Устройство горла человека схема: Горло » Лор-клиника «ЛОР-ПРАКТИКА» в Алматы, услуги врача ухо-горло-носа недорого для детей и взрослых

Горло » Лор-клиника «ЛОР-ПРАКТИКА» в Алматы, услуги врача ухо-горло-носа недорого для детей и взрослых

Всем известно, что горло человека служит для проведения пищи и воздуха. К одновременному глотанию пищи и дыханию человек приспосабливается сразу после рождения, когда будучи младенцем сосет грудь или бутылочку. Впоследствии у человека вырабатывается взаимосвязь глотания, дыхания и речи. При нарушении такой рефлекторной регуляции появляется опасность попадания в дыхательные пути пищевых масс и других инородных тел. Глотание, дыхание и речь осуществляются как непроизвольно, так и сознательно. В них участвует весь аппарат глотки и гортани, их мышцы, нервы и сосуды.

Но дыхание и глотание – это не все функции горла. Важное значение для организма человека имеют находящиеся в глотке небные миндалины.  Основной функцией миндалин является выработка иммуноглобулинов в ответ на воздействие инфекционных агентов и формирование местного иммунитета. 

Еще одна функция горла — защитная.

В слизистой оболочке гортани недалеко от входа имеются чувствительные нервные клетки, реагирующие на температурные, химические и механические раздражения. Реакции гортани зависит от того, какой именно воздух мы вдыхаем. Если в нем находится пыль, газ или другие примеси, голосовая щель сжимается, а основной приток кислорода в легкие прилично замедляется. Повышенное количество примесей вызывает рефлекторное замыкание голосовой щели — спазм. Благодаря этому механизму нижние дыхательные пути предохраняются от попадания в них слюны, пищи и посторонних предметов. Рефлекторный кашель также является одним из проявлений защитной функции гортани. Говорят, что человек «поперхнулся».

Помимо дыхательной и защитной, гортани также присуща голосообразовательная функция. Горло участвует в образовании речи. 

Строение глотки (горла) человека.

Глотка человека состоит из трех «этажей». Носоглотка, ротоглотка и гортаноглотка. В носоглотке можно особо выделить аденоиды, которые часто беспокоят самых маленьких пациентов. В ротоглотке обращают на себя внимание небные миндалины — образования, лежащие по бокам от язычка  мягкого неба позади задних коренных зубов нижней челюсти. Небные миндалины, или тонзиллы, иногда называют также гландами. Нижний «этаж» глотки — гортаноглотка — переходит в гортань и далее в трахею и бронхи. Позади гортани лежит начальный отрезок пищевода. Остов гортани состоит из хрящей и связок. К ним прикрепляются мышцы, которые приводят в движение хрящи гортани при дыхании, глотании и произношении звуков.

Строение горла человека, его анатомия и схема и устройство 2021

Горло и гортань – важные составляющие организма с огромным набором функций и весьма сложным строением. Именно благодаря горлу и легким люди дышат, ротовая полость используется для употребления пищи, а также выполняет коммуникативную функцию. Ведь способностью издавать членораздельные звуки мы обязаны рту и языку, а общение с помощью речи является основной формой человеческой коммуникации.

Содержание статьи

Как устроено горло человека?

Анатомия горла довольно сложна и интересна для изучения не только с целью общего развития. Знания о строении горла помогают понять, как проводить его гигиену, почему нужно беречь горло, как не допустить появления заболеваний и эффективно лечить болезни в случае их возникновения.

Горло состоит из глотки и гортани. Глотка (фаринкс) отвечает за попадание воздуха по дыхательным путям в легкие и за продвижение еды из рта в пищевод. Гортань (ларинкс) регулирует функционирование голосовых связок, обеспечивает продуцирование речи и других звуков.

Горло располагается в районе 4-го и 6-го шейного позвонка и по виду напоминает суживающийся к низу конус. Начинается горло от подъязычной кости и, опускаясь вниз, переход в трахею. Верхняя часть этого канала обеспечивает его прочность, а нижняя соединяется с гортанью. Горло и глотка сливаются в ротовой полости. По бокам расположены большие сосуды, сзади – глотка. В горле человека находится надгортанник, хрящи, голосовые связки.

Гортань окружают девять гиалиновых хрящей, объединенных между собой суставами, то есть подвижными соединениями. Самый крупный из хрящей – щитовидный. Он сформирован из двух частей, визуально напоминающих квадратные пластинки. Их соединение образует кадык, находящийся на передней стороне гортани. Кадык является самым большим хрящом гортани. Четырехугольные пластинки хряща у мужчин совмещаются практически под углом 90 градусов, из-за чего кадык отчетливо выступает на шее. У женщин кадык прощупывается, а вот различить его на поверхности шеи сложнее, поскольку пластины совмещены под углом больше 90 градусов. От внешней стороны каждой пластины как у мужчин, так и у женщин отходят по два небольших хряща. На них находится суставная пластина, соединяющаяся с перстневидным хрящом.

Перстневидный хрящ по форме напоминает перстень благодаря дугам по бокам и спереди. Его задача — обеспечение подвижного соединения со щитовидным и черпаловидным хрящом.

Черпаловидный хрящ, выполняющий речевую функцию, состоит из гиалинового хряща и эластичных отростков, к которым присоединены голосовые связки. С ними стыкуется и надгортанный хрящ, расположенный у корня языка и визуально похожий на листик.

Надгортанник вместе с надгортанным хрящом выполняет очень важную функцию – разделяет дыхательные и пищеварительные пути. В момент непосредственного глотания пищи «ворота» в гортань закрываются, благодаря чему еда не проникает в легкие и к голосовым связкам.

Голос образуется тоже благодаря хрящам.

Одни из них обеспечивают натяжение связок горла, что влияет на тембр голоса. Другие, черпаловидные, по форме напоминающие пирамиды, делают возможным движение голосовых связок и регулируют размер голосовой щели. Ее увеличение или уменьшение отражается на громкости голоса. Ограничивается эта система голосовыми складками.

Отличие в строении горла взрослого человека и ребенка незначительно и состоит лишь в том, что у младенцев все полости меньше. Поэтому болезни горла у малышей, сопровождающиеся сильной отечностью, грозят перекрытием доступа воздуха в дыхательные пути.

У женщин и детей голосовые связки короче, чем у мужчин. У младенцев гортань широкая, но короткая, и находится выше на три позвонка. От длины гортани зависит тембр голоса. В переходном возрасте формирование гортани завершается, и голос у мальчиков значительно меняется.

Человеческая глотка состоит из нескольких частей. Рассмотрим каждую из них подробнее.

Носоглотка расположена сзади носовой полости и соединена с ней с помощью отверстий – хоан. Ниже носоглотка переходит в среднюю глотку, по бокам которой расположены слуховые трубы. Внутренняя ее часть состоит из слизистой оболочки, полностью покрытой нервными окончаниями, производящими слизь железами и капиллярами. Главными функциями носоглотки являются согревание вдыхаемого в легкие воздуха, увлажнение его, фильтрация микробов и пыли. Также именно благодаря носоглотке мы можем распознавать и чувствовать запахи.

Ротовая часть – средний фрагмент горла, состоящий из язычка и миндалин, ограниченный подъязычной костью и небом. Соединяется со ртом с помощью языка, обеспечивает продвижение пищи по пищеварительному тракту.

Миндалины выполняют защитную и кроветворную функцию. В глотке также расположены небные миндалины, называемые гландами или лимфоидными скоплениями. Гланды вырабатывают иммуноглобулин – вещество, способное противостоять инфекциям. Основная функция всей ротоглотки — доставка воздуха к бронхам и легким.

Нижняя часть глотки соединена с гортанью и переходит в пищевод. Она обеспечивает глотательные движения и дыхание, контролируется нижней частью мозга.

Функции горла и гортани

Резюмируя сказанное выше, горло и гортань выполняют:

1. Защитную функцию – носоглотка согревает воздух при вдыхании, очищает его от микробов и пыли, а гланды вырабатывают иммуноглобулин для защиты от микробов и вирусов.
2. Голосообразующую функцию – хрящи контролируют движение голосовых связок, при этом изменение расстояния между связками регулирует громкость голоса, а сила их натяжения – тембр. Чем короче голосовые связки, тем выше голос по тону.
3. Дыхательную функцию – воздух попадает сначала в носоглотку, затем в глотку, гортань и трахею. Ворсинки на поверхности эпителия глотки препятствуют попаданию инородных тел в дыхательные пути. А сама структура носоглотки помогает избежать асфиксии и ларингоспазмов.

Профилактика заболеваний горла

В холодное время года в странах с умеренным климатом заболеть простудой или ангиной очень просто. Во избежание болезней горла и вирусных заболеваний следует:

• Очищать горло с помощью полосканий. Для полосканий нужно использовать теплую воду, постепенно снижая ее температуру. Вместо воды можно применять отвар из лекарственных растений – календулы или шалфея, сосновых шишек, эвкалипта.
• Менять зубную щетку раз в месяц и после болезни, чтобы заново не инфицироваться микробами, оставшимися на щетке, посещать стоматолога.
• Постоянно укреплять иммунитет с помощью разнообразного и полноценного питания, пить не слишком горячий чай с лимоном или морс из лесных ягод и фруктов. С профилактической целью можно использовать отвар и сироп шиповника, прополис, чеснок.
• По возможности ограничивать контакты с заболевшими, использовать марлевые повязки.
• Не допускать переохлаждения, промокания ног в холодную погоду.
• Периодически проветривать помещение, проводить влажную уборку.
• При первых симптомах заболевания горла обеспечивать его защиту от холода, принимать противовирусные средства. Идеальным лекарством для горла является мед – природный антисептик. Мед стоит употреблять не только во время болезни, но и для профилактики каждый день.
• Своевременно обращаться за медицинской помощью. Только после консультации с врачом и по его рекомендации можно принимать антибиотики. Любой курс лечения при благоприятном течении болезни лучше доводить до конца во избежание осложнений.

Не забывайте, что горло и гортань нужно тщательно беречь, поскольку их заболевания, особенно в острой форме, чреваты тяжелыми последствиями. Если избежать болезни не удалось, стоит посетить доктора, ведь самолечение и бесконтрольное использование народных рецептов может подорвать ваше здоровье.

Сложное строение горла обусловлено множеством взаимодействующих и взаимодополняющих его элементов, выполняющих важные для организма человека функции. Знания в области анатомии горла помогут понять работу дыхательной и пищеварительной системы, осуществить профилактику болезней горла и подобрать эффективное лечение возникших заболеваний.

Источники: medscape.com, health.harvard.edu, medicalnewstoday.com.

схема, фото и описание, как устроены изнутри глотка и гортань

Внутреннее строение горла человека имеет ряд тех же особенностей, что и часть шеи впереди позвоночного столба у некоторых млекопитающих, но, конечно же, существуют и отличия, причем их немало. Через область от подъязычной кости до рукоятки ключицы проходят блуждающие нервы, сонная артерия и другие жизненно важные системы. Эта часть человеческого организма является объектом пристального изучения в оториноларингологии.

Человеческое горло состоит из двух взаимосвязанных отделов: глотки и гортани. Анатомическое строение этих отделов горла человека напрямую связано с функциями, которые они выполняют.

О том, как устроено горло человека, подробно описано на этой странице.

Строение глотки человека

Глотка — «ворота», ведущие в две важнейшие системы нашего организма — дыхательную и пищеварительную. Эта трубка, как бы «подвешенная» к основанию черепа, соединяет полость носа с гортанью и делится на три части: носовую, ротовую и гортанную.

На этих фото показано строение горла человека:

Носоглотку можно смело назвать «перекрестком». Туда выходят хоаны (отверстия носовой полости), а по бокам (на уровне нижних носовых раковин) видны входы в слуховые трубы, ведущие прямиком в барабанные полости правого и левого уха. Все отверстия «охраняются» скоплениями особой лимфоидной ткани — глоточной — и трубными миндалинами.

Ниже носоглотка прикрепляется к ротоглотке, связанной с ротовой полостью аркой зева. Верхние границы зева — мягкое небо и язычок, а нижняя — корень языка (к нему примыкает передняя стенка глотки с очередной «притаившейся» миндалиной — язычной). По бокам видны небные дужки, в нишах которых «сидят в засаде» парные небные миндалины. Задняя стенка глотки тоже покрыта лимфоидной тканью и замыкает собой, так называемое лимфатическое глоточное кольцо. Гортаноглотка примыкает к надгортаннику и корню языка, постепенно суживается и переходит в пищевод.

Здесь показано, как устроено горло человека изнутри:

Миндалины получили свое название из-за сходства с косточками миндаля, благодаря рыхлой структуре лимфоидной ткани.

У новорожденных миндалины не развиты, их формирование в зависимости от индивидуальных особенностей ребенка завершается примерно к шести месяцам или одному году.

Ниже представлены фото и описание строения гортани в составе горла человека.

Строение гортани человека

Гортань прикреплена мышцами к подъязычной кости и соединяет носоглотку с нижними дыхательными путями — трахеей и легкими. Форму этого органа обеспечивает система хрящей, образующих гибкую, подвижную трубку. Перстневидный хрящ лежит в основе гортани, щитовидный служит каркасом, а надгортанный работает по принципу крышки, защищая дыхательные пути от пережеванной пищи в процессе глотания. Парные хрящи (клинописные, черпаловидные, рожковидные) укрепляют гортань, помогают ей сужаться и расширяться.

Посмотрите фото, как устроено горло человека:

Внутри гортань похожа на песочные часы, в середине которых находятся эластичные голосовые связки, образующие отверстие для прохождения воздуха — голосовую щель.

Тон голоса, его индивидуальная окраска регулируются длиной связок по принципу: чем короче длина, тем выше тембр. Гортань находится в постоянном движении: при выдохе и глотании или пении — поднимается, а при вдохе, образовании низких звуков — опускается.

Гортань и глотка связаны с процессом дыхания: из носа вдыхаемый воздух проходит через эти отделы и устремляется дальше, в трахею, к легким. Вместе они участвуют в рефлекторном процессе глотания. Ткани глотки защищают от инфекции, а строение гортани оберегает дыхательные пути от попадания в них пищи. Гортань «рождает» голос, а глотка — усиливает его.

Здесь вы можете посмотреть схему строения горла человека:

 

 

Если у вас есть вопросы к врачу, пожалуйста, задайте их на странице консультации. Для этого нажмите на кнопку:

Похожие записи

В центре головы человека ученые открыли неизвестный науке орган

20 октября 2020

Автор фото, Radiotherapy and Oncology

Ученые из Нидерландов сделали удивительное открытие: они обнаружили скрытый внутри головы человека орган, напоминающий набор слюнных желез.

Казалось бы, строение организма человека изучено вдоль и поперек столетия назад, но ученые до сих пор не догадывались о существовании этого органа.

Открытие произошло случайно, в ходе обследования пациентов с раком простаты при помощи новейшего сканера PSMA PET/CT. При контрастной томографии с введением в кровь радиоактивной глюкозы этот диагностический инструмент находит в теле опухоли.

В данном случае он обнаружил позади носоглотки нечто другое.

Автор фото, Radiotherapy and Oncology

Подпись к фото,

Трубчатые железы, показанные голубыми стрелками, рядом с другими слюнными железами, выделенными оранжевым цветом

«У человека есть три набора больших слюнных желез, но не в этом месте», — говорит радиолог-онколог Ваутер Вогель из Нидерландского института рака.

«Насколько было известно ранее, слюнные железы в носоглотке микроскопически малы. Около тысячи их равномерно распределены по слизистой оболочке. Поэтому представьте себе наше удивление, когда мы обнаружили ЭТО!»

Слюнные железы производят слюну, необходимую для работы пищеварительной системы. Большую часть ее выделяют три основных набора желез, известных как околоушные, подчелюстные и подъязычные.

В человеческом организме есть еще около тысячи мелких слюнных желез. Они размещаются по всей полости рта и в дыхательном тракте, но так малы, что их можно обнаружить только в микроскоп.

Не замеченный ранее четвертый набор слюнных желез, открытый командой Фогеля, гораздо крупнее и находится позади носа и над нёбом, в самой середине головы.

Автор фото, Radiotherapy and Oncology

Подпись к фото,

Вот как выглядят новооткрытые железы в разных проекциях

«Два органа, высветившихся при исследовании, имеют все признаки слюнных желез, — говорит ведущий автор исследования, хирург полости рта Маттейс Вальстар из Амстердамского университета.

«Мы назвали их трубчатыми железами, поскольку они расположены над трубчатым валиком [возвышение в носовой части глотки, в котором находится хрящ евстахиевой трубы].

Трубчатые железы были обнаружены у всех 100 пациентов, обследованных с помощью аппарата PSMA PET/CT. Вскрытие двух тел, мужского и женского, также подтвердило существование заметной невооруженным глазом парной структуры в виде дренажных капилляров в задней стенке носоглотки.

На видео (на английском языке) хорошо видно расположение трубчатых желез, как и их устройство.

«Насколько нам известно, эта структура не была прежде описана ни в одном источнике», — говорится в отчете об исследовании, опубликованном в журнале Radiotherapy and Oncology.

Голос и голосообразование Полезная информация Академия Слуха

10.12.2019

Основными носителями информации для человека являются сигналы, которые формируются органами чувств, доставляются в мозг и там обрабатываются. В первую очередь, это акустические речевые сигналы голоса. В этой статье мы подробно рассмотрим механизмы звуковой речи, голоса и голосообразования, а также выясним, почему попугаи могут говорить почти так же, как и человек.

Втечение многих миллионов лет эволюции звуки, издаваемые человеком, превратились в членораздельную речь. Это существенно отличает нас от других живых существ на планете. Результатом осмысленного использования звуков речи становятся слова и предложения, которые делают возможным обмен информацией между людьми посредством языка. Сегодня люди изъясняются на 7111 различных языках, в то время как ни одному животному это не подвластно. Кора больших полушарий головного мозга человека содержит множество зон, которые отвечают за речевую функцию.

Речевой аппарат и речь

Речевой аппарат человека состоит из гортани, языка, губ, а также полостей рта, носа и глотки. Во время говорения воздух движется и вибрирует благодаря направленному взаимодействию мышц, участвующих в этом процессе. Если бы у нас не было гортани, мы могли бы говорить только шёпотом. Если вы положите ваш палец на гортань во время говорения, почувствуете вибрацию, которая не ощущается, когда мы говорим шёпотом. Эта вибрация создаётся благодаря голосовым связкам или складкам, как их ещё иногда называют. Голосовые связки находятся в средней части гортани. При проникновении вдыхаемого воздуха они работают, как органная труба с пружинными язычками.

Голосовые связки — парный орган, они натянуты поперёк трахеи (дыхательного горла) и вместе с тем закрывают её. (Рисунок 1) Таким образом, находящаяся между ними голосовая щель оказывается плотно закрытой.

Рисунок 1: Степень открытия голосовой щели, в зависимости от осуществляемых действий.

При воспроизведении гласных звуков положение языка его форма создают состояние резонанса формантов.

