Стимуляция диафрагмы - Diaphragm pacing

Стимуляция диафрагмы
Серый806.png
На протяжении веков электрическая стимуляция диафрагмального нерва стимулирует дыхание.
Другие именастимуляция диафрагмального нерва

Стимуляция диафрагмы, (и даже раньше, как диафрагмальное дыхание[1][2]), представляет собой ритмичное приложение электрических импульсов к диафрагма предоставлять искусственный вентиляционный Поддержка для нарушение дыхания или же апноэ во сне.[3][4] Исторически это достигалось с помощью электростимуляции диафрагмальный нерв имплантированным приемником / электродом,[5] хотя сегодня альтернативный вариант крепления чрескожный провода к диафрагме есть.[6]

История

Идея стимуляции диафрагмы через диафрагмальный нерв впервые была твердо постулирована немецким врачом. Кристоф Вильгельм Хюфеланд, который в 1783 году предположил, что такую ​​технику можно применять для лечения асфиксии.[7][8]:545–549 Французский невролог Дюшенн де Булонь сделал подобное предложение в 1855 году, хотя ни один из них не протестировал его.[9] Только год спустя Хьюго Вильгельм фон Зимссен продемонстрировал диафрагменную стимуляцию 27-летней женщины, задохнувшейся от паров древесного угля, путем ритмичного фарадирования ее диафрагмальных нервов, спасая ей жизнь.[8][10]:49 Позже, в 1872 году, Дюшен объявил эту технику «лучшим средством имитации естественного дыхания».[11] Однако успехи в механическая вентиляция подобными Джордж По в начале двадцатого века[12] в конечном итоге сначала предпочтение отдавалось стимуляции диафрагмального нерва.

Исследователи из Гарварда Sarnoff et al. пересмотрели стимуляцию диафрагмы через диафрагмальный нерв в 1948 году, опубликовав свои экспериментальные результаты на собаках.[1] В отдельной публикации, опубликованной несколькими днями ранее, та же группа также сообщила, что у них была возможность использовать эту технику «на пятилетнем мальчике с полным параличом дыхания после разрыва аневризмы головного мозга». Ссылаясь на этот процесс как «электрофреническое дыхание», Сарнофф смог искусственно вдохнуть маленького мальчика в течение 52 часов.[13] Технология, лежащая в основе диафрагмальной кардиостимуляции, получила дальнейшее развитие в 1968 году с публикацией докторов Джона П. Джадсона и Уильям В. Л. Гленн исследования по использованию радиочастотная передача по своему желанию «регулировать амплитуду стимуляции и контролировать скорость стимуляции извне».[14] Объединившись с Avery Laboratories, Гленн вывел свой прототип устройства на коммерческий рынок в начале 1970-х годов.[15] Электрокардиостимулятор Avery Breathing Pacemaker получил предпродажное одобрение FDA в 1987 году для «хронической искусственной вентиляции легких из-за паралича дыхательных мышц верхних мотонейронов» у пациентов любого возраста.[16] В 1980-х годах в Тампере, Финляндия, была разработана «последовательная мультипольная стимуляция». Эта технология была коммерциализирована как система Atrostim PNS и стала коммерчески доступной в Европе в 1990 году.[17]

К началу 1990-х годов были опубликованы долгосрочные оценки технологии, при этом некоторые исследователи, такие как Бах и О'Коннор, утверждали, что стимуляция диафрагмального нерва является допустимым вариантом «для должным образом прошедшего обследование пациента, но с такими расходами, частотой отказов, заболеваемостью и смертность остается высокой, и необходимо изучить альтернативные методы искусственной вентиляции легких ".[18] Другие, такие как Brouillette и Marzocchi, предположили, что достижения в области инкапсуляции и электродных технологий могут улучшить долговечность системы и уменьшить повреждение мышцы диафрагмы.[19] Кроме того, в конце 1990-х годов стали появляться новые хирургические методы, такие как торакоскопический доступ.[20]

В середине 2000-х годов американская компания Synapse Biomedical начала исследования новой системы стимуляции диафрагмы, которая не должна была бы прикрепляться к диафрагмальному нерву, а вместо этого зависела от «четырех электродов, имплантированных в мышцу диафрагмы для электронной стимуляции сокращения». Продаваемое устройство NeuRx получило несколько FDA утверждения в соответствии с Освобождение от гуманитарных устройств (HDE), один в 2008 году, а другой в 2011 году.[21]

Методология и устройства

Основной принцип устройства для стимуляции диафрагмы (США Управление по контролю за продуктами и лекарствами идентифицирует устройство как «стимулятор диафрагмального / диафрагмального нерва»[22]) предполагает прохождение электрический ток через электроды, которые прикреплены внутри. Диафрагма сжимается, расширяя грудную полость, в результате чего в нее засасывается воздух. легкие (вдохновение ). В отсутствие стимуляции диафрагма расслабляется, и воздух выходит из легких (истечение срока ).

