BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ LASER BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SXTN CẤP BỘ HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO HỆ LASER Nd:YAD LOẠI NHỎ DÙNG TRONG Y HỌC Chủ nhiệm đề tài: KS LÊ HUY TUẤN 7385 01/6/2009 H NI 2007 Danh sách Những ngời tham gia thùc hiƯn chÝnh TT Hä tªn Lª Huy Tn Trần Ngọc Liêm Nguyễn Thế Hùng Phạm Hữu Nghị Đỗ Thiện Dân Chức vụ Học vị Trởng phòng KS ĐK Giám đốc TS Đại tá CN Khoa Y học thực nghiệm Bác sĩ CKII Đại tá TS Thợng tá TS Cơ quan Trung tâm công nghệ Laser Trung tâm công nghệ Laser Viện quân y 108 Bộ quốc phòng Viện quân y 108 Bộ quốc phòng Viện quân y 108 Bộ quốc phòng Trần Ngọc Hải Sơn Kỹ S Tin học Trung Tâm Công nghệ Laser Phïng Minh T©m Cư nh©n VËt lý Trung Tâm Công nghệ Laser Ngô Lê Quế Kỹ s máy Trung Tâm Công nghệ Laser Trần Trung Huy KTV Cử nhân Trung Tâm Công nghệ Laser Trung tâm công nghệ vật lý Laser 10 Nguyễn Hoài An 11 Ngô Thị Hoa Thạc sĩ Trung tâm công nghệ Laser Tóm tắt thực Dự án Hoàn thiện công nghệ chế tạo Hệ laser Nd:yag loạt nhỏ dùng y häc ” Dù ¸n thùc hiƯn hai năm, với khối lợng triển khai lớn so với kinh phí thực giá biến động dự án cha đáp ứng đầy đủ trọn vẹn mục tiêu đề nhiên đà đạt đợc mục tiêu mà dự án đà đăng ký, cụ thể : a) Hoàn thiện công nghệ chế tạo sản xuất hệ laser Nd:YAG nhằm thúc đẩy phát triển công nghệ laser y học đại Việt Nam phục vụ khám chữa bệnh chăm sóc sức khoẻ cho ngời dân, tiến tới xuất mang thơng hiƯu qc gia b) Chun giao thiÕt bÞ Laser Nd: YAG ứng dụng điều trị đến số sở y tế phục vụ khám chữa bệnh, thu hồi vốn đầu t c) Nâng cao trình độ chuyên môn cho đội ngũ cán nghiên cứu đơn vị việc thiết kế, chế tạo, bảo hành, bảo trì sửa chữa máy Việt Nam sản xuất nh máy nớc (làm chủ đợc công nghệ) Giải việc làm (thuê gia công xởng) khoảng 100 công nhân Những kết đạt đợc cha đạt đợc: Kết đạt đợc: 1./ Hoàn thiện công nghệ chế tạo sản xuất hệ laser Nd:YAG hệ làm lạnh COOLING SYSTEM theo ®óng tiÕn ®é HƯ ngn ®iỊu khiĨn trung t©m Hệ làm lạnh laser rắn Nd: YAG Hệ thống an toàn tự động cỡng Hệ quang häc laser bao gåm laser Nd: YAG, c¸p quang laser dẫn đờng Trung tâm xử lý điều hành Nguồn công suất điều khiển laser Nd: YAG Nguồn nuôi điều chỉnh độ sáng laser dẫn ®−êng Ngn cao ¸p ®iỊu khiĨn laser Nd: YAG Đo đạc điều khiển tự động nhiệt độ làm việc laser Nd:YAG 10 Điều khiển tham số làm việc 11 Giao diện với mạch thị phần tử điều khiển ngoại vi 12 Thiết kế khí : kết cấu khung sờn máy, đồ gá chuyên dụng, hệ chỉnh quang đặc biệt 13 ThiÕt kÕ tỉng thµnh hƯ thèng cã tÝnh chÊt mü thuật công nghiệp tối u, vận trù học thích hợp lắp ráp, lắp đặt, sử dụng, sửa