Membranstimulering - Diaphragm pacing

Membranstimulering
Grå806.png
Elektrisk stimulering av phrenic nerv har varit känd för att stimulera andning i århundraden.
Andra namn phrenic nervstimulering

Membranstimulering , (och ännu tidigare som elektrofren andning ), är den rytmiska appliceringen av elektriska impulser på membranet för att ge konstgjord ventilationsstöd för andningssvikt eller sömnapné . Historiskt har detta åstadkommits genom elektrisk stimulering av en phrenic nerv av en implanterad mottagare / elektrod, men idag finns det ett alternativ för att fästa perkutana ledningar till membranet.

Historia

Idén att stimulera membranet genom frenanerven postulerades först av den tyska läkaren Christoph Wilhelm Hufeland , som 1783 föreslog att en sådan teknik skulle kunna användas som en behandling för kvävning. Den franska neurologen Duchenne de Boulogne kom med ett liknande förslag 1855, men ingen av dem testade det. Det var inte förrän ett år senare att Hugo Wilhelm von Ziemssen demonstrerade membranstimulering på en 27-årig kvinna kvävd av kolångor genom att rytmiskt faradisera hennes freniska nerver och rädda hennes liv. Duchenne skulle senare 1872 förklara tekniken som "det bästa sättet att imitera naturlig andning". Men framsteg inom mekanisk ventilation av sådana som George Poe i början av 1900-talet blev ursprungligen favoriserade framför stimulering av phrenic nerv.

Harvard-forskare Sarnoff et al. återbesökt membranstimulering via phrenic nerven 1948 och publicerade sina experimentella resultat på hundar. I en separat publikation några dagar tidigare avslöjade samma grupp också att de hade möjlighet att använda tekniken "på en femårig pojke med fullständig andningsförlamning efter brist på hjärnaneurysm". Med hänvisning till processen som "elektrofren andning" kunde Sarnoff artificiellt andas den unga pojken i 52 timmar. Tekniken bakom membranstimulering avancerade ytterligare 1968 med publiceringen av läkarna John P. Judson och William WL Glenn : s forskning om användning av radiofrekvensöverföring för att införa stimulansens amplitud och för att kontrollera hastigheten på stimulering externt ". I samarbete med Avery Laboratories tog Glenn sin prototypenhet till den kommersiella marknaden i början av 1970-talet. Avery Breathing Pacemaker fick godkännande från FDA 1987 för ”kroniskt ventilationsstöd på grund av övre motorneuron respiratorisk muskelförlamning” hos patienter i alla åldrar. På 1980-talet utvecklades "sekventiell multipolstimulering" i Tammerfors, Finland. Denna teknik kommersialiserades som Atrostim PNS-system och blev kommersiellt tillgänglig i Europa 1990.

I början av 1990-talet publicerades långsiktiga utvärderingar av tekniken, med vissa forskare som Bach och O'Connor som uppgav att fränisk nervstimulering är ett giltigt alternativ "för den korrekt screenade patienten men den kostnaden, misslyckande, sjuklighet och dödligheten förblir överdriven och att alternativa metoder för ventilationsstöd bör undersökas ". Andra som Brouillette och Marzocchi föreslog att framsteg inom inkapsling och elektrodteknik kunde förbättra systemets livslängd och minska skadorna på membranmuskulaturen. Dessutom började nya kirurgiska tekniker som ett torakoskopiskt tillvägagångssätt dyka upp i slutet av 1990-talet.

I mitten av 2000-talet började det amerikanska företaget Synapse Biomedical att undersöka ett nytt membranstimuleringssystem som inte skulle behöva fästas vid frenanerven utan i stället beroende av "fyra elektroder implanterade i membranet för att elektroniskt stimulera kontraktion". Den marknadsförda NeuRx-enheten fick flera FDA- godkännanden enligt ett humanitärt undantag (HDE), en 2008 och en annan 2011.

Metodik och anordningar

Grundprincipen bakom en membranstimuleringsanordning (US Food and Drug Administration identifierar enheten som en "diafragmatisk / phrenic nervstimulator") innebär att man leder en elektrisk ström genom elektroder som är fästa internt. Membranet dras samman, expanderar bröstkaviteten och får luft att sugas in i lungorna ( inspiration ). När membranet inte stimuleras slappnar det av och luft rör sig ut ur lungorna ( utandning ).

Enligt det amerikanska Medicare- systemet indikeras phrenic nervstimulatorer för "utvalda patienter med partiell eller fullständig andningsinsufficiens" och "kan endast vara effektiva om patienten har en intakt phrenic nerv och membran". Vanliga patientdiagnoser för fränisk nervstimulering inkluderar patienter med ryggmärgsskada , central sömnapné , medfödd central hypoventilationssyndrom (dvs Ondine förbannelse ) och membranförlamning.

Det finns för närvarande tre kommersiellt distribuerade membranstimuleringsanordningar: Synapse Biomedical, Inc.'s NeuRx (US), Avery Biomedical Devices, Inc. Mark IV Breathing Pacemaker (US) och Atrotech OY: s Atrostim PNS (Finland). Synapse- och Avery-enheterna distribueras över hela världen och är godkända för användning i USA. Atrotech-enheten är inte tillgänglig i USA Från och med december 2019 gavs FDA Premarket-godkännande till Avery's Spirit Transmitter Device, som ersatte Mark IV-sändaren.

I maj 2020 fick det kanadensiska företaget Lungpacer Medical godkännande för USFDA för akut användning mitt under COVID-19-pandemin .

Kirurgiskt ingrepp

När det gäller Atrostim- och Mark IV-anordningarna kan flera kirurgiska tekniker användas. Kirurgi utförs vanligtvis genom att placera en elektrod runt phrenic nerven , antingen i nacken (dvs. cervically, en äldre teknik) eller i bröstet (dvs. thorax; modernare). Denna elektrod är ansluten till en radiofrekvensmottagare som implanteras precis under huden. En extern sändare skickar radiosignaler till enheten via en antenn som bärs över mottagaren. För livmoderhalscirurgisk teknik närmar sig bukhinnan via ett litet (~ 5 cm) snitt något ovanför och mittlinjen till kavbenet. Frenic nerven isoleras sedan under scalenus anticus muskel. För bröstkirurgisk teknik snittar en liten (~ 5 cm) över det andra eller tredje interkostalutrymmet. Elektroderna är placerade runt nerverna vid sidan av hjärtsäcken. Användning av ett thorascope gör det möjligt för denna teknik att utföras på ett minimalt invasivt sätt.

När det gäller NeuRx-enheten görs en serie med fyra snitt i bukhuden. Flera verktyg som ett laparoskop och sond används för att hitta de bästa fyra platserna på membranet för att fästa fyra elektroder som har anslutningar utanför kroppen. En femte elektrod placeras precis under huden i samma område. Alla dessa ansluter till enheten.

Referenser

Vidare läsning