Medições de parâmetros de sucção não nutritivos usando um sistema de transdutor de pressão personalizado

Resumo

O dispositivo de sucção não nutritiva (NNS) pode facilmente coletar e quantificar as características do NNS usando uma chupeta conectada a um transdutor de pressão e registrada por meio de um sistema de aquisição de dados e laptop. A quantificação dos parâmetros do NNS pode fornecer informações valiosas sobre o neurodesenvolvimento atual e futuro de uma criança.

Resumo

O dispositivo de sucção não nutritiva (NNS) é um sistema transdutor de pressão transportável e fácil de usar que quantifica o comportamento NNS dos bebês em uma chupeta. A gravação e análise do sinal NNS usando nosso sistema podem fornecer medidas da duração (s) da explosão de NNS de um bebê, amplitude (cmH₂O) e frequência (Hz). A avaliação precisa, confiável e quantitativa do NNS tem imenso valor em servir como um biomarcador para o desenvolvimento futuro da alimentação, da fala, da linguagem e do motor. O dispositivo NNS tem sido usado em várias linhas de pesquisa, algumas das quais incluíram a medição das características do NNS para investigar os efeitos das intervenções relacionadas à alimentação, caracterizando o desenvolvimento do NNS entre as populações e correlacionando os comportamentos de sucção com o neurodesenvolvimento subsequente. O dispositivo também tem sido usado em pesquisas de saúde ambiental para examinar como as exposições no útero podem influenciar o desenvolvimento de NNS infantis. Assim, o objetivo geral na pesquisa e utilização clínica do dispositivo NNS é correlacionar os parâmetros do NNS com os resultados do neurodesenvolvimento para identificar crianças em risco de atrasos no desenvolvimento e fornecer intervenção precoce rápida.

Introdução

A sucção não nutritiva (NNS) é um dos primeiros comportamentos que um bebê pode realizar com a boca logo após o nascimento e, portanto, tem o potencial de fornecer informações significativas sobre^{o desenvolvimento do} cérebro. NNS refere-se a movimentos de sucção sem ingestão nutricional (por exemplo, chupar chupeta) e é caracterizada por uma série de expressões rítmicas e movimentos de sucção da mandíbula e da língua com pausas para respirar. Observou-se que os parâmetros comuns do NNS incluem uma explosão média de NNS (série de ciclos de sucção) de 6-12 ciclos de sucção com uma frequência intra-explosão de duas sucções por segundo²; no entanto, as características da SNN variam entre as populações^clínicas3,4 e mudam dinamicamente durante o primeiro ano de^vida5. Essas alterações são atribuídas ao crescimento da cavidade oral e anatomia associada, maturação das habilidades alimentares e neurodesenvolvimento e experiências. As bases neurais do NNS incluem principalmente o gerador de padrão central de sucção no cinza central do tronco encefálico, compreendendo uma intrincada rede de interneurônios e os núcleos do neurônio motor facial e trigêmeo⁶. Um NNS coordenado também depende de vias neurais intactas entre as regiões corticais e do tronco encefálico para modular seu desempenho a estímulos sensoriais ^7,8, o que torna o NNS um indicador viável da função e desenvolvimento neural inicial.

As medidas de NNS estão ligadas ao sucesso alimentar em bebês prematuros ^9,10, e os resultados de sucção e alimentação têm sido associados ao desenvolvimento motor, de comunicação e cognitivo subsequente 11,12,13. Em um estudo retrospectivo que caracterizou 23 crianças em idade pré-escolar com alterações motoras e de linguagem, 87% tinham histórico de problemas de alimentação precoce, que incluíam dificuldades na sucção¹¹. O desempenho da sucção nutritiva imediatamente após o nascimento e os relatos dos cuidadores de dificuldades alimentares foram significativamente associados a múltiplos domínios do neurodesenvolvimento em crianças de 18 meses de idade^12,14. Curiosamente, a sensibilidade e a especificidade do desempenho alimentar foram maiores do que a avaliação ultrassonográfica do cérebro em medidas de resultados do neurodesenvolvimento¹². Em outro estudo, os escores de desempenho motor oral/sucção avaliados por meio da escala de avaliação motora oral^{neonatal 15} na primeira infância foram associados a habilidades motoras, linguagem e medidas de inteligência aos 2 e 5 anos de idade em uma coorte de crianças nascidas prematuramente^13,16.

Dado que a sucção e a alimentação podem ser indicadores sensíveis dos resultados do neurodesenvolvimento ao longo da infância, há uma necessidade crítica de avaliação acessível, precisa e quantitativa do NNS para ajudar a identificar crianças em risco de atraso e desenvolvimento desordenado para fornecer intervenção precoce. Essa necessidade levou ao projeto e à utilização de pesquisa do dispositivo NNS do Laboratório de Fala e Neurodesenvolvimento (SNL). Este dispositivo portátil inclui uma chupeta presa à extremidade de uma alça fácil de segurar, conectada a um transdutor de pressão personalizado projetado internamente e conectado a um centro de aquisição de dados (DAC). O DAC se conecta a um laptop e os dados são registrados por meio de um software de aquisição e análise de dados. O transdutor de pressão mede as mudanças de pressão dentro da chupeta e as converte em um sinal de tensão. O DAC contém conversores que alteram o sinal de tensão analógica para valores digitais em cmH₂O que são visualizados e registrados por meio do software de aquisição e análise de dados. As medidas de resultado do NNS que podem ser analisadas a partir da forma de onda do sinal de sucção incluem duração do NNS (quanto tempo dura uma rajada de sucção medida em s), amplitude (medida como altura do pico subtraída pelo pico-vale em cmH₂O), ciclos/explosão (número de ciclos de sucção dentro de uma rajada), frequência (frequência intra-explosão medida em Hz), ciclos (número de ciclos de sucção que ocorrem em um min), e rajadas (número de rajadas de sucção que ocorrem em um minuto).

Protocolo

O conselho de revisão institucional da Northeastern University aprovou estudos usando o dispositivo NNS com seres humanos (15-06-29; 16-04-06; 17-08-19). O consentimento informado foi obtido dos cuidadores das crianças. Todo o pessoal de pesquisa concluiu o treinamento em seres humanos antes de coletar quaisquer dados com o dispositivo NNS. A equipe do SNL gerou vários recursos e protocolos de treinamento para novos pesquisadores concluírem antes da coleta de dados usando o dispositivo NNS. Essas sessões de treinamento incluem a revisão do protocolo a seguir.

1. Configuração do dispositivo NNS

1. Abra a caixa transportável (Figura 1) e remova os seguintes componentes do dispositivo: DAC e seu cabo de alimentação, caixa transdutora de pressão personalizada (caixa NNS) com alça receptora de chupeta e cabo cinza conectado, laptop e o cabo USB que o conecta ao DAC e chupeta.
2. Conecte os seguintes componentes: o cabo de alimentação no DAC e uma tomada de três pinos, um cabo cinza conectado à caixa NNS na primeira porta redonda frontal do DAC e um cabo USB no laptop e no DAC (Figura 2).
3. Ligue o DAC usando o botão liga/desliga na parte traseira e faça login no laptop/computador.

