Målinger av ikke-næringsrike sugparametere ved hjelp av et tilpasset trykktransdusersystem

Summary

NNS-enheten (non-nutritive suck) kan enkelt samle inn og kvantifisere NNS-funksjoner ved hjelp av en smokk koblet til en trykktransduser og registrert gjennom et datainnsamlingssystem og bærbar PC. Kvantifisering av NNS-parametere kan gi verdifull innsikt i barnets nåværende og fremtidige nevroutvikling.

Abstract

Den ikke-næringsrike sugeenheten (NNS) er et transportabelt, brukervennlig trykktransdusersystem som kvantifiserer spedbarns NNS-oppførsel på en smokk. Opptak og analyse av NNS-signalet ved hjelp av vårt system kan gi målinger av et spedbarns NNS-burstvarighet(er), amplitude (cmH₂O) og frekvens (Hz). Nøyaktig, pålitelig og kvantitativ vurdering av NNS har enorm verdi i å tjene som en biomarkør for fremtidig fôring, talespråk, kognitiv og motorisk utvikling. NNS-enheten har blitt brukt i en rekke forskningslinjer, hvorav noen har inkludert måling av NNS-funksjoner for å undersøke effekten av fôringsrelaterte intervensjoner, karakterisere NNS-utvikling på tvers av populasjoner og korrelere sugeatferd med påfølgende nevroutvikling. Enheten har også blitt brukt i miljøhelseforskning for å undersøke hvordan eksponeringer i utero kan påvirke spedbarns NNS-utvikling. Dermed er det overordnede målet i forskning og klinisk utnyttelse av NNS-enheten å korrelere NNS-parametere med nevrodevelopmental utfall for å identifisere barn i fare for utviklingsforsinkelser og gi rask tidlig intervensjon.

Introduction

Ikke-næringsrik suge (NNS) er en av de første atferdene som et spedbarn kan utføre med munnen kort tid etter fødselen, og har derfor potensial til å gi meningsfull innsikt i hjernens utvikling¹. NNS refererer til sugebevegelser uten næringsinntak (f.eks. suging på smokk) og kjennetegnes av en rekke rytmiske uttrykk og sugebevegelser i kjeve og tunge med pausepauser for å puste. Vanlige parametere for NNS har blitt notert for å inkludere et gjennomsnittlig NNS-utbrudd (serie sugesykluser) på 6-12 sugesykluser med en intra-burst-frekvens på to suger per sekund²; NNS-funksjonene varierer imidlertid mellom kliniske populasjoner ^3,4 og endres dynamisk i løpet av det første leveåret⁵. Disse endringene tilskrives veksten av munnhulen og tilhørende anatomi, modning av fôringsferdigheter og nevroutvikling, og erfaringer. De nevrale basene til NNS inkluderer hovedsakelig sugesentralmønstergeneratoren i hjernestammens sentrale grå, som består av et intrikat nettverk av internevroner og ansikts- og trigeminalmotorneuronkjerner⁶. En koordinert NNS er også avhengig av intakte nevrale veier blant kortikale og hjernestammeregioner for å modulere ytelsen til sensoriske stimuli ^7,8, noe som gjør NNS til en levedyktig indikator på tidlig nevral funksjon og utvikling.

NNS-mål er knyttet til fôringssuksess hos premature barn ^9,10, og både suge- og fôringsutfall har vært knyttet til senere motorisk, kommunikasjon og kognitiv utvikling 11,12,13. I en retrospektiv studie som karakteriserte 23 førskolebarn med språk- og motoriske funksjonsnedsettelser, hadde 87% en historie med tidlig fôringsproblemer, som inkluderte vanskeligheter med å suge¹¹. Ernæringssugeprestasjoner umiddelbart etter fødselen og omsorgspersoners rapporter om fôringsvansker var signifikant assosiert med flere domener av nevroutvikling hos barn 18 måneders alder^12,14. Interessant nok var sensitiviteten og spesifisiteten til fôringsytelsen høyere enn ultralydvurdering av hjernen på nevrodevelopmental utfallsmål¹². I en annen studie var suge-/oralmotoriske prestasjonspoeng vurdert via neonatal oral-motor assessment scale¹⁵ i tidlig spedbarnsalder assosiert med motoriske ferdigheter, språk og intelligensmålinger ved 2 og 5 års alder i en kohort av barn født for tidlig^13,16.

Gitt at suging og fôring kan være følsomme indikatorer på nevrodevelopmental utfall gjennom barndommen, er det et kritisk behov for tilgjengelig, nøyaktig og kvantitativ vurdering av NNS for å identifisere barn i fare for forsinket og forstyrret utvikling for å gi tidlig intervensjon. Dette behovet førte til design og forskningsutnyttelse av Speech &; Neurodevelopment Labs (SNL) NNS-enhet. Denne bærbare enheten inkluderer en smokk festet til enden av et lett å holde håndtak, koblet til en tilpasset trykktransduser designet internt og koblet til et datainnsamlingssenter (DAC). DAC-en kobles til en bærbar datamaskin, og dataene registreres via programvare for datainnsamling og analyse. Trykktransduseren måler trykkendringer inne i smokken og konverterer den til et spenningssignal. DAC-en inneholder omformere som endrer det analoge spenningssignalet til digitale verdier i cmH₂O som visualiseres og registreres via datainnsamlings- og analyseprogramvaren. NNS-utfallsmål som kan analyseres fra sugesignalbølgeformen inkluderer NNS-varighet (hvor lenge et sugeutbrudd varer målt i s), amplitude (målt som topphøyde trukket fra topp-bunn i cmH₂O), sykluser/burst (antall sugesykluser i et utbrudd), frekvens (intra-burst-frekvens målt i Hz), sykluser (antall sugesykluser som oppstår i løpet av et minutt), og utbrudd (antall sugeutbrudd som oppstår i løpet av et minutt).

Protocol

Northeastern Universitys institusjonelle gjennomgangsstyre har godkjent studier ved bruk av NNS-enheten med mennesker (15-06-29; 16-04-06; 17-08-19). Informert samtykke ble innhentet fra barnas omsorgspersoner. Alt forskningspersonell har gjennomført opplæring i forsøkspersoner før de samler inn data med NNS-enheten. SNL-teamet har generert flere opplæringsressurser og protokoller som nytt forskningspersonell må fullføre før datainnsamling ved hjelp av NNS-enheten. Disse treningsøktene inkluderer gjennomgang av …

Representative Results

NNS-enheten har blitt brukt i en rekke publiserte studier som inkluderer NNS-utfallsmål 17,18,19. I eksempeldataene vist i figur 7 har utbrudd blitt identifisert manuelt med følgende kriterier: mer enn én sugesyklus per utbrudd, sykluser med minst en amplitude på 1 cmH2O og sugebølgeformer innen 1000 ms fra hverandre. Når utbrudd er identifisert, sender den egendefinerte makroen ut …

Discussion

NNS-enheten har flere begrensninger som det er viktig å erkjenne. Selv om NNS gir kritisk innsikt i fôring⁹, er det en betydelig grad av ekstrapolering fra NNS til fôringsprestasjon. Løsninger på denne begrensningen har inkludert forskerteam som parrer NNS-resultater med faktiske fôringsobservasjoner og omfattende fôringsrelaterte spørreskjemaer for omsorgspersoner for mer fullstendig å fange opp hvordan NNS forholder seg til fôring¹⁸. I tillegg kan et spedbarn ha…

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