В процессе говорения голосовая щель открывается под давлением воздуха, поступающего из лёгких. Когда голосовая щель открывается, происходит падение давления воздуха, и таким образом щель закрывается (закон Бернулли). И снова под голосовыми складками создаётся воздушное давление. Этот процесс беспрерывно повторяется во время говорения. Голосовые связки испытывают при этом механические колебания.

Существует огромное количество резонансных частот с основным первоначальным тоном и обертонами. Благодаря голосовым мышцам изменяется сила натяжения и толщина голосовых складок. Как следствие — изменение основных резонансных частот. Когда голосовые связки напряжены, воспроизводятся высокие звуки; при расслабленных, напротив, образуются низкие звуки. При воспроизведении низких звуков голосовые складки колеблются медленно, высокие звуки вызывают быстрые колебания.

Мужская гортань значительно больше, и голосовые связки примерно в два раза длиннее, чем у женщин. Поэтому мужской голос звучит где-то на одну октаву ниже. Осиплость голоса, вирусные инфекции, а также курение могут навредить голосовым связкам. Голос простывшего человека похож на низкое карканье. Взрослые курящие мужчины часто говорят низким невнятым голосом, похожим по звуку на хрип.

Пройти тест слуха онлайн

Что дает тест слуха ?

Тест слуха онлайн позволяет быстро и просто определить состояние вашего слуха. Всего за 3 минуты вы сможете определить его остроту. Результат теста на слух называется «аудиограммой» и является показанием для назначений врача.

Мы предлагаем пройти следующие тесты слуха: признаки потери слуха; частотный он-лайн тест слуха; проверка слуха в шуме; распознавание речи; моделирование признаков потери слуха.

Звонкие и глухие звуки

Над голосовыми связками находится надставная труба (над гортанью надгортанная). Надставная труба состоит из глоточной полости и полостей рта и носа. Если не брать во внимание полости носа, то надставная труба будет похожа на открытую с одной стороны трубу.

В этой надставной трубе формируется из хриплого, резонансного шума, который проходит через голосовую щель, звуковая окраска гласных звуков. Активное изменение положения языка и губ меняет форму резонансной полости, а также длину надставной трубы. Таким образом, во время говорения появляются типичные резонансные частоты тракта, или форманты. Частоты и амплитуды этих формантов являются определяющими показателями при произнесении гласных звуков. Понаблюдайте ­когда-­нибудь внимательно за движениями губ ведущего новостей. Вы помёте, опираясь на положение рта, как функционирует считывание с губ. При произнесении [а] рот слегка приоткрыт, [о] и [у] произносятся с вытянутыми губами. Согласные формируются благодаря определённому положению губ. В фонетике различают звонкие и глухие звуки. (Рисунок 2)

Рисунок 2: В голосовых связках формируется первоначальный сигнал, который преобразуется благодаря резонансам в надставной трубе, так что в конце концов превращается в языковой сигнал.

Глухие звуки возникают при широко раскрытой голосовой щели, так что воздух беспрепятственно может проникнуть до конца голосового тракта.

Разницу между звонкими и глухими звуками можно наглядно увидеть, проведя два опыта: держите свою руку во время говорения на гортани. Если вы почувствуете вибрацию, то звук звонкий; если вибрации нет, то звук считается глухим. Второй опыт заключается в том, чтобы закрыть уши и надавливать на козелок с двух сторон и при этом медленно говорить: «Один, два, три, четыре, пять…». Во время акустической изолированности при закрытом слуховом проходе вы заметите разницу между глухими и звонкими звуками: мягкие шумы и дребезжащие вибрации.

Глухие звуки — шипящие (свистящие) или фрикативные согласные и смычные. Во время шёпота голосовые связки задействованы только косвенно. Поток воздуха, выпускаемый во время шёпота, слабый, и он образует в слегка приоткрытой, находящейся в спокойном состоянии голосовой щели небольшие вибрации. Эти вибрации акустически воспринимаются как тихий шум, полностью лишённый звукового оформления. Силовое и звуковое резонансное усиление голосовых связок в этом случае отсутствует. В надставной трубе точно так же, как при звуковом голосообразовании, формируются те же самые резонансы, только они намного тише.

Спектрограмма

Спектрограмма (сонограмма) или визуализированная речь — трёхмерное, наглядное изображение звуков в двумерном графике. Последовательность сигналов представлена временным показателем (осью абсцисс и ординат) и частотой (осью абсцисс или продольной осью). Интенсивность звука представлена в виде относительного потемнения или масштабирования интенсивности цвета (третье измерение) временного и частотного изображений.

Чтению и интерпретации спектрограммы нужно учиться, поскольку при определённых обстоятельствах появляется переизбыток информации. Таким образом можно распознать процессы установления и затухания колебаний, помехи и уж тем более патологические изменения в работе речевого аппарата (рисунок 3). Сонограмма даёт представление о звуковом исследовании, поле исследования размечено осями абсцисс и ординат. Уровни отражения звука измеряются с помощью акустического зонда, сопряжены с определённым местом в поле исследования, и эти участки в зависимости от интенсивности окрашены в чёрный цвет.

Рисунок 3: Спектрограмма (сонограмма) с положением формантов гласных i, u, a.

Говорливый попугай

После этого научного экскурса в звуковую систему языка и её анализа я хотела бы рассказать вам еще одну историю. Мой хороший друг очень гордился тем, что был владельцем попугая. Птицу из африканских серых попугаев (попугай жако) звали Вальтер и ей было уже больше 30 лет. Вальтер был умный малый. Он мог повторять не только своё собственное имя и имя моего друга, но и ещё достаточно бойко воспроизводил полностью адреса людей. К тому же он мог произносить небольшие предложения, например: «Ты мне нравишься» или «Ты — трус». Наклонив набок голову, смотря своим пленительным взглядом снизу-­вверх, он презентовал избранным посетителям свой репертуар.

Своим очень громким и чётким голосом он умел свистеть, так что начинали болеть уши. Он воспроизводил всевозможные звуки, например, пылесоса или бритвенной машинки. Человек и животное способны стать близкими друзьями, и, конечно, Вальтеру это удалось сделать. Он был очень ласковый и прижимался к щеке моего друга, когда они «болтали». Но при этом он был пугливый и создавал адский шум, когда был взволнован. Вальтер жил в очень красивом большом вольере с игрушечным хламом разного рода, иногда вылетал оттуда и качался на люстре.

Однажды в непогожий весенний день Вальтер сидел на люстре, и вдруг от сильного порыва ветра распахнулось неплотно закрытая дверь террасы. Вальтер, конечно, запаниковал: он кричал и хрипел, а потом вылетел через открытую дверь террасы. Мой друг, конечно услышал шум, но, к сожалению, пришёл в комнату слишком поздно. Вальтера уже и след простыл…

Попугаи умеют имитировать звуки речи. В дикой природе птицы узнают друг друга по характерным звукам, присущим их виду. Многие птицы умеют не только свистеть и прекрасно петь, но и удивительно достоверно имитировать всевозможные шумы.

Как это возможно?

И у птиц есть гортань, только без голосовых связок и надгортанника. Птицы издают звуки так называемой нижней гортанью (сиринксом), расположенной глубоко в грудной клетке, около того места, где перед входом в лёгкие разделяется дыхательное горло. Здесь находятся колебательные мембраны, которые так же, как голосовые связки, могут менять своё напряжение благодаря мышцам. Поскольку органы голосового аппарата у птиц находятся в двух ветвях дыхательного горла, некоторые певчие птицы могут петь на два голоса. Послушайте, ­как-нибудь тихим летним вечером, как поёт соловей — вы получите огромное акустическое наслаждение! (Рисунки 4 и 5).

Рисунок 4: Гортань птиц (сиринкс) содержит две голосовых щели. Поэтому некоторые певчие птицы могут петь на два голоса.

Рисунок 5: Серый попугай Вальтер мог превосходно «произносить» не только своё имя.

Попугаи, к примеру, имеют толстый клюв и толстый язык, благодаря этому (меняя положение языка), они могут, как и человек, артикулировать большое количество звуков. Эта особенность помогла Вальтеру. Его нашёл очень милый человек и принёс в полицейский участок. Вальтер сообщил там имя своего хозяина и его адрес. Радость от встречи с хозяином Вальтер выразил очень громко — имитируя звуки сирены.

Подведение итогов

• Люди и многие животные могут образовывать звуки речи.
• Развитие звуковой речи возможно только у человека благодаря его умственным способностям.
• Речевой аппарат человека состоит из гортани, языка, губ, а также сюда относятся полости рта, носа и глотки.
• Звонкие звуки (гласные, умлауты, назальные звуки, плавные согласные, щелевые сонорные и шумные согласные) изначально возникают из колебаний голосовых связок, а потом в надставной трубе оформляется звук (форманты звука).
• Глухие звуки (согласные, шипящие и фрикативные согласные, а также смычные) возникают без участия голосовых связок.
• Спектрограмма (сонограмма, визуализированная речь) — это графическое изображение сигналов, зависящих от частоты колебаний, протекания процесса во времени и интенсивности.

Улла Вогдт
Материал взят из журнала Hörakustik, №1 2019 г.

Пройти тест слуха онлайн

Что дает тест слуха ?

Тест слуха онлайн позволяет быстро и просто определить состояние вашего слуха. Всего за 3 минуты вы сможете определить его остроту. Результат теста на слух называется «аудиограммой» и является показанием для назначений врача.

Мы предлагаем пройти следующие тесты слуха: признаки потери слуха; частотный он-лайн тест слуха; проверка слуха в шуме; распознавание речи; моделирование признаков потери слуха.

Читайте ещё по теме «Полезная информация о слухе»

Почему вам не нужен слуховой аппарат

«Академия Слуха» вот уже более десяти лет работает с людьми, страдающими потерей слуха. За это время мы собрали целую коллекцию слухов, мифов и заблуждений, которые окружают этот недуг и средство его коррекции – слуховой аппарат. Мы собрали самые популярные и попросили наших специалистов их прокомментировать в лёгком, понятном и ироничном ключе «вредных советов».

Шум в ушах: причины, методы лечения, последствия

Шум в ушах — широко распространенный феномен и один из самых частых диагнозов в практике лечения лор-заболеваний. В 1999 году в Германии по поручению Немецкой Лиги врачей в области слуховой акустики было проведено большое исследование, в ходе которого выяснилось, что шум в ушах влечет за собой такие психосоматические расстройства, как нарушение сна, депрессию и повышенные аудиологические нагрузки.

Как часто нужно менять слуховой аппарат

Вы помните, какие чувства и эмоции испытали, впервые надев слуховой аппарат? Насколько ярче и полноценнее стала ваша жизнь, наполнившись четкими звуками и голосами? Если с тех пор прошло несколько лет, вы уверены, что слышите всё так же хорошо? Нередко люди, пользующиеся слуховыми аппаратами, со временем начинают замечать, что стали слышать «как-то не так».

Слуховой аппарат или усилитель слуха: делаем правильный выбор!

Как правило, человек теряет слух постепенно. Сначала «исчезают» наиболее тихие, невыразительные звуки и тончайшие нюансы. Из-за этого человеку сложно самому констатировать изменение способности слышать. Довольно часто на незначительное ухудшение слуха люди стараются не обращать внимания, пока из диапазона слышимых звуков не начнут исчезать действительно важные для повседневной жизни, например, плач ребенка или звук подъезжающей машины.

Слух под угрозой!

Как курение, алкоголь и лекарства влияют на способность человека слышать. Причин нарушения слуха существует множество, и, конечно, в первую очередь приходят на ум такие, как инфекционные заболевания ушей, повреждение барабанной перепонки, чужеродный предмет в ухе, чрезмерно громкая музыка и т. д. Однако мало кто задумывается, что к снижению слуха может привести курение, алкоголь или лекарство, купленное в аптеке.

Читать все полезные статьи о слухе >>>

Голосовой аппарат человека: строение и функции

Статья:

Речь − сложный двигательный навык, реализуемый большим количеством анатомических образований. Строение голосового аппарата человека включает в себя органы дыхательной системы, гортань, язык, зубы и др. При нарушении целостности любого из них, процесс звукообразования нарушается. Знание анатомического строения и принципа работы артикуляционных органов важно не только для певцов или других профессий, связанных с музыкой, но также для обычных людей. Нарушения речи могут встречаться как у детей, так и у взрослых, приводя к нарушению процессов социальной адаптации и обучения.

 

Образование звуков

Процесс звуко- и голосообразования хорошо изучен на протяжении последних десятилетий. Акустический компонент речи возникает в результате работы мускулатуры периферического аппарата. Это работает следующим образом. При начале разговора, человек бессознательно делает медленный выдох. Поток воздуха из легких попадает в гортань, связки которой находятся в определенном положении, соответствующем требуемому звуку. Кроме того, язык, губы и нижняя челюсть также принимают необходимое положение. Вибрация голосовых связок в гортани при прохождении потока воздуха и создает звук, который корректируется органами ротовой полости.

Речь − это комплексный процесс, в котором участвует несколько десятков анатомических образований. Органические или функциональные нарушения в любом из них приведут к изменению голоса или появлению речевых дефектов различной степени выраженности.

 

Анатомия речи

Голосовой аппарат − это совокупность анатомических структур, обеспечивающих образование голоса и речи. В его устройстве принято выделять два больших отдела: периферический и центральный. Центральный отдел представлен головным мозгом, в частности, корой больших полушарий, рядом подкорковых узлов и проводящими путями, связывающими их вместе. Помимо того, туда относят ядра черепно-мозговых нервов, которые участвуют при звукообразовании. Анатомия периферического голосового аппарата включает костные, хрящевые и мышечные образования, связочный аппарат и периферические нервы, которые воспринимают или передают какую-либо информацию к органам артикуляции.

Периферический отдел разделяют на три функциональных отдела, выполняющих различные задачи: дыхательный, голосовой и артикуляционный. При нарушении работы любого из них возникают нарушения речи.

 

Дыхательный отдел

Основной звукообразующий фактор − воздух, проходящий через дыхательные пути. В связи с этим, вокалисты всегда тренируют правильное дыхание, позволяющее улучшить акустику голоса. Дыхательные движения осуществляются рефлекторно, как правило, в обычной жизни человек не думает, когда ему делать вдох или выдох. Механизм регуляции связан с дыхательным центром в продолговатом мозге.

К дыхательному отделу относят оба легких, трахеобронхиальное дерево, диафрагму и межреберные мышцы. Движения последних приводят к расширению грудной клетки во время вдоха и ее сужению при выдохе. Диафрагма участвует в брюшном типе дыхания, осуществляемом преимущественно за счет ее растяжения.

Образование звуков и слов происходит во время выдоха. Проходящий через голосовой и артикуляционный отдел воздух заставляет колебаться их структуры. Если у человека имеются заболевания легких, то звучание речи искажается.

 

Голосовой отдел

В фониатрии выделяют три характеристики голоса любого человека: тембр, высоту и силу. Все они создаются в момент вибрации голосовых связок при прохождении через них воздуха. Амплитуда колебания определяет силу голоса. Чем сильнее колебание, тем выше звук. Тембр определяют голосовой окраской, специфичной для каждого конкретного человека. Натяжение складок и степень давления на них воздуха создают определенную высоту голоса.

Одна из самых частых жалоб пациентов − изменение характеристик голоса. Наиболее часто подобное состояние связано с функциональными расстройствами, возникающими на фоне инфекционных и неинфекционных заболеваний.

 

Звукопроизносящий отдел

Устройство артикуляционной части голосового аппарата включает в себя анатомические образования, которые находятся в ротовой полости: нижнюю челюсть, язык, мягкое нёбо и губы. Движения указанными структурами осуществляются с помощью мышц. При нарушениях их работы у человека возможны различные речевые дефекты. Логопедические упражнения и массаж позволяют тренировать мышцы, улучшая речь.

Язык является основным артикуляционным органом. Его основой являются поперечно-полосатые мышцы, обеспечивающие движения и изменение формы. Во время разговора он может становиться длиннее, короче, а также изменять свою ширину. В строении языка выделяют три части: корень, фиксированный к дну ротовой полости, спинку и кончик.

Нижняя и верхняя губа − подвижные структуры. Участвуют в произношении практически всех звуков, так как определяют скорость выхода потока воздуха из ротовой полости. Благодаря мимическим мышцам могут менять свою форму, что также играет важную роль в физиологии речи у людей. Нижняя челюсть располагается в нижней части черепа и обладает ограниченной амплитудой движения. Участвует в произношении ударных гласных: «О», «У», «И» и ряда других.

Мягкое небо образует верхнюю границу ротовой полости и плотно связано с твердым небом. Благодаря развитым мышечным волокнам может приподниматься и опускаться вниз. Анатомически разделяет ротовую полость от носовой части глотки. На конце имеет небольшой язычок. При произношении согласных «Н» и «М» небная занавеска опущена. Все другие звуки произносятся с опущенным мягким небом. При нарушении движений голос приобретает гнусавость, что связано с направлением потока воздуха в носовую полость.

При появлении речевого дефекта не следует пытаться самостоятельно устранить его. Подобным лечением должен заниматься логопед или врач.

К артикуляционному аппарату относят и ряд пассивных структур: зубные ряды, носовую полость, твердое небо и глотку. Они участвуют в звукопроизношении, выступая точками опоры для языка и мягкого неба.

 

 

Речевой аппарат и дефекты

Степень сформированности аппарата речи определяет качество произношения звуков. Заболевания любого из отделов проявляются ухудшением звукопроизношения и меняют характеристики голоса человека. Задача логопедов и врачей при выявлении фониатрических симптомов − выявить причины их появления и подобрать методы, позволяющие устранить дефекты.

В связи со сложностью строения речевого аппарата, возможных причин нарушенного звукопроизношения много. Диагностические мероприятия всегда должны иметь комплексный характер и подбираться индивидуально для каждого человека. Выделяют несколько причин развития речевых дефектов, которые встречаются наиболее часто:

• органические нарушения строения отдельных структур;
• их функциональная незрелость, обуславливающая неправильные движения в процессе разговора;
• неврологические нарушения в тех отделах центральной и периферической нервной системы, которые участвуют в образовании и формировании звуков.

При указанных дефектах человек часто отмечает нарушения дыхания, глотания пищи и жидкости. Подобные симптомы постепенно приводят к снижению уровня качества жизни и могут стать причиной нарушенной адаптации в обществе, депрессии и других негативных последствий. При задержке речевого развития и других дефектах следует всегда обращаться за профессиональной помощью к врачам или логопеду. Специалисты проведут необходимые обследования и подберут коррекционные мероприятия для устранения органического или функционального дефекта.

Голосовой аппарат человека имеет сложное строение и состоит из трех основных частей: дыхательной, голосовой и артикуляционной, или звукопроизносящей. Все структурные отделы действуют согласовано, определяя не только голос человека, но также формирование и произношение всех звуков и слов. Регуляцией процесса речи занимается центральная нервная система, а именно, кора больших полушарий, подкорковые экстрапирамидные системы и ядра черепно-мозговых нервов. Знание анатомии позволяет своевременно выявить изменения в органах речи, в первую очередь, располагающихся в ротовой полости.