chữa, bảo trì, bảo hành, liên kết tơng tác logic hệ thống 14 Thiết kế hệ mô chạy thử nhằm TESTING tham số điều khiển, công suất, quang học, học, điện tử, điện lạnh 15 Thiết kế mạch in, lắp ráp chạy thử nghiệm, tính tán độ bền, độ ổn định, độ chống nhiễu, độ chịu đựng đợc môi trờng nhiệt độ nóng ẩm, phù hợp với yêu cầu thực tế giá thành yêu cầu khác 16 Xây dựng * Quy trình: gia công - lắp ráp - chỉnh - chạy thử - hiệu chỉnh - đo đạc - hiệu chỉnh lần cuối - chạy demo kiểm tra chất lợng xuất xởng * Tăng cờng bổ xung trang thiết bị chuyên dụng * Đào tạo bổ xung nguồn nhân lực * Hợp tác khai thác nguồn công nghệ nớc (những vấn đề nh: xử lý tín hiƯu: DSP, hiĨn thÞ LCD, vi xư lý CPU… ) * Xúc tiến tiếp thị khai thác thị trờng nớc, lập trang WEB , catalog, quảng cáo hội chợ, triển lÃm, t vấn, hội nghị khách hàng.tiến tới xuất (nếu nh đạt đợc tiêu chuẩn ISSO) * Thơng hiệu sản phẩm tiêu chuẩn sản phẩm + Hoàn chỉnh mặt công nghệ ThiÕt kÕ tèi −u hƯ thèng ®iỊu khiĨn ThiÕt kế chế tạo hệ làm lạnh gọn nhỏ Nghiên cứu hệ thống bảo vệ từ 12 đến 18 thông số Thiết kế hệ thống quang dẫn đờng sử dụng laser diốt Hoàn thiện nguồn cao áp môi trờng nhiệt đới 2./ Chuyển giao thiết bị laser Nd:YAG thiết bị làm lạnh COOLING SYSTEM ứng dụng Bệnh viện TW Quân đội 108 Bệnh viện chấn thơng chỉnh hình ITO Sài Gòn điều trị đợc gần 200 lợt bệnh nhân 3./ Nâng cao trình độ chuyên môn đội ngũ đơn vị, bệnh viện, xởng 4./ An toàn - Chất lợng - Dáng vẻ công nghiệp - Độ bền đặc tính dự án Gần 100% sản phẩm tạo đợc sử dụng không bị hỏng hóc Độ ổn định công thích hợp với hoàn cảnh, môi trờng Việt Nam 5./ Duy trì danh hiệu Huy chơng vàng TECHMART 2003 TECHMART 2005 Hội chợ Y dợc Quốc tế 2005- 2006 Kết cha đạt đợc (Đợc thực tiếp tục thời gian tiếp theo): Sản xuất hệ laser Nd:YAG hệ làm lạnh COOLING SYSTEM Bán thu hồi vốn Thực nhóm Dự án có khả hoàn thành hệ laser Nd:YAG hệ làm lạnh COOLING SYSTEM theo tiến độ đà đăng ký nhng bệnh viện cha có kinh phí để mua thiết bị Vì tiếp tục sản xuất dẫn đến việc ứ đọng vốn phải trả lÃi cao (LÃi suất ngân hàng tăng 0,8 lên 1,2 %/1 tháng phải chấp chuẩn) Hơn hai năm qua giá linh kiện trả lơng công nhân bị biến động theo chiếu hớng tăng khoảng 50% - 80% (Thậm chí có vật t tăng gấp nhiều lần) Một số kiến nghị: 1/ Có thể đầu t cho dự án tầm sản xuất hàng loạt với kinh phí 10 15 tỷ sản lợng lớn để đáp ứng thị trờng nớc 2/ Nhà nớc cho phép trả thu hồi chậm ( năm ) lý khách quan đà nêu Thay mặt nhóm thực dự án Xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học Công nghệ, Viện ứng dụng Công nghệ, Trung tâm Công nghệ Laser cá nhân, đồng nghiệp đ nhiệt tình cộng tác trình