8/17/2020

1

A Field of Grey

Katlyn Elizabeth McGrattan, Ph.D., CCC‐SLPAssistant Professor

University of MinnesotaKmcgratt@umn.edu

Exploring the Evidence to Guide Infant Dysphagia Clinicians Through the Most Common Clinical Conundrums

Supports & DisclosuresSalary Support University of Minnesota Masonic Children’s Hospital

Grants and Research Support University of Chicago Innovation Fund, Non‐Invasive Neonatal Feeding Assessment Device 

(PI: McGrattan) NIH, NIDCD, 1R01HD096881‐01A1, The Effect of Sensory Interventions on Swallowing and 

Respiration Through Neurological Maturation in Preterm Infants (PI: German) Biogen, Phenotypes of Swallowing Physiology & Function Among Patients with Spinal 

Muscular Atrophy Type 1 (PI: McGrattan)

Disclosures nuBorn Medical, VP of Research Biogen, Consultant Avexis, Consultant Dr. Browns, Speaker

Abbey Sterkowitz

Abigail Spoden

Anna Maunu

1

2

8/17/2020

2

The Infant Dysphagia Clinical Conundrum…

Clinical Symptoms Ambiguous Diagnostic Results Unclear Treatment

Lecture Outline

I. Healthy Infant Swallowing & Aspiration

II. Clinical Significance of Penetration & Aspiration

III. Risks of Thickeners & Alternative Thickening Agents

3

4

8/17/2020

3

Healthy Infant Swallowing & Aspiration

Normal Adult Swallowing

Garand, 2019

In a sample of 195 asymptomatic individuals 21‐68 yrs. old

Of healthy adults initiate a swallow below he vallecula during sequential swallows

Garand, 2019

Daniels, 2000

5

6

8/17/2020

4

Neuromuscular Maturation

Qureshi, 2002

4 Hours 4 Weeks

Sucking Attribute 4 hours 4 weeksSucks per Burst 10.27    21  Suck: Swallow Ratio 1:1 3:1Sucking Rate 0.91 sucks/second 1.13 sucks/secondVolume ingested per swallow 0.231mL 0.438mL

Neuromuscular Maturation

Qureshi, 2002

4 Hours 4 Weeks

Sucking Attribute 4 hours 4 weeksSucks per Burst 10.27    21  Suck: Swallow Ratio 1:1 3:1Sucking Rate 0.91 sucks/second 1.13 sucks/secondVolume ingested per swallow 0.231mL 0.438mL

7

8

8/17/2020

5

Clinical Significance of Penetration & Aspiration

9

10

8/17/2020

6

Thickened Liquids: Reduce Penetration & AspirationStudies examining the effect of thickened liquids show an overwhelming beneficial treatment effect on reducing bolus airway entry and feeding symptoms across populations:

Cardiac(Single Ventricle

Post Stage 1 Palliation)

McGrattan, 2016

45% Aspiration ReductionNectar vs. Thin

(p=0.006)

Down Syndrome

Jackson, 2016

57% Aspiration ReductionNectar vs. Thin

Laryngomalacia &Glossoptosis

Gasparin, 2017

33% Aspiration ReductionNectar vs. Thin

(p=0.015)

31% Penetration ReductionNectar vs. Thin

(p=0.001)

Thickened Liquids: Improve Symptoms

Krummrich, 2016

0 10 20 30 40 50 60 70 80

ApneaBlue/DuskyCongestion

CoughResists Feeding

Respiratory IllnessVomitingWheezing

Effect of Thickened Liquids on Infant Symptoms

Post‐Treatment Pre‐Treatment

**

**

*

*

N=44

Simply Thick (41%)Thick N Easy (59%)

11

12

8/17/2020

7

Thickened Liquids: Improve Symptoms

Krummrich, 2016

0 10 20 30 40 50 60 70 80

ApneaBlue/DuskyCongestion

CoughResists Feeding

Respiratory IllnessVomitingWheezing

Effect of Thickened Liquids on Infant Symptoms

Post‐Treatment Pre‐Treatment

**

**

*

*

N=44

Significance of Laryngeal PenetrationEvaluation of outcomes among 137 infants 

8/17/2020

8

Significance of Laryngeal PenetrationEvaluation of outcomes among 137 infants 

8/17/2020

9

Risks of Thickeners & Alternative Thickening Agents

Thickener Can Use on Breastmilk

Maintain Thickness Over Feed

Cohesiveness Population Requirements

Rice Cereal No No Reduces Thickness

Separates

Oatmeal No NoReduces Thickness

Separates

Xanthan Gum‐Simply Thick

Yes Yes Smooth Full Term > 12 mths oldContraindicated for preterm or children 42 wks PMAModerate‐Extremely ThickMust be greater than 1 yr PMA

Modified Corn Starch‐ Thick & Easy‐ Thicken Up‐ Thick‐It

No NoIncreases Thickness

Smooth Thick & Easy: 3+ yrs

Thicken Up: 3+ yrs

Not indicated for preterm

Foods Yes Yes Separates

17

18

8/17/2020

10

ArsenicMetalloid element commonly found as a compound in water and food as a result of contamination.

