Luận án tiến sĩ Vật lý kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong hỗ trợ điều trị bệnh lao phổi trong cộng đồng và bệnh tắc nghẽn phổi mãn tính (COPD)

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MAI HỮU XUÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP TRONG HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ BỆNH LAO PHỔI TRONG CỘNG ĐỒNG VÀ BỆNH TẮC NGHẼN PHỔI

MÃN TÍNH (COPD)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022

ii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP TRONG HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ BỆNH LAO PHỔI TRONG CỘNG ĐỒNG VÀ BỆNH TẮC NGHẼN PHỔI

MÃN TÍNH (COPD)

Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật Mã số chuyên ngành: 62520401

Phản biện độc lập: TS BS Tôn Chi Nhân

Phản biện độc lập: PGS TS Lê Vũ Tuấn Hùng

- Phản biện: PGS TS BS Dương Văn Hải - Phản biện: PGS TS Lâm Quang Vinh - Phản biện: TS BS Lê Thanh Chiến

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

1 PGS.TS Huỳnh Quang Linh 2 PGS.BS CKII Trần Văn Bé

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan:

- Đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào

- Các kết quả điều trị thí nghiệm lâm sàng trong luận án này là trung thực, khách quan, áp dụng các nguyên tắc đạo đức của tuyên bố Helsinki, tuân thủ các quy tắc đạo đức nghiên cứu của Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, cũng như tuân thủ các quy định theo Hướng dẫn quốc gia về đạo đức trong nghiên cứu y sinh học của Bộ Y tế đối với nghiên cứu điều trị trên người

- Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận án

MAI HỮU XUÂN

iv

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Bệnh lao vẫn một căn bệnh truyền nhiễm nguy hiểm và gây nhiều thách thức đối với quản lý y tế cộng đồng Quá trình hóa trị liệu kết hợp với điều trị hút dịch màng phổi hiện nay được xem là phương pháp điều trị phổ biến hiệu quả cho bệnh lao có biến chứng tràn dịch Tuy nhiên, việc điều trị hồi phục trong thời gian dài vẫn luôn là trở ngại lớn trong việc kiểm soát bệnh lao Vì vậy, nhu cầu phát triển các loại thuốc mới hay phương pháp điều trị mới để rút ngắn quá trình điều trị vẫn luôn có tính thời sự cấp thiết

Bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) là một bệnh lý tắc nghẽn thông khí phổi được định tính là sự suy giảm thông khí mãn tính Thuật ngữ này cũng được dùng để miêu tả về bệnh viêm phế thủng, viêm phế quản mãn tính và hen phế quản Bệnh hen phế quản và COPD là những bệnh phổi tắc nghẽn ảnh hưởng đến hàng triệu người trên khắp thế giới Hen suyễn là một vấn đề sức khỏe toàn cầu nghiêm trọng với khoảng 300 triệu người có dấu hiệu và đang điều trị trên thế giới COPD là một trong những nguyên nhân chính gây ra tử vong liên quan đến bệnh hô hấp

Liên quan đến ứng dụng laser công suất thấp trong y học, có thể kể đến: phương pháp quang trị liệu với tác dụng của tia sáng kết hợp lên mô tại vị trí tổn thương để kích thích chuyển hóa tế bào và tăng cường chức năng sinh hóa; liệu pháp quang châm với tác dụng tia sáng kết hợp thay thế tác dụng của kim trong châm cứu cổ truyền kích thích các huyệt đạo và sử dụng nguyên lý điều trị y học đông phương; và liệu pháp laser nội tĩnh mạch với việc dẫn truyền tia sáng kết hợp thông qua tĩnh mạch nhằm cải thiện hoạt động hệ tuần hoàn và tăng cường dẫn thuốc đến mục tiêu Tất cả các liệu pháp điều trị trên đều dựa trên một nguyên lý chung là hiệu ứng kích thích sinh học, ngoài ra còn có các ưu điểm như xâm lấn tối thiểu, giảm dùng thuốc, không tác dụng phụ và không gây đau đớn

Mục tiêu chính của luận án là xây dựng một phương thức mới hỗ trợ điều trị lao phổi trong cộng đồng và COPD với mô hình điều trị kết hợp giữa các liệu pháp quang châm, quang trị liệu và laser nội tĩnh mạch Trong nội hàm mục tiêu đề ra, đề tài đã đạt được những kết quả sau: thứ nhất, mô phỏng bằng phương pháp Monte Carlo sự lan

v

truyền của laser với 2 bước sóng 780nm và 940nm từ trước ngực tới phổi và từ sau lưng tới phổi, khẳng định cấu hình phác đồ điều trị của thiết bị laser bán dẫn công suất thấp được sử dụng là hoàn toàn đáp ứng; thứ hai, xây dựng phương thức mới trong hỗ trợ điều trị bệnh lao trong giai đoạn tấn công và duy trì bằng laser bán dẫn công suất thấp và điều trị thử nghiệm tại cơ sở điều trị để có kết quả hồi phục đáp ứng khả quan; và thứ ba, xây dựng phương thức mới trong hỗ trợ điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính với điều trị thử nghiệm tại bệnh viện 7A Tp Hồ Chí Minh cho 80 bệnh nhân đạt kết quả tốt Các kết quả cho thấy mô hình kết hợp mới này có hiệu quả đáng kể và có nhiều ưu điểm như dễ thực hiện và phổ biến đại trà, chi phí điều trị thấp, xâm lấm tối thiểu và không tác dụng phụ

vi

ABSTRACT

Tuberculosis (TB) remains a dangerous infectious disease and poses many challenges to public health management The course of chemotherapy combined with pleural aspiration therapy is now considered an effective common treatment for tuberculosis complicated with effusion However, long-term convalescent treatment remains a major obstacle in TB control Therefore, the need to develop new drugs or new treatments to shorten the course of treatment is always urgent

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is an obstructive pulmonary disease characterized by chronic respiratory failure The mentioned term is also used to describe emphysema, chronic bronchitis, and bronchial asthma Asthma and COPD are obstructive lung diseases that affect millions of people around the world Asthma is a serious global health problem with an estimated 300 million people present and receiving treatment worldwide COPD is one of the major causes of respiratory disease-related deaths

Regarding the application of low power laser in medicine, there can be mentioned: phototherapy method with the effect of coherent light rays on tiss at the injury site to stimulate cell metabolism and enhance biochemical function; optoacupuncture therapy with using coherent light rays to replace the stimulating effect of the needle on acupuncture points according to the treatment principles of oriental medicine; and intravenous laser therapy with the transmission of coherent light rays in human veins to improve circulatory system performance and enhance drug delivery to the target All of the above therapies are based on a common principle, i.e., the biomodulation effect In addition, there are advantages such as minimally invasive, reduced drug use, no side effects, and no pain

The main objective of the thesis is to develop a new method to support the treatment of pulmonary tuberculosis in the community and COPD with a combined treatment procedure of optoacupuncture, phototherapy, and intravenous laser therapy Within the proposed objective, the study has achieved the following results: firstly, simulating by Monte Carlo method the propagation of laser with 2 wavelengths 780 nm and 940 nm

vii

from the front chest to the lungs and from the back to the lungs to confirm the treatment protocol configuration appropriateness of laser devices used in practice; secondly, developing a new method of supporting tuberculosis treatment in the community with low-level semiconductor laser therapy, which remarkably demonstrated positive results in experimental treatment at selected clinical units; and thirdly, developing a new method in supporting COPD treatment with the experimental treatment at the hospital 7A HCM City for 80 patients with good results Experimental treatment results showed that this new combination therapy is remarkably effective and has many advantages such as ease of implementation, mass availability, low treatment cost, minimal invasiveness, and no side effects

viii LỜI CÁM ƠN

Trước tiên tôi trân trọng gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các giảng viên trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung và giảng viên khoa Khoa học ứng dụng, bộ môn Vật Lý Kỹ Thuật nói riêng, Phòng Đào tạo sau đại học, Phòng Thí nghiệm công nghệ laser, Ban giám đốc bệnh viện Quân Y 7A, các bác sỹ khoa A1 bệnh viện 7A, phòng khám Tân Châu An Giang

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy PGS.TS Trần Minh Thái, PGS.TS Huỳnh Quang Linh, PGS, BS CKII Trần Văn Bé đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận án tiến sĩ Trong thời gian làm việc với các thầy, tôi không chỉ tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích từ các thầy mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả Tôi tin chắc những điều ấy sẽ rất cần thiết cho mình trong suốt quá trình nghiên cứu và công tác sau này

Xin cám ơn TS.BS Đặng Văn Khanh, TS.BS Lê Quang Trí đã hỗ trợ rất nhiều trong tổ chức thực hiện tại bệnh viện 7A, giúp tôi có niềm tin vào nghiên cứu sẽ có hiệu quả, và kết quả sẽ dùng để phục vụ tốt cho người bệnh

Xin cám ơn BS Ngô Thị Thiên Hoa, phòng khám Tân Châu, An Giang đã giúp đỡ trong điều trị hỗ trợ bệnh nhân lao tại Tân Châu

Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LASER VÀ CÁC BỆNH PHỔI 4

Cơ sở phương pháp điều trị bằng laser công suất thấp (Low Level Laser Therapy - LLLT) 4

1.1.1 Cơ sở vật lý ứng dụng laser công suất thấp trong y học 4

1.1.2 Các nghiên cứu trên thế giới 8

1.1.3 Các nghiên cứu trong nước 11

Tương tác Laser với mô sống 14

Cơ sở bệnh lý, cách điều trị và các nghiên cứu trên thế giới sử dụng laser công suất thấp trong điều trị bệnh lao 17

1.3.1 Lao phổi và cách điều trị 17

Cơ sở bệnh lý và cách điều trị bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) 24