  Вся информация взята из открытых источников.
Если вы считаете, что ваши авторские права нарушены, пожалуйста, напишите в чате на этом сайте, приложив скан документа подтверждающего ваше право.
Мы убедимся в этом и сразу снимем публикацию.

Голова человека. Анатомическое строение. Основные движения. Пропорции. Опорные конструктивные точки и применение их в рисовании — Ghenadie Sontu Fine Art

Человек — это сложный организм как по физическим и психическим способностям, так и по внешнему облику и внутренней конструкции. Поэтому рисунок тела человека как наиболее совершенной и сложной формы представляет собой высшую ступень учебного процесса академической школы.
Эта ступень учебного курса требует особенно пристального внимания и большого напряжения сил и способностей студентов. Ей должен предшествовать довольно длительный этап изображения элементарных объемных форм.
Особое место в образовании архитектора занимает рисунок тела человека и сопутствующее ему изучение закономерностей его строения. «Пристальное, внимательное изучение натуры,— отмечал выдающийся советский архитектор В. А. Веснин,— развивает чувство красоты, чувство вкуса. На живой природе постигаются законы пропорций, понятие цельности, органичности композиции и ряд других представлений и закономерностей, познание которых неразрывно связано с созреванием человека-художника. Чем глубже рисующий, знакомясь с природой, проникает в законы ее красоты и гармонии, чем совершеннее будут ее образы, тем ему будет легче добиться законченности в работе и тем красивее будут вещи, созданные им».
Центральным объектом любого творчества является человек. Для человека, во имя человека создаются все материальные и культурные ценности, весь вещный мир, все произведения искусства, в том числе и архитектура. До сих пор справедливы слова выдающегося теоретика Ренессанса Альберти: «. .. человек есть основание и мера вещей».
Сообразно с человеком зодчие устанавливают верную соразмерность и пропорциональный строй объектов материальной среды, в которой живут и работают люди. Для человека сооружаются жилые и общественные здания, крупные городские ансамбли, города и системы населенных мест.
Именно в сравнении с человеком по отношению к нему легче установить, что мало или велико, легко или тяжело.
Человек как живая, бесконечно многообразная и совершенная форма познается нами во всех ее проявлениях на всех этапах жизни и творчества.
Большой вклад в познание человека вносит творчество выдающихся архитекторов, живописцев, скульпторов, писателей, корифеев науки, выработавших своеобразные эталоны, образцы или каноны умственного и физического развития человека, позволяющие легче увидеть отклонения в соотношениях частей тела конкретного человека определенного возраста и пола. Это позволяет нам прибегать к таким характеристикам, как «худой» или «толстый», «большой» или «маленький», «коротконогий», «большеголовый» и др. А такие термины, как «спокойный», «быстрый», «правдивый», «буйный», «неуравновешенный», «хитрый», «завистливый», «честный» или «храбрый», характеризуют поведение того или иного человека.
На примере человека легче почувствовать и познать столь нужные будущему архитектору взаимосвязи внешней формы с ее внутренним конструктивным строением и функциональным назначением. По движению, позе, еле заметному выражению лица человека можно увидеть душевное и физическое состояние и создать пространственный образ.
Все эти нюансы у животных и тем более у растений мы не замечаем. Это — удел специалистов — зоологов и ботаников.
Рисуя человека, мы приучаемся более тонко чувствовать, видеть даже малые отклонения от натуры — линейных и объемных пропорций, характера движения, логики ее конструктивной сущности. Мы ощущаем ошибки в расположении и размере рисунка глаза, носа, губ или какой-либо другой детали лица даже «на толщину линии». И задавая постоянно вопрос, «похож или не похож», заставляем себя думать, искать, сопоставлять и находить, на наш взгляд, верное решение, делать открытия. В процессе штудирования академического рисунка человека можно усовершенствовать, обострить чувство натуры до такой степени, что в рисунке будет передано то самое «чуть-чуть», с которого начинается художественное мастерство, столь необходимое будущему зодчему.
Твердые знания закономерностей конструктивного построения, изменения характера формы в процессе движения, в перспективе, в светотени и умелое использование различных средств рисунка, как-то основных, опорных, акцентных точек-маяков, линий и тушевки — облегчают и ускоряют процесс познания и создания точного, правдивого рисунка всей фигуры человека, ее отдельных частей и деталей.
Для более основательного овладения принципами реалистического рисунка необходимо изучить основы пластической анатомии человека. Две основные цели должны стоять перед студентом при изучении анатомии человеческого тела. Во-первых, перейти от чисто внешнего, поверхностного восприятия человека и слепого копирования его форм в светотеневой или линейной манере к правдивому, глубокому изображению, опирающемуся на знание закономерностей внутренней структуры. Рисуя человека, студент должен познавать логику строения его тела и правильно передавать, строить, конструировать это тело так, чтобы его части гармонично сочетались между собой и с целым.
Во-вторых, знание тела человека развивает художественное «зрение», формирует подлинно творческое, конструктивно-пространственное мышление будущего зодчего. Познание сути гармонии фигуры человека, соответствия ее формы содержанию, функции и конструкции поможет в дальнейшем увидеть и правильно подойти к изучению многообразных форм природы и мира вещей, разобраться в их внутренней структуре и извлечь из этого практическую пользу для решения различных творческих задач, которые может поставить жизнь перед будущим архитектором.
Овладение конструктивно-структурными принципами изображения человеческого тела, заложенными мастерами изобразительного искусства и вдумчивыми педагогами, позволит будущему зодчему свободно, «по представлению» изображать, «переводить» на бумагу разнообразные архитектурные замыслы. Приверженцы исторически складывавшейся направленности современной советской школы учебного рисунка относятся к рисованию как к активному процессу — большой работе мысли, опирающейся на всю сумму знаний студента (философию, математику, физику, биологию). Первоначальная стадия такого подхода основывается на изучении взаимоотношений частей и деталей каждой формы между собой и с целым. Основоположник этой школы П. П. Чистяков четко определил суть такой школы: «Общее одно не многому научит, общее — дело мастера, ученик должен разработкой заниматься … опыт обобщения, необходимый как завершающий этап в работе, зиждется на знании деталей, на необходимости знать, что хочешь обобщить».
То же педагогическое кредо изложил в своем письме к учащейся молодежи великий физиолог И. П. Павлов: «… факты для ученого то же самое, что воздух для птицы при взлете в высь, основа широких научных обобщений и положительных творческих результатов в жизни ученого».
Весьма поучительна и мысль великого французского художника Э. Делакруа (в тот момент ему было 56 лет): «… каждый оригинальный талант проходит в своем развитии те же фазы, что и искусство в различные моменты его эволюции, то есть робость и сухость в начале и широту и небрежность по отношению к деталям в конце».
Нарушение последовательности в обучении рисунку приводит к тому, что ученик, не зная, не умея предварительно изображать отдельные части и детали, берется за передачу всей фигуры вместе с деталями, но не может ее верно изобразить.
Даже при рисовании с натуры он застревает на деталях, которые не позволяют ему идти дальше.
Знание и свободная передача деталей должны привести к свободному изображению всей фигуры в различных положениях и в различных манерах, и в конце концов к правильному пониманию общего, к обобщению и стилизации.
Для учащегося важно сначала понять связь внешнего вида и внутренней структуры формы. Рисуя фигуру Аполлона, Диадумена, Давида или других античных героев, изваянных выдающимися художниками, или изображая конкретного живого человека с натуры, он должен наблюдать и подмечать общие, типичные закономерности строения тела: конструктивно-структурные, пластические, масштабные, пропорциональные.
Портретная же характеристика должна выполняться в меру общих требований учебного рисунка как результат соблюдения последовательно связанных стадий работы. Если учащийся правильно воспроизводит пропорции фигуры, верно изображает движение всей массы тела и его деталей, показывает их конструктивную и логическую связь, учитывает перспективу, успешно решает светотеневую задачу (с учетом «разрезов» изображаемой фигуры и теории теней), то внешнее сходство должно получиться. Портретная характеристика перед будущим архитектором может встать в дальнейшем, когда им будет до конца осознана конструктивная логика строения человеческого тела и четко освоены этапы последовательного изображения его в учебном рисунке. К этому следует добавить, что талант портретиста не каждому дан. Требования портретной характеристики, которую некоторые ставят «во главу угла», ведут к недооценке студентом своих художественных способностей и приводят подчас к разочарованию. К этому следует добавить, что в программе архитектурного института не отводится время на работу над портретом.
Овладение учебным рисунком фигуры человека, подкрепленное знанием пластической анатомии или его логической конструктивной основой, будет прочным и не будет поддаваться капризу временной фантазии.
Изучение фигуры принято начинать с рисования скульптуры по нескольким причинам. Главный объект скульптуры — человек. Она его передает многогранно: показывает всю фигуру, лицо, наиболее типичные движения, сложные переживания, характер; рассказывает о внутреннем мире, стремлениях, порывах, надеждах. Скульптура тесно связана с архитектурой.
Как элемент синтеза искусств, рисование неподвижной скульптуры позволяет учащемуся спокойно вести рисунок, обращая главное внимание на основные закономерности построения фигуры человека и ее частей, тогда как рисование живого человека, меняющего в какой-то мере во время работы позу, требует большего напряжения и больших знаний взаимной связи частей тела между собой. Скульптурные изображения, созданные выдающимися художниками и в известной мере обобщенные ими, приучают учащихся в последующем при переходе к рисованию живого человека отбирать существенное и отбрасывать случайное как при изображении всей фигуры, так и ее деталей.
Одноцветная и, как правило, однофактурная скульптура, особенно гипсовая, позволяет лучше прослеживать и передавать форму средствами светотени, в отличие от живой фигуры, цвет и фактура которой в известной мере усложняют изображение формы, ставя перед учащимся сложные дополнительные задачи.
Одновременно с рисованием внешней пластической формы человеческой фигуры учащемуся необходимы целенаправленные знания пластической анатомии и узловых характерных точек фигуры человека, опираясь на которые можно верно и быстро решить сложные задачи художественной композиции: структуры, ритмики движения, масштабности, пропорций, светотени, контраста и нюанса, а также перспективных сокращений формы.
В медицине анатомия охватывает много специальных, сугубо профессиональных вопросов. В изобразительном же искусстве обычно изучается пластическая анатомия человека или животного, устанавливающая закономерную связь между внешними визуальными формами (в движении) с их внутренним строением.
Изучение пластической анатомии надо начинать со скелета-каркаса — основы человеческого тела. Кости скелета служат опорой для всех частей тела и защитой его внутренних органов. Изучение формы отдельных костей и мышц необходимо связывать с их функциональным назначением.
Для плодотворного применения в рисунке знаний пластической анатомии вслед за изучением внешнего вида и внутренней конструкции тела человека студенту показываются возможные движения и происходящие при этом пластические изменения формы отдельных частей или всей фигуры.
Изучение пластической анатомии дает студенту теоретические и практические знания, обогащает ум, обостряет видение формы. На начальном этапе учебы человек-натурщик должен ставиться в исходное — вертикальное положение.
Построение человеческой фигуры следует базировать на системе осей и плоскостей, соответственно системе прямоугольных координат. Они позволяют верно «поставить» фигуру, сделать ряд характерных «сечений» ее и точно соотнести абсолютные размеры всех ее частей. На рис. 1 показаны три основные оси и проведенные через них плоскости, на которые проектируются изображения стоящей в исходном положении фигуры. Для изучения отдельных частей берутся другие частные оси и плоскости, параллельные основным.

О раке гортани | Рак гортани

Рак гортани — это когда рак начинается в голосовом аппарате (гортани). Это редкий вид рака головы и шеи.

Гортань

Гортань, которая включает ваши голосовые связки, — это еще одно название голосового аппарата. У взрослых это трубка длиной около 5 см. Он расположен над дыхательным горлом (трахеей) на шее и перед пищевой трубкой. Пищевой трубопровод в верхней части шеи называется глоткой.

Гортань:

• защищает дыхательное горло во время глотания.
• позволяет воздуху, которым вы дышите, проходить через легкие.
• издает звук при разговоре.

Гортань — это место в вашем теле, где дыхательная и пищеварительная системы разделены. Когда вы вдыхаете, воздух проходит через нос и / или рот, гортань, дыхательное горло (трахею), а затем попадает в легкие.

Когда вы глотаете, ваши голосовые связки смыкаются, и часть гортани, называемая надгортанником, плотно закрывается над дыхательными путями.Этот хрящевой лоскут предотвращает попадание пищи и слюны в легкие при глотании. При глотании пища попадает в нижнюю часть пищевода (пищевод) и в желудок.

Голосовые связки — это две связки из хряща и мышцы, прикрепленные спереди. При разговоре или дыхании голосовые связки сдвигаются вместе и в стороны, защищая дыхательные пути, когда они сходятся по средней линии, и позволяя воздуху свободно проходить, когда они разделены.

Разные по размеру промежутки между голосовыми связками издают разные звуки, которые могут использоваться вашим ртом, языком и губами для создания вашего голоса.

Части гортани

Гортань состоит из нескольких частей гладкой блестящей ткани, называемой хрящом. Хрящ окружен фиброзной тканью. Самый крупный хрящ гортани — это щитовидный хрящ, который образует кадык. Это шишка в передней части шеи. У мужчин это часто намного легче увидеть, чем у женщин. Правильное название для этого — щитовидный хрящ.

Гортань состоит из 3 основных частей. Эти части:

• надгортанник — область над голосовыми связками, в которой находится надгортанник
• голосовая щель — область голосовых связок
• надгортанник — часть ниже голосовых связок, содержащая перстневидный хрящ, который продолжается вниз в дыхательное горло

Рак может развиваться в любой или во всех этих частях гортани.

Гипофаринкс

Гипофаринкс находится в нижнем конце глотки. Это часть пищевода, которая находится непосредственно позади гортани и сбоку от нее. Он соединяет рот и заднюю часть носа с дыхательным горлом. Гипофаринкс состоит из 3 частей. Это:

• правая и левая грушевидные пазухи
• задняя стенка глотки
• посткрикоидная область

Рак может возникать в любой части гипофаринкса, но чаще всего развивается в грушевидных пазухах. Они имеют V-образную форму по обе стороны от гортани.

Симптомы могут быть похожи на симптомы рака гортани. И лечение также часто бывает одинаковым, поэтому мы включили сюда информацию.

Лимфатические узлы

По всему телу много лимфатических узлов, но их больше в области шеи. Их также называют лимфатическими узлами. Нормальные лимфатические узлы — это маленькие и округлые или бобовидные железы длиной менее 1 см.

Они являются частью лимфатической системы, протекающей по всему телу. Лимфатическая система заполнена жидкостью, называемой лимфатической жидкостью.

Лимфатические железы помогают контролировать инфекцию, отфильтровывая все посторонние для тела в лимфатической жидкости. Сюда входят бактерии и вирусы.

Когда что-либо инородное попадает в организм, нормальный иммунный ответ заставляет лимфатический узел увеличиваться в размерах и становиться горячим, красным и болезненным.

Лимфатические узлы часто являются первым местом, куда достигают раковые клетки, когда они отрываются от опухоли. Поэтому хирурги часто удаляют их и внимательно изучают, чтобы увидеть, содержат ли они какие-либо раковые клетки. Они используют эту информацию для определения стадии рака и принятия решений о лечении.

Насколько часто это

Рак гортани встречается редко. Ежегодно в Великобритании диагностируют около 2400 человек.

Кто это получит

Рак гортани чаще встречается у мужчин, чем у женщин. Его диагностируют более чем в 5 раз чаще мужчин, чем женщин.

Как и большинство видов рака, рак гортани чаще встречается у пожилых людей, чем у молодых.У людей младше 40 лет очень мало случаев.

Эпидермальная механоакустическая сенсорная электроника для диагностики сердечно-сосудистой системы и взаимодействия человека с машиной

Abstract

Физиологические механоакустические сигналы, часто с частотами и интенсивностью, выходящими за пределы диапазона слышимого звука, предоставляют информацию, имеющую большое клиническое значение. Стетоскопы и цифровые акселерометры в обычных корпусах могут собирать некоторые важные данные, но ни один из них не подходит для использования в непрерывном носимом режиме, и оба имеют недостатки, связанные с механической передачей сигналов через кожу.Мы сообщаем о мягком, конформном классе устройств, сконфигурированных специально для механоакустической записи с кожи, которые можно использовать практически на любой части тела, в формах, которые максимизируют обнаруживаемые сигналы и допускают мультимодальные операции, такие как электрофизиологическая запись. Экспериментальные и вычислительные исследования подчеркивают ключевую роль низкого эффективного модуля и низкой поверхностной плотности для эффективной работы в этом типе режима измерения на коже. Демонстрации, включающие сейсмокардиографию и обнаружение шумов в сердце у ряда пациентов с сердечными заболеваниями, демонстрируют полезность в расширенной клинической диагностике.Мониторинг тромбоза помпы в вспомогательных желудочковых устройствах является примером характеристики механических имплантатов. Распознавание речи и человеко-машинные интерфейсы представляют собой дополнительные продемонстрированные приложения. Эти и другие возможности предполагают широкое применение цифровых технологий, интегрированных в кожу, которые могут улавливать акустику человеческого тела.

Ключевые слова

• Эпидермальный
• растягиваемый
• гибкий
• акустический
• акселерометр
• сердечно-сосудистый
• сейсмокардиология
• желудочковый вспомогательный аппарат
• интерфейс человек-машина

ВВЕДЕНИЕ

Необычные классы электроники 1 — 6 ) в материаловедении и механике принципы могут быть разработаны с физическими свойствами, которые соответствуют мягкой, механической податливости кожи, тем самым обеспечивая долгосрочную (до ~ 2 недель) интеграцию практически с любой внешней поверхностью тело, с форм-факторами, напоминающими временную татуировку.Эти системы, называемые эпидермальной электроникой, качественно расширяют диапазон физиологических измерений, которые возможны на платформах носимых устройств ( 7 — 13 ). Многие из этих режимов работы критически зависят от физического контакта с кожей. Примеры включают прецизионное измерение температуры и характеристик переноса тепла ( 14 , 15 ), запись электрофизиологических процессов и изменений электрического импеданса ( 16 — 18 ), определение жесткости кожи ( 5 , 19 ), а также мониторинг квазистатических или динамических изменений размеров, таких как те, которые связаны с набуханием / уменьшением опухоли или пульсирующим кровотоком ( 20 , 21 ).Важнейшие обеспечивающие свойства устройств и их интерфейсов с кожей включают низкое тепловое и электрическое контактное сопротивление, малые тепловые массы и мягкую, податливую механику. Другая (ранее недостаточно используемая, но важная) особенность заключается в том, что устройства могут быть сконструированы с исключительно низкой плотностью массы, приближающейся к плотности самого эпидермиса. Неизученным следствием этой характеристики является то, что механоакустическая связь устройства с телом через кожу может быть очень эффективной.Связанная с этим возможность, рассматриваемая здесь, заключается в прецизионных измерениях акустических и вибрационных характеристик процессов тела и механически активных имплантатов.

