The Effect of Utilizing a Smart Phone Decibel Reader Application by Unit Staff to Alert and Reduce Noise Levels in an Open-Design Neonatal Intensive Care Unit

Sound levels in the neonatal intensive care unit (NICU) consistently exceed the 45-decibel limit recommended by the American Academy of Pediatrics (AAP). Excessive noise has been shown to cause detrimental short- and long-term effects on premature infants. The cost of a NICU stay in 2008 averaged $3500/ day with some exceeding$1 million at discharge (Muraskas & Parsi, 2008). Post-discharge, the cost of care for these children can be 7 times more than a term infant in the first year (Boss & Hobbs, 2013). Reducing the length of stay and long-term detrimental effects of a NICU stay will benefit organizations and the overall cost to society. This project tested the effectiveness on noise levels by using a free decibel phone application provided to staff within an open design NICU. Conclusion: Overall, mean decibel levels decreased after intervention, but more research is needed to prove if the decrease is not only significant, but also substantive

Effect of salt intake on beat‐to‐beat blood pressure nonlinear dynamics and entropy in salt‐sensitive versus salt‐protected rats

Blood pressure exhibits substantial short‐ and long‐term variability (BPV). We assessed the hypothesis that the complexity of beat‐to‐beat BPV will be differentially altered in salt‐sensitive hypertensive Dahl rats (SS) versus rats protected from salt‐induced hypertension (SSBN13) maintained on high‐salt versus low‐salt diet. Beat‐to‐beat systolic and diastolic BP series from nine SS and six SSBN13 rats (http://www.physionet.org) were analyzed following 9 weeks on low salt and repeated after 2 weeks on high salt. BP complexity was quantified by detrended fluctuation analysis (DFA), short‐ and long‐range scaling exponents (αS and αL), sample entropy (SampEn), and traditional standard deviation (SD) and coefficient of variation (CV(%)). Mean systolic and diastolic BP increased on high‐salt diet (P < 0.01) particularly for SS rats. SD and CV(%) were similar across groups irrespective of diet. Salt‐sensitive and ‐protected rats exhibited similar complexity indices on low‐salt diet. On high salt, (1) SS rats showed increased scaling exponents or smoother, systolic (P = 0.007 [αL]) and diastolic (P = 0.008 [αL]) BP series; (2) salt‐protected rats showed lower SampEn (less complex) systolic and diastolic BP (P = 0.046); and (3) compared to protected SSBN13 rats, SS showed higher αL for systolic (P = 0.01) and diastolic (P = 0.005) BP. Hypertensive SS rats are more susceptible to high salt with a greater rise in mean BP and reduced complexity. Comparable mean pressures in sensitive and protective rats when on low‐salt diet coupled with similar BPV dynamics suggest a protective role of low‐salt intake in hypertensive rats. This effect likely reflects better coupling of biologic oscillators.We investigated the non‐linear dynamical properties of blood pressure variability, specifically complexity analysis and detrended fluctuation analysis (DFA), of the systolic and diastolic blood pressure time series in 9 salt sensitive and 6 protected rats. We showed that salt sensitive rats exhibit varying non linear BP dynamics compared to protected rats (smoother time series), irrespective of diet; we also showed the differential impat of salt intake on complexity and DFA metrics in both strains of rats.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/122419/1/phy212823_am.pdfhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/122419/2/phy212823.pdfhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/122419/3/phy212823-sup-0001-SupInfo.pd

Advanced analyses of physiological signals and their role in Neonatal Intensive Care

Preterm infants admitted to the neonatal intensive care unit (NICU) face an array of life-threatening diseases requiring procedures such as resuscitation and invasive monitoring, and other risks related to exposure to the hospital environment, all of which may have lifelong implications. This thesis examined a range of applications for advanced signal analyses in the NICU, from identifying of physiological patterns associated with neonatal outcomes, to evaluating the impact of certain treatments on physiological variability. Firstly, the thesis examined the potential to identify infants at risk of developing intraventricular haemorrhage, often interrelated with factors leading to preterm birth, mechanical ventilation, hypoxia and prolonged apnoeas. This thesis then characterised the cardiovascular impact of caffeine therapy which is often administered to prevent and treat apnoea of prematurity, finding greater pulse pressure variability and enhanced responsiveness of the autonomic nervous system. Cerebral autoregulation maintains cerebral blood flow despite fluctuations in arterial blood pressure and is an important consideration for preterm infants who are especially vulnerable to brain injury. Using various time and frequency domain correlation techniques, the thesis found acute changes in cerebral autoregulation of preterm infants following caffeine therapy. Nutrition in early life may also affect neurodevelopment and morbidity in later life. This thesis developed models for identifying malnutrition risk using anthropometry and near-infrared interactance features. This thesis has presented a range of ways in which advanced analyses including time series analysis, feature selection and model development can be applied to neonatal intensive care. There is a clear role for such analyses in early detection of clinical outcomes, characterising the effects of relevant treatments or pathologies and identifying infants at risk of later morbidity

