Mesures des paramètres de succion non nutritive à l’aide d’un système de transducteur de pression personnalisé

Résumé

Le dispositif de succion non nutritive (NNS) peut facilement collecter et quantifier les caractéristiques des NNS à l’aide d’une sucette connectée à un transducteur de pression et enregistrée par un système d’acquisition de données et un ordinateur portable. La quantification des paramètres NNS peut fournir des informations précieuses sur le développement neurologique actuel et futur d’un enfant.

Résumé

Le dispositif de succion non nutritive (NNS) est un système de transducteur de pression transportable et convivial qui quantifie le comportement NNS des nourrissons sur une sucette. L’enregistrement et l’analyse du signal NNS à l’aide de notre système peuvent fournir des mesures de la durée, de l’amplitude (cmH₂O) et de la fréquence (Hz) d’un nourrisson. Une évaluation précise, fiable et quantitative des NNS a une immense valeur en tant que biomarqueur pour l’alimentation, la parole, le langage, le développement cognitif et moteur futur. Le dispositif NNS a été utilisé dans de nombreuses lignes de recherche, dont certaines ont inclus la mesure des caractéristiques NNS pour étudier les effets des interventions liées à l’alimentation, la caractérisation du développement des NNS dans les populations et la corrélation des comportements de succion avec le développement neurologique ultérieur. L’appareil a également été utilisé dans la recherche en santé environnementale pour examiner comment les expositions in utero peuvent influencer le développement du NNS chez le nourrisson. Ainsi, l’objectif primordial de la recherche et de l’utilisation clinique du dispositif NNS est de corréler les paramètres NNS avec les résultats neurodéveloppementaux afin d’identifier les enfants à risque de retards de développement et de fournir une intervention précoce rapide.

Introduction

La succion non nutritive (NNS) est l’un des premiers comportements qu’un nourrisson peut adopter avec sa bouche peu de temps après la naissance et a donc le potentiel de fournir des informations significatives sur le développement du cerveau¹. Le NNS fait référence à des mouvements de succion sans apport nutritionnel (par exemple, sucer une sucette) et se caractérise par une série d’expressions rythmiques et de mouvements de succion de la mâchoire et de la langue avec des pauses pour la respiration. Les paramètres communs des NNS comprennent une rafale moyenne de NNS (série de cycles de succion) de 6 à 12 cycles de succion avec une fréquence intra-rafale de deux succions par seconde² ; cependant, les caractéristiques du NNS varient entre les populations cliniques ^3,4 et changent dynamiquement au cours de la première année de vie⁵. Ces changements sont attribués à la croissance de la cavité buccale et de l’anatomie associée, à la maturation des capacités d’alimentation et du développement neurologique, et aux expériences. Les bases neuronales du NNS comprennent principalement le générateur de motif central de succion dans le gris central du tronc cérébral, comprenant un réseau complexe d’interneurones et les noyaux de motoneurones faciaux et trijumeaux⁶. Un NNS coordonné s’appuie également sur des voies neuronales intactes entre les régions corticales et du tronc cérébral pour moduler sa performance aux stimuli sensoriels ^7,8, ce qui fait du NNS un indicateur viable de la fonction et du développement neuronaux précoces.

Les mesures de la NNS sont liées au succès de l’alimentation chez les prématurés ^9,10, et les résultats de la succion et de l’alimentation ont été liés au développement moteur, cognitif et de communication ultérieur 11,12,13. Dans une étude rétrospective qui a caractérisé 23 enfants d’âge préscolaire souffrant de troubles du langage et de la motricité, 87% avaient des antécédents de problèmes d’alimentation précoces, qui comprenaient des difficultés à sucer¹¹. La performance de succion nutritive immédiatement après la naissance et les rapports de la personne qui s’occupait de l’enfant ont signalé des difficultés d’alimentation étaient significativement associés à plusieurs domaines du développement neurologique chez les enfants de 18 mois âgés de^12,14 ans. Fait intéressant, la sensibilité et la spécificité de la performance alimentaire étaient plus élevées que l’évaluation échographique du cerveau sur les mesures de résultats neurodéveloppementaux¹². Dans une autre étude, les scores de succion/performance motrice orale évalués via l’échelle d’évaluation oro-motrice néonatale¹⁵ dans la petite enfance étaient associés aux habiletés motrices, au langage et aux mesures de l’intelligence à l’âge de 2 et 5 ans dans une cohorte d’enfants nés prématurément ^13,16.