Известно, что механоакустические сигналы содержат важную информацию для клинической диагностики и медицинских приложений ( 22 , 23 ). В частности, механические волны, которые распространяются через ткани и жидкости тела в результате естественной физиологической активности, выявляют характерные признаки отдельных событий, таких как закрытие сердечных клапанов, сокращение скелетных мышц, вибрация голосовых связок и т. Д. движение в желудочно-кишечном тракте.Частоты этих сигналов могут варьироваться от долей 1 Гц [например, частота дыхания ( 23 )] до 1000 Гц [например, речь ( 24 , 25 )], часто с низкими амплитудами, превышающими порог слышимости. ( 26 , 27 ). Физиологическая аускультация обычно выполняется с помощью аналоговых или цифровых стетоскопов в отдельных процедурах, проводимых во время клинических обследований. Альтернативный подход основан на использовании акселерометров в обычных жестких электронных корпусах, которые обычно физически прикреплены к телу для обеспечения необходимого механического соединения.Демонстрация исследований включает запись фонокардиографии (PCG; звуки от сердца) ( 28 ), сейсмокардиографии (SCG; вибрации грудной клетки, вызванные биением сердца) ( 29 — 34 ), баллистокардиография (BCG; движения отдачи, связанные с реакциями на сердечно-сосудистое давление) ( 28 , 30 , 35 , 36 ) и звуки, связанные с дыханием ( 22 , 23 ). В контексте здоровья сердечно-сосудистой системы эти измерения дают важные выводы, дополняющие выводы электрокардиографии (ЭКГ).Например, структурные дефекты сердечных клапанов проявляются как механоакустические реакции и не проявляются непосредственно на записях ЭКГ. Ранее описанные цифровые методы измерения полезны для лабораторных и клинических исследований, но (i) их форм-факторы (жесткая конструкция и большой размер, например, 150 мм × 70 мм × 25 мм) ограничивают выбор мест установки и запрещают их практическую применимость в качестве носимый; (ii) их объемная конструкция включает физические массы, которые посредством инерционных эффектов подавляют тонкие движения, связанные с важными физиологическими событиями; (iii) их массовая плотность и модули отличаются от таковых для кожи, что приводит к рассогласованию акустического импеданса с кожей; и (iv) они предлагают только один режим работы, без возможности, например, одновременного захвата сигналов ЭКГ и PCG / SCG / BCG.

Здесь мы представляем другой тип механоакустико-электрофизиологической сенсорной платформы, в которой используются самые передовые концепции растягиваемой электроники для обеспечения мягкой, конформной интеграции с кожей. Результат позволяет точно регистрировать жизненно важные физиологические сигналы, обходя многие ограничения традиционных технологий. В механоакустической модальности используются миниатюрные маломощные акселерометры с полосой пропускания, настроенной на основные процессы организма (0.От 5 до 550 Гц) и соответствующей электроники кондиционирования. Мягкие, изолирующие от деформации узлы упаковки сердечник / оболочка вместе с электроникой для электрофизиологической записи с сухих емкостных электродов представляют собой другие важные особенности этих растягиваемых систем. Полученные устройства имеют массу 213,6 мг, толщину 2 мм, эффективный модуль 31,8 кПа (в направлении x ) и 31,1 кПа (в направлении x ) и жесткость на изгиб 1,02 мкН · м (в направление x ) и 0.94 мкН · м (в направлении y ), что соответствует значениям, которые на порядки ниже, чем сообщалось ранее. Результаты включают качественные улучшения в возможностях измерения и удобстве ношения в форматах, которые могут взаимодействовать практически с любой областью тела, включая криволинейные части шеи, для захвата сигналов, связанных с дыханием, глотанием и голосовыми высказываниями. Ниже описываются ключевые свойства этих устройств и демонстрируется их полезность на самых разных примерах, от исследований на людях пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями до человеко-машинных интерфейсов для управления видеоиграми.Конкретные данные показывают одновременную регистрацию изменений артериального давления на шее, электрофизиологических сигналов (EP) и SCG от грудной клетки для сердечных циклов систолы и диастолы, а также четырех участков аускультации (аортального, легочного, трехстворчатого и митрального) для сердечных шумов. Вибрационная акустика желудочковых вспомогательных устройств (VAD) (то есть устройств, используемых для усиления нарушенной функции миокарда, хотя часто осложняется образованием тромба внутри устройства) может быть захвачена и использована для обнаружения тромбоза помпы или неисправности привода.Помимо кардиологии, существуют приложения для распознавания и классификации речи человеко-машинного интерфейса в режимах, которые улавливают вибрации гортани без помех от шума окружающей среды. Базовые исследования биосовместимости поверхности раздела кожи, а также механических свойств и фундаментальных аспектов взаимодействия поверхности раздела обеспечивают дополнительное понимание операции.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Конструкция устройства и особенности схемы

Представленная здесь механоакустико-электрофизиологическая сенсорная платформа включает нитевидные змеевидные медные следы [3 мкм, расположенные в нейтральной плоскости между слоями полиимидной инкапсуляции (1.2 мкм)] в качестве межсоединений между коммерческими мелкосерийными компонентами микросхем, все они инкапсулированы сверху и снизу эластомерным сердечником со сверхнизким модулем упругости [Silbione RT Gel 4717 A / B, Bluestar Silicone; Модуль Юнга E = 5 кПа ( 2 , 37 )]. Тонкий слой низкомодульного силикона (Ecoflex, Smooth-On) [ E = 60 кПа ( 9 )] служит оболочкой (рис. 1A и рис. S1A). Эта структура сердечника / оболочки сводит к минимуму физические ограничения на движения межсоединений для улучшения растяжимости ( 2 , 7 — 9 , 11 ) и механически изолирует составляющие компоненты устройства для уменьшения напряжения (и связанного с этим дискомфорта) на интерфейсе кожи, как подробно описано ранее ( 37 ).Отверстия в этой структуре обеспечивают доступ к контактным площадкам для подключения пары электрофизиологических измерительных электродов (Au, 200 нм) и тонкого кабельного соединения [100 мкм; анизотропная проводящая пленка (ACF), Elform] к внешней системе сбора данных (рис. 1B). Результатом является мягкая, совместимая с кожей платформа устройства (рис. 1C и рис. S2, C и D), которая может выдерживать значительные уровни деформации без изменения операции (рис. 1D и рис. S2, E и F). Прямой механический интерфейс с кожей, надежность адгезии, которая следует из низкомодульной конструкции, низкая общая масса и многофункциональность — вот ключевые отличительные особенности по сравнению с носимыми акселерометрами, о которых сообщалось ранее.Каждый из этих атрибутов важен для рабочих режимов, описанных ниже.

Рис. 1 Схематическое изображение эпидермального механоакустико-электрофизиологического измерительного устройства.

( A ) Покомпонентное изображение общей проектной структуры системы. ( B ) Изображение собранного устройства и его интерфейса с мягкими измерительными электродами EP и гибким кабелем для питания и сбора данных. На верхней вставке показан вид в разрезе.( C ) Устройство скручено с помощью пинцета. ( D ) Устройство крепится к коже при сжатии путем защемления. ( E ) Флуоресцентные микрофотографии клеток, культивируемых на поверхности устройства, для иллюстрации его биосовместимости. Зеленая и красная области соответствуют живым и мертвым клеткам соответственно. Белые стрелки выделяют последнее. Шкала 200 мкм. ( F ) Наложение оптического изображения и результатов моделирования методом конечных элементов для устройства при двухосном растяжении до деформации 25%.( G ) Увеличенное изображение результатов моделирования той части межсоединительных структур, которая испытывает наибольшую нагрузку. ( H ) Вибрационный отклик суммирован на графике спектральной мощности, измеренной при установке на слой куриной грудки для имитации ткани на источнике вибрации.

Чувствительная цепь (рис. S1, B — D) состоит из механоакустического датчика (ADXL335, Analog Devices; рис. S2, A и B), фильтров нижних и верхних частот, предусилителя (TSV991A, STMicroelectronics), а также съемные и многоразовые емкостные электроды для регистрации ЭП (рис.S3) ( 8 ). Датчик имеет полосу частот (от 0,5 до 550 Гц), которая находится между диапазоном целевых звуков сердечно-сосудистой системы и речи. У здоровых взрослых первый звук (S ₁ ) и второй звук (S ₂ ) сердца имеют акустические частоты от 10 до 180 Гц и от 50 до 250 Гц, соответственно ( 38 ). Частота вибрации голосовых связок у человека составляет от 90 до 2000 Гц ( 39 ) со средней основной частотой ~ 116 Гц (мужчины; средний возраст 19 лет).5), ~ 217 Гц (женщина; средний возраст 19,5) и ~ 226 Гц (ребенок в возрасте от 8 до 11 лет) во время разговора ( 40 ). Чтобы обеспечить распознавание работы сердца и речи, частота среза фильтра нижних частот составляет 500 Гц. Фильтр высоких частот (частота среза, 15 Гц) удаляет артефакты движения.

Характеристики устройства

Результаты экспериментов и моделирования на рис. 1 и фиг. S4 — S11 обобщают ключевые характеристики материалов и структур, которые приводят к типу мягких механических, водопроницаемых и липких, биосовместимых поверхностей, необходимых для удобной, прочной и долговечной интеграции на коже.Результаты на рис. S4A показывают, что дополнительный базовый слой Silbione на нижней поверхности оболочки может обеспечить адекватную адгезионную силу (1,16 кПа) для неразрушающего и обратимого прикрепления к коже. Измерения проницаемости для водяного пара (рис. S5) Silbione, в сочетании с ранее опубликованными результатами Ecoflex ( 2 ), демонстрируют, что слой инкапсуляции сердцевины / оболочки имеет коэффициент потерь при пропускании водяного пара, который аналогичен широко используемому использовала лечебные повязки (Тегадерм, 3М Медикал).

Тесты на цитотоксичность, включающие культивирование эмбриональных фибробластов мыши (MEF) на поверхности устройства в течение 5 дней, демонстрируют биосовместимость. В частности, клетки равномерно распределяются по образцам и остаются прикрепленными на протяжении всего анализа без видимых признаков апоптоза или некроза (рис. 1E). Визуализация клеток через 1, 3 и 5 дней путем окрашивания кальцеином AM и гомодимером этидия-1 указывает на жизнеспособность> 95% через 5 дней (рис. S6).

Экспериментальные исследования и трехмерный анализ методом конечных элементов (3D-FEA) системы при двухосной деформации 25% позволяют исследовать механику на уровнях деформации, которые превышают те, которые могут возникнуть на коже.Оптические изображения и соответствующие результаты моделирования на рис. 1F демонстрируют хорошее согласие. Контур деформации в верхнем слое на рис. 1F показывает, что максимальные основные деформации в большинстве мест ниже 1%. Большие деформации (~ 2,5%), все еще ниже порога разрушения системы PI / Cu / PI, возникают только в определенных областях межсоединений, выделенных красным пунктирным прямоугольником. Эти деформации можно уменьшить, увеличив длину межсоединений или толщину герметизирующего материала сердечника. На рисунке 1G показан увеличенный вид этой области, где влияние двух соседних компонентов приводит к локальной области концентрации деформации.Расчетные деформации ниже, чем деформация разрушения меди (~ 5%), что указывает на общую двухосную растяжимость устройства, превышающую 25%. В соответствии с предыдущими исследованиями, растяжение в основном поглощается деформациями змеевидных межсоединений ( 5 ). Если предположить, что деформация текучести меди составляет ~ 0,3%, упругая растяжимость в обоих направлениях составляет ~ 4,6%. Результаты 3D-FEA для идентичной системы, но без каких-либо компонентов устройства, показаны на рис.S7B. Картины деформации также демонстрируют хорошее согласие с экспериментом при двухосном растяжении на 25%, при этом аналогичный эффект концентрации деформации наблюдается в той же области. Измерения напряжения-деформации по длине устройства (рис. S8) показывают эффективные модули ~ 32,1 кПа (с чипами) и ~ 8,68 кПа (без чипов), что намного меньше, чем у эпидермиса (от ~ 100 до 200 кПа). и подтверждают растяжимость до 25% деформации. Макеты можно настроить в соответствии с требованиями приложения.

Механоакустический отклик, полученный без аналоговых фильтров с помощью симулятора вибрации (3B Scientific), показывает ожидаемую полосу частот (рис. S9). При использовании на теле глубина источника варьируется в зависимости от местоположения и связанного с ним органа. Например, гортань находится на ~ 5 мм ниже поверхности шеи, а клапаны сердца — на ~ 30 мм от поверхности грудной клетки. В экспериментах in vitro используются свежие кусочки куриной грудки толщиной от 1 до 30 мм, помещенные между датчиком и имитатором вибрации для моделирования эффектов вязкоупругих потерь.Результаты показывают, что спектральная мощность измеренного отклика демонстрирует степенное поведение относительно частоты сигнала и асимптотическое затухание относительно толщины ткани (рис. 1H), как и ожидалось от акустического затухания ( 41 , 42 ). за счет поглощения и рассеяния в вязкоупругих материалах и на границах раздела материалов ( 43 — 45 ). Среднее уменьшение спектральной мощности между частотами в диапазоне измерения составляет 51% для ткани толщиной 1 мм и 83% для ткани толщиной 30 мм.

Отчасти из-за этого затухания и отчасти из-за малых амплитуд в биологическом источнике механоакустические сигналы на поверхности кожи относительно слабы, и тем более с увеличением частоты ( 42 ). Следовательно, измерения должны учитывать эффекты механической нагрузки и согласования механического импеданса между устройствами и кожей. Масса сенсорной системы является важной характеристикой в ​​этом отношении. Увеличение массы устройства увеличивает механическую нагрузку на поверхности раздела кожи, тем самым уменьшая механоакустические движения.Эксперименты in vitro для демонстрации этих эффектов включают эксперименты, подобные описанным выше, но с датчиком, помещенным в акриловую коробку (19 мм × 42,5 мм × 55 мм, 9,36 г) с различными добавленными тестовыми массами (рис. 2). Результаты на рис. 2 (от A до C) и рис. S10 демонстрирует общую тенденцию уменьшения спектральной мощности с увеличением толщины и массы ткани для всех частот в пределах полосы пропускания акселерометра. Дополнительная масса в этом случае оказывает незначительное влияние. Простая механическая модель, состоящая из массы, пружины и источника демпфирования (примечание S1), может отражать общее поведение (рис.2D). Результаты вычислений на трех разных частотах (50, 100 и 200 Гц) показывают, что ответ уменьшается с увеличением массы, толщины ткани и частоты (рис. S10). Исследования распознавания речи in vivo подтверждают, что увеличение массы приводит к уменьшению сигнала (рис. 2E).

Рис. 2 Резюме экспериментальных и вычислительных исследований влияния массы устройства, модуля, толщины ткани и частоты сигнала на измеренные механоакустические реакции.

Экспериментально измеренная спектральная мощность и результаты моделирования, связанные с механоакустическим откликом устройства, установленного в акриловой коробке, помещенной на образец ткани на источнике вибрации на частотах 50 Гц ( A ), 100 Гц ( B ) , и 200 Гц ( C ).( D ) Сравнение измеренной (экспериментальной) и расчетной (аналитической) зависимости спектральной мощности от массы. ( E ) Измеренная максимальная амплитуда сигнала, записанная устройством, установленным на шее, когда субъект произнес слово «слева», как функция массы устройства. ( F ) Амплитуда, измеренная с помощью устройства в жесткой коробке и на тонкой подложке из Ecoflex, как функция пространственного расположения добавленной массы.

Помимо общей массы устройства, важны распределение этой массы и общая механика конструкции.В частности, в мягкой платформе устройства с низким модулем упругости важна только масса микросхемы механоакустического датчика, тогда как в жесткой платформе общая масса ограничивает производительность. Результаты на рис. 2F подтверждают, что в платформе устройства с низким модулем добавленная масса значима только тогда, когда она расположена в положении датчика, и что добавленная масса в разных местах имеет аналогичные эффекты нагрузки для случая жесткой платформы. FEA аналогичной системы (примечание S2) согласуется с экспериментальными данными (рис.S11). Эти данные свидетельствуют о критическом значении характеристик малой массы и модуля упругости. Дополнительное значение состоит в том, что в описанных здесь физических формах батареи, радиоприемники и другие компоненты, представляющие интерес для будущих вариантов осуществления, могут быть включены в платформу без отрицательного влияния на чувствительность измерения.

Измерение сейсмокардиографии

Сейсмокардиография (SCG) фиксирует торакальные колебания от атровентрикулярных сокращений и выброса крови в сосудистое дерево на коже грудины ( 22 , 29 , 46 ).Каждый цикл сокращений создает характерный комплекс SCG в виде квазипериодической формы волны с частотными компонентами, которые отражают сокращение сердечной мышцы и связанный с этим выброс крови. На рис. 3А показано механоакустическое устройство и его пара конформных емкостных электродов, наложенных на грудину, для одновременного измерения СКГ и ЭКГ.

Рис. 3 Применение механоакустико-электрофизиологического зондирования с помощью эпидермального устройства для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы.

( A ) Изображение эпидермального устройства на груди. ( B ) Схематическая диаграмма сердечного цикла: (слева) артриальная и желудочковая диастола, (в центре) артриальная систола и желудочковая диастола и (справа) систола желудочков и диастола предсердий. ( C ) График сигналов ЭКГ (вверху) и звука сердца (внизу), измеренных одновременно. A.U., условные единицы. ( D ) Увеличенное изображение сигналов ЭКГ (вверху) и звука сердца (внизу), измеренных в (C). MC — закрытие митрального клапана; АО — открытие аортального клапана; RE — быстрый желудочковый выброс; AC — закрытие аортального клапана; МО — открытие митрального клапана; РФ, быстрое наполнение желудочков.( E ) Сравнение звуковых сигналов сердца, измеренных с помощью коммерческого электронного стетоскопа и заявленного устройства. ( F ) Схематическое изображение места измерения: A, аортальный; P — легочный; Т, трехстворчатый; М, митральный. Репрезентативное измерение от 78-летней пациентки с диагностированной легкой легочной и трикуспидальной регургитацией в аортальной ( G ), трикуспидальной ( H ), легочной ( I ) и митральной ( J ) участках.

Единый сердечный цикл включает систолическое (сокращение сердечной мышцы) и диастолическое (расслабление сердечной мышцы) движения предсердий и желудочков, как показано на рис.3B. Эти движения включают электрические сигналы, сопровождаемые механической связью и последовательностью механоакустических сигнатур, когда камеры сердца сжимаются, а клапаны закрываются. Эти электрофизиологические и механические данные составляют основу ЭКГ и аускультации сердца соответственно. На рис. 3С показаны сигналы ЭКГ и СКГ, измеренные одновременно у здорового мужчины (22 года). Увеличенные изображения одного сердечного цикла (рис. 3D) выделяют все ключевые особенности этих двух форм волны. Эта информация полезна при оценке систолической и диастолической функции желудочков.Например, время электромеханической активации (временной интервал от начала QRS до точки максимальной интенсивности S ₁ ) соответствует времени, необходимому левому желудочку (LV) для достижения достаточного давления, чтобы заставить митральный клапан слишком близко. Его удлинение указывает на систолическую сердечную недостаточность. Уменьшение интервала между S ₁ и S ₂ (так называемое систолическое время левого желудочка) является признаком дисфункции ЛЖ. В целом данные эпидермальных механоакустических датчиков, представленные здесь, имеют качество, сопоставимое с данными, полученными с помощью коммерческого электронного стетоскопа (JABES Electronic Stethoscope, GS Technology Co.), где выделены S ₁ и S ₂ (рис. 2E). Это устройство также может измерять пульсовые волны давления, связанные с артериальным кровотоком. Датчик, расположенный на сонной артерии на шее (рис. S12), может регистрировать эти данные вместе с сигналами ЭКГ.

