8/13/2019 onset of respiration in newborn.

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STUDY OF THE ONSET OF RESPIR TION IN THENEW ORN

BYJ . S . FR SER

F r o m t h e C i t y M a t e r n i t y H o s p i t a l , C a r l i s l e R E C E I V E D FOR P U B L I C A T I O N JUNE 2 7 , 1 9 5 5 )

I n t h i s s t u d y t h e d i f f e r e n t t y p e s o f r e s p i r a t o r yo n s e t h a v e b e e n o b s e r v e d a t t h e b i r t h o f 1 9 0 b a b i e s ,a n d a s a p r e l i m i n a r y a b r i e f r e v i e w i s made o f t h ed e v e l o p m e n t o f t h e m e c h a n i s m f o r p u l m o n a r yr e s p i r a t i o n a n d t h e f a c t o r s i n v o l v e d i n t h e o n s e t o fs u c h r e s p i r a t i o n .

D e v e l o p m e n t o f t h e M e c h a n i s m f o rP u l m o n a r y R e s p i r a t i o nB a r c r o f t 1 9 4 6 ) , i n a s e r i e s o f e x p e ri m e n t s o ns h e e p f o e t u s e s , o b s e r v e d t h e p h y s i o l o g i c a l d e v e l o p -m e n t o f t h e f o e t a l n e r v o u s s y s t e m . I t s t a r t s a t t h el o w e r p a r t o f t h e m e d u l l a , a t t h e t h i r t y - f o u r t h d a yi n t h e s h e e p , when t h e f i r s t r e f l e x m o v e m e n t s a r eo b t a i n a b l e . S t i m u l a t i o n o f t h e t r i g e m i n a l n e r v e a tf i r s t c a u s e s l o c a l i z e d m o v e m e n t o f t h e h e a d , t h e nm o v e m e n t s o f t h e r e s t o f t h e b o d y , i n c l u d i n g t h ed i a p h r a g m . A t t h e n e x t s t a g e t h e s a m e s t i m u l a t i o n

c a u s e s a s e r i e s o f 1 0 t o 2 0 r h y t h m i c s p a s m s i n v o l v i n gt h e w h o l e b o d y . E a c h s p a s m r e s e m b l e s a g a s p .B a r c r o f t w a s a b l e t o t r a n s e c t t h e b r a i n i n o l d e rf o e t u s e s w i t h o u t d i s t u r b i n g t h e i r g r o w t h i n u t e r oa n d b y t r a n s e c t i n g a t d i f f e r e n t l e v e l s h e i d e n t i f i e dt h e p a r t s o f t h e b r a i n i n v o l v e d i n t h e d i f f e r e n t t y p e so f r e f l e x m o v e m e n t s .T h e s e c o n d s t a g e o f r h y t h m i c s p a s m s w a s f o u n dt o i n v o l v e t h e u p p e r p a r t o f t h e m e d u l l a .T h e t h i r d s t a g e , o n e o f s e g r e g a t i o n , d e v e l o p s a b o u tt h e f o r t y - f i f t h d a y , w h e n s t i m u l a t i o n o f t h e t r ig e m i n a l n e r v e c a u s e d a m o v e m e n t o f t h e w h o l eb o d y , f o l l o w e d , a f t e r a p a u s e , b y a r e s p i r a t o r yr h y t h m . A t t h i s s t a g e t h e p o n s V a r o l i i i s f u n c t i o n i n g .

T h e f o e t u s b e c o m e s i n c r e a s i n g l y s e n s i t i v e t os t i m u l i a n d t h e n , a b o u t t h e s i x t i e t h d a y , b e c o m e sq u i e t . T h e s t a g e o f i n h i b i t i o n h a s d e v e l o p e d a n da s h a r p s t i m u l u s i s n e c e s s a r y t o p r o d u c e a n y r e f l e xm o v e m e n t . I t i n v o l v e s t h e f u n c t i o n a l d e v e l o p m e n to f t h e i n f e r i o r c o r p o r a q u a d r i g e m i n a .T h e n e r v o u s m e c h a n i s m f o r p u l m o n a r y r e s p i r a -t i o n i s n ow c o m p l e t e d b u t , a s t h e h a l f w a y p e r i o d o fg e s t a t i o n h a s n o t b e e n r e a c h e d , i t w i l l b e s e e n t h a t

t h e m e c h a n i s m i s r e a d y l on g b e f o r e i t i s r e q u i r e d ,a n d i t i s known t h a t t h i s m e c h a n i s m e v e n f u n c t i on sb e f o r e b i r t h , f o r D a v i s a n d P o t t e r 1 9 4 6 ) h a v e s h o w nt h a t t h e f o e t u s i n s p i r e s a m n i o t i c f l u i d .F a c t o r s i n t h e O n s e t of R e s p i r a t i o n