The relationship between physical exercise and cognition in children with typical development and neurodevelopmental disorders

This research project sought to investigate the relationship between physical exercise and cognition in children with and without a neurodevelopmental condition. To achieve this aim, three approaches were undertaken to explore the exercise and cognition relationship. The first approach sought to understand the efficacy of exercise interventions on cognition in individuals with a neurodevelopmental disorder. The second approach was to understand the effectiveness of an exercise activity when compared to a cognitively-engaging tablet game activity on measures of implicit learning and attention in children with and without a neurodevelopmental condition. The third approach was to investigate if psychophysiological measures could account for the cognitive effect observed after exercising in children with and without a neurodevelopmental condition. Taking the approaches together, this research project focused on investigating the efficacy, effect, and mechanism of the exercise-cognition relationship. To investigate the efficacy of the exercise interventions, a meta-analytic review was conducted on 22 studies from the neurodevelopmental literature. The main findings from this meta-analysis revealed an overall small-to-medium effect size of exercise on cognition, supporting the efficacy of applying exercise interventions to young individuals with a neurodevelopmental disorder. Similar to the general population, physical exercise has been demonstrated to improve some but not all cognitive functions, with some individuals demonstrating no change in cognitive function after exercising. In terms of the effects of physical exercise, this project conducted an experimental study comparing a moderate-intensity exercise activity with a tablet game activity for a period of 12 minutes in 35 children aged 6-11 years. Overall, the study found that the effect of exercise was comparable to the tablet activity across the reaction time measures, but not on the accuracy performance of the implicit learning and attention tasks. Overall, exercise activity led to a better accuracy performance on implicit learning and executive attention compared to the tablet activity, particularly in children with a neurodevelopmental condition. The last part of this project was an extension of the experimental study whereby psychophysiological measures were investigated based on a proposed detrended fluctuation analysis (DFA). This investigation found that galvanic skin response (GSR), as indexed by its scaling exponent, was related to whether children revealed a change in cognitive function after receiving the exercise activity, particularly on executive attention. Importantly, this relationship was also able to account for children who did not demonstrate a cognitive effect of exercise. This result was not evident in the electroencephalogram (EEG) measures. This investigation concluded that the effect of exercise on executive attention was dependent on the interplay between an individual’s arousal system, cognitive task demand, and the novelty of the exercise activity. Taking the findings together, this project highlights the importance of individual differences to the exercise and cognition relationship. Specifically, this project demonstrated the feasibility of investigating the scaling exponent, via fractal analysis (e.g., DFA), as an index of individual differences. Additionally, fractal analysis is a valuable tool to assist in further understanding the mechanism underlying the exercise-cognition relationship, particularly on the influence of individual difference

Influencia de la variabilidad glucémica sobre la salud micro y macrovascular en niños y adolescentes con diabetes tipo 1