По данным США Medicare Стимуляторы диафрагмального нерва показаны «избранным пациентам с частичной или полной дыхательной недостаточностью» и «могут быть эффективными только в том случае, если у пациента есть интактные диафрагмальный нерв и диафрагма».[23] Общие диагнозы для стимуляции диафрагмального нерва включают пациентов с повреждение спинного мозга, центральный апноэ во сне, врожденный синдром центральной гиповентиляции (т.е. Проклятие Ундины ) и паралич диафрагмы.[21][23]

В настоящее время существует три коммерчески распространяемых устройства для стимуляции диафрагмы: NeuRx (США) от Synapse Biomedical, Inc. Avery Biomedical Devices, Inc., Mark IV Breathing Pacemaker (США),[21] и Atrostim PNS компании Atrotech OY (Финляндия).[24] Устройства Synapse и Avery распространяются по всему миру и одобрены для использования в США.[21] Устройство Atrotech недоступно в США. По состоянию на декабрь 2019 года, FDA Premarket Approval одобрило передатчик Avery's Spirit, заменив передатчик Mark IV. [25]

В мае 2020 года канадская компания Lungpacer Medical получила разрешение USFDA на экстренное использование в условиях COVID-19 пандемия.[26]

Хирургическая процедура

В случае аппаратов Атростим и Марк IV можно использовать несколько хирургических техник. Операция обычно выполняется путем размещения электрода вокруг диафрагмальный нерв, либо в шея (т. е. цервикально; более старая техника), или в грудь (т. е. грудной; более современный). Этот электрод подключается к радиочастотному приемнику, который имплантируется прямо под кожу. Внешний передатчик передает радиосигналы на устройство с помощью антенны, надетой на приемник.[27] Для хирургической техники шейки матки доступ к диафрагмальному нерву осуществляется через небольшой (~ 5 см) разрез немного выше и по средней линии от ключицы. Затем диафрагмальный нерв изолируется под лестничной мышцей. Для торакальной хирургической техники делаются небольшие (~ 5 см) разрезы над 2-м или 3-м межреберьем. Электроды располагаются вокруг диафрагмальных нервов рядом с перикардом. Использование тораскоп позволяет выполнять эту технику в малоинвазивный манера.[27]

В случае устройства NeuRx на коже живота делается серия из четырех разрезов. Несколько инструментов, таких как лапароскоп и зонд используются, чтобы найти четыре наилучших места на диафрагме для прикрепления четырех электродов, которые имеют соединения вне тела. Пятый электрод помещается прямо под кожу в той же области. Все это подключается к устройству.[28]