1.4.1 Định nghĩa 24

1.4.2 Các yếu tố nguy cơ 24

1.4.3 Các thông số đánh giá trong bệnh lý COPD 27

1.4.4 Chẩn đoán, lâm sàng, cận lâm sàng bệnh COPD 29

1.4.5 Phương pháp điều trị COPD theo y học hiện đại 33

1.4.6 Phương pháp điều trị COPD theo y học cổ truyền 37

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

Mô phỏng sự lan truyền của photon trong môi trường chất bằng phương pháp Monte Carlo nhằm đánh giá khả năng chiếu của tia laser công suất thấp đến mô phổi 422.1.1 Cấu hình mô phỏng khi chiếu chùm tia 2 bước sóng 780 nm và 940 nm trước ngực 43

2.1.2 Cấu hình mô phỏng khi chiếu chùm tia 2 bước sóng 780 nm và 940 nm sau lưng 44

Các thiết bị laser bán dẫn công suất thấp do Phòng thí nghiệm Công nghệ laser, trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh nghiên cứu chế tạo được sử dụng trong nghiên cứu 46

x

2.2.1 Thiết bị laser bán dẫn công suất thấp nội tĩnh mạch 46

2.2.2 Thiết bị quang châm, quang trị liệu bằng laser bán dẫn công suất thấp loại 12 kênh 47

Phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh lao phổi giai đoạn duy trì bằng laser bán dẫn công suất thấp 48

2.3.1 Cơ sở lý luận của phương pháp điều trị 48

2.3.2 Quy trình điều trị, liệu trình điều trị 51

2.3.3 Tổ chức nghiên cứu điều trị lâm sàng 53

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu điều trị lâm sàng 54

Phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh lao phổi giai đoạn tấn công bằng laser bán dẫn công suất thấp 55

2.4.1 Cơ sở lý luận của phương pháp điều trị 55

2.4.2 Quy trình điều trị, liệu trình điều trị 57

2.4.3 Tổ chức nghiên cứu điều trị lâm sàng 58

2.4.4 Phương pháp nghiên cứu điều trị lâm sàng 59

Phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) 60

2.5.1 Cơ sở lý luận của phương pháp điều trị 60

2.5.2 Quy trình điều trị và liệu trình điều trị 63

2.5.3 Tổ chức nghiên cứu điều trị lâm sàng 64

2.5.4 Phương pháp nghiên cứu điều trị lâm sàng 65

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 70

Mô phỏng sự lan truyền của photon nhằm đánh giá khả năng chiếu của tia laser công suất thấp đến mô phổi 70

3.1.1 Kết quả mô phỏng khi chiếu tia 2 bước sóng 780 nm và 940 nm trước ngực 703.1.2 Kết quả mô phỏng khi chiếu chùm tia 2 bước sóng 780 nm và 940 nm sau lưng 843.1.3 Kết luận 103

Kết quả nghiên cứu phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh lao phổi bằng laser bán dẫn công suất thấp 104

3.2.1 Đánh giá kết quả chung 106

3.2.2 Lượng giá độ tin cậy các kết quả lâm sàng 106

3.2.3 Kết luận 109

xi

Kết quả nghiên cứu phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh lao phổi giai đoạn

tấn công bằng laser bán dẫn công suất thấp 110

3.3.1 Kết quả về chỉ số huyết học 110

3.3.2 Kết quả chức năng gan 111

3.3.3 Kết quả điều trị tổn thương phổi 112

3.3.4 Kết quả xét nghiệm vi khuẩn lao, phản ứng phụ 112

3.3.5 Đánh giá kết quả chung 112

3.3.6 Lượng giá độ tin cậy các kết quả lâm sàng 114

3.3.7 Kết luận 115

Kết quả phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) 1163.4.1 Kết quả điều trị nghiên cứu 116

3.4.2 Lượng giá độ tin cậy kết quả nghiên cứu điều trị lâm sàng 128

3.4.3 Kết luận 131

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO 139

PHỤ LỤC 1 148

xii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cơ chế phát xạ cưỡng bức 5

Hình 1.2 Cửa sổ quang học của bức xạ quang học [4] 9

Hình 1.3 Cơ chế trị liệu laser công suất thấp (LLLT) [4] 10

Hình 1.4 Đáp ứng liều bức xạ theo hai pha (LLLT) [5] 11

Hình 1.5 Đường biểu diễn tốc độ giảm FEV1 ở người hút thuốc và hiệu quả của việc bỏ thuốc lá (Barnes P.J và cộng sự 1997) [11] 25

Hình 1.6 Các thể tích, dung tích hô hấp [11] 27

Hình 1.7 Đồ thị FVC [11] 29

Hình 2.1 Giao diện chương trình MONTECARLO.dpr 43

Hình 2.2 Thiết bị laser bán dẫn nội tĩnh mạch 46

Hình 2.3 Thiết bị quang châm – quang trị liệu bằng laser bán dẫn công suất thấp 47

Hình 2.4 Sơ đồ tóm tắt tác động chùm laser bán dẫn công suất thấp lên cơ thể 50

Hình 2.5 Bệnh nhân điều trị laser nội tĩnh mạch tại bệnh viện 7A 68

Hình 2.6 Bệnh nhân được điều trị bằng thiết bị laser bán dẫn công suất thấp quang châm – quang trị liệu tại bệnh viện 7A 69

Hình 3.1 Phân bố mật độ công suất laser 780 nm,5 mW, 1s 70

Hình 3.2 Phân bố mật độ công suất laser 780 nm,10 mW, 1s 71

Hình 3.3 Phân bố mật độ công suất laser 780 nm,10 mW, 10s 71

Hình 3.4 Phân bố mật độ công suất laser 780 nm,15 mW, 1s 72

Hình 3.5 Phân bố mật độ công suất laser 780 nm, công suất chiếu 20mW, 1s 72

Hình 3.6 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm ,10mW,1s, 73

Hình 3.7 Phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 10mW, 10s 73

Hình 3.8 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 10mW, 15s, 74

Hình 3.9 Sự phân bố mật độ công laser 940 nm, 10mW, 15s 74

Hình 3.10 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 15mW, 1s 75

Hình 3.11 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 20mW, 60s 75

Hình 3.12 Đường mật độ công suất 10-4 W/cm2 laser 780 nm, 940 nm, 10mW, 10s 76

Hình 3.13 Đường mật độ công suất 10-4 W/cm2 laser 780 nm, 940 nm, 20mW, 60s 76

Hình 3.14 Sự phân bố mật độ công suất laser 780 nm, 5mW, thời gian 1s, 77

Hình 3.15 Sự phân bố mật độ công suất laser 780 nm, 10mW, thời gian 1s 77

Hình 3.16 Sự phân bố mật độ công suất laser 780 nm, 10mW, thời gian 5s 78

Hình 3.17 Sự phân bố mật độ công suất laser 780 nm, 15mW, thời gian 1s 78

Hình 3.18 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 5mW, thời gian 1s 79

Hình 3.19 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 10mW, thời gian 1s 79

Hình 3.20 Sự phân bố mật độ công suất laser 940 nm, 10mW, thời gian 5s 80

Hình 3.21 Sự phân bố mật độ công laser 940 nm, 15mW, thời gian 1s 80

Hình 3.22 Đường mật độ công suất 10-4 W/cm2 của 780 nm và 940 nm, 10mW, 5s 81

Hình 3.23 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 5mW, thời gian 1s 84

xiii

Hình 3.24 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 1s 85

Hình 3.25 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 10s 85

Hình 3.26 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 20s 86

Hình 3.27 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 30s 86

Hình 3.28 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 15mW, thời gian 1s 87

Hình 3.29 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 15mW, thời gian 10s 87

Hình 3.30 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 15mW, thời gian 20s 88

Hình 3.31 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 10mW, thời gian 1s 88

Hình 3.32 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 10mW, thời gian 10s 89

Hình 3.33 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 10mW, thời gian 30s 89

Hình 3.34 Độ xuyên laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 1s 90

Hình 3.35 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 10s 90

Hình 3.36 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 20s 91

Hình 3.37 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 30s 91

Hình 3.38 Độ xuyên sâu 2 bước sóng 780 nm và 940 nm 10-4/cm2, 15 mW, 30s 92

Hình 3.39 Độ xuyên sâu 2 bước sóng 780 nm và 940 nm 10-4W/cm2, 10mW, 20s 92

Hình 3.40 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 5mW, thời gian 10s 93

Hình 3.41 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 5mW, thời gian 20s 93

Hình 3.42 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 1s 94

Hình 3.43 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 10s 94

Hình 3.44 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 15s 95

Hình 3.45 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 20s 95

Hình 3.46 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 10mW, thời gian 30s 96

Hình 3.47 Độ xuyên sâu 780 nm, công suất 15mW, thời gian 1s 96

Hình 3.48 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 15mW, thời gian 5s 97

Hình 3.49 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 15mW, thời gian 10s 97

Hình 3.50 Độ xuyên sâu laser 780 nm, công suất 15mW, thời gian 20s 98

Hình 3.51 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 10mW, thời gian 30s 98

Hình 3.52 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 10s 99

Hình 3.53 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 1s 99

Hình 3.54 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 30s 100

Hình 3.55 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 20s 100

Hình 3.56 Độ xuyên sâu laser 940 nm, công suất 15mW, thời gian 10s 101

Hình 3.57 Độ xuyên sâu 2 bước sóng 780 nm và 940 nm 10-4W/cm2, 10mW, 30s 101

Hình 3.58 Độ xuyên sâu 2 bước sóng 780 nm và 940 nm 10-4W/cm2, 10mW, 20s 102

Hình 3.59 Biểu đồ kết quả điều trị lâm sàng theo liệu trình 126

Hình 3.60 Biểu đồ cột thể hiện kết quả điều trị theo khung thời gian 127

Hình 3.61 Biểu đồ đường thể hiện kết quả điều trị theo khung thời gian 128

xiv DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.6 Kết quả chỉ số bạch cầu, hồng cầu trong tổng số 34 bệnh nhân 104

Bảng 3.7 Kết quả phục hồi chức năng gan bệnh nhân lao phổi sau khi điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp 104

