Biomedical Engineers Advance On 'Smart vescica Pacemaker'

Giugno 13, 2016 Admin Salute 0 1
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Duke University ricercatori di ingegneria biomedica hanno mosso un passo avanti verso un "pacemaker vescicale intelligente" che un giorno potrebbe ripristinare il controllo della vescica in pazienti con lesioni del midollo spinale o malattia neurologica.

Ultime scoperte del team mostrano che un dispositivo che si avvale del "circuito" urinaria nel midollo spinale potrebbe selettivamente coordinare la contrazione e il rilascio dei muscoli necessari per il mantenimento della continenza.

Warren Grill di Pratt Facoltà di Ingegneria e dei suoi colleghi della Duke hanno dimostrato nei gatti che la stimolazione elettrica può impegnare il circuito spinale per svuotare la vescica in modo efficace, mentre la consegna di impulsi di frequenza inferiori allo stesso nervo può aumentare significativamente la capacità della vescica e migliorare la continenza.




Infatti, manipolando il sistema nervoso fornisce un modo più flessibile di influenzare la funzione urinaria quanto sarebbe diretta stimolazione della vescica, Griglia detto.

"Stimolare direttamente la vescica può causare solo a contrarre, non per evitare che appaltante", ha detto Grill. "Stimoliamo i input sensoriali del midollo spinale per orchestrare sia l'inibizione o attivazione di minzione.

"Questo illustra un principio importante: possiamo usare il 'intelligenza' del sistema nervoso di orchestrare il controllo di funzioni complesse," ha detto.

Un approccio simile potrebbe anche avere un potenziale per stimolare i riflessi spinali che controllano la locomozione, Grill aggiunto. Altri ricercatori stanno testando questo sistema per l'uso in terapia fisica per le persone che soffrono di una qualche forma di paralisi, per aiutarli a imparare a camminare di nuovo.

Grill ha presentato i risultati della squadra il Venerdì, 16 febbraio in occasione della riunione annuale della American Association for the Advancement of Science a San Francisco. La sua presentazione è stata parte di un simposio organizzato attraverso la National Academies 'Keck Futures Initiative. La ricerca è stata sostenuta dal National Institutes of Health e veterani paralizzati dell'America Spinal Cord Research Foundation.

Gli individui con lesioni del midollo spinale gravi in ​​genere non possono svuotare le loro vesciche volontariamente, Grill, ha detto. Lesioni del midollo spinale può anche causare la vescica a diventare involontariamente iperattiva, contraendo a basso volume per il rilascio inefficace di urina.

Svuotamento inefficace della vescica può portare a complicazioni, compresi i danni alla vescica e le infezioni del tratto urinario, ha detto. Pertanto, la maggior parte delle persone con lesioni al midollo spinale sono dotati di cateteri che portano via l'urina.

I ricercatori Duke recentemente dimostrato nei gatti che la stimolazione intermittente del nervo pelvico che controlla il circuito midollo urinaria svuotato il 65 per cento del volume della vescica. Gli impulsi elettrici sono stati consegnati ad alta frequenza, imitando il normale tasso di impulsi nervosi sensoriali.

"Sapevamo che le fibre sensoriali che eccitano la vescica normalmente fuoco ad una velocità di 30 a 40 impulsi al secondo," Grill, ha detto. "Abbiamo utilizzato lo stesso tasso di ingannare il circuito per accendere."

In un altro studio, i ricercatori hanno studiato l'uso di impulsi elettrici a bassa frequenza per bloccare le contrazioni vescicali indesiderati. Studi precedenti hanno scoperto che gli impulsi a bassa frequenza continui del nervo pelvico possono sopprimere contrazioni vescicali involontarie di mantenere la continenza e aumentare il volume della vescica da 60 a 110 percento.

Tuttavia, Griglia sospetta che il metodo potrebbe essere reso ancora più successo rendendo più selettivo, fornendo impulsi inibitori solo in risposta a contrazioni vescicali anziché costantemente.

"Il sistema sensoriale è progettato per ignorare i segnali se sono consegnati costantemente", ha detto Grill. Un esempio di tutti i giorni di questo effetto "assuefazione" è il modo in cui le persone si abituano alla pressione di un orologio con la pelle e non si sentono più, disse.

Infatti, i ricercatori hanno scoperto che inibendo il circuito urinaria solo quando le contrazioni sono stati rilevati un aumento della capacità della vescica da un altro 15 per cento più di stimolazione continua.

I ricercatori hanno monitorato contrazioni vescicali indirettamente registrando impulsi nervosi elettrici, un metodo di rilevamento che può essere facilmente incorporato in un dispositivo simile a un pacemaker, Griglia detto.

"Ci siamo affidati a registrazione elettrica di attività nervosa che coincide con la contrazione della vescica per fornire uno stimolo inibitorio condizionale", ha detto Grill. "E 'un modo completamente bioelettrica e pratico per migliorare la continenza urinaria."

La squadra ora sta lavorando con i ricercatori della Duke University Medical Center in uno studio di fattibilità clinica per esaminare i riflessi urinari di pazienti umani con lesioni del midollo spinale.

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