Étant donné que la succion et l’alimentation peuvent être des indicateurs sensibles des résultats neurodéveloppementaux tout au long de l’enfance, il existe un besoin critique d’une évaluation accessible, précise et quantitative des NNS pour aider à identifier les enfants à risque de développement retardé et désordonné afin de fournir une intervention précoce. Ce besoin a conduit à la conception et à l’utilisation en recherche de l’appareil NNS du Speech & Neurodevelopment Lab (SNL). Cet appareil portable comprend une sucette fixée à l’extrémité d’une poignée facile à tenir, connectée à un transducteur de pression personnalisé conçu en interne et connecté à un centre d’acquisition de données (DAC). Le DAC se connecte à un ordinateur portable et les données sont enregistrées via un logiciel d’acquisition et d’analyse de données. Le transducteur de pression mesure les changements de pression à l’intérieur de la sucette et les convertit en un signal de tension. Le DAC contient des convertisseurs qui transforment le signal de tension analogique en valeurs numériques en cmH₂O qui sont visualisées et enregistrées via le logiciel d’acquisition et d’analyse des données. Les mesures des résultats NNS qui peuvent être analysées à partir de la forme d’onde du signal d’aspiration comprennent la durée NNS (durée d’une rafale d’aspiration mesurée en s), l’amplitude (mesurée comme la hauteur du pic soustraite par le creux de crête en cmH₂O), les cycles/rafale (nombre de cycles d’aspiration dans une rafale), la fréquence (fréquence intra-rafale mesurée en Hz), les cycles (nombre de cycles d’aspiration qui se produisent en une minute), et les rafales (nombre de rafales de succion qui se produisent en une minute).

Protocole

Le comité d’examen institutionnel de l’Université Northeastern a approuvé des études utilisant le dispositif NNS sur des sujets humains (15-06-29 ; 16-04-06 ; 17-08-19). Le consentement éclairé a été obtenu de la part des personnes qui s’occupaient des enfants. Tout le personnel de recherche a suivi une formation sur les sujets humains avant de collecter des données avec le dispositif NNS. L’équipe SNL a généré plusieurs ressources et protocoles de formation pour les nouveaux membres du personnel de recherche avant la collecte de données à l’aide du dispositif NNS. Ces séances de formation comprennent l’examen du protocole suivant.

1. Configuration de l’appareil NNS

1. Ouvrez le boîtier transportable (Figure 1) et retirez les composants suivants de l’appareil : DAC et son cordon d’alimentation, boîtier de transducteur de pression personnalisé (boîtier NNS) avec poignée de récepteur de sucette et câble gris attaché, ordinateur portable et cordon USB qui le relie au DAC, et sucette.
2. Branchez les composants suivants : le cordon d’alimentation dans le DAC et une prise de courant à trois broches, un câble gris connecté au boîtier NNS dans le premier port rond avant du DAC et un cordon USB dans l’ordinateur portable et le DAC (Figure 2).
3. Allumez le DAC à l’aide de l’interrupteur d’alimentation situé à l’arrière et connectez-vous à l’ordinateur portable/ordinateur.

