gesamte Forschungspersonal hat eine Schulung am Menschen absolviert, bevor es Daten mit dem NNS-Gerät sammelt. Das SNL-Team hat mehrere Schulungsressourcen und -protokolle für neues Forschungspersonal erstellt, die vor der Datenerfassung mit dem NNS-Gerät durchgeführt werden m…

Representative Results

Das NNS-Gerät wurde in zahlreichen veröffentlichten Studien verwendet, die NNS-Ergebnismaße einbeziehen 17,18,19. In den in Abbildung 7 gezeigten Beispieldaten wurden Bursts manuell anhand der folgenden Kriterien identifiziert: mehr als ein Saugzyklus pro Burst, Zyklen mit einer Amplitude von mindestens 1 cmH2O und Saugwellenformen innerhalb von 1000 ms voneinander. Sobald Bursts ident…

Discussion

Das NNS-Gerät weist mehrere Einschränkungen auf, die berücksichtigt werden müssen. Obwohl NNS wichtige Einblicke in die Fütterung⁹ bietet, gibt es eine beträchtliche Menge an Extrapolationen von NNS auf die Fütterungsleistung. Zu den Lösungen für diese Einschränkung gehörten Forschungsteams, die NNS-Ergebnisse mit tatsächlichen Fütterungsbeobachtungen kombinierten, und umfassende fütterungsbezogene Fragebögen für Pflegekräfte, um besser zu erfassen, wie NNS mit der Fütterung zusa…

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