T h e o n s e t o f r e s p i r a t i o n i s b e l i e v e d t o b e c a u s e db y c h e m i c a l r a t h e r t h a n p h y s i c a l f a c t o r s .I m m e d i a t e l y a f t e r b i r t h t h e p l a c e n t a l c i r c u l a t i o ni s m a r k e d l y i m p a i r e d b y t h e c o n t r a c t i n g a n d r e t r a c t -i n g u t e r u s . T h i s r e s u l t s i n a d i m i n u t i o n o f t h eo x y g e n s u p p l y t o t h e f o e t u s a n d an i n c r e a s e i n t h ec a r b o n d i o x i d e t e n s i o n i n t h e b l o o d s t i m u l a t i n gt h e r e s p i r a t o r y c e n t r e t o a c t i o n . S c h m i d t q u o t e db y S m i t h , 1 9 4 5 ) h a s s h o w n t h a t a l t h o u g h t h e r e s p i r a -t or y c e n t re i n t h e m e d u l l a i s n o r m a l l y s e n s i t i v e t oc h a n g e s i n c a r b o n d i o x i d e t e n s i o n i n t h e b l o o d , t h ec h e m o r e c e p t o r s i n t h e a o r t i c a n d c a r o t i d b o d i e s a r ep a r t i c u l a r l y s e n s i t i v e t o o x y g e n l a c k a n d r e f l e x l ys t i m u l a t e t h e r e s p i r a t o r y c e n t r e .W h e r e a n o x i a i s t o o g r e a t , t h e r e s p i r a t o r y c e n t r e ,t o g e t h e r w i t h t h e a o r t i c a n d c a r o t i d b o d i e s , b e c o m e sp a r a l y s e d a n d t h e o n s e t o f r e s p i r a t i o n f a i l s t o t a k ep l a c e . H e a v y s e d a t i o n a l s o h a s a d e p r e s s a n t a c t i o n .

T y p e s of O n s e t o f R e s p i r a t i o nT h i s s t u d y o f t h e o n s e t o f r e s p i r a t i o n i n t h e n e w -b o r n w a s u n d e r t a k e n t o d e t e r m i n e t h e t y p e o f o n s e tw h i c h o c c u r r e d m o s t c o m m o n l y a n d f o u r s e r i e s

o f c a s e s w e r e o b s e r v e d . 1 ) S p o n t a n e o u s d e l i v e r i e s . . . . 1 2 5 c a s e s 2 ) F o r c e p s d e l i v e r i e s . . . . 3 5 c a s e s 3 ) C a e s a r e a n s e c t i o n d e l i v e r i e s . . 2 0 c a s e s 4 ) B r e e c h d e l i v e r i e s . . . . 1 0 c a s e s

A s w i l l b e s e e n f r o m T a b l e 1 t h e g a s p , o r s h o r ti n s p i r a t o r y r e s p i r a t i o n , w a s t h e m o s t f r e q u e n t t y p eo f o n s e t i n a l l m o d e s o f d e l i v e r y . T h i s i n c l u d e d a l lc a s e s w h e r e t h e g a s p was d i s t i n c t , a l t h o u g h f o l l o w e da l m o s t i m m e d i a t e l y i n some c a s e s b y t h e o n s e t o fc o n t i n u o u s r e s p i r a t i o n . A l s o i n c l u d e d i n t h i s g r o u pw e r e t h o s e c a s e s w h e r e t h e o n s e t was a c r y , b e c a u s e ,

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8/13/2019 onset of respiration in newborn.

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ONSET OF RESPIR TION IN THE NEW ORN 5 4 7a l t h o u g h t h e p r e d o m i n a n t p a r t o f t h e b r e a t h w a se x p i r a t o r y , t h e r e w a s a p r e l i m i n a r y s h o r t i n s p i r a t i o n .A c c o r d i n g t o B a r c r o f t t h e g a s p i n d i c a t e s t h a t o n l yt h e l o w e r p a r t o f t h e m e d u l l a i s f u n c t i o n i n g , t h ei n f e r e n c e b e i n g t h a t t h e c e n t r e s h i g h e r u p h a v e b e e nr e n d e r e d f u n c t i o n l e s s , p r o b a b l y b y a n o x a e m i a .T h e s e p a r t s o f t h e b r a i n , h a v i n g s t a r t e d f u n c t i o n i n gl a t e r t h a n t h e m e d u l l a , a r e a f f e c t e d e a r l i e r .T A B L E 1TYPE OF ONSET IN FOUR MODES OF DELIVERY

