מדידות פרמטרי מציצה לא מזינים באמצעות מערכת מתמרי לחץ מותאמת אישית
Summary
מכשיר המציצה הלא מזין (NNS) יכול לאסוף ולכמת בקלות תכונות NNS באמצעות מוצץ המחובר למתמר לחץ ומוקלט באמצעות מערכת איסוף נתונים ומחשב נייד. כימות של פרמטרים NNS יכול לספק תובנה חשובה לגבי ההתפתחות העצבית הנוכחית והעתידית של הילד.
Abstract
מכשיר המציצה הלא מזין (NNS) הוא מערכת מתמרי לחץ ניידת וידידותית למשתמש המכמתת את התנהגות ה- NNS של תינוקות על מוצץ. הקלטה וניתוח של אות NNS באמצעות המערכת שלנו יכולים לספק מדדים של משך התפרצות NNS של תינוק (ים), משרעת (cmH2O) ותדר (Hz). להערכה מדויקת, אמינה וכמותית של NNS יש ערך עצום בשמש סמן ביולוגי להזנה, דיבור-שפה, התפתחות קוגניטיבית ומוטורית בעתיד. מכשיר NNS שימש בקווי מחקר רבים, שחלקם כללו מדידת תכונות NNS כדי לחקור את ההשפעות של התערבויות הקשורות להזנה, אפיון התפתחות NNS בין אוכלוסיות, ומתאם התנהגויות מציצה עם התפתחות עצבית לאחר מכן. המכשיר שימש גם במחקר בריאות וסביבה כדי לבחון כיצד חשיפות ברחם יכולות להשפיע על התפתחות NNS בתינוקות. לפיכך, מטרת העל במחקר ובשימוש קליני במכשיר NNS היא להתאים פרמטרים של NNS עם תוצאות נוירו-התפתחותיות כדי לזהות ילדים בסיכון לעיכובים התפתחותיים ולספק התערבות מוקדמת מהירה.
Introduction
מציצה לא מזינה (NNS) היא אחת ההתנהגויות המתרחשות הראשונות שתינוק יכול לבצע עם פיו זמן קצר לאחר הלידה, ולכן יש לה פוטנציאל לספק תובנות משמעותיות על התפתחות המוח1. NNS מתייחס לתנועות מציצה ללא צריכה תזונתית (למשל, מציצת מוצץ) ומאופיין בסדרה של הבעות קצובות ותנועות יניקה של הלסת והלשון עם הפסקות הפסקה לנשימה. פרמטרים נפוצים של NNS צוינו ככוללים פרץ NNS ממוצע (סדרה של מחזורי מציצה) של 6-12 מחזורי מציצה עם תדירות תוך פרצית של שתי מציצות לשנייה2; עם זאת, מאפייני NNS משתנים בין אוכלוסיות קליניות 3,4 ומשתנים באופן דינמי במהלך השנה הראשונה לחיים5. שינויים אלה מיוחסים לצמיחת חלל הפה והאנטומיה הנלווית אליו, הבשלה של מיומנויות האכלה והתפתחות עצבית, והתנסויות. הבסיסים העצביים של NNS כוללים בעיקר את מחולל התבניות המרכזי של המציצה באפור המרכזי של גזע המוח, הכולל רשת מורכבת של נוירונים בין-עצביים וגרעיני הפנים והנוירון המוטורי הטריגמינלי6. NNS מתואם מסתמך גם על מסלולים עצביים שלמים בין אזורי קליפת המוח וגזע המוח כדי לווסת את ביצועיו לגירויים חושיים 7,8, מה שהופך את NNS לאינדיקטור בר-קיימא לתפקוד והתפתחות עצביים מוקדמים.