2. Étalonnage de l’appareil NNS

1. Retirez le calibrateur de pression et la seringue de 1 ml de l’étui.
2. Dévissez le récepteur de sucette noir de la poignée. Vissez la poignée sur l’appareil de mesure de pression de manière à ce qu’elle soit horizontale avec l’appareil de mesure de pression (Figure 3A-C).
3. Tirez complètement le piston de la seringue, puis vissez-le en position haute sur le calibrateur de pression. La seringue doit être perpendiculaire à l’calibrateur de pression (Figure 3D).
4. Sur l’ordinateur portable, ouvrez la feuille de calcul intitulée SNL Suck Analyzer Calibration File.
   REMARQUE : Ce fichier contient des formules qui évaluent la variabilité de la pression entre l’application d’acquisition et d’analyse des données et l’appareil de mesure de la pression mesurée en psi. Il y a une boîte dans le coin supérieur gauche pour la saisie des données, qui est utilisée pour entrer les lectures de données du calibrateur de pression et du fichier d’étalonnage LabChart (décrit ci-dessous).
   1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur l’onglet Duplicate and Rename as Date , puis sélectionnez Déplacer ou Copier.
   2. Dans la fenêtre contextuelle Déplacer ou Copier, cochez la case Créer une copie dans le fichier d’étalonnage de l’analyseur SNL Suck, puis cliquez sur OK.
   3. Double-cliquez sur l’onglet qui vient d’être copié et renommez-le en tant que date actuelle.
5. Ouvrez le fichier d’acquisition et d’analyse des données sur le bureau de l’ordinateur portable intitulé Fichier d’étalonnage.
   REMARQUE : Assurez-vous que la feuille de calcul est toujours visible sur l’écran de l’ordinateur portable, ce qui peut nécessiter de réduire et de réorganiser la feuille de calcul et les fenêtres de l’application d’acquisition et d’analyse de données.
6. Appuyez sur le bouton d’alimentation de l’appareil de calibrage de pression pour l’allumer.
7. Sur l’ordinateur portable, sélectionnez Démarrer dans le fichier d’étalonnage lorsque l’engrenage du boîtier NNS est à zéro. Vérifiez l’échantillonnage de la forme d’onde dans le temps sur le fichier.
   REMARQUE : La boîte NNS dispose de deux options de réglage : Zéro et Échantillon. Assurez-vous qu’il est réglé sur Zéro avant de commencer l’étalonnage. Le bouton Démarrer du fichier ne s’activera que lorsque le fichier sera ouvert après la mise sous tension du DAC. Si le fichier est ouvert et que vous ne pouvez pas cliquer sur le bouton Démarrer, fermez-le, mettez le DAC sous tension et rouvrez-le.
8. Dans leurs cellules respectives de la feuille de calcul (c.-à-d. sous les colonnes Programme DAC et Red Calibrator), notez la valeur dans le coin supérieur droit du fichier d’étalonnage et la valeur sur l’appareil d’étalonnage de pression lorsque le psi est à 0,00 (Figure 4A).
9. Tournez l’engrenage de zéro à échantillon sur la boîte NNS. Attendez environ 15 s pour laisser suffisamment de temps au transducteur de pression pour changer de fonction d’enregistrement.
10. Appuyez lentement sur le piston de la seringue jusqu’à ce que le calibrateur de pression atteigne une valeur aussi proche que possible de 0,2 psi, puis remplissez le fichier d’étalonnage avec les valeurs du calibrateur de pression dans leurs cellules respectives dans la feuille de calcul.
11. Répétez l’étape 2.10. pour les valeurs psi suivantes : 0,4, 0,6 et 0,8 (Figure 4A).
12. Une fois toutes les valeurs saisies dans la feuille de calcul, cliquez sur Arrêter dans le fichier d’étalonnage. Dans la feuille de calcul, vérifiez les cellules Slope and Goodness of Fit situées à droite du tableau qui a été utilisé pour saisir les valeurs psi de l’application d’acquisition et d’analyse de données et de l’appareil d’étalonnage (Figure 4B). Si les deux cellules sont surlignées en vert, l’étalonnage a réussi ; Passez à l’étape 2.13.
    REMARQUE : Si l’une ou les deux cellules sont rouges, effacez les valeurs dans les cellules de mesure psi dans la feuille de calcul, tournez la case NNS de l’échantillon à zéro, fermez le fichier d’étalonnage, éteignez le calibrateur de pression en appuyant sur le bouton d’alimentation , dévissez complètement la seringue du calibrateur de pression et tirez complètement le piston de la seringue avant de le revisser. Répétez les étapes 2.5. - 2.12.
13. Fermez le fichier d’étalonnage sans l’enregistrer, mettez l’engrenage du boîtier NNS à zéro et éteignez le calibrateur de pression en appuyant sur le bouton d’alimentation .
14. Dévissez la seringue du calibrateur de pression. Tirez à nouveau complètement le piston de la seringue, puis revissez-le sur le calibrateur de pression.
15. Sur le bureau de l’ordinateur, sélectionnez et ouvrez le fichier intitulé Fichier de paramètres maître. Sur le canal supérieur du fichier, cliquez sur la flèche des options déroulantes dans Suck Pressure et sélectionnez Arithmétique.
    REMARQUE : Assurez-vous que la feuille de calcul est toujours visible sur l’écran de l’ordinateur portable/de l’ordinateur, ce qui peut nécessiter de réduire et de réorganiser les fenêtres de la feuille de calcul et de l’application d’acquisition et d’analyse de données.
16. Dans les parenthèses de la zone de texte Formule du fichier d’acquisition et d’analyse des données, tapez les valeurs de la feuille de calcul qui se trouvent dans les cellules bleues au-dessus des cellules Pente et qualité de l’ajustement (Figure 4C). Cliquez sur OK dans le fichier.
17. Rallumez le calibrateur de pression à l’aide du bouton d’alimentation . Appuyez sur Démarrer dans le fichier de paramètres maître. Remettez la boîte NNS sur Échantillon et attendez 15 s.
18. Abaissez le piston de la seringue à une température aussi proche que celle indiquée sur le calibrateur de pression.
19. Faites défiler vers la droite dans la feuille de calcul et enregistrez la valeur du fichier de paramètres maître sous la cellule étiquetée DAC et la valeur du calibrateur de pression sous la cellule étiquetée Calibrateur (Figure 4D). Si la cellule de pourcentage d’erreur est mise en évidence en vert, l’étalonnage est terminé avec succès. S’il est rouge, effacez les données saisies à cette étape et redémarrez le processus d’étalonnage à partir de l’étape 2.13.
20. Cliquez sur Arrêter dans le fichier de paramètres maître. Mettez la case NNS à zéro. Enregistrez le fichier de paramètres maître en sélectionnant Fichier, puis Enregistrer en tant que paramètres. Nommez le fichier comme la date de l’étalonnage réussi.
21. Dans la feuille de calcul, sélectionnez Fichier > Enregistrer , puis Fichier > Fermer.
22. Éteignez le calibrateur de pression en appuyant sur le bouton d’alimentation . Dévissez la poignée et la seringue du calibrateur de pression et revissez le récepteur noir sur la poignée. Éteignez, débranchez et rangez les composants de l’appareil dans le boîtier.

