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Tiny Mikrofon kann in Mittelohr implantiert werden

Obwohl Cochlea-Implantate das Gehör für rund 220.000 gehörlose Menschen weltweit wiederhergestellt haben, müssen sie ein Mikrofon und die dazugehörige Elektronik hinter dem Ohr tragen, was nicht nur eine soziale Stigmatisierung verursacht, sondern auch Probleme in Bezug auf Zuverlässigkeit und Patientenverhütung aufwirft vom Schwimmen und einigen anderen Aktivitäten. Diese Probleme können jetzt dank eines winzigen Prototyp-Mikrofons, das in das Mittelohr implantiert werden kann, vermieden werden.
Eine Studie veröffentlicht online im Institut für Elektrotechnik und Elektronik Ingenieure Journal Transaktionen auf biomedizinischem Engineering berichtet, dass das Proof-of-Concept-Gerät, das von einem Ingenieur der Universität Utah und seinem Team in Ohio entwickelt wurde, erfolgreich in den Gehörgängen von vier Kadavern getestet wurde.
Ungefähr ein Drittel der weltweit 220.000 Menschen mit schwerer Taubheit oder schwerer Schwerhörigkeit mit Cochlea-Implantaten stammen aus den USA, wobei zwei Fünftel der Empfänger Kinder sind. Herkömmliche Cochlea-Implantate bestehen aus drei Schlüsselteilen, nämlich einem Mikrofon, das Schall aufnimmt, einem Signalprozessor und einer Radiosenderspule, die extern hinter dem Ohr der Person getragen werden und Signale an den unter der Haut implantierten Empfänger-Stimulator übermitteln das Ohr, das Schallsignale in elektrische Impulse umwandelt, die dann über Kabel auf 4 bis 16 Elektroden übertragen werden, die sich durch die Cochlea des Innenohrs winden, Ohrkanal, Trommelfell und Gehörknöchelchen umgehen und Hörnerven anregen, die dem Patienten ermöglichen hören.
Senior Autor, Darrin J. Young, Dozent für Elektro- und Computertechnik an der University of Utah und USTAR, die Utah Science Technology and Research Initiative, sagt:

"Es ist ein Nachteil, wenn all diese Dinge an der Außenseite hängen. Stellen Sie sich ein Kind vor, das ein Mikrofon hinter dem Ohr trägt. Es verursacht Probleme für viele Aktivitäten. Schwimmen ist das Hauptproblem. Und es ist nicht bequem, diese Dinge zu tragen, wenn sie müssen." trage einen Helm."

Er fährt fort:
"Für Erwachsene ist es soziale Wahrnehmung. Das Tragen dieser Sache zeigt an, dass Sie etwas behindert sind, und das verhindert tatsächlich, dass ein Großteil der Kandidaten das Implantat bekommt. Sie machen sich Sorgen um das negative Image" und in Bezug auf Zuverlässigkeit fügt Young hinzu: "Wenn Sie Wenn Drähte vom Mikrofon zur Spule geführt werden, können diese Drähte brechen. "

Normalerweise, wenn der Schall in den Gehörgang eintritt, vibriert das Trommelfell. Das Trommelfell verbindet sich an der Umbo mit drei miteinander verbundenen winzigen Knochen, d. H. Dem Hammer, Amboss und Steigbügel, die allgemein als Hammer, Amboss und Steigbügel bekannt sind, die vibrieren. Der Steigbügel berührt die Cochlea, die mit Flüssigkeit gefüllte Kammer des Innenohrs, die Haarzellen (sensorische Rezeptoren) auf der inneren Membran der Cochlea bewegt und die Freisetzung einer Neurotransmitter-Chemikalie auslöst, die die Schallsignale zum Gehirn trägt. Diese Haarzellen oder Sinnesrezeptoren funktionieren nicht in zutiefst tauben Menschen, die sich als Kandidaten für Cochlea-Implantate qualifizieren. Der Grund dafür könnten Geburtsfehler, unerwünschte Arzneimittelwirkungen, übermäßig laute Geräusche oder bestimmte Virusinfektionen sein.