• Natural deposits• Mining• Manufacturing Processes• Metal SmeltingNaujokas, 2013

Highest Health Hazard

Agency for Toxic Substances and Disease Registry Rankings (ATSDR)

Ranks chemicals based on numerous factors that generate a composite score for their overall public health risk:• Frequency of occurrence• Toxicity• Potential for human exposure

Naujokas, 2013

Group 1 Carcinogen

19

20

8/17/2020

11

Cardiovascular• Carotid Atherosclerosis• Ischemic Heart Disease

High Arsenic Exposure Effects

Cancer• Lung• Bladder• Kidney

4x Mortality>850µg/L

>100µg/L

Demonstrated Association Threshold

Typical Latency

20‐30 Years

Neurologic• Neuropathy• IQ• Communication

Respiratory• Bronchiectasis Mortality• Lung Volumes & Capacities• Congestion• Cough• Lower Respiratory Infection

Immune• Infant Mortality 

from Infectious Disease

• Inflammation

Naujokas, 2013

Food & Water Contamination

Drinking WaterWells

10µg/L

U.S. Environmental Protection Agency 

Threshold Regulated in government managed water lines to be within threshold bounds but 

not in wells.

Duncan, 2019Carignan, 2015

Food ExposureRice

Limited known on low level 

exposure effects

Present in low volumes in rice products , grains, and 

infant formula.¾ Cup Rice per Day

36 tsp

American Academy of Pediatrics 

Higher Infant Susceptibility

Children of All Ages

https://www.consumerreports.org/cro/magazine/2012/11/arsenic‐in‐your‐food/index.htm

21

22

8/17/2020

12

American Academy of Pediatrics

Arsenic Exposure: Thin LiquidsNew Hampshire Birth Cohort Study• 10% families had water exceeding 10µg/L• Maximum 189 µg/L

7.5x

For every 1oz       in formula intake2.6%     in arsenic level

Arsenic in formula fed than breast fed 

infants

Carignan, 2015

23

24

8/17/2020

13

Sources of Infant Arsenic Exposure

Rice Cereal54%

Other Solids19%

Water18%

Formula9%

AssumptionsWater: 0‐10 µg/LCereal: .0007 µg/L6 tsp Daily Rice Cereal (4mth)

Average Daily Dose of Arsenic

Shibata, 2016

Lifetime Cancer Risk: Arsenic in Infancy

World HealthAcceptable Cancer Risk from Water

10‐5

Total Infant Intake Risk

10‐5

Much more research needed in acceptable low 

levels

Minimal Risk

Higher rice intake paces infants at more than minimal risk (10‐6) 

for carcinogenic effects:

Formula…………….….4 oz/120mLFeeds…………………….6/dayMildly Thick……….…1 tsp/20mLTotal Intake…………..36 tsp/day

Shibata, 2016

6 tsp/day 4 mths

Increasing viscosity or fluid intake will place above APA

36 tsp

American Academy of Pediatrics 

25

26

8/17/2020

14

Conclusions

Similac Spit-Up Enfamil A.R.

Did not become a thickened liquid under clinical testing conditions

Ready to Feed Consistently slightly thick (1/2 nectar)

throughout duration of bottle feed

PowderIncrease in thickness throughout a

feedAchieves slightly thick (1/2 nectar) to Moderately thick (honey) based on caloric density and time into feed.

Science StandScienceStand.org

27

28

8/17/2020

15

Katlyn Elizabeth McGrattan, Ph.D., CCC‐SLP

Assistant Professor

University of Minnesota

kmcgratt@umn.edu CPAA_UMNScience StandScienceStand.org

Alexander, N. S. L., J.Z.; Bhushan, B.; Holinger, L.D.; Schroder, J.W. (2015). Postoperative observation of children after endoscopic type 1 posterior laryngeal cleft repair. Otolaryngol Head Neck Surg, 152(1), 153‐158. 

Bonilha HS, Wilmskoetter J, Tipnis SV, Martin‐Harris B, Huda W. Estimating thyroid doses from modified barium swallow studies. Health Phys. 2018;115(3):360‐68.

Bonilha HS, Huda W, Wilmskoetter J, Martin‐Harris B, Tipnis SV. Radiation Risks to Adult Patients Undergoing Modified Barium Swallow Studies. Dysphagia. 2019;34(6):922‐9.