thực dự án Hà nội , ngày tháng 03 năm 2007 Chủ nhiệm dự án Lê Huy Tuấn Lời mở đầu Dự án : Hoàn thiện công nghệ chÕ t¹o hƯ Laser Nd: YAG lo¹t nhá dïng y học thực phạm vi năm trung tâm Công nghệ Laser với mục đích theo kịp y học đại phát triển nh vũ bÃo nhằm nâng cao chất lợng khám chữa bệnh cho ngời làm chủ công nghệ chế tạo, bảo hành bảo trì loại sản phẩm Laser YAG nói chung Đó bớc nghiệp Công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc , đặc biệt Việt Nam thành viên thức WTO Mặt khác tình trạng thiếu thốn trang thiết bị khám chữa bệnh số lợng bệnh nhân nớc ta lớn đà gây tải bệnh viện Chính vấn đề nêu thực dự án cấp thiết Bên cạnh đó, làm tốt giai đoạn tiếp theo, tiết kiệm cho nhà nớc khoản ngoại tệ đáng kể trình nhập thiết bị Thực tiễn cho thấy trình triển khai kỹ thuật công nghệ y học cần hoạt động kịp thời dịch vụ sau bán hành ( hậu mÃi ) nh bảo hành, bảo trì, sửa chữa Việc phát huy lực công nghệ nội địa có ý nghĩa xây dựng đất nớc phát triển bền vững, lấy công nghệ cao làm sở trình tiến nhanh vững kinh tế xà hội Dự án hoàn thành với mục tiêu bớc để mở rộng thị trờng nội địa, tiến tới xuất thu ngoại tệ làm giầu cho đất nớc Đợc ủng hộ nhà nớc, Bộ KHCN, Viện ƯDCN dự án đà hoàn thành triển khai tốt nội dung kết đà đề Trong báo cáo dự án trình bày chủ yếu công nghệ đà hoàn thiện vấn đề sáng tạo mới( nhiều sáng kiến mà thiết bị nớc ) để chế tạo đợc hệ laser Nd:YAG nguồn lạnh đà đợc Bộ y tế cấp giấy phép lu hành toàn quốc Với hồ sơ công nghệ sản xuất hàng loạt sản phẩm có chất lợng cao đáp ứng nhu cầu thị trờng nớc Các nội dung khác nh đào tạo ®éi ngị b¸c sÜ, kÜ s− ; Quan hƯ víi hÃng nớc học tập trao đổi kinh nghiệm; Thực công tác thị trờng mở lớp tập huấn; Chuyển giao công nghệ ứng dụng tới sở y tế đà đợc nhóm đề tài thực đày đủ, nhờ mà sản phẩm đà đợc giả thởng nớc Hà nội , ngày tháng 03 năm 2007 Tổng quan tình hình nghiên cứu nớc Hiệu công nghệ kinh tế x hội Tình hình nghiên cứu triển khai nớc Trên 20 nớc phát triển phát triển đà ứng dụng Laser YAG để điều trị nhiều bệnh nan y, đặc biệt chứng bệnh bên thể (phơng pháp nội soi) để mang lại kết khả quan Điều trị laser YAG có nhiều lợi có công mạnh nh: công suất phát cao (60W); có sức xuyên sâu (trên 1mm) ; dễ dàng hấp thụ tổ chøc ng−êi V× thÕ nã cã thĨ øng dơng điều trị tổ chức mô sinh học trờng hợp : cầm máu (Coagulation), đốt cháy (Carbonized), bốc bay(Vapoied), cắt bỏ (excised) Tuyệt vời laser YAG cã thĨ qua m«i tr−êng quang häc Bëi vËy nhờ cáp quang mảnh ta điều trị điểm nào, vùng tổ chức mô bị bệnh bề mặt hay bên thể ngời Ví dụ nh thẩm mỹ da hay cắt bỏ khối u dày, u tiền liệt tuyến, u con, nhờ có trợ giúp phơng pháp phẫu thuật nội soi laser YAG mà trờng hợp laser CO2 khó thực đợc Trên sở khoa học thực tiễn ứng dụng lâm sàng, thiết bị laser YAG công suất cao đà đợc trang bị trung tâm nghiên cứu khoa học y học, phòng khám, chuyên khoa, bệnh viện lớn Laser YAG ngày đà trở thành công cụ phẫu thuật yếu cho việc đào tạo, điều trị hay nghiên cứu khoa học Với lợi đó, laser YAG đà đợc triển khai rộng ri chuyên khoa khác nhau; khoa phẫu thuật (chỉnh hình, thẩm mỹ), khoa dầy, khoa tiêu hoá, khoa h« hÊp, khoa u bøu… Nhê sù −u viƯt hiệu ứng chữa bệnh mà laser YAG đà chữa trị hàng triệu bệnh nhân giới với 60 loại bệnh y học khác Việc nghiên cứu sản xuất laser YAG đợc tiến hành nớc có KHCN phát triển có giá thành cao khoảng 25.000 USD (ở Trung Quốc); 50.000USD(ở Hàn Quốc); 70.000USD (Mỹ, Anh) Tình hình nghiên cứu triển khai nớc Việt Nam năm gần đây, nhu cầu ứng dụng laser YAG phẫu tht lµ rÊt lín, cã mét sè bƯnh viƯn lín ®· sư dơng laser YAG phÉu tht thÈm mü, hàm mặt, da liễu, hốc thể (nh− tai, mịi, häng, hËu m«n, phơ khoa ), nh−ng công nghệ phẫu thuật laser YAG phát triển chậm do: + Bác sĩ cha đợc tiếp cận với công nghệ cha đợc đào tạo + Thiết bị đắt (khó triển khai, có khoảng đầu máy nớc đợc triển khai) + Công việc bảo hành, bảo trì, sửa chữa gặp nhiều khó khăn thiết bị ngoại nhập Trung tâm công nghệ Laser đơn vị nghiên cứu chế tạo thiết bị laser YAG hoàn chỉnh đ ứng dụng vào thực tế lâm sàng cho kết tốt, đợc bác sĩ Viện 108 a dùng Cụ thể chữa số bệnh nan y tiêu biểu + Thoát vị đĩa đệm (không phải mổ, cần dùng dây quang dẫn đa vào nơi đĩa đệm thoát vị ) + U máu, u phì, sẹo lồi, bệnh u nang, u bứu Thiết bị Laser Nd: YAG 60W liên tục thiết bị đại, công nghệ cao cần phải hoàn thiện công nghệ bớc trớc đa thị trờng hàng loạt Lu ý Trung tâm công nghệ laser có khả làm chủ khả thi công nghệ có số sáng kiến đặc biệt công thiết bị (kế thừa phát triển) nh: - Tạo đợc khả làm việc thiết bị môi trờng nhiệt đới nóng ẩm (hệ COOLING SYSTEM, hệ lọc nhiễu ổn định công suất) - Các vấn ®Ị tù ®éng khèng chÕ an toµn cao cÊp (25 vấn đề kỹ thuật phức tạp) Nh hệ laser có ứng dụng hoàn hảo phẫu tht y häc HiƯu qu¶ kinh tÕ – x∙ hội Số bệnh nhân nớc có nhu cầu sử dụng thiết bị laser Nd:YAG ngày tăng, nh cần phải tăng đầu máy Nd:YAG để trang bị tuyến trung ơng, tỉnh thành Tuy nhiên, hệ laser Nd:YAG nhập ngoại cần số tiền cao khó khăn việc bảo trì, bảo dỡng Cũng hệ laser này, sản xuất nớc giá thành giảm từ 30% đến 50% so với giá nhập ngoại, phù hợp với điều kiện thời tiết nớc ta, dễ bảo trì bảo dỡng Đặc biệt thiết bị đà đợc Bộ y tế cấp giấy phép lu hành, công nghệ chế tạo laser Nd:YAG Việt Nam đà đợc nắm