מדדי NNS קשורים להצלחה בהאכלה בפגים 9,10, ותוצאות מציצה והאכלה נקשרו לאחר מכן להתפתחות מוטורית, תקשורתית וקוגניטיבית 11,12,13. במחקר רטרוספקטיבי שאפיין 23 ילדים בגיל הגן עם ליקויי שפה ומוטוריים, ל-87% הייתה היסטוריה של בעיות האכלה מוקדמות, שכללו קשיים במציצה11. ביצועי מציצה תזונתית מיד לאחר הלידה ודיווחי מטפלים על קשיי האכלה היו קשורים באופן מובהק לתחומים רבים של התפתחות עצבית בקרב ילדים בני 18 חודשים בגילאי12,14. באופן מעניין, הרגישות והספציפיות של ביצועי ההזנה היו גבוהים יותר מהערכת אולטרסאונד של המוח במדדי תוצאה נוירו-התפתחותית12. במחקר אחר, ציוני ביצועים מוטוריים אוראליים/אוראליים שהוערכו באמצעות סולם הערכה אוראלי-מוטוריבילוד 15 בינקות המוקדמת היו קשורים למיומנויות מוטוריות, שפה ומדדי אינטליגנציה בגיל 2 ו -5 שנים בקבוצה של ילדים שנולדו בטרם עת13,16.
בהתחשב בכך שמציצה והאכלה יכולות להיות אינדיקטורים רגישים לתוצאות נוירו-התפתחותיות במהלך הילדות, יש צורך קריטי בהערכה נגישה, מדויקת וכמותית של NNS כדי לסייע בזיהוי ילדים בסיכון להתפתחות מאוחרת והפרעה כדי לספק התערבות מוקדמת. צורך זה הוביל לתכנון ושימוש מחקרי במכשיר NNS של מעבדת הדיבור והנוירו-פיתוח (SNL). מכשיר נייד זה כולל מוצץ המחובר לקצה של ידית אחיזה קלה לאחיזה, מחובר למתמר לחץ מותאם אישית שתוכנן בתוך החברה, ומחובר למרכז איסוף נתונים (DAC). ה- DAC מתחבר למחשב נייד, והנתונים נרשמים באמצעות תוכנת איסוף וניתוח נתונים. מתמר הלחץ מודד שינויי לחץ בתוך המוצץ וממיר אותו לאות מתח. ה- DAC מכיל ממירים המשנים את אות המתח האנלוגי לערכים דיגיטליים ב- cmH2O המוצגים באופן חזותי ומוקלטים באמצעות תוכנת רכישת הנתונים וניתוחם. מדדי התוצאה של NNS שניתן לנתח מצורת הגל של אות המציצה כוללים משך NNS (כמה זמן נמשך פרץ מציצה נמדד ב-s), משרעת (נמדדת כגובה שיא שהופחת על ידי שיא שוקת בסמ”ק2O), מחזורים/פרץ (מספר מחזורי מציצה בתוך פרץ), תדירות (תדירות תוך-פרצית הנמדדת בהרץ), מחזורים (מספר מחזורי מציצה המתרחשים בדקה), והתפרצויות (מספר פרצי מציצה המתרחשים בדקה).
Protocol
Representative Results
Discussion
למכשיר NNS יש מספר מגבלות שחשוב להכיר בהן. למרות ש-NNS מספק תובנה קריטית לגבי הזנת9, יש כמות ניכרת של אקסטרפולציה מ-NNS לביצועי האכלה. פתרונות למגבלה זו כללו צוותי מחקר שזיווגו תוצאות NNS עם תצפיות האכלה בפועל ושאלונים מקיפים הקשורים להאכלה עבור מטפלים כדי ללכוד באופן מלא יותר כיצד NN…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להכיר במקורות המימון הבאים של ה-NIH: DC016030 ו-DC019902. ברצוננו להודות גם לחברי המעבדה לדיבור והתפתחות עצבית ולמשפחות שהשתתפו במחקרים הרבים שלנו.
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 |
References
- Poore, M. A., Barlow, S. M. Suck predicts neuromotor integrity and developmental outcomes. Pers Speech Sci Orofacial Disorders. 19 (1), 44-51 (2009).
- Wolff, P. H. The serial organization of sucking in the young infant. Pediatrics. 42 (6), 943-956 (1968).
- Estep, E., Barlow, S. M., Vantipalli, R., Finan, D., Lee, J. Non-nutritive suck parameters in preterm infants with RDS. J Neonatal Nur. 14 (1), 28-34 (2008).