Bảng 3.8 Kết quả phục hồi tổn thương phổi bệnh nhân lao phổi sau khi điều trị bằng laser bán dẩn công suất thấp trong tổng số 34 bệnh nhân 105

Bảng 3.9 Điểm hóa kết hóa điều trị lâm sàng 106

Bảng 3.10 Tính điểm kết quả điều trị cho từng bệnh nhân 107

Bảng 3.11 Kết quả chỉ số huyết học trong điều trị 110

Bảng 3.12 Kết quả điều trị phục hồi chức năng gan 111

Bảng 3.13 Kết quả hồi phục tổn thương phổi và trọng lượng 112

Bảng 3.14 Thang điểm kết quả điều trị 114

Bảng 3.15 Điểm kết quả điều trị từng bệnh nhân 114

Bảng 3.16 Gía trị trung bình các thông số theo dõi trong liệu trình 117

Bảng 3.19 Lượng hóa điểm các chỉ số trước và sau liệu trình điều trị 129

xv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

COPD Chronic Obstructive Pulmonary Disease

Bệnh tắc nghẽn phổi mãn tính

FVC Forced Vital Capacity Dung tích hô hấp cưỡng bức

FEV1 Forced Expiratory volume in one second

Dung tích hô hấp cưỡng bức trong một giây

PEF Peak Expiration Flow Lưu lượng thở đỉnh,

IC Inspiratory Capacity Dung tích hít vào

ERV Expiratory Reserve volume Thể tích thở ra dự trữ

IRV Inspiratory Reserve volume Thể tích hít vào dự trữ

FRC Functional Residual Capacity Dung lượng tồn dư chức năng

TLC Total Lung Capacity Dung tích phổi tổng thể

FEF Forced Expiratory Flow Dòng thở ra cưỡng bức

MEF Maximal Expiratory Flow Dòng thở ra tối đa

GOLD Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease

Hiệp hội toàn cầu về Bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính

DOTS Direct Observation Treatment Short course therapy

Điều trị lao ngắn ngày có giám sát

xvi

ALI Acute lung Injury Tổn thương phổi cấp tính

LLLT Low level laser therapy liệu pháp laser công suất thấp

SPO2 Saturation of peripheral oxygen Bảo hòa oxy ngoại vi

WHO World Heath Organization Tổ chức y tế thế giới

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Phương pháp điều trị bằng laser công suất thấp (tiếng Anh thường sử dụng thuật ngữ Low Level Laser Therapy - LLLT) là một hình thức quang trị liệu bằng nguồn sáng laser công suất thấp (5 – 500mW) hoặc điốt phát sáng (đèn LED) lên các cơ quan của cơ thể với mức độ xâm lấn tối thiểu sử dụng các bước sóng ánh sáng trong vùng khả kiến và cận hồng ngoại Trong khi laser công suất cao được sử dụng trong y khoa để cắt hoặc phá hủy mô bằng tác dụng nhiệt, bức xạ quang học công suất thấp tác dụng lên các mô thông qua hiệu ứng kích thích sinh học (photobiomodulation) Theo quan niệm phổ quát hiện nay, hiệu ứng kích thích sinh học xảy ra khi bức xạ quang học tác động lên hệ sinh học (động vật, thực vật) với mật độ công suất khoảng (10-4 – 1) W/cm2 với thời gian chiếu từ 10 giây đến vài chục phút [22] Hiệu ứng kích thích sinh học xảy ra thông qua hàng loạt các phản ứng quang hóa và quang sinh, tạo nên các đáp ứng sinh học quan trọng như: đáp ứng chống viêm, đáp ứng giảm đau, đáp ứng hồi phục tổn thương tế bào, đáp ứng tái sinh mô, đáp ứng hệ miễn dịch, đáp ứng hệ tim mạch, đáp ứng hệ nội tiết Nói chung, việc sử dụng liệu pháp laser công suất thấp với mục đích điều trị giảm đau, chống viêm, thúc đẩy quá trình tái tạo mô, hỗ trợ điều trị nhiều lại chứng và bệnh mãn tính vẫn gây nhiều tranh cãi trong thời gian qua do sự mơ hồ và thiếu định lượng về quy trình chính xác và cơ chế sinh hóa của phương pháp điều trị này Tuy nhiên thực tiễn nghiên cứu điều trị lâm sàng và ứng dụng thực tiễn trong nhiều năm qua như hình thức y học thay thế (alternative medicine), đặc biệt với sự kết hợp của y học cổ truyền (nguyên lý châm cứu) đã mang lại những kết quả và lợi ích cộng đồng không thể phủ nhận, và đóng một vai trò quan trọng trong vật lý trị liệu và phục hồi chức năng Với nhận thức khoa học sâu sắc và niềm tin kiên trì vào tác dụng kích thích sinh học của bức xạ laser công suất thấp, phòng thí nghiệm Công nghệ laser, trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh đã phát triển và chế tạo nhiều dạng thiết bị hỗ trợ điều trị bằng phương pháp laser bán dẫn công suất thấp (quang châm, quang trị liệu, laser nội tĩnh mạch) song hành với những nghiên cứu lâm sàng điều trị cho nhiều chứng bệnh và phát triển các công nghệ điều trị tương ứng áp dụng triển khai cho nhiều cơ sở điều trị trong thực tế với kết quả rất khả quan Trên cơ sở những thành tựu và kinh nghiệm đạt được, phương pháp trị liệu bằng laser công suất thấp đã

Bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính hay còn gọi là COPD là một trong những căn bệnh gây tàn phế và tử vong cao Số người mắc bệnh và tần suất tử vong đang có chiều hướng gia tăng, chỉ đứng sau bệnh mạch vành, ung thư và tai biến mạch máu não, dự đoán có thể lên hàng thứ 3 trong tỷ lệ tử vong [2, 3] Hiện nay việc điều trị cho căn bệnh bằng Tây y, song gặp nhiều khó khăn trong việc điều trị hồi phục

Đại dịch Covid-19 cũng có tác động đến việc điều trị các triệu chứng trên phổi và đường hô hấp, tỷ lệ tử vong cao do virus tấn công lên hệ hô hấp và phổi của người nhiễm Các nghiên cứu trên thế giới về việc sử dụng laser công suất thấp trong điều trị và hỗ trợ cũng cho thấy hiệu quả đáng kể trong điều trị và hỗ trợ điều trị [ 87 - 91]

3

Mục đích chính là nghiên cứu là sử dụng laser công suất thấp trong hỗ trợ điều trị bệnh lao phổi và tắc nghẽn phổi mãn tính (COPD) hướng đến nâng cao kết quả điều trị và giữ kết quả điều trị trong thời gian dài không tái phát Từ đó 02 nhiệm vụ cụ thể được nhóm nghiên cứu thực hiện như sau:

- Nhiệm vụ thứ nhất: Xây dựng phương pháp điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp dựa vào kết quả mô phỏng tính toán công suất, mật độ công suất và thời gian chiếu chùm tia laser nhằm đạt hiệu ứng tương tác lên phổi bằng phương pháp Monte Carlo

- Nhiệm vụ thứ hai: Xây dựng quy trình điều trị và liệu trình cho phương pháp điều trị hỗ trợ bệnh lao phổi và tắc nghẽn phổi mãn tính, thực hiện kiểm chứng bằng kết quả điều trị thực tiễn bước đầu

4

Cơ sở phương pháp điều trị bằng laser công suất thấp (Low Level Laser Therapy - LLLT)

1.1.1 Cơ sở vật lý ứng dụng laser công suất thấp trong y học

Laser là một dạng nguồn sáng phát ra bức xạ quang học thông qua quá trình khuếch đại ánh sáng dựa vào sự phát xạ cưỡng bức của bức xạ điện từ - từ viết tắt từ thuật ngữ tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.” Nguồn laser đầu tiên được chế tạo vào năm 1960 bởi T.H Maiman dựa trên công trình lý thuyết của C.H Townes và A L Schawlow, đồng thời với những nghiên cứu độc lập của những dạng laser khác của các nhà vật lý Xô viết (N Basov, A Prokhorov), đã mở đầu một kỷ nguyên mới của quang tử học cùng các ứng dụng rực rỡ đa dạng, đa lĩnh vực của bức xạ laser trong thế kỷ 21 và tương lai

Theo lý thuyết cơ học lượng tử, các electron được tìm thấy trong các mức năng lượng rời rạc của nguyên tử, trong đó phần lớn nằm ở trạng thái cơ bản khi không có tác động bên ngoài Electron có thể hấp thụ năng lượng từ ánh sáng hoặc nhiệt chỉ khi có sự chuyển đổi giữa các mức năng lượng phù hợp với năng lượng do photon hoặc phonon cung cấp Các photon có bước sóng xác định có thể khiến một electron nhảy từ

mức năng lượng thấp hơn lên mức cao hơn Đó là cơ chế quá trình hấp thụ

Nhưng khi một electron bị kích thích ở mức năng lượng cao hơn với sự chênh lệch năng lượng ΔE, nó sẽ không duy trì trạng thái kích thích mãi mãi mà sau một thời gian ngắn, nó sẽ chuyển về trạng thái thấp hơn bằng cách phát ra một photon tương ứng với hiệu năng lượng giữa hai mức Sự chuyển đổi sang các mức khác nhau có hằng số thời

gian khác nhau Quá trình này được gọi là quá trình phát xạ tự nhiên Phát xạ tự phát

là một hiệu ứng cơ lượng tử và là một biểu hiện vật lý trực tiếp của nguyên lý bất định Heisenberg Photon phát ra có hướng ngẫu nhiên, nhưng bước sóng của nó phù hợp với bước sóng hấp thụ của quá trình chuyển đổi Đây là cơ chế phát huỳnh quang và phát nhiệt (phát xạ phonon)

Theo A Einstein, cũng tồn tại một cơ chế khác, trong đó một photon có bước sóng xác định bị hấp thụ bởi một quá trình chuyển đổi cũng có thể làm cho electron khác giảm từ mức cao xuống mức thấp hơn, phát ra một photon mới Photon phát ra khớp chính

ngoài, gọi là nguồn bơm

Môi trường khuếch đại của laser thường là vật liệu có độ tinh khiết, kích thước, nồng độ và hình dạng xác định, và có thể ở bất kỳ trạng thái nào: khí, lỏng, rắn hoặc plasma