Bonilha HS, Blair J, Carnes B, Huda W, Humphries K, McGrattan K, et al. Preliminary investigation of the effect of pulse rate on judgments of swallowing impairment and treatment recommendations. Dysphagia. 2013;28(4):528‐38.

Casazza, G. C. G., M.E.; Asfour, F.; O'Gorman, M.; Skirko, J.; Meier, J.D. (2019). Aspiration in the otherwise healthy infant‐ is there a natural course for recovery. Laryngoscope. doi:10.1002/lary.27888

Cichero, J. A. L., P.; Steele, C.M.; Hanson, B.; Chen, J.; Dantas, R.O.; Duivestein, J.; Kayashita, J.; Lecko, C.; Murray, J.; Pillay, M.; Riquelme, L.; Stanschus, S. (2017). Development of international terminology and definitation for texture‐modified foods and thickened fluids used in dysphagia management: the IDDSI framework. Dysphagia, 32(2), 293‐314. 

Cohen, M. S. Z., L.; Simons, J.P.; Chi, D.H.; Maguire, R.C.; Mehta, D.K. (2011). Injection laryngoplasty for type 1 laryngeal cleft in children. Otolaryngol Head Neck Surg, 144(5), 789‐793. 

Coppess, S. P., R.; Horn, D.; Parikh, S.R.; Inglis, A.; Bly, R.; Dahl, J.; Dudley, D.; Johnson, K. (2019). Standardizing laryngeal cleft evaluations: relaibility of the interarytenoid assessment. Otolaryngol Head Neck Surg, 160(3), 533‐539. 

Duncan, R. L., K.; Davidson, K.; May, K.; Rahbar, R.; Rosen, R.L. (2019). Feeding interventions are associated with improved outcomes in children with laryngeal penetration. J Pediatr Gastroenterol Nutr, 68(2), 218‐224. 

Gasparin, M. S., C.; Manica, D.; Maciel, A.C.; Kuhl, G.; Levy, D.S.; Marostica, P.J. (2017). Accuracy of clinical swallowing evaluation for diagnosis of dysphagia in children with laryngomalacia or glossoptosis. Pediatr Pulmonol, 52(1), 41‐47. 

Pollitt E, Consolazio B, Goodkin F. Changes in nutritive sucking during a feed in two‐day‐and thirty‐day‐old infants. Early human development. 1981;5(2):201‐10.

29

30

8/17/2020

16

Isaac, A. E.‐H., H. (2019). Type 1 laryngeal cleft and feeding and swallowing difficulties in infants and toddlers: a review. Clin Otolaryngol, 44(2), 107‐113. 

Jackson, A. M., J.; Moran, M.K.; Wolter‐Warmerdam, K.; Hickey, F. (2016). Clinical characteristics of dysphagia in children with down syndrome. Dysphagia, 31(5), 663‐671. 

Krummrich, P. K., B.; Krival, K.; Rubin, M. (2017). Parent perception of the impact of using thickened fluids in children with dysphagia. Pediatr Pulmonol, 51(11), 1486‐1494. 

Lefton‐Greif MA, McGrattan, K.E., Carson, K.A., Pinto, J.M., Wright, J.M., Martin‐Harris, B. First steps towards development of an instrument for the reproducible quantification of oropharyngeal swallow physiology in bottle‐fed children. Dysphagia. 2017;33(1):76‐82.

Martin‐Harris BC, K.A.; Pinto, J.; McGrattan, K.; Lefton‐Greif, M.A., editor VFSS Measurment Tool for Swallowing Impairment in Bottle‐Fed Babies: Establishing a Standard. Dysphagia Research Society; 2018; Baltimore, MD.

Mathew, O. (1991). Breathing patterns of preterm infants during bottle feeding: role of milk flow. J Pediatr, 119(6), 960‐965. 

McGrattan KE, McGhee H, DeToma A, Hill EG, Zyblewski SC, Lefton‐Greif M, et al. Dysphagia in infants with single ventricle anatomy following stage 1 palliation: Physiologic correlates and response to treatment. Congenital Heart Disease. 2017.

McGrattan KEM, H.; McKelvey, K.; DeToma, A.; Clemmens, C.; Hill, E.; Martin‐Harris, B. Changes in infant swallow function throughout the videofluoroscopic swallow study. Dysphagia. 2017;32:839

Pados, B. P., J.; Dodrill, P. (2019). Know the flow: milk flow rates from bottle nipples used in the hospital and after discharge. Adv Neonatal Care, 19(1), 32‐41. 

Schrank, W., Al‐Sayed, L., Beahm, P., & Thach, B. (1998). Feeding responses to free‐flow formula in term and preterm infants. J Pediatr., 132(3), 426‐430. 

Koenig JS, Davies AM, Thach BT. Coordination of breathing, sucking, and swallowing during bottle feeding in human infants. J Appl Physiol. 1985;69(5):1623‐9.

31