У субъектов с сердечно-сосудистыми патологиями шумы часто присутствуют в дополнение к сигнатурам, связанным с S ₁ и S ₂ . Голосистолические шумы регургитации митрального и трехстворчатого клапанов, возникающие во время систолы, имеют характерные акустические сигнатуры постоянной интенсивности и высокой частоты.Напротив, диастолические шумы часто обнаруживаются у пациентов с регургитацией аортального или легочного клапана ( 43 , 44 ). Клиническая проверка работы устройства в этом контексте включает запись сердечных механоакустических реакций с сигналами ЭКГ от восьми пациентов-добровольцев, у которых диагностирован стеноз сердечного клапана или регургитация. На рисунке 3G показаны места для аускультации, которые дают оптимальные результаты для аортального, легочного, трехстворчатого и митрального клапанов сердца.Пациентка пожилого возраста (78 лет) с диагнозом легкой трикуспидальной и легочной регургитации с помощью эхокардиографии (рис. S13) демонстрирует короткий шум постоянной интенсивности в трехстворчатом и легочном участках в систолу и диастолу, соответственно, как показано стрелками на рис. 3 (от G до J). Измерение со стороны аорты не выявило признаков стеноза или регургитации. Сигнал от митрального узла слабый, вероятно, из-за неоптимального размещения датчика. На рисунке S14 показана пациентка (82 года) с тяжелой регургитацией трикуспидального и митрального клапанов и нерегулярной частотой сердечных сокращений.Исследования на других родственных пациентах дают аналогичные данные.

Акустический анализ VAD

Дополнительные биомедицинские приложения включают мониторинг устройств механической поддержки кровообращения, таких как те, которые усиливают дисфункциональную насосную функцию желудочков и служат важной временной или постоянной альтернативой трансплантации сердца ( 47 ). Новейшие вспомогательные устройства для левого желудочка с непрерывным потоком (LVAD) предлагают улучшенную долговечность и восстановление гемодинамики, хотя и с ограничением побочных эффектов, включая потерю насосной функции из-за тромбоза насоса или другого механического отказа ( 48 ).Предыдущая работа в разрезе первого режима отказа показывает, что образование тромбов на роторе приводит к изменению звуков насоса ( 47 — 51 ). Эти изменения трудно или невозможно распознать с помощью стетоскопа или невооруженного слуха, особенно при ранней стадии тромбоза. Приведенные здесь механоакустические датчики позволяют в режиме поверхностного монтажа отслеживать изменения в сигнатурах вибрации в насосе LVAD. Представленные здесь исследования сосредоточены на модели in vitro с коммерческим LVAD (HeartMate II, Thoratec Corporation) и непрерывным потоком для обнаружения изменений акустического сигнала, коррелирующих с изменением скорости насоса, циркулирующей жидкости и эмболизации тромба.

На рисунке S15A показана система, состоящая из замкнутого контура кровообращения, который включает в себя трубки медицинского класса (Tygon), подключенные к HeartMate II, с клапанами, помогающими удалять пузырьки воздуха и позволяющими вводить сгустки крови. Устройство плотно прилегает к металлическому корпусу рабочего колеса насоса и бесщеточного двигателя постоянного тока, чтобы обеспечить прямые измерения вибрации (рис. 4A). Спектральная мощность сигнала, полученного за короткое время (30 с) во время работы HeartMate II при 8400 об / мин, представлена ​​на рис.4Б. На нижней панели рисунка 4B показаны характерные признаки на частоте 139,7 Гц (пик A) и 166 Гц (пик B), а также его вторая гармоника на частоте 332 Гц. Увеличение скорости насоса с 8400 до 9400 об / мин приводит к уменьшению частоты пика A с 139,7 до 156,2 Гц (фиг. 4C), тогда как пик B остается неизменным (фиг. 4D). Эти данные предполагают, что пик A может служить надежным показателем скорости насоса. Замена воды глицерином, жидкой средой с вязкостью, аналогичной вязкости сыворотки крови, но более высокой, чем у воды, не приводит к значительному изменению акустической сигнатуры (рис.4E). Этот результат предполагает, что вращение насоса преобладает над собранными акустическими сигнатурами и что они нечувствительны к изменениям вязкости циркулирующей жидкости.

Рис. 4 Применение механоакустического зондирования с помощью эпидермального устройства при диагностике операции VAD.

( A ) Изображение экспериментальной циркуляционной петли с устройством, установленным на VAD (HeartMate II). ( B ) Быстрое преобразование Фурье (БПФ) вибрационного отклика (вверху) и спектрограммы (внизу), связанных с работой VAD при 8400 об / мин в контуре циркуляции воды.( C ) Спектральная мощность БПФ вибрационного отклика для рабочих частот от 8400 до 9400 об / мин. Отчетливые изменения скорости VAD происходят только на пике около 150 Гц. ( D ) Сравнение вибрационных откликов в циркуляционном контуре с водой и глицерином при 8400 об / мин (вверху) и 9400 об / мин (внизу). ( E ) Демонстрация изменений акустической сигнатуры, связанных с циркуляцией сгустка крови (500 мкл) в глицериновой петле на этапах начальной инъекции сгустка крови, первые несколько циркуляции проходят без разложения, последующее полное разложение и циркуляция крошечные сгустки крови.

Введение сгустка крови (500 мкл) (рис. S15B), приготовленного из цельной крови крупного рогатого скота, через воздушный клапан на входе HeartMate II во время работы с глицерином при 9400 об / мин служит для имитации тромбоза и эмболизации. Сразу после инъекции сгусток крови проходит через LVAD и выходит из трубки оттока с минимальной деформацией. Связанное с этим расширение пика A предполагает, что взаимодействие сгустка с крыльчаткой насоса создает дополнительные частоты (рис. 4F, верхняя панель).Пока сгусток проходит оставшуюся часть циркуляционного контура, насос остается невозмущенным, и сигнатура вибрации возвращается к своему исходному состоянию, то есть двухпиковому состоянию, но с пиком A с большей амплитудой, чем у пика B (рис. 4F, вторая панель), возможно, в результате крошечных сгустков крови, прикрепленных к крыльчатке насоса. После нескольких пассажей сгусток полностью рассасывается на микроскопические фрагменты, невидимые невооруженным глазом. Этот процесс создает еще одну сильную группу частот вокруг пика A (рис.4F, третья панель). Наконец, сигнатура вибрации восстанавливается до состояния циркуляции, с пиком A снова с более высокой амплитудой, что подтверждает предыдущее наблюдение (рис. 4F, нижняя панель). Эти результаты служат эталоном, подтверждающим возможное использование акселерометра для регистрации акустических сигнатур в LVAD для обнаружения и мониторинга тромбоза помпы.

Распознавание речи и интерфейс человек-машина

Две особенности эпидермальных механоакустических устройств (рис. 5A), в частности использование нескольких датчиков на одной платформе устройства и их совместимость с прямым размещением на криволинейных участках кожи, позволяют их применение в захвате и распознавании речи.Возможности варьируются от улучшенных коммуникационных возможностей для людей с нарушениями речи ( 52 ) до разработки голосовых интерфейсов человек-машина ( 53 — 57 ).

Рис. 5 Применение механоакустического зондирования с помощью эпидермального устройства для распознавания речи.

( A ) Изображение эпидермального устройства на голосовых связках. ( B ) График ЭМГ (вверху) и голосовых колебательных сигналов (внизу), измеренных одновременно от шеи.( C ) Сравнение речи, записанной с помощью указанного устройства (вверху) и с помощью внешнего микрофона (внизу). В левом и правом столбцах представлены записи, сделанные в тихих и шумных условиях соответственно. ( D ) Матрица неточностей, которая описывает эффективность классификации речи. ( E ) Демонстрация распознавания и классификации речи в игре Pac-Man с инструкциями влево, вправо, вверх и вниз.

Во-первых, при соответствующем размещении эпидермальные механоакустические устройства могут одновременно улавливать как сигналы электромиограммы (ЭМГ) от групп мышц артикулятора, так и акустические колебания голосовых связок.На рис. 5В показаны ЭМГ-сигналы (вверху) и механоакустические колебания (внизу), записанные при разговоре «влево», «вправо», «вверх» и «вниз». Спектрограмма (рис. 5C, вверху слева) выделяет уникальные частотно-временные характеристики каждого из четырех слов. Особенно выделяются низкочастотные составляющие носового согласного слова «вниз». Предыдущие исследования показывают, что объединение нескольких датчиков может улучшить распознавание речи ( 58 — 60 ). Конкретно предполагается, что ЭМГ горла может улучшить традиционные методы распознавания речи ( 57 , 61 ), хотя одновременная запись ЭМГ и акустики в одном устройстве не была продемонстрирована.Более раннее исследование ( 52 ) показало, что объединение акустических данных с сигналами ЭМГ, измеренными с помощью отдельных устройств, улучшило точность распознавания слов в небольшой группе пациентов с дизартрией.

Во-вторых, плотный контакт между датчиками и кожей делает их работу практически незатронутой окружающим акустическим шумом. На рисунке 5C сравниваются спектрограммы речи («слева», «справа», «вверх» и «вниз»), записанные эпидермальным датчиком и стандартным микрофоном (iPhone, Apple Inc.; см. рис. S16 для данных во временной области), оба прикреплены к горлу субъекта. Источник шума (радиодинамики) находится на расстоянии 2,5 м от объекта. В тихой обстановке [~ 30 дБ ( 62 )] эпидермальный датчик и микрофон показывают одинаковые отклики. С другой стороны, шумная среда [~ 60 дБ ( 62 )] значительно ухудшает качество записи с микрофона, но не влияет на эпидермальный датчик. Эта функция может позволить использовать эпидермальный акустический датчик для связи в шумной обстановке службами быстрого реагирования ( 63 ), наземными диспетчерами или агентами безопасности.

Простая система обнаружения отдельных слов, используемая в реальном времени для игры в Pac-Man, демонстрирует потенциал эпидермального акустического датчика для взаимодействия человека с машиной. На рисунке S17 показан поток сигналов для системы управления для системы обнаружения изолированных слов. Реализация начинается с фазы обучения, основанной на четырех командах: «влево», «вправо», «вверх» и «вниз». Предварительная обработка включает в себя реализацию методов шумоподавления, показанных на рис. S18, который не влияет на точность классификации.Классификация происходит в реальном времени с использованием линейного дискриминантного анализа (LDA). Матрица неточностей (рис. 5D) суммирует точность этого классификатора, в котором столбцы представляют предсказанное слово, а строки представляют целевое слово. В этом примере точность распознавания составляет 90%. Дальнейшие улучшения возможны за счет дополнительного обучения, различных методов классификации ( 64 ) и более широкой полосы пропускания на датчике. Видео пользователя, играющего в игру Pac-Man, появляется в видео S3; эти же стратегии распознавания речи могут применяться практически к любому типу человеко-машинных интерфейсов, таких как дрон и управление протезами ( 9 , 11 , 12 ).Возможности цифровой аутентификации показаны на рис. S19.

ОБСУЖДЕНИЕ

Класс устройств, о котором здесь говорится, использует тонкую, легкую, маломодульную и совместимую с кожей архитектуру для обеспечения механоакустического зондирования. Эти физические характеристики, хотя и важны для ношения и комфорта в предыдущих типах «эпидермальных» технологий, представляют собой критически важные функциональные возможности для таких систем, поскольку они обеспечивают механическое соединение с высокой точностью через интерфейс кожа / устройство.Результаты открывают множество возможностей для точной записи звуков и вибрационных сигнатур не только естественных процессов в организме, но и работы механических имплантатов, таких как LVAD. Стендовые исследования и результаты моделирования подчеркивают фундаментальную физику, связанную с этим типом зондирования. Диапазон использования с людьми — в контекстах, охватывающих характеристику сердечных шумов у пациентов, у которых, как известно, есть регургитация или стеноз в определенных клапанных областях прослушивания (например, трикуспидальный или аортальный), с машинными интерфейсами в реальном времени для управления компьютерными игровыми системами — предвещает некоторые широкие возможности этих концепций.Другие потенциальные клинические применения включают анализ вариабельности сердечного ритма, оценку периода до выброса и время выброса левого желудочка. Звуки тела, такие как храп, дыхание и движение желудочно-кишечного тракта, также представляют некоторый интерес. Во многих случаях потребуются полностью беспроводные возможности передачи данных, встроенного хранения / обработки данных и интегрированный источник питания, особенно для приложений, требующих непрерывной автономной работы. Предварительные данные (рис.S20) указывают на то, что самые современные коммерческие устанавливаемые на кожу устройства с этими функциями (BioStampRC, MC10 Inc.) предлагают поверхностную массовую плотность и конструкцию с низким модулем упругости, достаточную для обеспечения аналогичных уровней механоакустического зондирования, а также многофункциональной работы в Запись EP. Дальнейшая оптимизация механики и распределения масс, связанных с этой платформой, с использованием описанных здесь правил проектирования и дальнейшее изучение ее использования в клинических приложениях для создания каталога патологических функций и состояний представляют собой многообещающие направления для будущих исследований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Изготовление эпидермального механоакустического устройства

Процесс изготовления включает три части: (i) формирование рисунка межсоединений схемы; (ii) печать с переносом и приклеивание чипа на мягкую основу с сердечником / оболочкой; и (iii) покрытие верхней поверхности аналогичной мягкой структурой сердцевины / оболочки. Изготовление межсоединений началось с коммерческого ламината (MicroThin, Oak-Mitsui Inc.), который содержит медную несущую пленку (17,5 мкм) и тонкую медную фольгу (3 мкм), разделенных разделительным слоем.Покрытие центрифугированием и термическое отверждение сформировали пленку PI (1,2 мкм; PI 2545, HD MicroSystems) на стороне с тонкой медной фольгой (3 мкм). Отслаивание этого покрытого PI слоя от толстого слоя меди позволило прикрепить его к предметному стеклу, покрытому поли (диметилсилоксаном) (sylgard 184, Dow Corning). Ниже приводится более подробное описание процесса изготовления: (i) Фотолитография и травление металла определили структуру межсоединений в меди. Другой процесс нанесения покрытия центрифугированием и отверждения позволил получить однородный слой PI на полученном рисунке.Фотолитография и реактивное ионное травление (RIE, Nordson MARCH) определили верхний и нижний слои PI в геометрии, совпадающей с геометрией межсоединений. (ii) Кусок водорастворимой ленты (Aquasol) позволил перенести эти инкапсулированные межсоединения на трехслойную пленку, поддерживаемую силиконовой пластиной, полученной методом центрифугирования (4000 об / мин) и отверждением тонкого слоя ультрамягкого силикона (Silbione). , RT Gel 4717 A / B, Bluestar Silicones), затем слой немного более жесткого силикона (Ecoflex, 00-30, Smooth-On) при 1000 об / мин и, наконец, еще один слой ультрамягкого силикона при 1000 об / мин.Этот трехслойный слой определял поверхность раздела кожа-адгезив и субстрат ядро ​​/ оболочка. Удаление ленты путем погружения в воду обнажило межсоединения, что позволило прикрепить компоненты устройства к указанным контактным площадкам с использованием паяльной пасты (Indalloy 290, Indium Corporation) и теплового пистолета при температуре ~ 165 ° C. (iii) Инкапсуляция началась с ручного размещения отвержденных отдельных кусочков силикона на подушечки, которые подключаются к электродам ЭКГ и к электродам, которые подключаются к кабелю ACF. Нанесение покрытия центрифугированием (1000 об / мин) и отверждение слоя Silbione с последующим нанесением слоя Ecoflex при 1000 об / мин определяли суперстрат ядро ​​/ оболочка.Удаление силиконовых деталей завершило процесс изготовления. Присоединение кабеля АКФ и электродов ЭКГ происходило непосредственно перед установкой прибора на кожу.

Характеристики устройства

Испытания на прочность сцепления.

Стандартные измерения вертикального отслаивания определяют силу сцепления между испытуемыми образцами и кожей на сгибающей мышце. Каждый образец (2,5 см × 2,5 см, толщина 1 мм) был приготовлен путем смешивания компонентов мономера и отвердителя для Silbione и Ecoflex, а затем термического отверждения материалов.Двухслойная структура состояла из слоя Ecoflex толщиной 500 мкм на стеклянной подложке и слоя Silbione толщиной 500 мкм наверху. Подложку для испытаний помещали на кожу, и угол прикрепляли к крючку датчика силы под углом 90 ° (Mark-10). Сообщенная сила адгезии соответствует измеренной силе, деленной на площадь подложки.

Испытание на пропускание водяного пара.

Измерения потери водяного пара соответствуют стандартам ASTM E96-95 (www.astm.org/Standards/E96). Пленки силбиона получали методом центрифугирования при 250, 500, 1000 и 2000 об / мин на подложке пластины. Колбы (125 мл) заполняли сухим хлоридом кобальта (дриеритом) равного веса и герметизировали пленками Silbione / Ecoflex с помощью пластиковых лент (рис. S6). Изменения веса каждой колбы регистрировали ежедневно в течение 6 дней при комнатной температуре (23 ° C) и влажности 50%. Скорость прохождения водяного пара основана на этих измерениях.

Анализ жизнеспособности клеток.

МЭФ получены из лаборатории К. Килиана. MEF выделяли из эмбрионов через 13 дней после коитуса с 0,05% трипсином (Gibco). Клетки культивировали в среде Игла, модифицированной по Дульбекко (DMEM) (4,5 г / мл) с высоким содержанием глюкозы, с добавлением 10% фетальной бычьей сыворотки (Sigma) и 1% пенициллина / стрептомицина. Среду меняли каждые 3 дня и пассировали при 80% конфлюэнтности.

Образцы устройства стерилизовали автоклавированием образцов при 121 ° C в течение 60 минут, затем подвергали их ультрафиолетовому облучению в течение 30 минут и, наконец, промывали их в фосфатно-солевом буфере (PBS).Поверхность устройства подвергали действию ламинина (25 мкг / мл; Sigma L2020) в PBS в течение 30 мин, а затем переносили в шестилуночный планшет. MEF засевали на образцы при начальной концентрации 20 000 клеток / мл и культивировали в течение 5 дней. После 1, 3 и 5 дней культивирования устройства инкубировали с Hoechst 33342 (1 мкг / мл), кальцеином AM (2 мкМ) и гомодимером этидия-1 (4 мкМ) в растворе PBS в течение 20 мин. Образцы помещали на предметные стекла и отображали с помощью IN Cell Analyzer 2000 (GE). Иммунофлуоресцентные изображения анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ.Измерения жизнеспособности клеток соответствуют доле живых клеток (зеленый) по всем клеткам (зеленый + красный). Клетки, выращенные на пластике для тканевых культур в стандартной среде DMEM и в среде DMEM с 10% диметилсульфоксидом, служили в качестве положительного и отрицательного контроля соответственно.