Môi trường khuếch đại hấp thụ năng lượng bơm, làm tăng một số điện tử lên trạng thái lượng tử năng lượng cao hơn, tạo nên môi trường mật độ đảo lộn Phát xạ kích thích tạo ra các photon cùng bước sóng, pha và hướng, còn gọi là các photon kết hợp

(coherent photon) Ở trạng thái mật độ đảo lộn, tốc độ phát xạ kích thích lớn hơn tốc độ hấp thụ ánh sáng trong môi trường, và do đó ánh sáng được khuếch đại Hệ thống

có đặc tính này được gọi là bộ khuếch đại quang học Khi một bộ khuếch đại quang

được đặt bên trong một hốc quang cộng hưởng, thường là không gian giữa hai tấm gương, người ta sẽ thu được bức xạ laser

Do đặc điểm quá trình vật lý như đã mô tả, nguồn laser khác với các nguồn ánh sáng

khác ở chỗ nó phát ra ánh sáng kết hợp Tính kết hợp (coherence) thể hiện thông qua tính kết hợp không gian cho phép tập trung tia laser trong chùm tia hẹp và truyền đi với khoảng cách xa và tính kết hợp thời gian cao cho phép chúng phát ra ánh sáng với

Hình 1.1 Cơ chế phát xạ cưỡng bức

6

quang phổ rất hẹp hoặc tạo ra các xung ánh sáng siêu ngắn với quang phổ rộng nhưng thời lượng vô cùng ngắn cở femto giây Tính chất quan trọng đó đã tạo nên các đặc trưng chính sau của bức xạ laser:

- Tính đơn sắc - Tính định hướng - Tính kết hợp

- Mật độ công suất cao

Laser được sử dụng trong nhiều ứng dụng phổ biến như ổ đĩa quang, máy in laser, máy quét mã vạch, thiết bị phân tích DNA; trong truyền dẫn sợi quang với ứng dụng lớn nhất là truyền dữ liệu viễn thông, truyền dẫn thông tin quang học trong không gian tự do; trong công nghệ gia công cơ khí và vi cơ khí, nổi bật nhất trong sản xuất chip bán dẫn (photolithography); trong đo lường chính xác về phạm vi và tốc độ, cũng như nhiều đại lượng vật lý gián tiếp khác; trong công nghệ chiếu sáng laser phục vụ giải trí; trong quân sự, công nghệ an ninh quốc phòng [98]

Riêng trong lĩnh vực y học, laser đã đóng góp đắc lực, đưa y khoa lên một tầm cao mới với sự hỗ trợ đắc lực của công nghệ tiên tiến trong chẩn đoán, điều trị và cả tầm soát phòng chống theo quan điểm y khoa 4P (dự đoán, dự phòng, cá nhân hóa và tham gia hóa – predictive, preventive, personalized, participated) [99]

Quá trình phát triển ứng dụng laser trong y học là một quá trình liên tục với những tiến bộ có tính chất nhảy vọt Từ chỗ ứng dụng laser như phương tiện hỗ trợ, bổ sung cho các phương pháp điều trị truyền thống, laser trở thành phương tiện độc lập và trong nhiều trường hợp đem lại những kết quả tốt mà không phương pháp nào trước đây có thể đạt được Laser được ứng dụng đa dạng trong y học trong cả lĩnh vực chẩn đoán chính xác cho đến lĩnh vực điều trị đa dạng và hiệu quả Riêng trong lĩnh vực điều trị, có thể phân loại thành hai hướng ứng dụng chính bao gồm ứng dụng laser công suất cao và ứng dụng laser công suất thấp

Ứng dụng laser công suất cao trong điều trị chủ yếu trong Laser ngoại khoa, sử dụng chủ yếu tác dụng nhiệt của mật độ công suất cao tạo nên các hiệu ứng chính:

- Hiệu ứng quang đông

7 - Hiệu ứng bốc bay hơi tổ chức

- Hiệu ứng quang bóc lớp - Hiệu ứng quang động học

Laser bán dẫn là loại laser có mối tiếp xúc p-n, trong chất bán dẫn các chuyển mức của điện tử từ các trạng thái năng lượng thấp ở vùng hóa trị lên trạng thái năng lượng cao ở vùng dẫn một khoảng bằng năng lượng vùng cấm gọi là sự kích thích Điện tử tồn tại một thời gian ở vùng năng lượng cao sẽ quay về trạng thái năng lượng thấp, đây là quá trình tái hợp của điện tử và lỗ trống, có 02 loại tái hợp bức xạ và không bức xạ Tái hợp bức xạ phát ra các photon ánh sáng, với độ rộng vùng cấm của bán dẫn ở lớp tích cực ta có các bước laser khác nhau Các laser bán dẫn thường được chế tạo trên cơ sở các bán dẫn vùng cấm thẳng loại A3B5 như GaAs, InP vv Khi photon ánh sáng có năng lượng Eg chiếu vào chất bán dẫn có thể xảy ra sự hấp thụ Quá trình hấp thụ xảy ra khi điện tử chuyển từ trạng thái năng lượng thấp trong vùng hóa trị lên trạng thái năng lượng cao trong vùng dẫn, sau đó điện tử trong vùng dẫn có thể tái kết hợp với lỗ trống ở vùng hóa trị (sau thời gian sống nhất định) và phát ra photon một cách ngẫu nhiên gọi là tự phát Phát xạ cưỡng bức là quá trình ánh sáng chiếu tới gây ra sự phát xạ điện tử ở trạng thái kích thích Ánh sáng phát ra có cùng pha, bước sóng, phân cực và hướng lan truyền với ánh sáng chiếu tới Trong bức xạ cưỡng bức có 02 photon sinh ra, một photon chiếu tới và một photon do bức xạ cưỡng bức, hai photon này tiếp tục kích thích các cặp điện tử khác cưỡng bức sinh ra các photon giống như vậy quá trình này xảy ra tiếp tục trong môi trường khuếch đại quang Laser bán dẫn thường có công suất thấp, tính định hướng và đơn sắc không cao Tuy nhiên, phổ rộng của laser bán dẫn lại có đáp ứng tốt cho ứng dụng đa bước sóng trong những áp dụng quang sinh, cùng với kích thước nhỏ gọn thuận tiện cho vietj thiết kế trường chiếu lớn tạo nên ưu thế của laser bán dẫn trong chế tạo các thiết bị ứng dụng trong y sinh

Các lĩnh vực ứng dụng chính của laser công suất cao có thể kể đến bao gồm phẫu thuật laser, phẫu thuật nhãn khoa, điều trị thẩm mỹ, nha khoa, điều trị ung thư, điều trị quang động học vv…

Ứng dụng laser công suất thấp trong điều trị còn gọi phổ biến là liệu pháp laser mức độ thấp (Low Level Laser Therapy - LLLT) hoặc liệu pháp quang học điều biến

8

(Photobiomodulation Therapy) sử dụng chủ yếu hiệu ứng kết hợp quang – sinh – hóa không dùng nhiệt, gọi chung là kích thích sinh học Ánh sáng kích hoạt các thay đổi sinh hóa trong tế bào và có thể được so sánh với quá trình quang hợp ở thực vật, nơi các photon được hấp thụ bởi các thụ thể quang của tế bào và gây ra các thay đổi hóa học Do nội dung chính của luận án tập trung ứng dụng của lĩnh vực này, cơ sở vật lý của ứng dụng laser công suất thấp sẽ được trình bày chi tiết hơn

1.1.2 Các nghiên cứu trên thế giới

Trong y học, việc sử dụng ánh sáng để điều trị nhiều chứng và bệnh đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều Sau khi laser ra đời, việc tận dụng nguồn sáng mới cũng được triển khai phổ biến, nhưng phải đến năm 1967 E Mester mới công bố kết quả đầu tiên

chứng minh hiện tượng “kích thích sinh học bằng laser.” Năm 1999, Whelan H et al

trình bày công trình của mình về các ứng dụng y tế của điốt phát quang (LED) để sử dụng trên trạm vũ trụ NASA Sau đó, hơn vài trăm thử nghiệm ngẫu nhiên, mù đôi, có đối chứng với giả dược pha III đã được công bố, với hơn 4000 nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về LLLT (Pubmed.gov) [4, 22, 40 - 52]

LLLT là ứng dụng của bức xạ quang học thường là tia laser công suất thấp hoặc đèn LED có công suất trong khoảng 10mW – 500mW Ánh sáng có bước sóng trong vùng hồng ngoại gần màu đỏ của quang phổ (660 nm – 905 nm) thường được sử dụng vì những bước sóng này có khả năng tối ưu xuyên qua da, các mô mềm và cứng (Hình 1.2) và được chứng minh trong các thử nghiệm lâm sàng là có tác dụng giảm đau, viêm và tái tạo mô tốt [40]

9

Cơ chế của LLLT phần lớn hiện nay được giải thích như sau (Hình 1.3): để ánh sáng nhìn thấy hoặc gần hồng ngoại công suất thấp có tác dụng lên hệ sinh học, photon phải được hấp thụ bởi các mức hấp thụ electron của các nguyên tử thuộc chất nhận photon hoặc chất màu chromophore (định luật thứ nhất của quang sinh học [5]) Chromophore là các phân tử tạo màu sắc cho một hợp chất (diệp lục tố, hemoglobin, myoglobin, cytochrome c-oxidase, flavin, flavoprotein hoặc porphyrin vv…) Cửa sổ quang học trong mô biểu thị dải bước sóng mà ở đó sự xâm nhập của ánh sáng vào mô là lớn nhất khi sử dụng các bước sóng hồng ngoại gần và đỏ Ty lạp thể (michotondrion) như “nhà máy điện tế bào” chuyển đổi các phân tử dinh dưỡng và oxy thành năng lượng (ATP) bằng cách phosphoryl oxy hóa [43] Cytochrome c-oxidase (COX) được xem là chất nhận quang chính cho dải bước sóng NIR màu đỏ trong tế bào động vật có vú [42] Nitric oxide (NO) được tạo ra trong ty thể có thể ức chế quá trình hô hấp bằng cách liên kết với COX và thay thế oxy, đặc biệt là ở các tế bào bị thương hoặc thiếu oxy LLLT có thể quang phân ly NO khỏi COX và đảo ngược sự ức chế hô hấp của ty thể do liên kết quá nhiều NO Quá trình giãn mạch qua trung gian ánh sáng được R.F Furchgott mô tả lần đầu tiên vào năm 1968, và nghiên cứu của ông về các đặc tính sinh học của oxit nitric cuối cùng đã dẫn đến giải Nobel sinh học năm 1998 LLLT có thể tạo ra sự thay đổi điện thế oxy hóa khử tổng thể của tế bào theo hướng oxy hóa lớn