Рекомендации

  1. ^ а б Sarnoff, S.J .; Whittenberger, J.L .; Харденберг, Э. (1948). «Электродиафрагмальное дыхание. Механизм торможения спонтанного дыхания». Американский журнал физиологии. 155 (2): 203–207. Дои:10.1152 / ajplegacy.1948.155.2.203. PMID  18107083.
  2. ^ Маршалл, Л. Б., изд. (1951). «Электрофреническое дыхание». Письмо с медицинскими новостями ВМС США. 18 (4): 10–12.
  3. ^ Бхимджи, С. (16 декабря 2015 г.). Мосенифар, З. (ред.). «Обзор - Показания и противопоказания». Medscape - стимуляция диафрагмы. WebMD LLC. Получено 19 февраля 2016.
  4. ^ Ханна, В. (2015). "Глава 19: Стимуляция диафрагмального / диафрагмального нерва". Имплантируемая медицинская электроника: протезирование, доставка лекарств и мониторинг здоровья. Springer International Publishing AG, Швейцария. п. 453. ISBN  9783319254487. Получено 19 февраля 2016.
  5. ^ Chen, M.L; Таблизо, M.A .; Kun, S .; Кинс, Т. (2005). «Диафрагмальные кардиостимуляторы как лечение врожденного синдрома центральной гиповентиляции». Экспертиза медицинских изделий. 2 (5): 577–585. Дои:10.1586/17434440.2.5.577. PMID  16293069.
  6. ^ «Использование и уход за системой стимуляции диафрагмы NeuRx» (PDF). Synapse Biomedical, Inc. Получено 19 февраля 2016.
  7. ^ Hufeland, C.W. (1783). Usum uis electriciae при асфиксии экспериментально иллюстрирует. Dissertatio inauguralis medica sistens.
  8. ^ а б Альтхаус, Юлий (1870). Трактат о медицинском электричестве, теоретическом и практическом: и его использовании при лечении паралича, невралгии и других заболеваний (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green, and Co., стр. 676. Получено 19 февраля 2016.
  9. ^ Дюшенн, Г.Б.А. (1855). Приложение "Локальная электротехника" и "Сын" в духе физиологии, патологии и терапии. Париж: Байер. Получено 19 февраля 2016.
  10. ^ фон Цимссен, Х.В. (1857). Die Electricität in der Medicin Studien. Берлин: Хиршвальд. п. 106. Получено 19 февраля 2016.
  11. ^ Дюшенн, Г.Б.А. (1872 г.). Локальная электротехника и приложение для лечения патологий и терапевтических средств по назначению и по совместительству galvaniques interrompus et continus. Париж: Байер. Получено 19 февраля 2016.
  12. ^ "Удуши маленькую собачку, чтобы увидеть, как она ожила". Нью-Йорк Таймс. 29 мая 1908 г.. Получено 19 февраля 2016 - через WikiMedia Commons.
  13. ^ Sarnoff, S.J .; Hardenbergh, E .; Уиттенбергер, Дж. Л. (1948). «Электрофреническое дыхание». Наука. 108 (2809): 482. Bibcode:1948Научный ... 108..482С. Дои:10.1126 / science.108.2809.482.
  14. ^ Judson, J.P .; Гленн, W.W.L. (1968). «Радиочастотное электрофреническое дыхание: длительное применение у пациента с первичной гиповентиляцией». JAMA. 203 (12): 1033–1037. Дои:10.1001 / jama.1968.03140120031007. PMID  5694362.
  15. ^ «История стимуляции». Avery Biomedical Devices, Inc. Получено 19 февраля 2016.
  16. ^ Ван, Дьеп (июнь 2015 г.). «Стимуляция диафрагмы без трахеостомии у пациентов с врожденным синдромом центральной гиповентиляции». Дыхание. 89 (6). Получено 2 декабря 2019.
  17. ^ «Стимуляция диафрагмального нерва». Атротех. Получено 2 декабря 2019.
  18. ^ Bach, J.R .; О'Коннор, К. (1991). «Электродиафрагмальная вентиляция: другая перспектива». Журнал Американского общества параплегии. 14 (1): 9–17. Дои:10.1080/01952307.1991.11735829. PMID  2022962.
  19. ^ Brouillette, R.T .; Марзокки, М. (1994). «Диафрагмальная стимуляция: клинические и экспериментальные результаты». Биология новорожденного. 65 (3–4): 265–271. Дои:10.1159/000244063. PMID  8038293.
  20. ^ Shaul, D.B .; Danielson, P.D .; McComb, J.G .; Кинс, Т. (2002). «Торакоскопическая установка электродов диафрагмального нерва для диафрагмальной стимуляции у детей». Журнал детской хирургии. 37 (7): 974–978. Дои:10.1053 / jpsu.2002.33821. PMID  12077752.
  21. ^ а б c d «Системы стимуляции диафрагмального / диафрагмального нерва и диафрагмальной стимуляции». Политика № MED.00100. Anthem Insurance Companies, Inc. 5 февраля 2015 г.. Получено 19 февраля 2016.
  22. ^ «ЧАСТЬ 882 - НЕВРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ». CFR - Свод федеральных правил, раздел 21. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 21 августа 2015 г.. Получено 19 февраля 2016.
  23. ^ а б "Глава 1, Часть 2, Раздел 160.19: Стимулятор диафрагмального нерва" (PDF). Руководство по определению национального покрытия Medicare. Центры услуг Medicare и Medicaid. 27 марта 2015 г.. Получено 19 февраля 2016.
  24. ^ «Стимуляция диафрагмального нерва». Атротек ОЙ. Получено 19 февраля 2016.
  25. ^ «Предпродажное одобрение». fda.gov. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Получено 2 декабря 2019.
  26. ^ Изобретение профессора СФУ, помогающее выздороветь пациентам с аппаратом ИВЛ, одобрено для экстренного использования в США - Мира Бейнс, CBC, 8 мая 2020 г.
  27. ^ а б Бхимджи, С. (16 декабря 2015 г.). Мосенифар, З. (ред.). «Техника - введение кардиостимулятора». Medscape - стимуляция диафрагмы. WebMD LLC. Получено 19 февраля 2016.
  28. ^ «Хирургия: чего ожидать» (PDF). Информация и руководство по эксплуатации диафрагменной системы стимуляции NeuRx для пациента / опекуна. Synapse Biomedical, Inc. 2011. стр. 18. Получено 19 февраля 2016.

дальнейшее чтение