S p o n - C a e s a r -T y p e o f O n s e t t a n e ou s F o r ce p s e a n B r e e c h T o t a lB i r t h s B i r t h s S e c t i o n s B i r t h sGasp 1 0 9 3 4 1 6 1 0 1 6 9R h y t h m i c g a s p s w i t hg e n e r a l b o d ymovoments . . 4 0 1 0 5R h y t h m i c g a s p sa l o n e . . 1 2 3 0 1 6Normal q u i e tr e s p i r a t i o n 0 0 0 0 0T o t a l i n s e r i e s . . 1 2 5 3 5 2 0 1 0 1 9 0

T h e s e c o n d t y p e o f o n s e t w a s s e e n i n v e r y f e wc a s e s . H e r e a r e g u l a r s e r i e s o f g a s p s o c c u r r e d ,a s s o c i a t e d w i t h m o v e m e n t s o f o t h e r m u s c l e s , u s u a l l yo f t h e h e a d a n d n e c k a l o n e , b u t o c c a s i o n a l l y o f t h el i m b s a l s o . A c c o r d i n g t o B a r c r o f t , t h e h i g h e r p a r t so f t h e m e d u l l a w e r e t h u s f u n c t i o n i n g .I n a s l i g h t l y l a r g e r n u m b e r o f c a s e s a s e r i e s o fg a s p s o c c u r r e d w i t h o u t o t h e r m u s c u l a r m o v e m e n t .T h i s w a s t h e t h i r d t y p e o f o n s e t a n d i n d i c a t e d t h a tt h e e i g h t h n e r v e n u c l e u s w a s f u n c t i o n i n g .No c a s e s w e r e s e e n w h e r e n o r m a l q u i e t r e s p i r a - -t i o n o c c u r r e d f r o m t h e o n s e t . T h i s m e a n t t h a t t h ec e n t r e s a b o v e t h e p o n s w e r e n o t f u n c t i o n i n g . I tw i l l t h e r e f o r e b e s e e n t h a t i n a l l t h e c a s e s s t u d i e d ,a d e g r e e o f a n o x a e m i a w a s p r e s e n t , e x t e n d i n g t ov a r i o u s l e v e l s i n t h e b r a i n .B a r c r o f t s u g g e s t e d t w o m e t h o d s o f i n d u c i n g t h eo n s e t o f r e s p i r a t i o n . F i r s t , b y t h e w e a k e n i n g o f t h ei n h i b i t o r y c o n t r o l o r i g i n a t i n g a b o v e t h e p o n s , a n d ,s e c o n d l y , b y i n c r e a s i n g t h e b o m b a r d m e n t o f s e n -s o r y i m p u l s e s u p o n t h e l o w e r c e n t r e s s o t h a t t h e yo v e r c o m e t h e i n h i b i t i o n . I n a l l c a s e s s t u d i e d , t h e r e -f o r e , t h e o n s e t o f r e s p i r a t i o n o c c u r r e d f o l l o w i n g t h ew e a k e n i n g o f t h e i n h i b i t o r y c o n t r o l d u e t o a n o x a e m i a .B a r c r o f t d e s c r i b e d o n e c a s e w h e r e t h e o n s e t o fr e s p i r a t i o n was a s i n g l e p r o l o n g e d r e s p i r a t i o n , a n ds u g g e s t e d t h a t t h i s was a n i n t e r m e d i a t e t y p e . T h e r ewas h o w e v e r , no c a s e i n t h i s s e r i e s w h e r e t h e i n s p i r a -t i o n w a s p r o l o n g e d a n d c o u l d b e t e r m e d a n y t h i n gmore t h a n a g a s p .

D e l a y i n O n s e t o f R e s p i r a t i o nT h e p e r i o d s o f a p n o e a p r e c e d i n g t h e o n s e t o f t h ef i r s t r e s p i r a t i o n a n d t h e o n s e t o f c o n t i n u o u s r e s p i r a -t i o n w e r e a l s o o b s e r v e d a n d a r e n o t e d i n T a b l e s 2 a n d 3 .