INTRODUCCIÓN: La enfermedad cardiovascular precoz es la principal causa de morbi-mortalidad en el paciente diabético. Se ha demostrado que el estrés oxidativo, responsable del daño vascular, es mayor en condiciones de hiperglucemia intermitente que durante la hiperglucemia mantenida. La implicación de la variabilidad glucemia como causa de las complicaciones vasculares de la diabetes es controvertida y prácticamente no estudiada en la edad pediátrica. HIPÓTESIS: La variabilidad glucémica se relaciona en niños y adolescentes diabéticos tipo 1 con las complicaciones subclínicas macro y microvasculares. MATERIAL Y MÉTODOS: Estudio transversal, analítico y observacional realizado en la Unidad de Diabetes y Consultas Externas del Hospital de Sagunto. Dos grupos (diabéticos y controles) emparejados por edad y sexo. Se excluyen los menores de 6 años de edad por la dificultad técnica de las mediciones. Durante la semana de estudio se realiza valoración de neuropatía periférica (mediante anamnesis, estudio de reflejos y sensación vibratoria), fotografía fúndica (para estudio de retinopatía), cálculo del filtrado glomerular (FG) mediante el aclaramiento de creatinina y estimado según la fórmula de Schwartz-IDMS 2009, determinación de albúmina en la primera orina de la mañana, presión arterial clínica y por Monitorización Ambulatoria de la Presión Arterial (MAPA), valoración del grosor íntima-media en carótida mediante ultrasonidos y análisis de los datos por radiofrecuencia, de la rigidez arterial (velocidad de onda de pulso y análisis de la onda de pulso) mediante oscilometría braquial (sistema Mobil-O-Graph), determinación de perfil lipídico y valor de HbA1c al inicio del estudio, valoración de la variabilidad de la glucemia para el periodo de meses a partir de la desviación estándar de la HbA1c de toda la enfermedad y en el año previo, análisis de la variabilidad glucémica para el periodo de horas-días a través de datos de glucosa del glucómetro de autocontrol (de las 12 semanas previas y de los tres días centrales del estudio) y de un monitor continuo de glucosa intersticial (MCG). Para el estudio de la variabilidad glucemia en horas-días se utilizan índices (desviación estándar de la glucosa, coeficiente de variación, rango intercuartílico, MAGE, CONGA) y el análisis de series temporales (detrended fluctuation analysis, DFA, y gráfico de Poincaré). Con este último método se pretende evaluar no sólo la fluctuación sino también la dinámica de la glucosa. El DFA calcula el coeficiente alfa, que informa de la regulación del sistema, con valores entre 0,5-1,5 en series complejas y >1,5 en series con peor regulación. Los parámetros asociados al gráfico de Poincaré son el eje menor, que informa de la variabilidad a corto plazo, el eje mayor, que indica la variabilidad a largo plazo o dispersión de los datos a lo largo del registro, y la excentricidad, que indica el tipo de variabilidad predominante. RESULTADOS COMENTADOS: Características generales: La muestra la constituyen 41 pacientes (29 varones) y los mismos controles. Comparado con otras series que estudian daño vascular en diabéticos es una muestra más joven, con mejor perfil lipídico y buen control metabólico medido por HbA1c (menor de 7,5% en un 41,46% de la muestra al inicio del estudio). Variabilidad glucémica: El índice MAGE medido por el glucómetro es 6,82 mmoL/L y por el MCG es de 7,18 mmoL/L, ambos valores menores al de otras series pediátricas. El valor medio del coeficiente alfa de la glucosa obtenido con el DFA es 1,54. El valor medio de los parámetros asociados al gráfico de Poincaré es 5,09 mg/dL para el eje menor, 98,75 mg/dL el eje mayor y 19,77 la excentricidad. No se pueden establecer comparaciones puesto que no existen publicaciones pediátricas que realicen este tipo de análisis. El grupo de diabéticos con mayor coeficiente alfa (>1,5, n=27) y con mayor excentricidad de la glucosa (21,90, n=13) presentan mayor variabilidad según los índices habituales y peor control metabólico medido por la HbA1c. Daño vascular: No hemos encontrado ningún caso de retinopatía, neuropatía periférica ni microalbuminuria persistente. El FG estimado es menor de 75 mL/min/1,73 m2 en dos pacientes, lo que no se constata mediante el aclaramiento de creatinina. El valor medio de aclaramiento de creatinina es de 136 mL/min/1,73m2, próximo al considerado como hiperfiltración, pero sin diferencias con los controles. El valor medio en diabéticos de grosor de íntima-media en carótida es de 442,9 micrometros, sin apreciar diferencias con los controles. El porcentaje de hipertensión por MAPA en diabéticos es a nivel global inferior al de otras series (17,5%) y el de hipertensión