Отклик на вибрацию.

Тесты включали прикрепление устройств без аналоговых фильтров нижних и верхних частот к плоской алюминиевой подставке, установленной на генераторе вибрации (3B Scientific). Вибрацию создавал полюс диаметром 1 см, подключенный к диафрагме громкоговорителя (50 Вт, 100 мм, 8 Ом; SR 1010, Somogyi), помещенный в пластиковый корпус.Прямоугольный выходной сигнал функционального генератора (FG100, 3B Scientific) обеспечивает выход 3 В на громкоговоритель на дискретных частотах 1, 5, 10, 50, 100, 250 и 500 Гц. Коммерческая система (PowerLab, ADInstruments) позволяла получать данные без фильтров с частотой дискретизации 1 кГц.

Измерения влияния толщины тканей использованной свежей куриной грудки (Miller Amish Poultry), нарезанной на кусочки 2 см × 2 см и толщиной 1, 5, 10 и 30 мм. При установке между датчиком и вибростендом (4 см × 4 см) влажные поверхности ткани обеспечивали достаточную адгезию для предотвращения относительного движения во время вибрации с использованием прямоугольных волн с амплитудой 3.7 В и частоты 50, 100, 200, 300, 400 и 480 Гц.

Влияние массы и толщины ткани определялось с использованием тех же экспериментальных установок, которые описаны выше. Датчик был плотно приклеен лентой к центру дна акриловой коробки (19 мм × 42,5 мм × 55 мм, 9,36 г). Медицинская лента (силиконовая лента, 3M Medical), намотанная на вибростенд, стабилизировала коробку на ткани цыпленка. Винтовые гайки (3/8 дюйма, 1,38 г) использовали в качестве элементов для увеличения массы, прочно прикрепленных к верхней крышке акриловой коробки с помощью двустороннего клея.

Восприятие речи оценивалось с помощью датчика, помещенного в акриловую коробку, как описано выше. Измерения включали акустические колебания, связанные с тем, что субъект говорит «левый» с разными добавленными массами. Акриловая коробка была прикреплена к горлу субъекта с помощью двустороннего клея между кожей и интерфейсом коробки и медицинской лентой на верхней части коробки. Чтобы изучить влияние расположения массы, набор из четырех массовых элементов был соединен в столбец и прикреплен к центру, верхнему правому, верхнему левому, нижнему правому и нижнему левому местам дна коробки.

Механическое моделирование и FEA

Моделирование 3D-FEA на основе коммерческих пакетов программного обеспечения (Abaqus 6.14, Dassault Systemes) помогло оптимизировать механику системы. Эластомеры моделировались восьмиузловыми трехмерными шестигранными элементами (C3D8R). Электронные чипы, змеевидные межсоединения и слои PI моделировались четырехузловыми элементами оболочки (S4R). Граничные условия смещения, примененные к подложке, позволяли растянуть систему. Модуль Юнга ( E ) и коэффициент Пуассона (ν) материалов были следующими: для силбиона E _Silbione = 5 кПа и ν _Silbione = 0.48; для Ecoflex: E _Ecoflex = 60 кПа и ν _Ecoflex = 0,48; для PI E _PI = 2,5 ГПа и ν _PI = 0,34; а для меди E _Cu = 119 ГПа и ν _Cu = 0,35.

Метод FEA с использованием Abaqus также определил влияние частоты, массы и толщины ткани на механоакустический сигнал. Здесь C3D8R использовался для моделирования ткани, массивных объектов и ускорителя, все под действием синусоидальной силы.Ткань моделировалась как вязкоупругое твердое тело с модулем Юнга 0,18 МПа ( 65 ) и функцией ряда Прони с константами g _i = k _i = 0,

с и τ _i = 0,9899 с. После частотного анализа всей системы в качестве метода анализа для моделирования вибрации системы была выбрана модальная динамика.

Демонстрация сейсмокардиографии

В клинических испытаниях в Camp Lowell Cardiology участвовали восемь пожилых пациентов в качестве добровольцев, причем все они дали информированное согласие.Оптимальные места размещения датчиков в традиционных местах расположения аорты, легких, трикуспидального клапана и митрального клапана были определены с помощью ультразвуковых датчиков с подтверждением шумов в сердце с помощью эхокардиограммы (GE Healthcare). Установка с тремя отведениями позволила одновременную запись ЭКГ с использованием одной и той же платформы устройства. Система PowerLab (8/35, ADInstruments) с модулями BioAmp служила оборудованием для сбора и анализа данных. Во время измерения испытуемого просили «перестать дышать» на 3 секунды, а затем «дышать нормально» после вербального обратного отсчета, чтобы устранить респираторный эффект на исходный уровень и амплитуду данных СКГ.Пропуск выходного сигнала акселерометра через цифровой фильтр нижних частот с частотой 20 Гц, за которым следует аналого-цифровой преобразователь в системе PowerLab, давал обработанные данные с частотой дискретизации 1 кГц. Для сигнала ЭКГ использовался полосовой цифровой фильтр с низкой и высокой частотой среза 1 и 30 Гц соответственно. Все сигналы вибрации были преобразованы из выходного напряжения в «механоакустический отклик (условные единицы)».

Измерения с LVAD

Тестовая платформа состояла из замкнутого контура, созданного путем подключения коммерческого LVAD (HeartMate II, Thoratec Inc.) и его соответствующий привод с помощью трубки медицинского класса (Tygon) длиной около 1 м на входе и выходе, с портами для шприца в каждом месте для ввода воды без пузырьков воздуха. Лента закрепила устройство на корпусе LVAD. Базовые исследования включали измерения вибрации во время работы LVAD на различных скоростях от 8400 до 9400 об / мин с шагом 200 об / мин. Дополнительные аналогичные эксперименты использовали 30% (об. / Об.) Глицерин в воде.

В исследованиях эффектов тромбоза VAD использовались свежие сгустки крови, образованные при добавлении хлорида кальция, добавленного к 10% (об. / Об.) Кислой цитрат-декстрозе в свежей цельной крови крупного рогатого скота, с целью достижения концентрации 25 мМ.Сгустки крови образовывались самопроизвольно во время хранения в течение ночи при комнатной температуре. Сгустки массой ~ 250 мг вводили в замкнутый цикл перед активацией LVAD. Реакция сенсора регистрировалась во время циркуляции одиночного сгустка при работе LVAD при 9400 об / мин. Дополнительные аналогичные эксперименты использовали 30% (об. / Об.) Глицерин в воде.

Алгоритмы классификации данных, относящихся к речи

Классификация речевых сигналов в реальном времени основывалась на простой системе распознавания слов с четырьмя классами (левый, правый, верхний и нижний) с «нулевым» состоянием.Перед классификацией данные были предварительно обработаны для уменьшения внешнего шума с использованием спектрального вычитания ( 66 ), а затем подверглись цифровой фильтрации с использованием фильтра Баттерворта восьмого порядка от 30 до 1000 Гц. Результирующие данные были определены как нулевые, если среднеквадратичное значение не превысило пороговое значение. Анализ энергии сигнала в скользящем 50-миллисекундном окне позволил определить точное начало и смещение слова. Преобразование Фурье с временным окном 100 мс и перекрытием 70 мс определило частотно-временную оценку данных в течение продолжительности слова.Результаты были усреднены и уменьшены в размерности с использованием анализа главных компонентов для формирования вектора признаков. Этот вектор признаков был окончательно классифицирован с использованием LDA. В обучении участвовало 20 испытаний от каждого класса с точностью 90% (рис. 5D). Полученный классификатор позволяет работать в режиме реального времени в простой видеоигре (https://pypi.python.org/pypi/pacman-game/).

Эксперименты на людях

Все эксперименты на коже человека проводились с одобрения Институционального наблюдательного совета Иллинойского университета в Урбана-Шампейн (номер протокола 13229), и добровольцы дали информированное согласие.

Статистический анализ и анализ данных

Спектры, представленные на рис. 2, 4 и 5 являются результатом алгоритма БПФ с размером окна 1024, типом окна Ханна (косинусный колокол) и 50% перекрытием. Для данных, отображаемых в режиме спектральной мощности, сигнал соответствовал среднему значению трех БПФ в частотной области. Вся обработка данных производилась с использованием LabChart 8 (ADInstruments) и OriginLab 2016 (Origin).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http: // advances.sciencemag.org/cgi/content/full/2/11/e1601185/DC1

примечание S1. Аналитическая модель массового воздействия на ускорение.

примечание S2. Влияние низкомодульной подложки устройства.

рис. S1. Конструкция устройства и принципиальные схемы.

рис. S2. Компьютерные рентгеновские томографические изображения внутренних структур микросхемы акселерометра.

рис. S3. Схематическое изображение емкостных электродов ЭКГ и демонстрация возможности их повторного использования.

рис. S4. Сила адгезии силбиона к коже и зависимость ее толщины от скорости отжима.

рис. S5. Измерения потерь пропускания водяного пара.

рис. S6. Анализ жизнеспособности клеток и тест на цитотоксичность.

рис. S7. Механическое моделирование межсоединений цепи при двухосном растяжении.

рис. S8. Стресс-деформационная реакция устройства.

рис. S9. Вибрационная характеристика микросхемы акселерометра без аналоговых фильтров.

рис. S10. Сравнение результатов эксперимента и моделирования о влиянии массы, толщины ткани и частоты сигнала на отклик измерения.

рис. S11. Схематическое изображение и результаты измерений модели вибрации для отражения влияния модуля устройства.

рис. S12. Применение эпидермального механоакустико-электрофизиологического устройства на шее.

рис. S13. Результаты характеристики эхокардиограммы пациента с трикуспидальной и легочной регургитацией.

рис. S14. Акустические сигналы от аортального, легочного, трехстворчатого и митрального отделов пациента с нерегулярным сердцебиением.

рис.S15. Эксперимент по тромбозу помпы LVAD.

рис. S16. Данные получены с помощью зарегистрированного устройства и коммерческого микрофона в тихой и шумной обстановке.

рис. S16. Данные получены с помощью зарегистрированного устройства и коммерческого микрофона в тихой и шумной обстановке.

рис. S17. Цикл процесса для человеко-машинного интерфейса на основе речи.

рис. S18. Демонстрация снижения шума в речевых данных во временной области.

рис. S19. Приложение для аутентификации.

рис.S20. Беспроводное зондирование BioStamp.

фильм S1. Ролик с записью речи в тихой обстановке.

фильм S2. Ролик с записью речи в шумной обстановке.

фильм S3. Фильм о распознавании речи и голосовом управлении в игре Pac-Man с машинным обучением в реальном времени и классификацией сигналов.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что в результате будет использовано , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

1. ↵
2. ↵
5. ↵
6. ↵
7. ↵
8. ↵
9. ↵
11. ↵
12. ↵
13. ↵
14. ↵
15. ↵
16. ↵
17. ↵
18. ↵
19. ↵
20. ↵
21. ↵
22. ↵
23. ↵

    F. Dunn, WM Hartmann, DM Campbell, NH Fletcher, TD Rossing, Eds., Springer Handbook of Акустика (Springer, 2015).

24. ↵

    Гельфанд С.А., Основы аудиологии (Thieme, 2007).

25. ↵

    О. Постолаш, П. Жирао, Г. Постолаш, Зондирование сейсмокардиограмм и баллистокардиограмм, в Advanced Instrument Engineering: Measurement, Calibration, and Design (IGI Global, 2013), pp. 223–246.

26. ↵

    П. Кастильони, А. Файни, Г. Парати, М. Д. Риенцо, Носимая сейсмокардиография, в 2007 29-я ежегодная международная конференция Общества инженеров IEEE в медицине и биологии (IEEE, 2007), стр.3954–3957.

27. ↵

28. MD Rienzo, P. Meriggi, F. Rizzo, E. Vaini, A. Faini, G. Merati, G. Parati, P. Castiglioni, Носимая система для оценки сейсмокардиограмм в повседневных условиях жизни, in 2011 Annual International Conference of the IEEE (IEEE, 2011), pp. 4263–4266.

30. Дж. М. Занетти, М. О. Полиак, Р. С. Кроу, Сейсмокардиография: идентификация формы волны и анализ шума, в Computers in Cardiology, Proceedings (IEEE, 1991), стр.49–52.

31. ↵

    Дж. М. Занетти, Д. М. Салерно, Сейсмокардиография: метод регистрации прекардиального ускорения, в компьютерных медицинских системах , 1991. Труды четвертого ежегодного симпозиума IEEE (IEEE, 1991), стр. 4–9.

32. ↵

    DD He, ES Winokur, CG Sodini, непрерывный носимый и беспроводной монитор сердца с использованием баллистокардиограммы головы (BCG) и электрокардиограммы головы (ЭКГ), в Ежегодной международной конференции IEEE 2011 г. (IEEE, 2011 ), стр.4729–4732.

33. ↵
34. ↵
35. ↵
36. ↵
37. ↵

    Р. Дж. Бакен, Р. Ф. Орликофф, Клинические измерения речи и голоса (Cengage Learning, 2000).

38. ↵

    P. Laugier, G. Haïat, in Bone Quantitative Ultrasound (Springer, 2011), pp. 29–45.

39. ↵
40. ↵
41. ↵
42. ↵
43. ↵
44. ↵
45. ↵
48. ↵
49. ↵

    Y. Deng, R.Патель, Дж. Т. Хитон, Г. Колби, Л. Д. Гилмор, Дж. Кабрера, Ш. Рой, С. Дж. Де Лука, Г. С. Мельцнер, Нарушение распознавания речи с использованием акустических сигналов и сигналов sEMG, in INTERSPEECH (ISCA, 2009), стр. 644–647 .

50. ↵

51. К. Йоргенсен, К. Бинстед, Управление веб-браузером с помощью распознавания субвокальной речи на основе ЭМГ, в материалах Труды 38-й ежегодной Гавайской международной конференции по системным наукам (IEEE, 2005), стр. 294c.

52. E.Майнарди, А. Давалли, Управление протезом руки с помощью горлового микрофона, в 2007 29-я ежегодная международная конференция IEEE (IEEE, 2007), стр. 3035–3039.

53. М. Ванд, К. Шульте, М. Янке, Т. Шульц, Массивный электромиографический интерфейс беззвучной речи, в BIOSIGNALS (INSTICC, 2013), стр. 89–96.

54. ↵
55. ↵
57. ↵

    P. Heracleous, J. Even, CT Ishi, T. Miyashita, N. Hagita, in Международная конференция IEEE 2012 по акустике, обработке речи и сигналов (ICASSP) (IEEE , 2012), с.4837–4840.

58. ↵
59. ↵
60. ↵
61. ↵
62. ↵
63. ↵

Благодарности: Мы благодарим Camp Lowell Cardiology (M. Goldberg и K. Aiken) за предоставление доступа к клиническим пациентам и поддержку эхокардиографии. изучение. Ю.Л. спасибо J.A.R. и J.-W.J. за их постоянное наставничество и поддержку. Изготовление и разработка устройства частично выполнялись в Центральном исследовательском центре лаборатории исследования материалов имени Фредерика Зейтца, Университет Иллинойса. Источник: Ю.Л. выражает признательность за поддержку со стороны «Системы на наномасштабных информационных тканях» (SONIC), одного из шести центров STARnet корпорации Semiconductor Research, спонсируемых MARCO и DARPA. J.-W.J. выражает признательность за начальное финансирование из Университета Колорадо в Боулдере. Вклад авторов: Концепция, дизайн и направление исследования: Y.L., Y.H., J.-W.J. и J.A.R. Изготовление устройства: Y.L., R.Q., H.L., L.Y., J.W.L. и J.-W.J. Экспериментальная проверка: Y.L., J.J.S.N., R.Q., K.R.A., K.-I.J., D.Z., K.A.K., P.L.T., S.H.J., T.B., M.J.S., J.-W.J. и J.A.R. Анализ данных: Y.L., J.J.S.N., J.-W.J. и J.A.R. Теоретическое моделирование: Y.L., Z.Z., J.X., Y.H. Написание рукописи: Y.L., J.J.S.N., K.R.A., D.Z., J.X., Y.H., J.-W.J. и J.A.R. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Любые дополнительные наборы данных, детали анализа и рецепты материалов доступны по запросу.

• Авторские права © 2016, Авторы

Рак головы и шеи

Инфекция ВПЧ ^{2, 20} является основным фактором риска рака ротоглотки, а не рака полости рта как такового. ^{2, 16, 17, 21} HPV появился как этиологический фактор для OP-SCC миндалин и ротоглотки, ^{16, 21, 22} , но не для всего рака языка. ^{23, 24} По данным реестров рака США, ежегодно около 63% OP-SCC — или более 11 000 случаев — связаны с инфекцией ВПЧ. ²⁵ Подавляющее большинство (от 85 до 90%) ВПЧ-положительных OP-SCC связаны с ВПЧ-16 и ВПЧ-18, двумя типами ВПЧ высокого риска, которые обычно связаны с раком шейки матки и другими формами аногенитального рака. ^{7, 16, 25}

Изучение демографических данных показало, что более молодые белые неиспаноязычные и латиноамериканцы имеют более высокую заболеваемость ВПЧ-положительным OP-SCC.Профилактика OP-SCC не оценивалась в рандомизированных исследованиях, предназначенных для этой цели. Данные свидетельствуют о том, что распространенность оральной инфекции ВПЧ ниже у мужчин и женщин, получивших вакцину против ВПЧ, чем у тех, кто этого не сделал. ²⁶ Хотя возможно, что вакцина против ВПЧ также может в конечном итоге предотвратить рак ОП, поскольку вакцина предотвращает начальную инфекцию типами ВПЧ, которые могут вызывать эти виды рака, в настоящее время отсутствуют данные о предотвращении рака ОП, связанного с ВПЧ. ¹⁸ В настоящее время проводятся клинические испытания, призванные ответить на эти вопросы.

В 2017 году Американская академия детской стоматологии (AAPD) опубликовала заявление о политике в отношении вакцинации против ВПЧ ²⁷ следующего содержания:

AAPD поддерживает меры по предотвращению [рака полости рта и ротоглотки], включая профилактику инфекции HPV, критического фактора в развитии плоскоклеточного рака полости рта.

AAPD рекомендует поставщикам стоматологических услуг:

• Просвещать пациентов, родителей и опекунов о серьезных последствиях для здоровья [рака полости рта и ротоглотки] и о связи ВПЧ с [раком полости рта и ротоглотки].
• Консультировать пациентов, родителей и опекунов по поводу вакцинации против ВПЧ в соответствии с рекомендациями CDC в рамках упреждающего руководства для пациентов-подростков.