bắt cách có hệ thống (từ 80%90% công nghệ) Nay cần đầu t thời gian kinh phí để hoàn thiện, không lÃng phí tiềm đà đạt đợc Đây vấn đề xúc nhạy cảm , nên dự án cần đợc quan tâm rõ rệt Nhà nớc Bộ KHCN (đặc biệt vốn đầu t 552 triệu thấp so với tiềm phát triển vốn có ) DACB Hoàn thiện công nghệ chế t¹o hƯ laser Nd:YAG lo¹t nhá dïng y häc A/ Sơ đồ hệ thống nguyên lý điều khiển laser Nd: YAG 60W A1 Sơ đồ khối hệ thống laser Nd:YAG 60W Ngn ỉn ¸p 5V, 10V, 12 V, 24 V Đặt tham số làm việc PARAMETER (5 tham số) APTOMAT tổng bảo vệ hệ thống chỉnh lu Trung tâm điều khiển , xử lý , đo đạc, điều hành Nguồn công suất nuôi dao động 300VDC/30A Nguồn lạnh sơ cấp, thứ cấp, bể nớc, máy bơm, đo nhiệt độ tự động (18-200 C) TRANZITOR Siêu công suất An toàn hệ thống Đo áp lực (13 tham số ) Chỉnh lu lọc cao tần Đèn XENON Thanh laser Nd: YAG (BCH) Laser dÉn ®−êng Nguån laser dÉn ®−êng = 635nm Quang học Cáp quang Laser Hình 1: Sơ đồ khối tổng thể hệ thống Laser Nd:YAG 60W Công nghệ chế tạo máy laser Nd:YAG 60W liên tục model: YAG 2002 – 2MTC Super DACB – Hoµn thiện công nghệ chế tạo hệ laser Nd:YAG loạt nhỏ dùng y học A2 Nguyên lý điều khiển, hoạt động hệ thống Laser Nd:YAG Laser rắn đợc dùng phổ biến Công thức hoá học chất Y3Al5O12 (Yttium Alumium Garnet viết tắt YAG) tâm kích hoạt Ion Nd3+ (Neodym viết tắt Nd) Bức xạ laser xảy dịch chuyển mức lợng ion Nd3+ Hoạt chất ion Nd3+ đợc cấy vào tinh thể YAG với tỷ lệ 1,4% (theo trọng lợng) Do mật độ ion Nd3+ lớn nên hệ số khuyếch đại Laser Nd:YAG lín h¬n nhiỊu so víi laser khÝ Th−êng Laser Nd:YAG công suất 60W có hoạt chất có độ dài từ 20 30 cm Để tạo nghịch đảo mật độ di c mức dịch phổ Laser, Laser rắn ngời ta dùng bơm quang học tức chiếu ánh sáng có phổ phát xạ trùng với hấp thụ cực đại vào hoạt chất để tạo tích luỹ chủ yếu cho mức laser tạo nghịch đảo mật độ - điều kiện cần thiết để có phát xạ Laser Với Laser Nd:YAG ngời ta thờng dùng nguồn bơm quang học đèn kích Xenon Krypton Những yêu cầu kỹ thuật tinh thể YAG để làm hoạt chất laser phải thoả mÃn điều kiện sau: Bền học hóa học để đảm bảo độ bền môi trờng hoạt tính Bền vững nhiệt độ để chịu đợc xạ bơm lớn xạ Laser lớn Dễ chế tạo phơng diện công nghệ chế tạo sản xuất hàng loạt Cho phép gia công khí gia công quang học (Hình dạng, đánh bóng, mài mòn, phủ lớp phản xạ, làm sần sùi xung quanh, làm rỗng lõi) Đồng quang học cao để đảm bảo tiêu hao nhỏ hệ số phẩm chật buồng cộng hởng lớn Phải suốt xạ bơm xạ Laser Từ đặc điểm Laser Nd:YAG yếu tố ảnh hởng hoạt chất ta thiết kế hoạt chất Laser Nd:YAG 60W liên tục có tham số sau: Công nghệ chế tạo máy laser Nd:YAG 60W liên tục model: YAG 2002 – 2MTC Super