2. Calibração do dispositivo NNS

1. Remova o calibrador de pressão e a seringa de 1 mL do estojo.
2. Desaparafuse o receptor de chupeta preto da alça. Aparafuse a alça no calibrador de pressão de forma que a alça fique na horizontal com o calibrador de pressão (Figura 3A-C).
3. Puxe o êmbolo da seringa totalmente para fora e aparafuse-o na posição superior do calibrador de pressão. A seringa deve estar perpendicular ao calibrador de pressão (Figura 3D).
4. No laptop, abra a planilha rotulada SNL Suck Analyzer Calibration File.
   NOTA: Este arquivo contém fórmulas que avaliam a variabilidade da pressão entre o aplicativo de aquisição e análise de dados e o dispositivo calibrador de pressão medido em psi. Há uma caixa no canto superior esquerdo para entrada de dados, que é usada para inserir leituras de dados do calibrador de pressão e do LabChart Calibração File (descrito abaixo).
   1. Clique com o botão direito do mouse na guia que diz Duplicar e Renomear como Data e selecione Mover ou Copiar.
   2. Na janela pop-up Mover ou Copiar, clique na caixa Criar uma cópia no arquivo de calibração do SNL Suck Analyzer e clique em Ok.
   3. Clique duas vezes na guia que acabou de ser copiada e renomeie-a como a data atual.
5. Abra o arquivo de aquisição e análise de dados na área de trabalho do laptop rotulado Arquivo de calibração.
   NOTA: Certifique-se de que a planilha ainda possa ser visualizada na tela do laptop, o que pode exigir a minimização e reorganização da planilha e das janelas do aplicativo de aquisição e análise de dados.
6. Pressione o botão liga/desliga no dispositivo calibrador de pressão para ligá-lo.
7. No laptop, selecione Iniciar no arquivo de calibração enquanto a engrenagem da caixa NNS estiver em zero. Verifique a amostragem da forma de onda ao longo do tempo no arquivo.
   NOTA: A caixa NNS tem duas opções de configuração: Zero e Amostra. Certifique-se de que esteja definido como Zero antes de iniciar a calibração. O botão Iniciar do arquivo só será ativado quando o arquivo for aberto depois que o DAC for ligado. Se o arquivo for aberto e o botão Iniciar não puder ser clicado, feche o arquivo, ligue o DAC e reabra o arquivo.
8. Em suas respectivas células na planilha (ou seja, nas colunas Programa DAC e Calibrador Vermelho), registre o valor no canto superior direito do Calibração File e o valor no dispositivo calibrador de pressão enquanto psi está em 0.00 (Figura 4A).
9. Gire a engrenagem de Zero para Sample na caixa NNS. Aguarde aproximadamente 15 s para dar tempo suficiente para que o transdutor de pressão mude as funções de gravação.
10. Pressione lentamente o êmbolo da seringa até que o calibrador de pressão atinja um valor o mais próximo possível de 0.2 psi e, em seguida, preencha a calibração File com os valores do calibrador de pressão em suas respectivas células na planilha.
11. Repita a etapa 2.10. para os seguintes valores de psi: 0,4, 0,6 e 0,8 (Figura 4A).
12. Depois que todos os valores forem inseridos na planilha, clique em Parar no arquivo de calibração. Na planilha, verifique as células Slope e Goodness of Fit localizadas à direita da tabela que foi usada para inserir os valores de psi do aplicativo de aquisição e análise de dados e do dispositivo de calibração (Figura 4B). Se ambas as células estiverem destacadas em verde, a calibração foi bem-sucedida; Prossiga para a etapa 2.13.
    NOTA: Se uma ou ambas as células estiverem vermelhas, limpe os valores nas células de medição psi na planilha, gire a caixa NNS de Sample para Zero, feche a calibração File , desligue o calibrador de pressão pressionando o botão Power , desparafuse totalmente a seringa do calibrador de pressão e puxe o êmbolo da seringa totalmente para fora antes de aparafusá-lo novamente. Repita as etapas 2.5. - 2.12.
13. Feche o Calibração File sem salvar, gire a engrenagem na caixa NNS para Zero e desligue o calibrador de pressão pressionando o botão Liga / Desliga .
14. Desaparafuse a seringa do calibrador de pressão. Puxe o êmbolo da seringa totalmente para fora novamente e aparafuse-o novamente no calibrador de pressão.
15. Na área de trabalho do computador, selecione e abra o arquivo rotulado Arquivo de configurações mestre. No canal superior do arquivo, clique na seta para opções suspensas em Pressão de sucção e selecione Aritmética.
    NOTA: Certifique-se de que a planilha ainda possa ser visualizada na tela do laptop/computador, o que pode exigir a minimização e reorganização da planilha e das janelas do aplicativo de aquisição e análise de dados.
16. Entre parênteses da caixa de texto Fórmula no arquivo de aquisição e análise de dados, digite os valores da planilha que estão localizados nas células azuis acima das células Inclinação e Qualidade do Ajuste (Figura 4C). Clique em OK no arquivo.
17. Ligue o calibrador de pressão novamente usando o botão Liga / Desliga . Pressione Iniciar no arquivo de configurações mestre. Gire a caixa NNS de volta para Sample e aguarde 15 s.
18. Pressione o êmbolo da seringa o mais próximo possível de 0.5 psi conforme lido no calibrador de pressão.
19. Role para a direita na planilha e registre o valor do arquivo de configurações mestre na célula identificada DAC e o valor do calibrador de pressão na célula rotulada Calibrador (Figura 4D). Se a célula de erro percentual estiver destacada em verde, a calibração foi concluída com êxito. Se estiver vermelho, limpe os dados inseridos nesta etapa e reinicie o processo de calibração a partir da etapa 2.13.
20. Clique em Parar no arquivo de configurações mestre. Gire a caixa NNS para Zero. Salve o arquivo de configurações mestre selecionando Arquivo e, em seguida, Salvar como configurações. Nomeie o arquivo como a data da calibração bem-sucedida.
21. Na planilha, selecione Arquivo > Salvar e, em seguida, Arquivar > Fechar.
22. Desligue o calibrador de pressão pressionando o botão Liga / Desliga . Desaparafuse a alça e a seringa do calibrador de pressão e aperte o receptor preto de volta na alça. Desligue, desconecte e embale os componentes do dispositivo de volta no estojo.