Hình 1.2 Cửa sổ quang học của bức xạ quang học [4]

10

hơn bằng cách tăng loại oxy phản ứng (ROS) và giảm loại nitơ phản ứng (RNS) Các tác động lâu dài của LLLT được cho là do sự hoạt hóa các phân tử truyền thông tin hóa học tức thời tạo ra từ sự kích thích ty thể bởi LLLT Các phân tử thông tin quan trọng nhất được cho là ATP, cyclic-AMP, NO và ROS

LLLT ở liều thấp đã được chứng minh là tăng cường sự tăng sinh tế bào của nguyên bào sợi, tế bào sừng, tế bào nội mô và tế bào lympho Cơ chế tăng sinh được cho là kết quả của sự kích thích quang của ty lạp thể dẫn đến việc kích hoạt các quá trình truyền thông tin tăng cường điều hòa các yếu tố tăng trưởng tế bào LLLT có thể tăng sinh mạch máu, thúc đẩy tái tạo mạch máu và tăng cường tổng hợp collagen để hỗ trợ chữa lành các vết thương cấp tính và mãn tính Người ta đã quan sát thấy trong nhiều nghiên cứu rằng LLLT thể hiện đường cong đáp ứng liều lượng theo hai pha (Hình 1.4), trong đó liều lượng bức xạ thấp hơn có hiệu quả hơn nhiều so với liều lượng cao hơn nhiều Những liều lượng ánh sáng thấp này đã chứng minh khả năng chữa lành da, dây thần kinh, gân, sụn và xương Đường cong đáp ứng liều hai pha này có thể có ý nghĩa quan trọng đối với LLLT để giảm đau vì những lý do sau: LLLT cường độ thấp kích thích ty thể và tăng điện thế màng ty thể và có thể được cho là có nhiều khả năng làm tăng chuyển hóa và vận chuyển điện thế hoạt động trong tế bào thần kinh hơn là giảm điện thế hoạt động Tuy nhiên, LLLT cường độ cao hơn nhiều được tạo ra bởi một điểm laser hội tụ tác động lên dây thần kinh có tác dụng ngược lại, ức chế sự trao đổi chất

Hình 1.3 Cơ chế trị liệu laser công suất thấp (LLLT) [4]

1.1.3 Các nghiên cứu trong nước

Ở Việt nam, nhiều chuyên gia vật lý, đơn vị khoa học công nghệ đã quan tâm nghiên cứu ứng dụng laser công suất thấp trong y học từ những thập niên 1980; trong đó đáng kể là những hoạt động tiên phong của Phòng thí nghiệm Công nghệ Laser trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh và Viện Vật lý Y sinh học của Bộ Quốc phòng

Hình 1.4 Đáp ứng liều bức xạ theo hai pha (LLLT) [5]

12

Thành tựu nổi bật là việc chế tạo các thiết bị laser quang châm thay thế cho những kim châm y học cổ truyền truyền thống, một mặt đóng vai trò cứu cánh cho hệ thống y học cổ truyền trong giai đoạn vấn nạn về HIV những năm 1990, một mặt tạo điều kiện để nghiên cứu và phát triển các thiết bị điều trị dựa trên hiệu ứng kích thích sinh học Sự phát triển đa dạng các chủng loại thiết bị kèm với công nghệ điều trị tương ứng đã mang lại cho chương trình ứng dụng laser công suất thấp ở Việt nam những thành tựu khởi sắc song hảnh với những nghiên cứu cùng lĩnh vực trên thế giới

Trong các đơn vị và sản phẩm hiện đang lưu hành ở Việt nam, có thể kể đến:

- Viện Vật lý Y sinh, Bộ Quốc phòng (TP HCM) phát triển các thiết bị trị liệu với tác nhân vật lý như siêu âm, sóng ngắn, điện galvanic, trong đó có cả các thiết bị sử dụng laser công suất thấp như laser chiếu ngoài, laser nội mạch, laser quang châm, sử dụng 2 bước sóng chính 650nm và 780nm [28]

- Viện Điện tử, Viện Khoa học Công nghệ quân sự phát triển các máy vật lý trị liệu kết hợp laser bán dẫn công suất thấp, thiết bị laser kết hợp laser châm – laser chiếu ngoài và laser nội mạch (DoctorHome-DH18), sử dụng 2 bước sóng chính 650nm và 808nm [30]

- Phòng thí nghiệm Công nghệ laser của trường Đại Học Bách Khoa TP HCM từ những năm 1980 đã tổ chức nghiên cứu tác động của laser bán dẫn công suất thấp lên cơ thể để điều trị vài bệnh lý, và đến nay có hơn 20 chủng loại thiết bị laser sử dụng trong điều trị nhiều chứng và bệnh khác nhau

Các thiết bị do PTN Công nghệ Laser ĐHBK Tp Hồ Chí Minh chế tạo và phát triển có thể phân loại thành 3 nhóm chức năng như sau:

- Thiết bị quang châm laser bán dẫn công suất thấp (OPTOACUPUNCTURE) - Thiết bị quang trị liệu laser bán dẫn công suất thấp (OPTOTHERAPY) - Thiết bị nội tĩnh mạch laser bán dẫn công suất thấp (INTRAVASCULAR LASERTHERAPY)

Thiết bị hoạt động theo cơ chế sử dụng laser công suất thấp trong điều trị, trong đó hiệu ứng kích thích sinh học đóng vai trò quyết định Tuy nhiên trong quá trình nghiên

- Tận dụng các nguyên lý y học cổ truyền, sử dụng khéo léo sự phối hợp giữa tần số xung và công suất trong các tác dụng bình bổ bình tả, hoàn toàn tương đương nguyên lý đáp ứng liều lượng theo hai pha (đã đề cập trong 1.1.2) [9]

- Sử dụng nguyên lý phối hợp hai bước sóng đồng thời có thực chứng, vừa đảm bảo độ xuyên sâu, vừa thể hiện kết quả ưu việt một cách thuyết phục so với sử dụng từng bước sóng riêng lẻ [10]

- Sử dụng laser nội tĩnh mạch nhằm nâng cao chất lượng dòng máu, đưa dinh dưỡng và oxy nuôi cơ thể hiệu quả hơn, tăng cường hiệu ứng kích thích sinh học thông qua cơ chế miễn dịch [53]

Thiết bị quang châm bằng laser bán dẫn công suất thấp do Phòng thí nghiệm Công nghệ laser trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh chế tạo thành công vào năm 1988, có nhiều điểm khác biệt với thiết bị châm cứu bằng laser khí và laser bán dẫn do các tác giả khác chế tạo Thiết bị quang châm laser bán dẫn công suất thấp loại 10 đầu châm với mã hiệu OA-10-001 là một trong 03 sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ nghiệm thu năm 1998, đánh giá xuất sắc

Thiết bị quang trị liệu loại 02 kênh được chế tạo nhằm đáp ứng hiệu ứng 02 bước sóng đồng thời, sử dụng laser bán dẫn làm việc ở bước sóng 940 nm và 780 nm, chiếu trực tiếp lên vùng tổn thương nhờ hệ thống quang học làm cho 02 chùm tia laser bán dẫn trộn vào nhau, làm cho các đáp ứng sinh học do hiệu ứng kích thích sinh học mang lại, xảy ra nhanh và mạnh hơn Thiết bị này trong đề tài cấp Bộ năm 1998, đánh giá xuất sắc

Thiết bị laser nội tĩnh mạch sử dụng laser bán dẫn có bước sóng 650 nm tác động lên dòng máu nhằm tăng chất lượng của máu như giảm kết dính tiểu cầu, hoạt hóa hệ tiêu sợi huyết, tối ưu hóa phổ lipid máu Khi tuần hoàn máu và chất lượng máu được cải

14

thiện sẽ dẫn đến hàng loạt hiệu ứng toàn thân, điều chỉnh hệ miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, điều hòa hệ nội tiết thần kinh, tăng cường hoạt tính oxy hóa, tăng khả năng vận chuyển và kết hợp oxy trong máu, chống rung nhĩ, loạn nhịp và điều chỉnh huyết áp [53, 54, 55, 56] Thiết bị được chế tạo theo đề tài cấp bộ Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị di chứng liệt nửa người do tai biến mạch máu não cấp Bộ, nghiệm thu năm 1998 đánh giá xuất sắc

Tương tác Laser với mô sống

Để hiểu được tác dụng điều trị của laser, cần thiết phải hiểu được sự tương tác của ánh sáng với các mô sinh học đa lớp, đa thành phần và có tính chất quang học không đồng nhất Với cách tiếp cận vật lý, tương tác của ánh sáng với mô bao gồm sự phản xạ và khúc xạ khi ánh sáng tiếp cận các loại mô khác nhau, quá trình suy giảm chùm bức xạ thông qua quá trình hấp thụ tán xạ Sự suy giảm ánh sáng xác định khoảng cách ánh sáng có thể đi xuyên qua đối tượng mô cụ thể Quá trình này phụ thuộc nhiều vào bước sóng và đóng vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán và điều trị các tình trạng mô bất thường Sự tán xạ của ánh sáng trong mô là một yếu tố quan trọng khác trong tương tác giữa mô ánh sáng Ngoài ra, theo quan điểm tương tác lý sinh, ánh sáng có thể tương tác với mô sinh học (mô sống) thông qua nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm quang điều biến (kích thích sinh học), quang hóa, quang sinh, tương tác nhiệt, quang bóc lớp, quang plasma hóa, quang bay hơi vv… Hai hiện tượng chính được sử dụng trong phân tích mô là các vệt giao thoa ngẫu nhiên hoặc vùng đốm, và các hiện tượng huỳnh quang