3. Collecte de données non nutritives sur la succion

1. Complétez les étapes 1.1. - 1.3. pour la configuration de l’appareil NNS.
2. Lavez-vous les mains, mettez des gants en latex et fixez une sucette nouvellement ouverte au récepteur de la sucette (Figure 5).
3. Ouvrez le fichier d’acquisition et d’analyse des données sur le bureau de l’ordinateur portable avec la dernière date d’étalonnage. Une fois le fichier ouvert, sélectionnez Démarrer.
4. Tournez l’engrenage de la boîte NNS de zéro à échantillon. Attendez environ 15 s pour laisser suffisamment de temps au transducteur de pression pour changer de fonction d’enregistrement.
5. Offrez la sucette à l’enfant dans une position confortable et tenez-la pour qu’il puisse téter pendant 2 à 5 minutes (ou aussi longtemps que possible pour l’enfant et confortable avec sa personne qui s’occupe de lui).
   REMARQUE : Les positions préférables pour mesurer le NNS chez les enfants seraient des positions d’alimentation optimales pour leur âge. Le chercheur ou un soignant peut offrir la sucette à l’enfant (Figure 6).
6. Lorsque l’enfant a terminé ou que 5 minutes se sont écoulées, récupérez la poignée de la sucette de la personne qui la tenait pour l’enfant et appuyez sur Stop sur la lime. Changez l’engrenage de la boîte NNS de l’échantillon à zéro.
7. Retirez la sucette du récepteur et jetez-la en toute sécurité en suivant tous les protocoles sanitaires de l’établissement. Retirez et jetez les gants en toute sécurité et lavez-vous les mains.
8. Enregistrez le fichier en sélectionnant Enregistrer sous et nommez le fichier avec le numéro d’identification du participant et la date de collecte des données. Enregistrez le fichier sur le bureau de l’ordinateur portable.
9. Éteignez, débranchez et rangez les composants de l’appareil dans le boîtier.