T A B L E 2TIME BEFORE THE ONSET OF FIRST RESPIR TIONS p o n - C a e s a r -O n s e t o f F i r s t t a n e o u s F o r c e p s e a n B r e e c h T o t a lR e s p i r a t i o n B i r t h s B i r t h s S e c t i o n s B i r t h s

W i t h i n 5 s e c o n d s . . 9 4 2 3 0 9 9W i t h i n 1 m i n u t e . . 2 7 1 4 1 3 8 6 2W i t h i n 2 m i n u t e s . . 4 1 0 0 0 1 4W i t h i n 5 m i n u t e s . . 0 8 2 2 1 2W i t h i n 8 k m i n u t e s . . 0 1 2 0 3T o t a l i n s e r i e s . . 1 2 5 3 5 2 0 1 0 1 9 0

T A B L E 3TIME BEFORE THE ONSET OF CONTINUOUSRESPIR TIONO n s e t o f S p o n - C a e s a r -C o n t i n u o u s t a n e o u s F o r c e p s e a n B r e e c h T o t a lR e s p i r a t i o n B i r t h s B i r t h s S ec t i o n s B i rt h s

W i t h i n 5 s e c o n d s . . 5 3 0 0 0 5 3W i t h i n 5 m i n u t e s . . 6 5 3 1 1 0 9 1 1 5W i t h i n 1 0 m i n u t e s . . 7 4 1 0 1 2 2T o t a l i n S e r i e s . . 1 2 5 3 5 2 0 1 0 1 9 0

s w o u l d b e e x p e c t e d , t h e o n s e t o f t h e f i r s tr e s p i r a t i o n w a s d e l a y e d i n t h e a b n o r m a l t y p e s o fd e l i v e r y . T h i s w a s p a r t i c u l a r l y t h e c a s e i n t h ef o r c e p s d e l i v e r i e s , w h e r e c o m p r e s s i o n o f t h e h e a db y t h e f o r c e p s b l a d e s a n d c e r e b r a l o e d e m a a n dh a e m o r r h a g e c a u s e f u r t h e r a n o x a e m i a o f t h er e s p i r a t o r y c e n t r e s . c e r t a i n d e g r e e o f a n o x a e m i a , h o w e v e r , i sn e c e s s a r y t o o v e r c o m e t h e i n h i b i t o r y c o n t r o l o fr e s p i r a t i o n . T h i s a n o x a e m i a t a k e s l o n g e r t o

d e v e l o p i n c a s e s o f C a e s a r e a n s e c t i o n w h e r e d e l i v e r yi s r a p i d a n d t h i s e x p l a i n s t h e h i g h p r o p o r t i o n 5 0 ) o f c a s e s w h e r e t h e o n s e t o f c o n t i n u o u sr e s p i r a t i o n w a s d e l a y e d f o r m o r e t h a n f i v e m i n u t e s .

SummaryT h e o n s e t o f r e s p i r a t i o n w a s o b s e r v e d i n 1 9 0 s e s c o m p r i s i n g f o u r s e r i e s , n a m e l y s p o n t a n e o u s ,f o r c e p s , C a e s a r e a n a n d b r e e c h d e l i v e r i e s .T h e g a s p , o r l o w e r m e d u l l a r y t y p e , m o s t f r e q u e n t l yi n i t i a t e d r e s p i r a t i o n i n a l l g r o u p s .

I n n o c a s e d i d t h e o n s e t o c c u r w i t h n o r m a lr e s p i r a t i o n , i n d i c a t i n g t h a t some d e g r e e o fa n o x a e m i a w a s p r e s e n t i n a l l c a s e s .T h e p e r i o d s o f a p n o e a b e f o r e t h e o n s e t o f r e s p i r a -t i o n w e r e n o t e d . T h e l o n g e r p e r i o d s o f a p n o e ao c c u r r e d m a i n l y f o l l o w i n g a b n o r m a l t y p e s o fd e l i v e r y , d u e p r o b a b l y t o s u p e r a d d e d c e r e b r a lo e d e m a a n d h a e m o r r h a g e .

I w i s h t o t h a n k P r o f e s s o r K e l l a r who s u g g e s t e d t h i ss t u d y a n d i n w h o s e u n i t i n t h e S i m p s o n M e m o r i a lM a t e r n i t y P a v i l i o n t h e d e l i v e r i e s t o o k p l a c e .REFERENCESB a r c r o f t , J . 1 9 4 6 ) . R e s e a r c h e s on P r e - n a t a l L i f e . O x f o r d .D a v i s , M E . a n d P o t t e r , E . L . 1 9 4 6 ) . J . A m e r . m e d . A s s . , 1 3 1 , 1 1 9 4 .S m i t h , C . A . 1 9 4 5 ) . T h e P h y s i o l o g y o f t h e N e w b o r n I n f a n t . S p r i n g -f i e l d I l l i n o i s .