Liên quan đến sự lan truyền vật lý của ánh sáng với bước sóng trong vùng quang học

trong mô, bài toán chỉ xem xét đến các quá trình truyền tải năng lượng cho mô, mà

không xem xét biến đổi của mô sau đó Do thực tế là các thành phần mô sinh học xen kẽ đa dạng có các đặc tính quang học khác nhau, dọc theo một số hành trình xuyên qua một thể tích mô nhất định, các thông số vật lý khác nhau (chiết suất khúc xạ, hệ số hấp thụ và hệ số tán xạ [7]) có thể thay đổi liên tục hoặc thay đổi đột ngột ở các giao diện

Hiện tượng phản xạ và khúc xạ cơ bản xảy ra ở những vị trí này, có những ứng dụng quang sinh học liên quan đến chẩn đoán mô Sự hấp thụ bức xạ, là một yếu tố rất quan

trọng trong việc chẩn đoán các đặc tính của mô và trong điều trị tình trạng mô bất thường dựa trên sự tương tác của ánh sáng với mô Bức xạ hấp thụ có thể được chuyển đổi thành nhiệt, có thể bức xạ thứ cấp trong quá trình phát huỳnh quang, hoặc được

15

chuyển đổi thành các phản ứng quang hóa, quang sinh Hệ số hấp thụ đối với các thành phần mô khác nhau xác định khoảng cách ánh sáng có thể thâm nhập vào một mô cụ thể ở một bước sóng cụ thể và cũng xác định mức năng lượng mà một mô cụ thể hấp thụ từ một nguồn sáng cụ thể Mức độ hấp thụ phụ thuộc vào loại mô và bước sóng của bức xạ Ánh sáng dễ dàng được hấp thụ trong vùng UV (<400 nm) và IR trung bình (> 2 μm) (Hình 1.2) Do đó ánh sáng không thể xuyên sâu vào mô trong các dải bước sóng này và có rất ít sự suy giảm do tán xạ Chỉ trong vùng cửa sổ quang học, khoảng 400 nm đến 2 μm, ánh sáng mới có khả năng thâm nhập sâu hơn vào mô

Sự tán xạ của các photon trong mô là hiện tượng quan trọng bên cạnh sự hấp thụ,

quyết định sự phân tán chùm tia và năng lượng photon trong môi trường chất Một cách đồng thời, sự hấp thụ và tán xạ đa photon khiến chùm ánh sáng mở rộng khi các photon di chuyển qua mô Sự tán xạ chiếm ưu thế so với sự hấp thụ trong dải phổ 600–1600 nm, và cả tán xạ thuận và tán xạ ngược của ánh sáng tới trong mô đều được sử dụng trong nhiều ứng dụng quang sinh học như những ứng dụng vào phương pháp cắt lớp quang học khuếch tán, phương pháp phổ cận hồng ngoại chức năng Sự tán xạ mạnh của ánh sáng thường ngăn cản người quan sát có được hình ảnh rõ ràng về các đặc điểm của mô có độ sâu hơn vài mm Sự tán xạ của các photon phần lớn là đàn hồi (tán xạ Rayleigh, tán xạ Mie), nghĩa là các photon tới và các photon bị tán xạ có bước sóng không thay đổi trong sự kiện tán xạ

Về mặt tương tác quang sinh, khi chiếu xạ liều thấp vào mô sống, photon có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của các tế bào Nhiều giả thuyết đã được công bố về sự tương tác của các photon (630 nm với laser helium-neon, 820 nm ở laser diode) với mô khi nghiên cứu trong ống nghiệm và quá trình lành vết thương bởi các tác nhân sinh học Năng lượng của photon khi được hấp thu vào tế bào hoặc mô có thể ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và đường truyền tín hiệu thần kinh, đây là hiệu ứng kích thích

sinh học Hiệu ứng kích thích sinh học xảy ra khi chùm tia laser tác động lên hệ sinh học với mật độ công suất khoảng (10-4 – 100) W/ cm2 trong thời gian chiếu từ vài giây đến vài chục phút [13], hiệu ứng kích thích sinh học thông qua hàng loạt phản ứng

quang hóa và quang sinh [40–52] Phản ứng quang hóa có thể hình dung như sau: Phân tử ở trạng thái trung hòa (ở mức năng lượng cơ bản) thì hoạt tính sinh học của nó rất yếu (như oxy phân tử trong tổ chức sinh học), dưới tác động của photon, phân tử đó được chuyển lên trạng thái kích thích, tại đó hoạt tính sinh học của nó mạnh mẽ hơn

16

Đây chính là nguồn kích thích cho hàng loạt các phản ứng khác nhau xảy ra Theo nghiên cứu của T Karu [22, 42, 43], thực chất tác dụng của tia laser công suất thấp lên hệ sinh học là phản ứng quang sinh Khi tổ chức sống hấp thu năng lượng photon của chùm tia laser thì xảy ra sự sắp xếp laị các quá trình phản ứng của tế bào Nơi nhận photon đầu tiên là mạch hô hấp tế bào Nhờ những quá trình trên làm thay đổi rất đa dạng ở mức độ tế bào, từ đấy tạo nên nhiều đáp ứng tích cực ở mức hệ thống chức năng và mức cơ thể trọn vẹn

Các nghiên cứu về LLLT thế giới thường nhấn mạnh những loại hình đáp ứng sau đây: - Đáp ứng chống viêm [45, 48, 51]

- Đáp ứng chống đau [47]

- Đáp ứng của tổn thương tế bào [49] - Đáp ứng tái sinh [50, 52]

- Đáp ứng hệ miễn dịch [44, 46] - Đáp ứng hệ tim mạch [53, 55] - Đáp ứng hệ nội tiết [41] Các điểm cần lưu ý ở đây là:

- Bất kỳ một đáp ứng ở trên là kết quả của một loạt quá trình vật lý, hóa học, hóa lý phức hợp, được khởi phát dưới tác động của chùm tia laser công suất thấp - Bản thân các đáp ứng trên lại có thể có nhiều tác động tương hỗ với nhau Các đáp ứng trên là công cụ đắc lực phục vụ cho việc điều trị bằng laser công suất thấp

Về mặt định lượng, độ xuyên sâu của chùm tia laser còn là một trong những yếu tố quan trọng nhất nhằm xác định khả năng ứng dụng laser công suất thấp trong y học lâm sàng Chính việc giải bài toán lan truyền bằng phương pháp giải tích hoặc bằng việc mô hình hóa sự lan truyền photon trong mô theo phương pháp Monte - Carlo cho ta cái nhìn tổng quát khi chọn bước sóng thực hiện trong ứng dụng y học lâm sàng [9, 57]

17

Bước sóng 780 nm, 850 nm và 940 nm (đặc biệt 940 nm) có khả năng xuyên sâu trong mô hơn bước sóng 630 nm Đối với bước sóng 630 nm có ảnh hưởng của sắc tố da, trong khi đó laser ở bức sóng 940 nm sự ảnh hưởng của sắc tố da lên độ xuyên sâu không đáng kể Hàm lượng phân tử ATP do chùm tia laser có bước sóng 940 nm tổng hợp lớn hơn nhiều lần so với chùm tia laser có bước sóng 630 nm

Mặc dù chưa có mô hình lý thuyết giải thích thuyết phục, hiệu ứng 02 bước sóng [22, 43] được nghiên cứu trong thí nghiệm in-vitro và trong điều trị thực nghiệm cho kết quả khả quan hơn khi chỉ sử dụng 01 bước sóng trong điều trị vết thương

Cơ sở bệnh lý, cách điều trị và các nghiên cứu trên thế giới sử dụng laser công suất thấp trong điều trị bệnh lao

1.3.1 Lao phổi và cách điều trị

Tác nhân gây bệnh lao Mycobacterium tuberculosis (MTB), là vi khuẩn hiếu khí Vi khuẩn này phân chia mỗi 16 đến 20 giờ, rất chậm so với thời gian phân chia tính bằng phút của các vi khuẩn khác (trong số các vi khuẩn phân chia nhanh nhất là một chủng E coli, có thể phân chia mỗi 20 phút) MTB không được phân loại Gram dương hay Gram âm vì chúng không có đặc tính hoá học này, mặc dù thành tế bào có chứa peptidoglycan Trực khuẩn lao có hình dạng giống que nhỏ, có thể chịu đựng được chất sát khuẩn yếu và sống sót trong trạng thái khô trong nhiều tuần nhưng, trong điều kiện tự nhiên, chỉ có thể phát triển trong sinh vật chủ ký sinh (cấy M tuberculosis in-vitro cần thời gian dài để có kết quả, nhưng ngày nay là công việc bình thường ở phòng xét nghiệm)

Vi khuẩn lao nhìn thấy trên vi trường bắt màu đỏ trên nền hơi xanh của tiêu bản, không có lông, hai đầu tròn, thân có hạt, hình que cong, nhỏ, đứng thành từng đám, hay từng đôi song song hay hình chữ V hay riêng rẽ Chúng có chiều dài từ 3 μm đến 5 μm, rộng 0,3 μm – 0,5 μm

Khi phát triển vi khuẩn cần đủ oxy, vì vậy giải thích tại sao lao phổi là thể bệnh gặp nhiều nhất và số lượng vi khuẩn nhiều nhất trong các hang lao có phế quản thông Ở điều kiện tự nhiên, vi khuẩn có thể tồn tại 3 tháng – 4 tháng Trong phòng thí nghiệm người ta có thể bảo quản vi khuẩn trong nhiều năm Trong đờm của bệnh nhân lao ở phòng tối, ẩm sau 3 tháng vi khuẩn vẫn tồn tại và giữ được độc lực Dưới ánh

