2024-05-04 17:29

用改进的奶嘴技术和人工智能算法评估新生儿护理力学

最近的一项研究表明,一种改进的安抚奶嘴和人工智能算法可以分析它产生的数据,从而确定新生儿是否正在学习正确的护理机制。

具体来说,加州大学圣地亚哥分校的研究人员根据八个独立的参数,测量了婴儿是否有足够的哺乳力量来进行母乳喂养,以及他们是否有规律地哺乳。

该研究结果发表在4月18日的《IEEE健康与医学转化工程杂志》网络版上,为研究人员提供了客观的数据,表明标准评估可以得到改进,并有可能预防手术干预。

目前,临床医生依靠两种方法来确定婴儿是否喂养得当。一个是客观的:婴儿是否增加了足够的体重?另一种比较主观:临床医生把一根手指放进婴儿嘴里,评估婴儿吮吸那根手指的情况。

测试方法有两个组成部分。其中一种装置由一个简单的奶嘴组成,连接到一根36英寸长的管子上,管子依次连接到一个真空传感器和一个从传感器收集数据的芯片。该设备可以连接到任何笔记本电脑。弗里德是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的一名教员,他说:“我们想让这项技术尽可能简单,使用现成的、具有成本效益的组件,以促进临床应用。”

第二个组件是显示数据并使用机器学习算法识别异常和异常值的软件。当婴儿吮吸奶嘴时,软件会记录数据,并将这些数据与其他婴儿的信息进行比较。两种不同的机器学习算法分析数据并标记异常模式,如果它们存在的话。

先前的研究表明,用奶嘴进行非营养性哺乳产生的数据可用于评估母乳喂养。

“依靠科学数据来支持我的评估,这让我感到放心,”该研究的资深作者之一、加州大学圣地亚哥分校健康中心的语言病理学家和哺乳顾问艾琳·沃尔什(Erin Walsh)说。“我们希望我们的研究结果能帮助那些努力母乳喂养的父母,并改善长期的健康状况。”

这项研究的发现基本上证实了临床医生的结论。但该研究也表明,目前的标准做法是由临床医生将指尖插入婴儿口中,对婴儿的哺乳能力进行主观评估,这种做法可以通过该设备产生的数据得到改进。

该论文的第一作者、弗兰德实验室的博士生Phuong Truong说:“在第一个月内早期发现母乳喂养困难是至关重要的,因为这正好是母乳形成的重要阶段,也是乳房容易受伤的阶段。”

她说,虽然母亲们可以得到医疗援助,但缺乏精确的测量工具意味着发现潜在问题可能需要更长的时间,这可能会导致母乳喂养率下降。Truong说:“我们的测量系统旨在尽早提供有关婴儿哺乳能力的快速和精确数据,使临床医生能够快速解决根本原因,并有可能减轻母乳喂养消耗。”

需要做舌结手术吗?

据估计,7%的婴儿被诊断出患有一种名为“舌结”的疾病,这种疾病是指舌头和口腔底部之间的连接过于紧密,限制了舌头的运动。这种情况给母乳喂养带来了挑战,通常需要手术,即所谓的截骨术,即切断舌头和口腔底部之间的结缔组织。

来自该设备的数据显示,接受截骨手术的婴儿中,有一半在手术前后没有变化。另一半的数据模式异常,并且算法确定需要进行截骨手术,他们确实从手术中受益,手术后的哺乳行为得到了很大改善。

这些结果表明,在某些情况下,手术干预是可以预防的。

来自该设备的数据还标记了五个婴儿的异常哺乳行为,这些行为在临床检查中没有被发现。

这些发现很重要,因为在不到十年的时间里,截骨手术的数量增加了十倍。沃尔什补充说:“我们的数据表明,截骨术并不是解决母乳喂养困难的万能方法。”

这项研究是如何进行的

这项概念验证研究得到了加州大学圣地亚哥分校内部审查委员会的批准。研究人员从加州大学圣地亚哥分校语音和吞咽中心、加州大学圣地亚哥分校拉霍亚儿科健康中心和加州大学圣地亚哥分校雅各布斯医疗中心招募了30天以下健康足月婴儿的父母。

总的来说,91名概念验证研究的参与者是在加州大学圣地亚哥分校健康中心的普通儿科医生的常规产后护理期间招募的,或者是在咨询各自所在地的喂养专家的时候招募的。婴儿纳入标准包括确定母乳喂养且没有明显出生或产后并发症的足月健康婴儿。

在这项研究中,临床医生对设备数据不知情,并仅根据标准实践进行评估。经过临床评估后,父母有机会使用改良的奶嘴,对婴儿进行60秒的口内吸吮真空测量。

下一个步骤

接下来的步骤包括在加州大学圣地亚哥分校健康中心外进行临床试验,最终目标是使设备和算法在儿科实践中广泛使用,在婴儿第一次就诊时使用。

弗兰德和沃尔什正在创办一家公司,从加州大学圣地亚哥分校获得这项技术的许可,并将其应用于诊所。

这项研究的部分资金来自加州大学圣地亚哥分校、美国国立卫生研究院、威廉·h·玛蒂·瓦蒂斯·哈里斯基金会和加州大学圣地亚哥分校克虏伯综合研究中心的医学镀锌工程倡议。