4. L’analyse des substances non nutritives est très présente

1. À l’aide d’un ordinateur de bureau ou d’un ordinateur portable doté du logiciel d’acquisition et d’analyse des données, ouvrez le fichier de données NNS du participant sur le bureau en double-cliquant dessus.
2. Identifiez manuellement les salves d’aspiration à l’aide des critères suivants : les salves NNS ayant plus d’un cycle d’aspiration, chaque cycle d’aspiration ayant une amplitude d’au moins 1 cmH₂O, et les formes d’onde à moins de 1000 ms l’une de l’autre étant considérées comme faisant partie de la même salve d’aspiration (Figure 7).
   REMARQUE : Il est utile de modifier la vue de la forme d’onde (cliquez sur la case Définir la mise à l’échelle horizontale en bas à droite de l’écran pour avoir les options de zoom avant et arrière) pour mieux identifier les cycles NNS du bruit. L’analyse est réalisée dans une vue 50:1. Il est important de noter que lorsque nous explorons les NNS dans l’ensemble des populations, ces critères peuvent changer à mesure que diverses populations présentent des modèles de NNS modifiés.
3. Pour définir les paramètres d’analyse des pics, sélectionnez Analyse des pics, puis Paramètres, puis Options de table. Cochez les cases T Début, T Fin, Hauteur, Surface du pic et Période . Toutes les autres cases doivent être décochées.
4. À l’aide du curseur, cliquez et faites glisser une case autour de la première rafale NNS identifiée selon les critères décrits à l’étape 4.2.
5. Cliquez sur Analyser (dans le cadre des options d’analyse des pics dans la barre d’outils supérieure), ce qui permet d’identifier les pics avec les paramètres spécifiés à l’étape 4.3.
6. Cliquez sur le bouton Macro d’analyse en rafale , ce qui générera un menu contextuel du pavé de données.
7. Dans le bloc de données, insérez une ligne dans la colonne au-dessus des données en cliquant avec le bouton droit de la souris sur cette colonne, en sélectionnant Insérer une ligne pour la première rafale NNS et en tapant Min 0-1 (ou la minute à laquelle la première rafale se produit).
8. Continuez les étapes 4.4. - 4.6. jusqu’à ce que toutes les rafales NNS aient été sélectionnées. Continuez à noter la minute pendant laquelle les sursauts se produisent en caractérisant la minute spécifique (par exemple, Min 1-2, Min 2-3) dans le bloc de données.
9. Une fois l’analyse terminée, sélectionnez Fichier > Enregistrer sous, puis enregistrez le fichier NNS analysé en tant qu’ID du participant, date et initiales du chercheur. En outre, sélectionnez Fichier > Exporter > Data Pad uniquement en tant que fichier texte > Enregistrer pour enregistrer le fichier Data Pad séparément.
   REMARQUE : Il est important d’enregistrer le fichier NNS brut, le fichier NNS analysé et le fichier texte.
10. Traitez le fichier texte à l’aide d’une macro en rafale NNS personnalisée. Cela produit un fichier texte analysé qui contient les variables de rafale suivantes : durée, fréquence, hauteur (amplitude), nombre de rafales, cycles/rafale et cycles/minute pour chaque rafale NNS. Il contient également une moyenne pour les deux minutes consécutives de NNS avec le nombre de cycles le plus élevé, qui est souvent utilisée pour les analyses finales. Ajustez en fonction de la fenêtre d’analyse à analyser.

Résultats

Le dispositif NNS a été utilisé dans de nombreuses études publiées qui intègrent les mesures de résultats NNS 17,18,19. Dans l’exemple de données illustré à la figure 7, les salves ont été identifiées manuellement à l’aide des critères suivants : plus d’un cycle d’aspiration par salve, des cycles ayant une amplitude d’au moins 1 cmH₂O et des formes d’onde d’as...

Discussion

Le dispositif NNS présente plusieurs limites qu’il est important de reconnaître. Bien que les NNS fournissent des informations essentielles sur l’alimentation^{du 9}, il y a une quantité considérable d’extrapolation des NNS à la performance alimentaire. Pour remédier à cette limite, les équipes de recherche ont associé les résultats de la SNNS à des observations réelles sur l’alimentation et à des questionnaires complets sur l’alimentation pour les soignants afin de mieux saisi...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
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