18

nắng mặt trời vi khuẩn bị chết sau 1,5 giờ Ở nhiệt độ 420C vi khuẩn ngừng phát triển và chết sau 10 phút ở nhiệt độ 80 0C; với cồn 900 vi khuẩn tồn tại được 3 phút, trong acid phenic 5% vi khuẩn chỉ sống được 1 phút [11, 12, 21]

Một số vi khuẩn có thể kháng thuốc và một số người có thể bị nhiễm trùng cùng với một tình trạng bệnh lý khác Người bệnh ho nhiều, suy nhược và đổ mồ hôi, và một số người vẫn chết vì bệnh lao mặc dù đã có biện pháp điều trị bằng thuốc hiệu quả nhiều năm

Chẩn đoán bệnh lao (theo WHO 2015 [11])

Nhuộm soi đờm trực tiếp tìm AFB: Tất cả những người có triệu chứng nghi lao phải được xét nghiệm đờm phát hiện lao phổi Để thuận lợi cho người bệnh có thể chẩn đoán được trong ngày đến khám bệnh, xét nghiệm 2 mẫu đờm tại chỗ cần được áp dụng thay cho xét nghiệm 3 mẫu đờm như trước đây Mẫu đờm tại chỗ cần được hướng dẫn cẩn thận để người bệnh lấy đúng cách, thời điểm lấy mẫu 1 và mẫu 2 phải cách nhau ít nhất là 2 giờ Xét nghiệm Xpert MTB/RIF (nếu có thể), cho kết quả sau khoảng 2 giờ với độ nhậy và độ đặc hiệu cao Với phương pháp chẩn đoán hình ảnh, có thể sử dụng X-quang phổi thường quy X-Quang phổi có giá trị sàng lọc cao với độ nhậy trên 90% với các trường hợp lao phổi AFB (+) Cần tăng cường sử dụng X-Quang phổi tại các tuyến cho các trường hợp có triệu chứng hô hấp Tuy nhiên cần lưu ý độ đặc hiệu không cao, nên không khẳng định chẩn đoán lao phổi chỉ bằng 1 phim X-Quang phổi

Kết quả chẩn đoán xác định sự có mặt của vi khuẩn lao trong đờm, dịch phế quản, dịch dạ dày Khi có đủ các triệu chứng lâm sàng, cận lâm sàng mà không xác định được sự có mặt của vi khuẩn lao, cần có ý kiến của bác sỹ chuyên khoa lao để quyết định chẩn đoán

* Tiêu chuẩn chẩn đoán dựa theo xét nghiệm soi đờm trực tiếp tìm AFB

- Lao phổi AFB (+): Có ít nhất 1 mẫu đờm hoặc dịch phế quản, dịch dạ dày có kết quả soi trực tiếp AFB (+) tại các phòng xét nghiệm được kiểm chuẩn bởi Chương trình chống lao Quốc gia

- Lao phổi AFB (-): Khi có ít nhất 2 mẫu đờm AFB (-), người bệnh cần được thực hiện quy trình chẩn đoán lao phổi AFB (-)

19

Người bệnh được chẩn đoán lao phổi AFB (-) cần thoả mãn 1 trong 2 điều kiện sau: - Có bằng chứng vi khuẩn lao trong đờm, dịch phế quản, dịch dạ dày bằng phương pháp nuôi cấy hoặc các kỹ thuật mới như Xpert MTB/RIF

- Được bác sỹ chuyên khoa chẩn đoán và chỉ định một phác đồ điều trị lao đầy đủ dựa trên: lâm sàng, bất thường nghi lao trên X-quang phổi và thêm 1 trong 2 tiêu chuẩn sau: HIV (+) hoặc không đáp ứng với điều trị kháng sinh phổ rộng

1.3.1.1 Cách thức điều trị lao theo y học hiện đại

- Điều trị bệnh nhân lao mới - Công thức 2SHRZ/6HE:

Sử dụng 4 loại thuốc Streptomycin(S), Isoniaazid(H), Rifampicin(R), Pyrazinamiad(Z) hàng ngày trong 2 tháng đầu tiên khi chỉ định dung thuốc, 6 tháng tiếp theo sử dụng 2 loại thuốc là Isoniazid và Ethambutol(E)

Chỉ định: Tất cả các trường hợp lao mới, hoặc đã điều trị < 1 tháng - Phác đồ điều trị lại - Công thức 2SHRZE/1HRZE/5H3R3E3:

Sử dụng 5 loại thuốc Streptomycin, Isoniazid, Rifampicin, Pyzazinazid, Ethambutol liên tục trong 2 tháng đầu tiên, tháng thứ 3 sử dụng liên tục H, R, Z, E hàng ngày, 5 tháng tiếp theo dùng 3 lần/ tuần với 3 loại R, H, E

Chỉ định: Dùng trong trường hợp thất bại hay tái phát của công thức điều trị lao mới - Đối với trẻ em - Công thức 2RHZ/4RH:

Dùng 3 thuốc R, H, Z hàng ngày trong vòng 2 tháng đầu tiên, 4 tháng kế với 2 loại H và R, 5 loại thuốc chống lao thiết yếu hàng I Bổ sung thêm thuốc Rifabutin (Rfb) và RifaPentine (Rpt)

Thuốc Lao chống Lao hàng II: 5 nhóm Phác đồ IA: 2RHZE(S)/4RHE Phác Đồ IB: 2RHZE/4RH

Phác đồ II: 2SRHZE/1RHZE/5RHE hoặc 2SRHZE/1RHZE/5R3H3E3 Phác đồ III A: 2RHZE/10RHE

20 Phác đồ III B: 2RHZE/10RH

Phác đồ IV: Z E Km (Cm), Lfx Pto Cs (PAS) / Z E Lfx Pto Cs (PAS)

Theo hướng dẫn quản lý lao kháng thuốc: các loại thuốc phải uống đúng liều và liệu trình trong thời gian dài nên sự làm việc của gan sẽ nhiều hơn, đó là một yếu tố không tốt cho gan

1.3.1.2 Cách thức điều trị lao theo y học cổ truyền

Trong y học cổ truyền điều trị theo nguyên tắc châm cứu trên các huyệt đạo tương ứng với bệnh lý, nguyên lý bổ, tả, bình bổ hoặc bình tả để kích thích dòng khí huyết lưu thông ổn định, cơ thể tăng sức đề kháng chống lại vi khuẩn và tiêu diệt vi khuẩn mang lại sức khỏe cho bệnh nhân [14, 15, 16]

Các huyệt đạo thường được sử dụng trong y học cổ truyền gồm bộ huyệt:

- Phế du, Đại chuỳ, Khổng tối, Túc tam lý, Kết hạch huyệt Các huyệt phụ: Công côn, Thái uyên, Thái Khê, Trung phủ, Cách du, Âm kích, Thần môn, Trung quản, Thiên xu, Tam âm giao, Thận du, Quan nguyên, Chiên trung (Sách châm cứu y học Thượng Hải)

- Nội thương ho ra máu: Ngư tế, Xích trạch, Gian tử, Thần môn, Thái khê, Nhiên cốc, Thái xung (sách Thần ứng kinh)

- Ho đàm có máu: Bá lao, Phế du, Trung quản, Túc tam lý (sách Châm cứu đại hành) - Lao phổi ho ra máu: Liệt khuyết, Thái uyên, Xích trạch, Túc tam lý Các huyện phụ: Thần môn, Ngư tế, Đại lăng (sách Thượng hải Trung y đích tạp chí)

1.3.1.3 Các nghiên cứu trên thế giới

A) Sử dụng laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị lao

Vlassov và đồng sự [17] đã sử dụng He-Ne laser có bước sóng 632,8 nm chiếu trên vùng tổn thương của bệnh nhân lao phổi có sử dụng ma túy với số lượng từ 29 đến 3500 người trong thời gian 2 phút đến 5 phút sau 2; 5; 6 và 8 tháng cho kết quả XQ tốt

21

Cũng trong nghiên cứu các tác giả [19] đã sử dụng laser As-Ga với công suất chiếu xạ 2 mW- 20 mW và mật độ công suất từ 0,05 W/cm2- 5 W/cm2 trong thời gian 5 phút cho kết quả tốt khi chụp lại XQ sau 2 tháng và 8 tháng

Sử dụng laser Nd-Yv04 có các bước sóng 532 nm cũng cho kết quả khả quan Việc sử dụng các bức xạ UVA từ laser nitơ có bước sóng 337 nm để điều trị bệnh nhân lao phổi, Vi khuẩn được tiếp xúc với một laser nitơ có công suất trung bình 2 mW trong ống nghiệm ở mật độ công suất 70 ± 0,7 W / m2 thời gian từ 0-30 phút Kết quả của nghiên cứu này đã thúc đẩy nhiều nhà nghiên cứu Nga và Ấn Độ sử dụng phương thức này để điều trị lao phổi cũng như các hạch bạch huyết [17-21, 40- 56]