enmascarada similar (12,5%). Y como ocurre en otras publicaciones pediátricas, la hipertensión del niño diabético presenta un predominio nocturno (57%). El porcentaje de pacientes que no presentan ritmo nictameral es del 50%, con una distribución también similar a la de otras series de diabéticos (40% no lo presentan para la presión sistólica y 2,5% para la diastólica). El grupo de diabéticos con un aumento exclusivo de las cargas presenta datos de mayor rigidez arterial (mayor velocidad de onda de pulso, presión sistólica central, P1 y P2) que el que las tiene normales. Los diabéticos tienen mayor desviación estándar de la presión arterial que los controles. Respecto a los parámetros de rigidez arterial sólo una paciente presenta valores superiores a los percentiles de referencia, y además es hipertensa por clínica y por MAPA. Los valores de los parámetros de rigidez arterial obtenidos en la medida puntual son similares a los del registro de 24 horas, lo que da más consistencia al dato. En ambos casos (medida puntual y registro de 24 horas) son mayores en diabéticos que en controles. Comparados publicaciones que estudian la rigidez arterial con tonometría (estudio SEARCH), obtenemos menor valor de velocidad de onda de pulso (4,52 m/segundo vs 5,3 m/segundo) y mayor del índice de aumento (16% vs 2,2%). Este hallazgo ha sido comprobado en adultos y sugiere que el sistema oscilométrico infraestima el valor de la velocidad de onda de pulso y sobreestima el del índice de aumento. El índice de rigidez arterial ambulatoria (Ambulatory Arterial Stiffnnes Indez, AASI), que se puede obtener a partir de cualquier registro de MAPA a través de la regresión de los valores de presión diastólica frente a los de presión sistólica, se correlaciona con otros parámetros de rigidez (velocidad de onda de pulso, presión sistólica central). Con el análisis de series temporales de presión y rigidez, observamos que los diabéticos presentan valores superiores respecto a los controles del eje mayor de la presión arterial media, de la velocidad de onda de pulso y de parámetros de rigidez, lo que indica una mayor variabilidad de estos parámetros a largo plazo. Asociación variabilidad glucémica-daño vascular: Establecemos la asociación entre variabilidad glucémica y daño vascular mediante correlaciones bivariadas y posteriormente con modelos de regresión lineal múltiple. No observamos ningún tipo de asociación entre variabilidad glucémica y los parámetros analíticos de función renal ni con el grosor de íntima-media en carótida. En ninguno de los modelos de regresión lineal múltiple el tiempo de evolución de la enfermedad o el valor de HbA1c son significativos. Observamos que el único determinante de la frecuencia cardíaca es la excentricidad de la glucosa, con un coeficiente beta positivo (para la frecuencia cardíaca de 24 horas, beta de excentricidad de glucosa 0,743, p0,007, R2 0,159; para la frecuencia cardíaca en el periodo actividad, beta de excentricidad de glucosa 0,832, p 0,005, R2 0,169). La desviación estándar de la presión arterial media en actividad también está determinada de manera positiva por el eje menor de la glucosa y de manera negativa por el coeficiente alfa de la glucosa (beta de eje menor de glucosa 0,623, p 0,034 y beta de coeficiente alfa de glucosa -9,639, p 0,020, R2 0,203). El eje menor de la presión arterial media está determinado por el coeficiente alfa de la glucosa, también con un coeficiente negativo (beta de coeficiente alfa de glucosa -8,213, p 0,005, R2 0,180) y la excentricidad de la presión arterial media por el índice MAGE obtenido con el MCG (beta de índice MAGE 0,062, p 0,025, R2 0,190). Respecto a los parámetros de rigidez arterial, el coeficiente alfa de la glucosa adquiere significación para el eje menor de la presión diastólica central (beta -0,6091, p 0,014, R2 0,205) y para el coeficiente alfa de la presión sistólica central (beta 0,530, p 0,001, R2 0,256). Asociación HbA1C-daño vascular: Los diabéticos con valores de HbA1c mayores de 6,9% presentan un aumento de las medias de presión nocturnas (sistólica, diastólica y media) y de ciertas medidas de rigidez arterial (presión sistólica central en actividad, diastólica central puntual, de 24 horas y del periodo descanso). Asociación grosor de íntima-media en carótida y rigidez arterial con otros factores de riesgo cardiovascular: No hemos encontrado asociación entre el grosor de íntima-media en carótida y rigidez arterial con otros factores de riesgo cardiovascular. CONCLUSIONES: 1. Nuestra población diabética, comparada con otras series pediátricas que estudian daño vascular, es más joven, con menor tiempo de evolución y con mejor control metabólico medido por HbA1c. 2. Estas características pueden explicar la ausencia de retinopatía y de neuropatía periférica. Tampoco se ha observado ningún caso de microalbuminuria persistente, y el filtrado glomerular estimado por la fórmula de Schwartz-IDMS 2009 y por el aclaramiento de creatinina no difiere del grupo control. 