Das von Young entwickelte Gerät implantiert alle externen Komponenten, so dass Klänge durch den Gehörgang in das Trommelfell übertragen werden, das wie normal vibriert. Am Umbo hat Young jedoch einen Sensor mit einem Chip befestigt, der als Beschleunigungssensor bekannt ist, um die Vibrationen zu erkennen. Beide fungieren als Mikrofon, das Schallvibrationen erkennt und in elektrische Signale umwandelt, die an die Elektroden in der Cochlea gesendet werden. Obwohl die Patienten immer noch ein Ladegerät hinter dem Ohr tragen müssen, kann die implantierte Batterie nachts während des Schlafens wieder aufgeladen werden, und wie Young sagt, würde die Batterielebensdauer ein bis mehrere Tage dauern.
Er sagt, dass der Prototyp, der ungefähr die Größe eines Radiergummis auf einem Bleistift hat, verkleinert werden muss und verbessert werden muss, um leisere, tiefere Töne zu erkennen, daher sollten Tests in Menschen in ungefähr drei Jahren möglich sein . Das Ziel des aktuellen Prototyps des verpackten Mittelohrmikrofons, das 2,5 mm mal 6,2 mm, also etwa ein Zehntel mal ein Viertel Zoll und 25 Milligramm oder weniger als ein Tausendstel Unze wiegt, ist die Reduzierung des Paket bis 2 x 2 mm groß.
Laut der Studie ist der effizienteste ankommende übertragene Ton zum Mikrofon, zuerst den Amboss chirurgisch zu entfernen, einer von drei kleinen Knochen, die im Mittelohr gelegen sind. Young stellt fest, dass das Mikrofon auch Teil eines implantierten Hörgeräts sein kann, das herkömmliche Hörgeräte für eine bestimmte Gruppe von Patienten ersetzen könnte, deren Hörknochen sich verschlechtert haben und nicht in der Lage sind, Geräusche von herkömmlichen Hörgeräten adäquat zu übertragen. Das chirurgische Implantat würde die Genehmigung der U.S. Food and Drug Administration erfordern.
Herkömmliche Mikrofone enthalten eine Membran oder Membran, die sich bewegt und eine elektrische Signaländerung in Reaktion auf Schall erzeugt, jedoch benötigen sie ein Loch für den Schall, der durch das wachsende Gewebe verstopft wird, wenn es implantiert wird. Im Gegensatz dazu verwendet Youngs Mittelohrmikrofon einen Beschleunigungsmesser, eine 2,5-Mikrogramm-Masse, die an einer Feder befestigt ist, die in einer versiegelten Packung angeordnet wird, die einen Siliziumchip mit geringer Leistung enthält, um Schallschwingungen in ausgehende elektrische Signale umzuwandeln. Das Paket wird an die Umbo geklebt, wodurch der Beschleunigungsmesser vibrieren kann, wenn er Vibrationen vom Trommelfell empfängt. Die sich bewegende Masse erzeugt ein elektrisches Signal, das durch den Chip verstärkt wird, der seinerseits mit einem Sprachprozessor und Stimulator verbunden ist, der mit den Elektroden in der Cochlea verbunden ist.
Young erklärt:
"Alles ist wie bei einem herkömmlichen Cochlea-Implantat, außer dass wir ein implantierbares Mikrofon verwenden, das die Vibration des Knochens nutzt."

Das Team testete das neue Mikrofon, indem es die Schläfenbeine und den Gehörgang, das Trommelfell und die Hörknochen von vier Kadaverspendern verwendete. Sie führten Schläuche in den Gehörgang ein, der einen kleinen Lautsprecher enthielt, und erzeugten Töne verschiedener Frequenzen und Lautstärken. Die Geräusche, mit denen das implantierte Mikrofon aufgenommen wurde, wurden unter Verwendung eines Lasergeräts gemessen, um die Vibration der winzigen Ohrknochen zu messen. Sie entdeckten, dass der Umbo, d. H. Der Ort, wo das Trommelfell mit dem Hammer oder Malleus verbunden ist, die größte Schallschwingung erzeugte, insbesondere wenn der Amboßknochen zuerst operativ entfernt wurde.
Als die Prototyp-Mikrofoneinheit an die Umbo angeschlossen wurde, stellte das Team fest, dass es zwar mittlere Tonhöhen bei Gesprächsvolumen aufnehmen konnte, es jedoch Schwierigkeiten hatte, leisere Niederfrequenzgeräusche zu erkennen, was Young verbessern möchte .
Während die Ausgabe des Mikrofons zu Lautsprechern in der Studie gemacht wurde, würde das Mikrofon in einer echten Person den Ton zu dem implantierten Sprachprozessor übertragen. Young demonstrierte das Mikrofon, indem er den Anfang von Beethovens Neunter Symphonie aufnahm, während er in ein Kadaverohr implantiert wurde, und fand heraus, dass es leicht zu erkennen war, obwohl es ein wenig verschwommen und gedämpft klang, doch Young sagt:
"Die Dämpfung kann herausgefiltert werden."

Geschrieben von Petra Rattue

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