- Lau, C., Alagugurusamy, R., Schanler, R. J., Smith, E. O., Shulman, R. J. Characterization of the developmental stages of sucking in preterm infants during bottle feeding. Acta Paediatr. 89 (7), 846-852 (2000).
- Martens, A., Hines, M., Zimmerman, E. Changes in non-nutritive suck between 3 and 12 months. Early Human Dev. 149, 105141 (2020).
- Barlow, S. M., Estep, M. Central pattern generation and the motor infrastructure for suck, respiration, and speech. J Comm Disorders. 39 (5), 366-380 (2006).
- Poore, M., Zimmerman, E., Barlow, S. M., Wang, J., Gu, F. Patterned orocutaneous therapy improves sucking and oral feeding in preterm infants. Acta Paediatr. 97 (7), 920-927 (2008).
- Zimmerman, E., Foran, M. Patterned auditory stimulation and suck dynamics in full-term infants. Acta Paediatr. 106 (5), 727-732 (2017).
- Bingham, P. M., Ashikaga, T., Abbasi, S. Prospective study of non-nutritive sucking and feeding skills in premature infants. Arch Dis Childhood. 95 (3), F194-F200 (2010).
- Pineda, R., Dewey, K., Jacobsen, A., Smith, J. Non-nutritive sucking in the preterm infant. Am J of Perinatol. 36 (3), 268-277 (2019).
- Malas, K., Trudeau, N., Chagnon, M., McFarland, D. H. Feeding-swallowing difficulties in children later diagnosed with language impairment. Dev Med Child Neurol. 57 (9), 872-879 (2015).
- Mizuno, K., Ueda, A. Neonatal feeding performance as a predictor of neurodevelopmental outcome at 18 months. Dev Med Child Neurol. 47 (5), 299-304 (2005).
- Wolthuis-Stigter, M. I., et al. Sucking behaviour in infants born preterm and developmental outcomes at primary school age. Dev Med Child Neurol. 59 (8), 871-877 (2017).
- Adams-Chapman, I., Bann, C. M., Vaucher, Y. E., Stoll, B. J. Association between feeding difficulties and language delay in preterm infants using Bayley scales of infant development – Third edition. J Pediatr. 163 (3), 680-685 (2013).
- Palmer, M. M., Crawley, K., Blanco, I. A. Neonatal oral-motor assessment scale: A reliability study. J Perinatol. 13 (1), 28-35 (1993).
- Wolthuis-Stigter, M. I., et al. The association between sucking behavior in preterm infants and neurodevelopmental outcomes at 2 years of age. J Pediatr. 166 (1), 26-30 (2015).
- Hill, R. R., Hines, M., Martens, A., Pados, B. F., Zimmerman, E. A pilot study of non-nutritive suck measures immediately pre- and post-frenotomy in full term infants with problematic feeding. J Neonatal Nurs. 28 (6), 413-419 (2022).
- Hines, M., Hardy, N., Martens, A., Zimmerman, E. Birth order effects on breastfeeding self-efficacy, parent report of problematic feeding and infant feeding abilities. J Neonatal Nurs. 28 (1), 16-20 (2022).
- Murray, E. H., Lewis, J., Zimmerman, E. Non-nutritive suck and voice onset time: Examining infant oromotor coordination. PLoS One. 16 (4), 30250529 (2021).
- Zimmerman, E., DeSousa, C. Social visual stimuli increase infants suck response: A preliminary study. PLoS One. 13 (11), e0207230 (2018).
- Zimmerman, E., Carpenito, T., Martens, A. Changes in infant non-nutritive sucking throughout a suck sample at 3-months of age. PLoS One. 15 (7), e0235741 (2020).
- Kim, C., et al. Associations between biomarkers of prenatal metals exposure and non-nutritive suck among infants from the PROTECT birth cohort in Puerto Rico. Front Epidemiol. 2, 1057515 (2022).
- Morton, S., et al. Non-nutritive suck and airborne metal exposures among Puerto Rican infants. Sci Total Environ. 789, 148008 (2021).
- Zimmerman, E., et al. Associations of gestational phthalate exposure and non-nutritive suck among infants from the Puerto Rico Testsite for Exploring Contamination Threats (PROTECT) birth cohort study. Environ Int. 152, 106480 (2021).