3. La variabilidad glucémica medida por el índice MAGE es inferior a la de series de similares características, calculado tanto con el glucómetro como con el sensor de glucosa intersticial. 4. Los parámetros derivados del análisis de series temporales muestran buena correlación con los índices habituales de variabilidad glucémica. Además proporcionan información sobre la homeostasis de la glucemia (coeficiente α del DFA) y facilitan la interpretación de un amplio número de medidas de glucosa (elementos del gráfico de Poincaré). 5. El valor medio del coeficiente α de la glucosa de nuestra muestra es 1,54. No hemos podido establecer comparaciones con series pediátricas debido a la ausencia de publicaciones. 6. La dispersión de las medidas de glucosa, valorada con el gráfico de Poincaré a lo largo del registro de 72 horas (eje mayor), es similar a la observada en adultos. El resto de parámetros (eje menor y excentricidad) no son comparables por diferencias metodológicas. 7. El grosor de la íntima-media en carótida en diabéticos es similar al de los controles. 8. El porcentaje de hipertensión por MAPA es parecido al de otras series, y como es habitual en diabéticos, hay un predominio de ella en el periodo nocturno. La frecuencia de pérdida de ritmo nictameral y su distribución, según el componente de presión afectado, son similares a los referidos en la literatura. 9. Los niños y adolescentes con un aumento exclusivo de las cargas de presión ya presentan datos de mayor rigidez arterial, lo que apoyaría la introducción de este parámetro en el análisis de la MAPA. 10. Observamos mayor desviación estándar de la presión arterial en la población diabética respecto a los controles. Ello sugiere una posible disfunción autonómica cardiovascular. 11. Las alteraciones en las medidas puntuales de rigidez arterial son escasas comparadas con los valores de referencia. 12. Las medidas de rigidez arterial, tanto puntuales como en el registro de 24 horas, son mayores en los pacientes que en los controles. El aumento de la rigidez arterial precede al incremento del grosor de la íntima-media en carótida. 13. El Ambulatory Arterial Stiffnnes Index, que se puede calcular a partir de cualquier registro de MAPA, se correlaciona con otros parámetros de rigidez arterial (VOP y PASc). 14. El análisis de series temporales de las medidas de rigidez sugiere que hay una mayor variabilidad de éstas en los pacientes a lo largo del registro de 24 horas. Es decir, los diabéticos no sólo son más rígidos, sino también más variables. 15. Observamos una discordancia en los resultados de la velocidad de onda de pulso y el índice de aumento corregido para la frecuencia cardíaca, lo que parece indicar que el sistema de medida Mobil-O-Graph® infraestima el valor de la velocidad de onda pulso y sobreestima el del índice de aumento. 16. La variabilidad glucémica, valorada mediante el análisis de series temporales, se asocia al daño vascular. El coeficiente α de la glucosa se asocia a la variabilidad de la presión y de la rigidez arterial, ambas estimadas por el análisis de series temporales. También observamos asociación entre el coeficiente α, eje menor y eje mayor de las curvas de glucosa y los indicadores de disfunción autonómica (desviación estándar de la presión arterial y frecuencia cardiaca). 17. No observamos asociación de la variabilidad glucémica con la función renal ni con el grosor de la íntima-media en carótida. 18. Aunque en conjunto la HbA1c no se correlaciona con el grosor de la íntima-media en carótida, las alteraciones en la MAPA y las medidas de rigidez, los diabéticos con HbA1c mayor de 6,9% presentan un aumento significativo de las presiones nocturnas y ciertas medidas de rigidez arterial. 19. El grosor de la íntima media en carótida y las medidas de rigidez arterial no se asocian a otros factores de riesgo cardiovascular. 20. Basado el los resultados de nuestro estudio es posible realizar las siguientes recomendaciones: a. Incluir las cargas de presión en el análisis de la MAPA. b. Emplear el análisis de series temporales (DFA y gráfico de Poincaré) en el tratamiento de datos obtenidos a partir del sensor de glucosa intersticial y de registros de MAPA, ya que facilita la interpretación de múltiples datos, ofrece información sobre su regulación y permite establecer correlaciones que no se observan con el análisis habitual