5 октября 2018 г. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило дополнительную заявку на Гардасил 9® (валентная вакцина против ВПЧ 9, рекомбинантная; Merck & Co., Inc.), расширив разрешенное использование вакцины до включают женщин и мужчин в возрасте от 27 до 45 лет. ²⁸ Гардасил 9® ранее был одобрен для применения у мужчин и женщин в возрасте от 9 до 26 лет.

В 2020 году Villa et al. ²⁹ опубликовал общий обзор систематических обзоров, обобщающий данные о безопасности, действенности и эффективности вакцин против ВПЧ. В обзоре собраны результаты 30 систематических обзоров и получены доказательства того, что доступные вакцины против ВПЧ «безопасны, эффективны и действенны против инфекции ВПЧ вакцинного типа и клеточных изменений, связанных с ВПЧ, включая предраковые и доброкачественные поражения».

Inspire Surgery для апноэ сна

Что это такое и как работает?

Методика стимуляции верхних дыхательных путей при апноэ во сне работает внутри тела пациента.Он включает в себя небольшое имплантируемое устройство, подобное кардиостимулятору, которое стабилизирует горло во время сна, обеспечивая мягкую стимуляцию мускулов горла и позволяя дыхательным путям оставаться открытыми во время сна.

Устройство имплантируется вдоль правой стороны шеи и грудной клетки во время двух-трехчасовой процедуры под общим наркозом. Через четыре недели врач включает устройство, и пациенты с помощью небольшого пульта дистанционного управления включают устройство ночью и выключают его утром, когда они просыпаются.Небольшой датчик на грудной стенке контролирует дыхание пациента и посылает мягкую стимуляцию в подъязычный нерв, чтобы язык не блокировал дыхательные пути.

Насколько хорошо это работает?

В нескольких исследованиях сообщалось о безопасности и эффективности стимуляции верхних дыхательных путей с высокими показателями удовлетворенности пациентов:

• Подавляющее большинство пациентов очень довольны своим опытом Inspire.
• Операция обычно лучше переносится по сравнению с любой другой операцией во сне, так как боль намного меньше.
Терапия
• Inspire чрезвычайно эффективна для улучшения или даже излечения пациентов от СОАС.

Батареи устройства хватает примерно на десять-одиннадцать лет, после чего ее можно заменить во время короткой амбулаторной операции.

Кто кандидат?

Inspire Therapy не для всех, и пациенты должны соответствовать нескольким характеристикам:

• Быть не моложе 22 лет
• Имеют ОАС от умеренной до тяжелой (диапазон AHI от 15 до 65, центральное / смешанное апноэ <25%)
• Не может использовать аппарат непрерывного положительного давления в дыхательных путях (CPAP)
• Не иметь полного концентрического коллапса нёба, который будет определен доктором Др.Вайденбехер во время эндоскопического исследования сна (DISE)
• Терапия Inspire не предназначена для людей с избыточным весом

Часы доктора Вайденбехера, объясняют, вдохновляют терапию

Узнайте больше о Inspire Therapy

Современное заболевание позвоночника: Text Neck

Возможно, вы недавно заметили новое модное слово в новостях о здоровье: текст на шее.

Посмотрите, как текст на шее вызывает боль?

Текстовая шея — это термин, используемый для описания боли в шее и повреждений, вызванных слишком частым и долгим взглядом на свой мобильный телефон, планшет или другие беспроводные устройства.

Текстовое видео о лечении шеи Сохранить

Использование мобильного устройства часто может привести к ухудшению осанки и появлению симптомов текстовой шеи.
Смотреть: Text Neck Treatment Video

И это, кажется, становится все более распространенным. Недавно ко мне обратился пациент с жалобами на сильную боль в верхней части спины. Он проснулся и почувствовал сильное острое напряжение мышц верхней части спины. Я сказал ему, что, по моему мнению, боль вызвана тем, что он часами сидел, сгорбившись, за мобильным телефоном.Диагноз: Текст шеи.

Узнать все о боли в верхней части спины

Конечно, такая поза, когда вы сгибаете шею, чтобы смотреть вниз, встречается не только при текстовых сообщениях. В течение многих лет мы все смотрели вниз, чтобы читать. Проблема с текстовыми сообщениями в том, что они добавляют еще одно действие, которое заставляет нас смотреть вниз, а люди, как правило, делают это гораздо дольше. Это особенно беспокоит, потому что маленькие, растущие дети могут нанести необратимое повреждение шейному отделу позвоночника, что может привести к боли в шее на всю жизнь.

См. Анатомию шейного отдела позвоночника

объявление

Какие симптомы связаны с текстовой шейкой?

Текстовая шея чаще всего вызывает боль и болезненные ощущения в шее. Кроме того, если вы слишком часто смотрите на свой мобильный телефон каждый день, это может привести к:

Я считаю, что, как показывают некоторые исследования, текстовая шея может привести к хроническим проблемам из-за раннего начала артрита шеи.

См. Остеоартроз фасеточного сустава

Насколько распространена текстовая шейка?

Недавнее исследование показывает, что 79% населения в возрасте от 18 до 44 лет носят с собой сотовые телефоны почти все время — всего 2 часа бодрствования они проводят без мобильного телефона. ¹

См. Причины боли в верхней части спины

Как обрабатывается перемычка текста?

Во-первых, ключевым моментом является профилактика. Вот несколько советов по предотвращению развития или продвижения текстовой шеи:

• Держите мобильный телефон как можно дальше на уровне глаз. То же самое верно для всех экранов — ноутбуки и планшеты также следует располагать так, чтобы экран находился на уровне глаз, и вам не нужно было наклонять голову вперед или смотреть вниз, чтобы увидеть его.

  См. Десять советов по улучшению осанки и эргономики

• Делайте частые перерывы в работе с телефоном и ноутбуком в течение дня.Например, установите таймер или будильник, который напоминает вам вставать и ходить каждые 20–30 минут.
• Если вы работаете в офисе, убедитесь, что ваш экран настроен таким образом, что, когда вы смотрите на него, вы смотрите вперед, голова расположена прямо на уровне плеч и позвоночника.

  См. «Эргономика офиса и рабочего места: обзор»

Суть в том, чтобы не смотреть вниз с наклоненной вперед головой в течение длительного времени в течение дня.Проведите целый день, внимательно следя за своей осанкой — наклоняется ли ваша голова вперед, когда вы водите машину? Когда ты смотришь телевизор? Любой продолжительный период, когда ваша голова смотрит вниз, является периодом чрезмерной нагрузки на шею.

См. Офисное кресло, осанка и эргономика вождения

Видео о растяжении и растяжении шеи Сохранить

Держите шею прямо и телефон на уровне глаз, чтобы предотвратить появление текста на шее.
Смотреть: Видео о растяжении и растяжении шеи

Далее важна реабилитация.

Некоторым людям также будет полезен более комплексный план лечения, такой как комбинация ручных регулировок, массажной терапии и холодовой лазерной терапии.

Подробнее:

Определение неправильной осанки

Причины, симптомы и лечение ригидности шеи

Список литературы

устройств для вейпинга (электронных сигарет) DrugFacts

Что такое устройства для вейпинга?

Устройства для вейпинга, также известные как электронные сигареты, электронные испарители или электронные системы доставки никотина, представляют собой устройства с батарейным питанием, которые люди используют для вдыхания аэрозоля, который обычно содержит никотин (хотя и не всегда), ароматизаторы и другие химические вещества.Они могут напоминать традиционные табачные сигареты (cig-a-like) , сигары или трубки или даже предметы повседневного обихода, такие как ручки или USB-накопители. Другие устройства, например, с заполняемыми резервуарами, могут выглядеть иначе. Независимо от их конструкции и внешнего вида, эти устройства обычно работают одинаково и состоят из аналогичных компонентов. В настоящее время на рынке представлено более 460 различных брендов электронных сигарет. ¹ Некоторые распространенные названия электронных сигарет:

• электронные сигареты
• Электронные кальяны
• ручки для кальяна
• пар
• ручки для электронных сигарет
• модов (настраиваемые, более мощные испарители)

Некоторые электронные сигареты выглядят как обычные сигареты, сигары или трубки.Некоторые из них напоминают ручки, USB-накопители и другие предметы повседневного обихода.

Как работают устройства для вейпинга?

Большинство электронных сигарет состоит из четырех различных компонентов, в том числе:

• картридж, резервуар или контейнер, в котором находится жидкий раствор ( e-liquid или e-juice ), содержащий различные количества никотина, ароматизаторов и других химикатов
• ТЭН (форсунка)
• источник питания (обычно аккумулятор)
• Мундштук, который человек использует для вдоха

Во многих электронных сигаретах затяжка активирует нагревательное устройство с батарейным питанием, которое испаряет жидкость в картридже.Затем человек вдыхает образовавшийся аэрозоль или пар (называемый vaping ).

Вейпинг среди подростков

Устройства для вейпинга популярны среди подростков и в настоящее время являются наиболее часто используемой формой никотина среди молодежи в Соединенных Штатах. Некоторые исследования показывают, что многие подростки даже не осознают, что картриджи для вейпинга содержат никотин, и полагают, что стручки содержат только ароматизаторы. Доступность этих устройств, привлекательная реклама, различные вкусы жидкостей для электронных сигарет и вера в то, что они безопаснее сигарет, сделали их привлекательными для этой возрастной группы.Кроме того, их легко спрятать от учителей и родителей, поскольку они не оставляют после себя запаха табачных сигарет и часто замаскированы под флешки. Кроме того, исследование старшеклассников показало, что каждый четвертый подросток сообщил об использовании электронных сигарет для того, чтобы капать, — практика, при которой люди производят и вдыхают пары, помещая капли жидкости непосредственно на нагретые катушки распылителя. Подростки сообщили о следующих причинах капания: для создания более густого пара (63,5 процента), для улучшения вкуса (38.7 процентов), а также для более сильного удара по горлу — приятного ощущения, которое пар создает, когда заставляет горло сокращаться (27,7 процента). ² Необходимы дополнительные исследования рисков этой практики.

Помимо неизвестного воздействия на здоровье, первые данные свидетельствуют о том, что вейпинг может служить вводным продуктом для детей и подростков, которые затем переходят к употреблению других никотиновых продуктов, включая сигареты, которые, как известно, вызывают болезни и преждевременную смерть. Исследование показало, что учащиеся, которые курили электронные сигареты к 9 классу, с большей вероятностью, чем другие, начали курить сигареты и другие курительные табачные изделия в течение следующего года. ³ Другое исследование подтверждает эти выводы, показывая, что учащиеся старших классов, которые курили электронные сигареты в последний месяц, примерно в 7 раз чаще сообщали о том, что курили сигареты, когда их спросили примерно через 6 месяцев, по сравнению с учащимися, которые сказали, что не курили. не пользуюсь электронными сигаретами. Примечательно, что обратное не было правдой — студенты, которые сказали, что курили сигареты, не чаще сообщали об использовании электронных сигарет, когда их спросили примерно через 6 месяцев. Как и в предыдущем исследовании, эти результаты показывают, что подростки, использующие электронные сигареты, подвергаются большему риску курения сигарет в будущем. ⁴ Другое исследование показало связь между курением электронных сигарет и переходом к курению настоящих сигарет. ⁵ Это исследование предполагает, что вейпинг никотина может действительно стимулировать курение сигарет у подростков.

Кроме того, исследование взрослых курильщиков в Европе показало, что те, кто употреблял никотин, меньше хотели бросить курить, чем те, кто этого не делал. Те, кто использовал электронные сигареты, также выкурили больше сигарет, чем те, кто этого не сделал. ⁶ В другом исследовании с участием более 800 человек, которые сказали, что они употребляли вейп, чтобы помочь им бросить традиционное курение, только девять процентов сообщили, что бросили курить, когда их спросили год спустя. ⁷ Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, приводят ли эксперименты с электронными сигаретами к регулярному употреблению табака, который можно курить.

В соответствии с правилами Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), предназначенными для защиты здоровья молодых американцев, несовершеннолетние больше не могут покупать электронные сигареты в магазинах или в Интернете (см. «Правительственное регулирование электронных сигарет»). В настоящее время FDA регулирует производство, импорт, упаковку, маркировку, рекламу, продвижение, продажу и распространение электронных сигарет.Это включает компоненты и части электронных сигарет, но не включает аксессуары. ⁸

Постановление Правительства об электронных сигаретах

В 2016 году FDA установило правило для электронных сигарет и их жидких растворов. Поскольку электронные сигареты содержат никотин, полученный из табака, они теперь подлежат государственному регулированию как табачные изделия. В декабре 2019 года федеральное правительство повысило установленный законом минимальный возраст продажи табачных изделий с 18 до 21 года, а в январе 2020 года FDA выпустило политику продажи ароматизированных картриджей для вейпинга.

Как вейпинг влияет на мозг?

Никотин в жидкостях для электронных сигарет легко всасывается из легких в кровоток, когда человек курит электронную сигарету. Попадая в кровь, никотин стимулирует надпочечники высвобождать гормон адреналин (адреналин). Адреналин стимулирует центральную нервную систему и увеличивает кровяное давление, дыхание и частоту сердечных сокращений. Как и большинство веществ, вызывающих привыкание, никотин активирует цепи вознаграждения мозга, а также увеличивает уровень химического посредника в мозгу, называемого дофамином , который усиливает полезное поведение.Удовольствие, вызванное взаимодействием никотина с системой вознаграждения, побуждает некоторых людей использовать никотин снова и снова, несмотря на риски для их здоровья и благополучия.

Какое влияние на здоровье оказывает вейпинг? Это безопаснее, чем курение табачных сигарет?

Исследования показывают, что устройства для вейпинга могут быть менее вредными, чем горючие сигареты, если люди, которые регулярно курят, переходят на них в качестве полной замены. Но никотин в любой форме вызывает сильную зависимость.Исследования показывают, что он может даже активизировать систему вознаграждения мозга, подвергая вейперов риску зависимости от других наркотиков. ⁹

Кроме того, при использовании электронных сигарет легкие подвергаются воздействию различных химикатов, в том числе добавляемых в жидкости для электронных сигарет, и других химикатов, образующихся в процессе нагрева / испарения. ¹⁰ Исследование некоторых электронных сигарет показало, что пары содержат известные канцерогены и токсичные химические вещества, а также потенциально токсичные наночастицы металлов из самого устройства.Исследование показало, что жидкости для электронных сигарет некоторых сигарет содержат большое количество никеля и хрома, которые могут поступать из нихромовых нагревательных змеевиков испарительного устройства. Сигареты также могут содержать низкие уровни кадмия, токсичного металла, который также содержится в сигаретном дыме, который может вызывать проблемы с дыханием и заболевания. ¹¹ Необходимы дополнительные исследования последствий для здоровья многократного воздействия этих химикатов. Также есть сообщения о заболеваниях легких и смертях, связанных с вдыханием определенных масел для вейпинга в легкие, которые не имеют возможности отфильтровать токсичные ингредиенты.

Сообщения о смертях, связанных с вейпингом

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов предупредило общественность о тысячах сообщений о серьезных заболеваниях легких, связанных с вейпингом, в том числе о десятках смертей. Они работают с Центрами по контролю и профилактике заболеваний (CDC), чтобы исследовать причину этих заболеваний. Многие из подозрительных продуктов, проверенных штатами или федеральными органами здравоохранения, были идентифицированы как продукты для вейпинга, содержащие ТГК, основной психотропный ингредиент марихуаны.Некоторые пациенты сообщили о смеси ТГК и никотина; а некоторые сообщили, что употребляли только никотин. В то время как CDC и FDA продолжают исследовать возможные другие вещества, способствующие этому, CDC определили загуститель — ацетат витамина E — как химическое вещество, вызывающее озабоченность у людей с повреждениями легких, связанными с электронными сигаретами или вейпингом. Они рекомендуют людям не использовать какие-либо продукты, содержащие ацетат витамина Е, или какие-либо продукты для вейпинга, содержащие ТГК; особенно из неофициальных источников, таких как друзья, семья или личные или онлайн-дилеры.Они также предостерегают от изменения любых продуктов, купленных в магазинах, или использования любых продуктов для вейпинга, купленных на улице. Люди, в том числе медицинские работники, должны сообщать о любых побочных эффектах электронных сигарет. CDC разместил информационную страницу для потребителей.

Влияние на здоровье подростков

Подростковые годы имеют решающее значение для развития мозга, которое продолжается и в молодом возрасте. Молодые люди, употребляющие никотиновые продукты в любой форме, включая электронные сигареты, подвергаются уникальному риску долгосрочных последствий.Поскольку никотин влияет на развитие системы вознаграждения мозга, постоянное употребление никотина может не только привести к никотиновой зависимости, но также может сделать другие наркотики, такие как кокаин и метамфетамин, более приятными для развивающегося мозга подростка. ¹²

Никотин также влияет на развитие мозговых цепей, контролирующих внимание и обучение. Другие риски включают расстройства настроения и постоянные проблемы с контролем над побуждениями — неспособность бороться с побуждением или побуждением, которое может нанести вред себе или другим. ¹²

Может ли вейпинг помочь человеку бросить курить?

Некоторые люди считают, что электронные сигареты могут помочь снизить тягу к никотину у тех, кто пытается бросить курить. Однако электронные сигареты не являются одобренным FDA средством для отказа от курения, и нет убедительных научных доказательств эффективности вейпинга для длительного прекращения курения. Следует отметить, что существует семь одобренных FDA средств для прекращения курения, которые доказали свою безопасность и могут быть эффективными при использовании по назначению.

Никотин вейпинга не получил тщательной оценки в научных исследованиях.На данный момент существует недостаточно данных о безопасности электронных сигарет, их влиянии на здоровье по сравнению с традиционными сигаретами и о том, полезны ли они для людей, пытающихся бросить курить.

Что следует помнить

• Люди используют устройства с батарейным питанием для вдыхания аэрозолей, которые могут содержать никотин, марихуану, ароматизаторы и другие химические вещества. Во многих электронных сигаретах затяжка активирует нагревательное устройство с батарейным питанием, которое испаряет жидкость в картридже или резервуаре.Затем человек вдыхает образовавшийся аэрозоль или пар (называемый vaping ).
• Вейпинг популярен среди подростков. В соответствии с правилами Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), предназначенными для защиты здоровья молодых американцев, несовершеннолетние больше не могут покупать электронные сигареты в магазинах или в Интернете.
• Никотин стимулирует надпочечники высвобождать гормон адреналин (адреналин) и увеличивает уровень химического посредника в мозгу, называемого дофамином . Удовольствие, вызванное взаимодействием никотина с системой вознаграждения мозга, побуждает некоторых людей использовать никотин снова и снова, несмотря на возможные риски для их здоровья и благополучия.
• Исследования показывают, что вейпинг менее вреден, чем горючие сигареты, когда люди, которые регулярно курят, переключаются на них в качестве полной замены. Но электронные сигареты все же могут навредить здоровью человека.
• Вейпинг может привести к никотиновой зависимости и повышению риска зависимости от других наркотиков.
• Вейпинг также подвергает легкие воздействию различных химикатов, в том числе добавляемых в жидкости для электронных сигарет, и других химикатов, образующихся в процессе нагрева / испарения.
• Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, может ли никотин быть таким же эффективным, как средства для прекращения курения, уже одобренные FDA.

