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膈肌起搏

膈肌起搏,一种帮助脊髓损伤患者呼吸的医学干预,在过去的几个世纪里已经逐渐扩大。第一个可信的参考可以追溯到1777年,当时卡瓦洛在他的论文中提出,电可以用来帮助呼吸。1787年电偶发现动物电后,1818年Ure给一名最近被绞死的罪犯的膈神经施加了电,并报告了由此引起的收缩。他注意到“胸部起伏;在1948年,Sarnoff和他的同事发明了一个术语“电肾气呼吸”,指的是对膈肌起搏作为一种可能的治疗手段来帮助延髓性脊髓灰质炎患者呼吸的作用的研究(Sarnoff,Whittenberger,&Hardenbergh,1948)。尽管Sarnoff的早期工作对膈肌起搏的理解仍然至关重要,但Farmer和他的同事被认为是开发了现代系统,并利用射频信号通过完整的皮肤刺激膈神经(Farmer等人,1978)。此外,这个小组开始了关于肌肉疲劳和调节的调查,他们负责实施有效使用膈肌起搏的安全指南。

膈肌起搏的主要目的是提供改善通气的方法,消除对正压通气支持的要求。虽然膈神经起搏已成为标准方法,但有临床证据表明膈肌直接起搏对某些人是有益的。膈肌起搏可显著改善四肢瘫呼吸机依赖者的生活质量。能改善肺功能,降低肺部感染的可能性。大多数患者在起搏时能够说话,这对其临床价值有很大贡献。在恢复负压通气的同时,膈肌起搏还能改善或恢复嗅觉,而正压通气通常会丧失嗅觉(Adler等人,2009年)。

膈肌起搏是一个复杂的过程,涉及几个步骤。在这里,我将介绍其中的一些主题。

病人选择

膈肌起搏病人的选择是非常详细的,因为它只对某些特定的病人群体有益。历史上,两组最有可能从膈肌电刺激中获益的是高位颈椎损伤患者和中央肺泡通气不足患者。然而,随着显微外科学的最新进展,最近有人试图将膈肌起搏的用途扩大到其他患者。在膈根(C3-5)以上的颈椎病变患者通常会死亡或面临终生的机械通气。随着膈肌起搏的出现,一些膈神经完整且颈部损伤的患者有机会独立于机械通气。这些病人能够同步上呼吸道运动并堵塞气管造口。

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在新生儿中,有几个病例涉及从婴儿期到10岁的儿童起搏,包括双侧起搏和非连续性刺激。即使在最好的情况下,这些孩子通常也不能忍受24小时的支持,相反,白天起搏和睡觉时换气的反应会更好。在有导致呼吸功能不全的解剖缺陷的患者中,大多数人在清醒时能够维持正常的呼吸生理,但在睡眠时会出现严重的呼吸暂停和通气不足。这部分患者的独特之处在于,他们清醒时呼吸系统有一定功能,有些人拒绝手术,担心与膈肌起搏有关的医疗和手术并发症可能会使他们的情况比以前更糟。膈肌起搏仅适用于下运动神经元完整的患者,这一先决条件排除了过去由于膈神经轴突缺失而导致的包括C3-5四肢瘫在内的大量患者。

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仪器

目前,有许多商用的膈肌起搏装置。虽然每一个都有其独特的特点,但有四个基本组成部分是共同的:接收器、电极、天线和发射器。接收器和电极组件需要永久性外科植入,而发射器和天线则是外部设备。皮下植入的接收器将来自发射器的射频信号转换成电脉冲,传导到靠近膈神经的电极上。外部发射器产生的射频信号产生一系列脉冲,持续1.2到1.45秒,这与吸气的长度相对应。呼吸频率是由每分钟脉冲串的数目决定的。外部固定的天线将射频信号从发射机传输到皮下接收器。天线必须在接收器的2.5厘米范围内,并应固定到位,以防止移动和可能的信号中断。接收器使用感应电磁耦合从外部发射器获取能量和刺激信息。然后,信号被解调并以单向电流的形式发送到电极。植入电极由高度柔韧的不锈钢纤维组成,由硅橡胶绝缘,与铂神经接触。最近,一种叫做神经隔膜起搏系统的装置™ - H100006,用于肌萎缩性侧索硬化(ALS)呼吸问题患者已获得食品和药物管理局设备和放射卫生中心的批准(FDA,2011)。

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常见故障

膈肌起搏的长期成功取决于一个受过良好教育的家庭和仔细的监测。由于肺泡氧合功能减弱,患者必须进行肺泡氧合功能减退。起搏系统故障可发生在外部和内部。在一项针对儿童的研究中,通常需要外科手术来纠正的内衰竭发生率约为25%(Flagole等人,1995年)。最常见的是,这种内部故障是接收器故障,这需要一个微创的交换。

其他部件的故障,包括电线和电极,也有报告(DiMarco,2009)。生长、剧烈活动或纤维神经卡压可导致电极故障,但由于双极袖带形电极的使用减少,其发生率有所下降(Hunt、Brouillette、Weese-Mayer、Morrow和Ilbawi,1988)。很少,失败的病因是神经肌肉接头或膈神经水平。这些都与糖尿病、毒素、营养缺乏、抗胆碱能药物、高镁血症和低钙血症有关。在接受器部位有感染报告,有时在手术后很长时间内。医生应该每年检查所有起搏器。除此之外,还应在设备齐全的睡眠实验室进行多导睡眠图检查。在这项检查中,动脉血气取样应包括在内。

结论

膈肌功能障碍是多种疾病过程的结果,是退化性的。尽管膈肌起搏的介入治疗极大地改善了患者的病情,但只有少数患者符合治疗条件。完整的外周(膈)神经和肌肉(膈肌)是潜在起搏候选者的先决条件。一些副呼吸肌固有性麻痹(高位颈椎损伤)和中央肺泡通气不足的患者可能是膈肌起搏的候选者。继发于下运动神经元(膈神经)功能障碍、肌萎缩性侧索硬化、肌营养不良或广泛性肺实质疾病的呼吸功能不全的患者传统上不被考虑。需要创新的方法和可靠的临床研究来改善患者的生活。在演员克里斯托弗·里夫(Christopher Reeve)植入膈肌起搏的案例中,这一手术引起了前所未有的负面宣传和媒体意识。目前,尽管潜在的患者池有限,但与传统的通气系统相比,膈肌起搏对适当选择的患者在生活质量方面具有明显优势(Onders,Elmo&Khansarinia,2009)。

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