3. Coleta de dados de sucção não nutritiva

1. Conclua as etapas 1.1. - 1.3. para configuração de dispositivo NNS.
2. Lave as mãos, coloque luvas de látex e coloque uma chupeta recém-aberta no receptor da chupeta (Figura 5).
3. Abra o arquivo de aquisição e análise de dados na área de trabalho do laptop com a data de calibração mais recente. Depois que o arquivo for aberto, selecione Iniciar.
4. Gire a engrenagem da caixa NNS de Zero para Sample. Aguarde aproximadamente 15 s para dar tempo suficiente para que o transdutor de pressão mude as funções de gravação.
5. Ofereça a chupeta à criança em uma posição confortável e segure-a para que ela chupe por 2 a 5 minutos (ou o tempo que for tolerável para a criança e confortável com o cuidador).
   NOTA: Posições preferenciais para medir NNS em crianças seriam posições de alimentação ideais para sua idade. O pesquisador ou um cuidador pode oferecer a chupeta à criança (Figura 6).
6. Quando a criança terminar ou 5 minutos tiverem passado, recupere a alça da chupeta de quem a estava segurando para a criança e pressione Parar no arquivo. Altere a engrenagem da caixa NNS de Sample para Zero.
7. Remova a chupeta do receptor e descarte-a com segurança seguindo os protocolos sanitários institucionais. Remova e descarte as luvas com segurança e lave as mãos.
8. Salve o arquivo selecionando Salvar como e nomeie o arquivo com o número de identificação do participante e a data da coleta de dados. Salve o arquivo na área de trabalho do laptop.
9. Desligue, desconecte e embale os componentes do dispositivo de volta no estojo.

4. Analisar amples não nutritivos suga

1. Usando um desktop ou laptop que tenha o software de aquisição e análise de dados, abra o arquivo de dados NNS do participante na área de trabalho clicando duas vezes nele.
2. Identifique manualmente as rajadas de sucção usando os seguintes critérios: rajadas de NNS com mais de um ciclo de sucção, cada ciclo de sucção com uma amplitude de pelo menos 1 cmH₂O e formas de onda dentro de 1000 ms uma da outra sendo consideradas como parte da mesma explosão de sucção (Figura 7).
   NOTA: É útil modificar a visualização da forma de onda (clique na caixa Definir escala horizontal no canto inferior direito da tela para ter opções de aumentar e diminuir o zoom) para identificar melhor os ciclos NNS do ruído. A análise é concluída em uma visão de 50:1. É importante observar que, à medida que exploramos o NNS em todas as populações, esses critérios podem mudar à medida que várias populações exibem padrões NNS alterados.
3. Para definir as configurações de análise de pico, selecione Análise de pico, Configurações e Opções de tabela. Marque as caixas T Início, T Fim, Altura, Área de pico e Período . Todas as outras caixas devem estar desmarcadas.
4. Use o cursor para clicar e arrastar uma caixa ao redor da primeira intermitência de NNS identificada com os critérios descritos na etapa 4.2.
5. Clique em Analisar (como parte das opções de análise de pico na barra de ferramentas superior), que identificará picos com parâmetros especificados na etapa 4.3.
6. Clique no botão Macro de análise de explosão , que gerará um menu pop-up do painel de dados.
7. No painel de dados, insira uma linha na coluna acima dos dados clicando com o botão direito do mouse nessa coluna, selecionando Inserir linha para a primeira intermitência de NNS e digitando Min 0-1 (ou em qualquer minuto em que a primeira intermitência ocorra).
8. Continue as etapas 4.4. - 4.6. até que todas as intermitências NNS tenham sido selecionadas. Continue a acompanhar o minuto em que as rajadas ocorrem caracterizando o minuto específico (por exemplo, Min 1-2, Min 2-3) no bloco de dados.
9. Quando a análise estiver concluída, selecione Arquivo > Salvar como e salve o arquivo NNS analisado como ID do participante, data e iniciais do pesquisador. Além disso, selecione Arquivo > Exportar > Bloco de Dados Somente como Arquivo de Texto > Salvar para salvar o arquivo do bloco de dados separadamente.
   NOTA: É importante salvar o arquivo NNS bruto, o arquivo NNS analisado e o arquivo de texto.
10. Processe o arquivo de texto por meio de uma macro de intermitência NNS personalizada. Isso produz um arquivo de texto analisado que contém as seguintes variáveis de intermitência: duração, frequência, altura (amplitude), contagem de intermitência, ciclos/intermitência e ciclos/minuto para cada intermitência de NNS. Ele também contém uma média para os dois minutos consecutivos de NNS com a maior contagem de ciclos, que geralmente é usada para análises finais. Ajuste dependendo de qual janela de análise precisa ser analisada.

Resultados

O dispositivo NNS tem sido usado em vários estudos publicados que incorporam medidas de resultados ^NNS17,18,19. Nos dados de exemplo mostrados na Figura 7, as rajadas foram identificadas manualmente com os seguintes critérios: mais de um ciclo de sucção por rajada, ciclos com pelo menos uma amplitude de 1 cmH₂O e formas de onda de sucção dentro de 1000 ms uma da outra. Depois que as...

Discussão

O dispositivo NNS tem várias limitações que é importante reconhecer. Embora o NNS forneça uma visão crítica sobre a alimentação⁹, há uma quantidade considerável de extrapolação do NNS para o desempenho da alimentação. As soluções para essa limitação incluíram equipes de pesquisa emparelhando os resultados do NNS com observações reais de alimentação e questionários abrangentes relacionados à alimentação para os cuidadores para capturar mais completamente como o NNS se re...

Materiais

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