- Zimmerman, E., et al. Examining the association between prenatal maternal stress and infant non-nutritive suck. Pediatr Res. 93, 1285-1293 (2023).
- Martens, A., Phillips, H., Hines, M., Zimmerman, E. An examination of the association between infant non-nutritive suck and developmental outcomes at 12 months. PLoS One. 19 (2), e0298016 (2024).
- Zimmerman, E., Barlow, S. M. Pacifier stiffness alters the dynamics of the suck central pattern generator. J Neonatal Nurs. 14 (3), 79-86 (2008).
- Zimmerman, E., Forlano, J., Gouldstone, A. Not all pacifiers are created equal: A mechanical examination of pacifiers and their influence on suck patterning. Am J Speech-Lang Pathol. 26 (4), 1202-1212 (2017).
- Choi, B. H., Kleinheinz, J., Joos, U., Komposch, G. Sucking efficiency of early orthopaedic plate and teats in infants with cleft lip and palate. Int J Oral Maxillofacial Surg. 20 (3), 167-169 (1991).
- Clark, H. M., Henson, P. A., Barber, W. D., Stierwalt, J. A. G., Sherrill, M. Relationships among subjective and objective measures of tongue strength and oral phase swallowing impairments. Am J Speech-Lang Pathol. 12 (1), 40-50 (2003).
- Wahyuni, L. K., et al. A comparison of objective and subjective measurements of non-nutritive sucking in preterm infants. Paediatr Indonesia. 62 (4), 274-281 (2022).
- Neiva, F. C. B., Leone, C., Leon, C. R. Non-nutritive sucking scoring system for preterm newborns. Acta Paediatr. 97 (10), 1370-1375 (2008).
- Pereira, M., Postolache, O., Girão, P. A smart measurement and stimulation system to analyze and promote non-nutritive sucking of premature babies. Measurement Sci Rev. 11 (6), 173-180 (2011).
- Grassi, A., et al. Sensorized pacifier to evaluate non-nutritive sucking in newborns. Med Eng Phys. 38 (4), 398-402 (2016).
- Cunha, M., et al. A promising and low-cost prototype to evaluate the motor pattern of nutritive and non-nutritive suction in newborns. J Pediatr Neonatal Individualized Med. 8 (2), 1-11 (2019).
- Nascimento, M. D., et al. Reliability of the S-FLEX device to measure non-nutritive sucking pressure in newborns. Audiol Comm Res. 24, e2191 (2019).
- Truong, P., et al. Non-nutritive suckling system for real-time characterization of intraoral vacuum profile in full term neonates. IEEE J Translat Eng Health Med. 11, 107-115 (2023).
- Ebrahimi, Z., Moradi, H., Ashtiani, S. J. A compact pediatric portable pacifier to assess non-nutritive sucking of premature infants. IEEE Sensors J. 20 (2), 1028-1034 (2020).
- Akbarzadeh, S., et al. Evaluation of Apgar scores and non-nutritive sucking skills in infants using a novel sensitized non-nutritive sucking system. 42nd Ann Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. , 4282-4285 (2020).
- Akbarzadeh, S., et al. Predicting feeding conditions of premature infants through non-nutritive sucking skills using a sensitized pacifier. IEEE Trans Biomed Eng. 69 (7), 2370-2378 (2022).
- Barlow, S. M., Finan, D. S., Lee, J., Chu, S. Synthetic orocutaneous stimulation entrains preterm infants with feeding difficulties to suck. J Perinatol. 28, 541-548 (2008).
- Barlow, S. M., et al. Frequency-modulated orocutaneous stimulation promotes non-nutritive suck development in preterm infants with respiratory distress syndrome or chronic lung disease. J Perinatol. 34, 136-142 (2014).
- Song, D., et al. Patterned frequency-modulated oral stimulation in preterm infants: A multicenter randomized controlled trial. PLoS One. 14 (2), e0212675 (2019).
- Soos, A., Hamman, A. Implementation of the NTrainer system into clinical practice targeting neurodevelopment of pre-oral skills and parental involvement. Newborn Infant Nurs Rev. 15 (2), 46-48 (2015).