Узнать больше

Для получения дополнительной информации об электронных сигаретах посетите:

• Исследование, финансируемое NIH, показало, что подростки предпочитают ароматы мяты и манго (Science Spotlight, ноябрь 2019 г.)
• NIDA Live: The Science of Vaping (30:19) (сентябрь 2019 г.)
• Телеканал NIDA в центре внимания электронных сигарет
• A NIDA Science Spotlight о связи между употреблением электронных сигарет и будущим употреблением табачных сигарет
• Веб-страница FDA, Вапорайзеры, электронные сигареты и другие электронные системы доставки никотина (ENDS)
• веб-сайт «Знай о рисках: электронные сигареты и молодежь», основанный на U.Отчет главного хирурга С. об использовании электронных сигарет среди молодежи и молодых людей; включает в себя различные ресурсы, такие как лист советов для родителей, карточку разговора с врачом и ответы на часто задаваемые вопросы
• Примечания с мест: Использование электронных сигарет и любых табачных изделий среди учащихся средних и старших классов — США, 2011–2018 гг. (MMRW) (CDC, ноябрь 2018 г.)
• Электронная сигарета, или вейпинг, Наглядный словарь продуктов (CDC)

Список литературы

1. Zhu S-H, Sun JY, Bonnevie E, et al.Четыреста шестьдесят брендов электронных сигарет и их количество продолжает расти: значение для регулирования продукции. Tob Control. 2014; 23 Дополнение 3: iii3-iii9. DOI: 10.1136 / tobaccocontrol-2014-051670
2. Кришнан-Сарин С., Мореан М., Конг Г. и др. Электронные сигареты и «капание» среди старшеклассников. Педиатрия. 2017; 139 (3). DOI: https://doi.org/10.1542/peds.2016-3224
3. Левенталь AM, Strong DR, Киркпатрик MG и др. Связь употребления электронных сигарет с началом курения горючих табачных изделий в раннем подростковом возрасте. JAMA. 2015; 314 (7): 700-707. DOI: 10.1001 / jama.2015.8950
4. Bold KW, Kong G, Camenga DR, et al. Траектории использования электронных сигарет и обычных сигарет среди молодежи. Педиатрия. Декабрь 2017 г .: e20171832. DOI: 10.1542 / педс.2017-1832
5. Чаффи Б.В., Уоткинс С.Л., Гланц С.А. Использование электронных сигарет и переход от экспериментов к установившемуся курению. Педиатрия. 901, 10 марта 2018 г .: e20173594. DOI: 10.1542 / peds.2017-3594
6. Кулик М.С., Лиша Н.Е., Гланц С.А.Электронные сигареты, связанные с подавленным отказом от курения: перекрестное исследование, проведенное в 28 странах Европейского Союза. Am J Prev Med. 2018; 54 (4): 603-609. DOI: 10.1016 / j.amepre.2017.12.017
7. Weaver SR, Huang J, Pechacek TF, Heath JW, Ashley DL, Eriksen MP. Помогают ли электронные системы доставки никотина бросить курить сигареты? Данные проспективного когортного исследования взрослых курильщиков в США, 2015–2016 гг. PLOS ONE. 2018; 13 (7): e0198047. DOI: 10.1371 / journal.pone.0198047
8. Продукты C для T.Продукты, ингредиенты и компоненты — вапорайзеры, электронные сигареты и другие электронные системы доставки никотина (ENDS). https://www.fda.gov/TobaccoProducts/Labeling/ProductsIngredientsComponents/ucm456610.htm. По состоянию на 17 апреля 2017 г.
9. Левин А., Хуанг Ю., Дрисальди Б. и др. Молекулярный механизм входного лекарственного средства: эпигенетические изменения, инициированные кокаином экспрессией первичного гена никотина. Sci Transl Med. 2011; 3 (107): 107ra109. DOI: 10.1126 / scitranslmed.3003062
10. Sleiman M, Logue JM, Montesinos VN, et al.Выбросы от электронных сигарет: основные параметры, влияющие на выброс вредных химических веществ. Environ Sci Technol. 2016; 50 (17): 9644-9651. DOI: 10.1021 / acs.est.6b01741
11. Hess CA, Olmedo P, Navas-Acien A, Goessler W, Cohen JE, Rule AM. Электронные сигареты как источник токсичных и потенциально канцерогенных металлов. Environ Res. 2017; 152: 221-225. DOI: 10.1016 / j.envres.2016.09.026
12. Министерство здравоохранения и социальных служб США, Центры по контролю и профилактике заболеваний, Национальный центр хронических заболеваний, профилактики и укрепления здоровья, Управление по курению и здоровью. Использование электронных сигарет среди молодежи и молодых людей: отчет главного хирурга — резюме. ; 2016. https://e-cigarettes.surgeongeneral.gov/documents/2016_SGR_Exec_Summ_508.pdf. По состоянию на 21 февраля 2017 г.

Эта публикация доступна для вашего использования и может быть воспроизведена целиком без разрешения NIDA. Приветствуется цитирование источника и использование следующих формулировок: Источник: Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками; Национальные институты здоровья; U.S. Департамент здравоохранения и социальных служб.

Шейный отдел позвоночника — анатомия, болезни и методы лечения

Шея является частью длинной гибкой колонны, известной как позвоночник или позвоночника, которая проходит через большую часть тела. шейный отдел позвоночника (область шеи) состоит из семи костей ( позвонков C1-C7 ), которые отделены друг от друга межпозвоночными дисками. Эти диски позволяют позвоночнику свободно двигаться и действуют как амортизаторы во время активности.

К задней части тела каждого позвонка прикреплена дуга кости, которая образует непрерывное полое продольное пространство, проходящее по всей длине спины. Это пространство, называемое позвоночным каналом , представляет собой область, через которую проходят спинной мозг и нервные пучки. Спинной мозг омывается спинномозговой жидкостью (CSF) и окружен тремя защитными слоями, называемыми мозговыми оболочками ( твёрдой оболочки , паутинной оболочки и мягкой мозговой оболочки ).

На каждом уровне позвонков пара спинномозговых нервов выходит через небольшие отверстия, называемые отверстиями (одно слева и одно справа). Эти нервы обслуживают мышцы, кожу и ткани тела и, таким образом, обеспечивают ощущения и движения всем частям тела. Нежный спинной мозг и нервы дополнительно поддерживаются сильными мышцами и связками, прикрепленными к позвонкам.

Стеноз шейки матки

Стеноз шейки матки возникает, когда позвоночный канал сужается и сдавливает спинной мозг, и чаще всего вызван старением.Диски в позвоночнике, разделяющие и смягчающие позвонки, могут высыхать и образовывать грыжи. В результате пространство между позвонками сжимается, и диски теряют способность действовать как амортизаторы. В то же время кости и связки, составляющие позвоночник, становятся менее податливыми и утолщаются. Эти изменения приводят к сужению позвоночного канала. Кроме того, дегенеративные изменения, связанные со стенозом шейки матки, могут влиять на позвонки, способствуя росту костных шпор, сдавливающих нервные корешки.Легкий стеноз можно лечить консервативно в течение длительного периода времени, если симптомы ограничиваются болью в шее. При тяжелом стенозе необходимо направление к нейрохирургу.

Возраст, травма, плохая осанка или такие заболевания, как артрит, могут привести к дегенерации костей или суставов шейного отдела позвоночника, вызывая образование грыжи диска или костных шпор. Внезапная серьезная травма шеи может также способствовать образованию грыжи диска, хлыстовой травме, разрушению кровеносных сосудов, повреждению позвоночной кости или связки и, в крайних случаях, стойкому параличу.Грыжа межпозвоночного диска или костные шпоры могут вызывать сужение позвоночного канала или небольших отверстий, через которые выходят корешки спинномозговых нервов.

Симптомы стеноза шейки матки

Боль в шее может быть вызвана дегенерацией диска, сужением позвоночного канала, артритом и, в редких случаях, раком или менингитом. Симптомы включают:

• Боль в шее или руке
• Онемение и слабость в руках верхних конечностей
• Походка неустойчивая при ходьбе
• Спазмы мышц ног
• Нарушение координации рук, кистей, пальцев
• Потеря мышечного тонуса рук и / или кистей
• Падение предметов или потеря ловкости рук

Фонд нейрохирургических исследований в магазине

Знаете ли вы, что вы можете поддержать обучение и исследования по таким заболеваниям, как стеноз шейки матки, во время покупок без дополнительных затрат для вас?

Зарегистрируйтесь в AmazonSmile, чтобы обозначить NREF как свою благотворительную организацию, и процент от вашей покупки будет перечисляться автоматически.

Подпишитесь бесплатно

Когда и как обращаться за медицинской помощью

Вам следует проконсультироваться с нейрохирургом по поводу боли в шее, если у вас есть вышеперечисленные или следующие симптомы:

• Боль в шее после травмы, удара в голову или шею
• Боль в шее сопровождается лихорадкой или головной болью
• Жесткая шея предотвращает прикосновение подбородка к груди
• Развитие слабости или онемения рук и / или ног
• Боль не проходит после консервативного лечения

При серьезных проблемах с шеей следует проконсультироваться с терапевтом, а зачастую и со специалистом, например, нейрохирургом, для постановки точного диагноза и назначения лечения.Если вы внезапно почувствуете слабость, ситуация может быть чрезвычайной, и вам необходимо обратиться за медицинской помощью в отделение неотложной помощи, так как отсрочка оказания помощи может привести к необратимой неврологической травме.

Для более постепенного появления симптомов в течение недель или месяцев обратитесь к лечащему врачу для возможного направления к хирургу-позвоночнику.

Тестирование и диагностика

Диагноз ставится нейрохирургом на основании истории болезни, симптомов, физического осмотра и результатов анализов, включая следующие.Поскольку некоторая степень артрита и дегенерации позвоночника является нормальным явлением из-за старения, нейрохирург должен определить, коррелируют ли результаты визуализационных исследований с симптомами.

• Компьютерная томография (компьютерная томография или компьютерная томография): Диагностическое изображение, созданное после того, как компьютер считывает и объединяет множество тонких рентгеновских снимков, которые могут показать форму и размер позвоночного канала, его содержимого и структур. вокруг него, особенно кости. КТ дает нейрохирургу информацию об аномалиях костей, таких как костные шпоры, остеофиты, наличие сращения и разрушения костей из-за инфекции или опухоли.
• Электромиограммы и исследования нервной проводимости (EMG / NCS): Эти тесты измеряют электрический импульс вдоль нервных корешков, периферических нервов и мышечной ткани. Это покажет, есть ли продолжающееся повреждение нерва, находятся ли нервы в состоянии заживления после прошлой травмы или есть ли другое место сдавливания нерва.
• Магнитно-резонансная томография (МРТ): Диагностический тест, позволяющий получать изображения структур тела с помощью мощных магнитов и компьютерных технологий; может показать спинной мозг, нервные корешки и окружающие области, а также увеличение, дегенерацию, грыжи дисков, инфекции и опухоли.
• Миелограмма: Рентген позвоночного канала после инъекции контрастного вещества в окружающие пространства спинномозговой жидкости; может показывать давление на спинной мозг или нервы из-за грыжи межпозвоночных дисков, костных шпор или опухолей.
• Рентген: Рентген может показать костные структуры позвоночника. Это дает информацию о выравнивании позвоночника, наличии артрита, дегенерации диска и переломах. Рентгеновские лучи используются в качестве послеоперационного визуализационного исследования с относительно низким риском для наблюдения за позвоночником и любыми установленными инструментами.

Лечение

Нехирургические методы лечения

Нехирургическое лечение — это первый подход к пациентам с обычной болью в шее, не связанной с травмой. Например, состояние многих пациентов с грыжами шейного диска улучшается при консервативном лечении и времени и не требует хирургического вмешательства. Консервативное лечение включает время, прием лекарств, кратковременный постельный режим, снижение физических нагрузок и физиотерапию. Врач может прописать лекарства для уменьшения боли или воспаления и миорелаксанты, чтобы дать время для заживления.Инъекция кортикостероидов в суставы шейного отдела позвоночника или эпидуральное пространство используется для временного облегчения боли.

Хирургический

Пациент может быть кандидатом на операцию, если:

• Консервативная терапия не помогает
• Наличие прогрессирующих неврологических симптомов с поражением рук и / или ног
• Проблемы с равновесием или ходьбой
• В остальном хорошее здоровье

Можно использовать несколько различных хирургических процедур, выбор которых зависит от специфики каждого случая.У некоторого процента пациентов нестабильность позвоночника может потребовать выполнения спондилодеза, решение, которое обычно принимается до операции. Спондилодез — это операция, при которой создается прочное соединение двух или более позвонков. Для улучшения сращения и поддержки нестабильных участков шейного отдела позвоночника можно использовать различные приспособления (например, винты или пластины). Эта процедура может помочь в укреплении и стабилизации позвоночника и тем самым помочь облегчить сильную и хроническую боль в шее.

Независимо от того, какой подход используется, цели хирургии одинаковы:

• Декомпрессия спинного мозга и / или нервов
• Поддержание или улучшение стабильности позвоночника
• Поддержание или исправление положения позвоночника

Передняя дискэктомия шейки матки

Эта операция выполняется на шее для снятия давления на один или несколько нервных корешков или спинной мозг.Доступ к шейному отделу позвоночника осуществляется через небольшой разрез в передней (передней) части шеи. Если нужно удалить только один диск, это обычно будет небольшой горизонтальный разрез в складке кожи. Если операция более обширная, может потребоваться косой или более длинный разрез. После отделения мягких тканей шеи удаляются межпозвоночный диск и костные шпоры, а спинной мозг и нервные корешки декомпрессируются. Пространство, оставшееся между позвонками, заполняется небольшим кусочком кости или устройством в результате спондилодеза.Со временем позвонки соединятся или соединятся на этом уровне.

Смотреть Процедура: Дискэктомия и спондилодез передней шейки матки

Передняя цервикальная корэктомия

Корпэктомия часто выполняется при стенозе шейки матки со сдавлением спинного мозга, вызванным образованиями костной шпоры, которые нельзя удалить с помощью одной дискэктомии. В этой процедуре нейрохирург удаляет часть или все тело позвонка, чтобы уменьшить давление на спинной мозг.Одно или несколько тел позвонков могут быть удалены, включая прилегающие диски при многоуровневом заболевании. Пространство между позвонками заполняется с помощью небольшого куска кости или устройства посредством спондилодеза. Поскольку удаляется больше кости, процесс восстановления для заживления сращения и стабилизации шеи обычно длится дольше, чем при передней шейной дискэктомии. Хирург может выбрать поддержку передней конструкции с помощью задних инструментов и спондилодеза, в зависимости от объема необходимой реконструкции позвоночника.

Смотреть Процедура: Передняя цервикальная корэктомия

Задняя микродискэктомия

Эта процедура выполняется через небольшой вертикальный разрез в задней части шеи, обычно посередине. Этот подход может быть рассмотрен при большой грыже мягкого диска, расположенной сбоку от спинного мозга. Для удаления части фасеточного сустава используется высокоскоростной бор, а нервный корешок идентифицируется под фасеточным суставом.Нервный корешок нужно осторожно отодвинуть в сторону, чтобы освободить и удалить грыжу диска.

Задняя шейная ламинэктомия и спондилодез

Эта процедура требует небольшого разреза в середине задней части шеи для удаления пластинки. Удаление кости проводится для удаления утолщенной связки, костных шпор или материала диска, который может давить на спинной мозг и / или нервные корешки. Отверстие, проход в позвонках, через который проходят корешки спинномозговых нервов, также может быть увеличен, чтобы позволить нервам пройти.В зависимости от тяжести дегенерации и объема необходимой реконструкции хирург может решить, что в дополнение к ламинэктомии необходим задний спондилодез для поддержания надлежащей стабильности и выравнивания позвоночника. Это может снизить риск необходимости вмешательства на этих уровнях в будущем.

Смотреть Процедура: Задняя цервикальная ламинэктомия и спондилодез

Риски и результат

Хотя осложнения довольно редки, как и при любой операции, с операцией на шейном отделе позвоночника могут быть связаны следующие риски:

• Инфекция
• Хроническая боль в шее или руке
• Неадекватное облегчение симптомов
• Повреждение нервов и нервных корешков
• Повреждение спинного мозга (примерно 1 из 10 000), приводящее к параличу
• Нестабильность позвоночника
• Повреждение пищевода, трахеи или голосовых связок из переднего доступа
• Травма сонной или позвоночной артерии, которая могла привести к инсульту из переднего доступа
• Слияние, которое не происходит — псевдоартроз
• Поломка и / или неисправность КИП
• Стойкое глотание или нарушение речи
• Утечка спинномозговой жидкости

Преимущества хирургического вмешательства всегда следует тщательно сравнивать с его рисками.Хотя большой процент пациентов с шейным отделом позвоночника сообщает о значительном облегчении боли после операции, нет гарантии, что операция поможет каждому человеку.

Продолжение

Врач даст конкретные инструкции после операции и обычно прописывает обезболивающие. Врач поможет определить, когда пациент может вернуться к нормальной деятельности, например, вернуться к работе, вождению и физическим упражнениям, в зависимости от типа операции. Некоторым пациентам после операции может помочь реабилитация под наблюдением или физиотерапия.Ожидается дискомфорт, когда пациент постепенно вернется к нормальной деятельности, но боль является предупреждающим сигналом о том, что ему или ей, возможно, необходимо замедлить темп.

В послеоперационном периоде нейрохирург может выбрать получение рентгеновского снимка позвоночника для оценки выравнивания, состояния инструментов и спондилодеза и, как правило, мониторинга уровней позвоночника, прилегающего к операции.

Случай: стеноз шейки матки

Рисунок. МРТ (слева) показывает стеноз шейки матки в C4, C5 и C6 с небольшой степенью подвижности в C3-C4.Также наблюдается потеря нормального положения позвоночника и шейный лордоз из-за дегенерации. На КТ (в центре) показаны остеофиты (костные шпоры), которые давят на спинной мозг. Послеоперационный рентген (справа) показывает восстановление нормального шейного лордоза с правильным восстановлением высоты межпозвоночного пространства.

Информация об авторе

Шашанк В. Ганди, доктор медицины; Майкл Шульдер, доктор медицины, FAANS
Отделение нейрохирургии
Медицинская школа Цукера в Хофстра / Нортвелл
Манхассет, Н.Ю.

AANS не одобряет какие-либо виды лечения, процедуры, продукты или врачей, упомянутые в этих информационных бюллетенях о пациентах. Эта информация предоставляется в качестве образовательной услуги и не предназначена для использования в качестве медицинской консультации. Любой, кому нужен конкретный нейрохирургический совет или помощь, должен проконсультироваться со своим нейрохирургом или найти его в своем районе с помощью онлайн-инструмента AANS «Найди сертифицированного нейрохирурга».

No related posts.