B) Sử dụng laser công suất cao trong điều trị lao

Puri và Arora [26] đã sử dụng laser Ho-YAG và Nd-YAG thông qua sợi quang học để phẫu thuật tại vùng tổn thương phổi bằng cách bốc bay hơi hoặc đốt cháy ổ lao, trên 100 bệnh nhân cho kết quả tốt Trên thế giới, hiện có phương pháp điều trị bệnh lao, phổi bằng thiết bị laser có sử dụng khả năng của tia cực tím diệt khuẩn, tiệt trùng Nhiều năm trước, Prokhorov - người đoạt Giải Nobel Vật lý năm 1964 và sáng lập môn khoa học laser y học - đã bắt đầu phát triển phương pháp này Các nhà khoa học Nga đã chứng minh rằng, trực khuẩn lao tác nhân gây bệnh lao chết dưới sóng laser rất ngắn Trong năm 2003, các chuyên gia của Viện Vật lý Đại cương mang tên A.M.Prokhorov thuộc Viện Hàn lâm khoa học Nga cùng với các đồng nghiệp từ Estonia đã phát triển thiết bị laser điều trị bệnh lao Các cuộc thử nghiệm lâm sàng được tổ chức tại Bệnh viện Lao Trung ương (Viện Hàn lâm Khoa học Nga) trong năm 2005 đã chỉ ra rằng, trong 8% trường hợp sau khi điều trị bằng laser, hang phổi được đóng lại (đây là một kết quả rất tốt) Ngoài ra, sau khi điều trị bằng laser, bệnh nhân không còn là nguồn lây truyền bệnh lao Trong trường hợp bệnh lao với hình thức nghiêm trọng nhất, chùm tia laser được phát vào khoang phổi qua một sợi quang, sử dụng các đầu laser đặc biệt để tán xạ chùm tia, đầu laser đặc biệt đã được thiết kế tại Trung tâm sợi quang của viện Đầu laser được làm bằng sợi mỏng truyền ánh sáng cực tím [23-26]

C) Laser công suất thấp (Low Level Laser Therapy – LLLT) hỗ trợ điều trị viêm phổi

22

Nhóm nghiên cứu điều trị tổn thương phổi cấp (ALI) bằng liệu pháp laser công suất thấp (LLLT) dùng hỗ trợ bệnh nhân bị rối loạn viêm hoặc tổn thương để giảm viêm và thúc đẩy tái tạo mô Nhóm chuột thí nghiệm đã được điều trị với lipopolysaccharide (LPS) trong lồng ngực (5 mg/kg) hoặc muối đệm phosphate (PBS), sáu giờ sau khi tiêm, hai nhóm được chiếu xạ bằng laser ở bước sóng 660 nm và tiếp xúc 10 J/cm2 Việc tiêm nội khí quản LPS gây ra một sự gia tăng rõ rệt về số lượng tế bào viêm trong không gian mạch vành, cũng có sự gia tăng sự biểu hiện và sự bài tiết các cytokine (TNF-α, IL-1β, IL-6,) và chemokine (MCP-1) LLLT đã làm giảm đáng kể dòng tế bào viêm và chất trung gian gây viêm Liệu pháp không ảnh hưởng đến đặc tính cơ học của phổi, vì không có sự thay đổi nào được thấy trong sự kháng lại mô hay sự đàn hồi Kết luận, LLLT có thể làm giảm phản ứng viêm trong phổi tiếp xúc với LPS mà không ảnh hưởng đến chức năng phổi và hồi phục

Số lượng chuột đực, khoảng 8 tuần tuổi, được nuôi trong lồng thích hợp trong điều kiện môi trường có kiểm soát với chu kỳ sáng/tối 12 giờ và nhiệt độ 24 ± 2 °C Bốn mươi con được chia thành 4 nhóm: A) nhóm tiêm PBS và không điều trị LLLT; B) nhóm tiêm PBS và điều trị LLLT; C) nhóm tiêm LPS và không điều trị LLLT; D) nhóm tiêm LPS và điều trị LLLT Để tạo ra ALI, tất cả các động vật được tiêm với một hỗn hợp gồm ketamine (150 mg/kg) andxylazine (5 mg/kg) và lipopolysaccharide (LPS 5 mg/kg), intratracheally

Laser chiếu xạ được thực hiện chỉ một lần sau sáu giờ tiêm LPS hoặc PBS Động vật từ các nhóm PBS + LLLT và LPS + LLLT được sử dụng Laser diode gallium-nhôm-arsenide (GaAlAs) với thông số: 660 nm ± 10 bước sóng, công suất 30mW, diện tích 0,028 cm2 chế độ liên tục, mức năng lượng 10 J/cm2, thời gian chiếu xạ 9 giây và công suất 1,07 W/cm2 Chiếu xạ được thực hiện trên da đầu (sau khi cạo lông) ở vùng giữa hai đường nách song song Laser đã được ứng dụng bằng kỹ thuật que, với sợi quang được giữ vuông góc với vùng da

Nhóm tiếp xúc với LPS và được điều trị hay không với LLLT một lần duy nhất 6 giờ sau khi tiêm Một tuần sau nhóm nghiên cứu đánh giá sức đề kháng và sự đàn hồi của hệ thống hô hấp Không có sự khác biệt giữa nhóm này và nhóm điều trị LPS + LLLT, cũng như sự đàn hồi mô (Htis) và giảm xóc mô (Gtis) không bị ảnh hưởng bởi điều trị LLLT + LPS Điều trị bằng laser không có bất kỳ sự suy giảm nào đối với cơ học phổi

23

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu không phát hiện ra bất kỳ collagen khác biệt nào, giai đoạn sau, ở động vật đã tái điều trị bằng laser so với động vật đó chỉ tiếp xúc với LPS Để giải thích hiện tượng này, nhóm đánh giá TGF-β, một yếu tố tăng trưởng được biết đến là sự bài tiết collagen Sau khi tiêm LPS (24 giờ), quan sát mức TGF-β cao (Mean = 2.75, SEM 0.13) đã được ức chế bởi LLLT (Mean = 1.09, SEM 0.22, p <0.001)

Nghiên cứu ở đây chỉ ra rằng LLLT có hiệu quả trên tất cả các giai đoạn của viêm phổi Một số trong những phát hiện này đã được quan sát thấy ở nghiên cứu trước, tuy nhiên một số khác biệt được lưu ý Thứ nhất, trong khi hầu hết các nghiên cứu về LLLT viêm phổi sử dụng bức xạ trực tiếp trên phế quản, sử dụng chiếu xạ laser ở hai điểm, một ở mỗi bên của đường giữa cơ thể để đạt đến mức độ lớn nhất của nhu mô phổi Thứ hai, nghiên cứu đã quyết định chiếu xạ động vật trong vòng 6 giờ sau khi bắt đầu quá trình viêm, khi mà hầu hết các dấu hiệu viêm nhiễm đã được gây ra bởi việc tiêm chủng LPS Thứ ba, mật độ năng lượng 10 J/cm2 được lựa chọn trong nghiên cứu có kết quả tích cực

Đánh giá chemokine monocyte chemotactic protein -1 (MCP-1 hoặc CCL2), đây là một yếu tố mạnh trong việc tuyển chọn monocyte vào phổi bị viêm Có sự gia tăng rõ rệt biểu hiện của MCP-1 ở những con vật bị phơi nhiễm với LPS được làm giảm đáng kể do chiếu xạ laser Sự gia tăng đáng kể trong biểu hiện của một số cytokine (TNF-α, IL-1β, IL-6) đã được ức chế bởi điều trị bằng laser Những kết quả ban đầu cho thấy có hiệu quả về khả năng miễn dịch của LLLT Trong một số mô hình, LLLT gây ra sự hình thành các nguyên bào sợi và sự hình thành collagen, một hiện tượng đó sẽ gây bất lợi, vì nó có thể dẫn đến xơ hóa phổi và mất chức năng Do đó, chúng ta đã có cơ chế hô hấp trong một tuần sau khi động vật tiếp xúc với LPS, có hoặc không có LLLT Cả hai thông số đều bị suy giảm trong các sợi xơ hóa, điều trị LLLT không ảnh hưởng sau một tuần phơi nhiễm Các kết quả tương tự cũng thu được khi nhóm nghiên cứu đánh giá độ đàn hồi mô (Htis) và làm giảm mô (Gtis) Cùng với kết luận rằng LLLT không làm tăng vị trí của collagen trong phổi, liệu pháp laser không gây xơ hóa hay làm giảm chức năng của phổi khi áp dụng cho phổi bị viêm

Vì vậy, trong nghiên cứu này, trình bày bằng chứng cho thấy LLLT đơn giản có thể làm giảm viêm ở một mô hình tổn thương phổi cấp tính Hiện tượng này xảy ra ngay cả khi LLLT được áp dụng sau khi quá trình viêm được thiết lập và xãy ra thông qua

24

sự ức chế các cytokine và chemokines, dẫn đến giảm sút đáng kể sự xâm nhập của các tế bào miễn dịch trong phổi bị viêm Hiệu quả LLLT kéo dài ít nhất một tuần, cải thiện lành vết thương, không gây ra bất kỳ tác động có hại trong chức năng Chứng cứ này cần thiết cho việc thiết kế các thử nghiệm lâm sàng tiếp theo trong việc giải quyết việc sử dụng LLLT trong các bệnh về phổi ở người

Cơ sở bệnh lý và cách điều trị bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD)

1.4.1 Định nghĩa

Bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) là một bệnh có đặc điểm tắc nghẽn lưu lượng khí thở ra thường xuyên không hồi phục hoặc chỉ hồi phục một phần và tiến triển, thường có tăng phản ứng đường thở, do viêm phế quản mãn tính và khí phế thủng gây ra [92]

COPD (chronic obstructive pulmonary disease) được sử dụng đầu tiên ở Mỹ (1964), dùng để chỉ tình trạng bệnh trên 1 bệnh nhân có nhiều bệnh sau: viêm phế quản dạng hen, viêm phế quản tắc nghẽn mãn tính và khí phế thủng [62-64]

1.4.2 Các yếu tố nguy cơ

Hút thuốc lá là yếu tố nguy cơ gây bệnh COPD hàng đầu [63, 64] Người hút thuốc dễ mắc bệnh gấp 10 lần hơn người không hút thuốc, (80-90) % bệnh nhân có hút thuốc Gần 50% những người hút thuốc lâu dài sẽ bị bệnh (hút trên 20 năm thì nguy cơ bị COPD là rất cao) Hút thuốc lá thụ động cũng là yếu tố nguy cơ gây bệnh Tiếp xúc thường xuyên với khói thuốc của những người hút thuốc trong cùng phòng (nhà ở hoặc nơi làm việc) làm tăng tỷ lệ mắc COPD Con của những người nghiện thuốc lá bị nhiễm trùng đường hô hấp nhiều hơn và nặng hơn con những người không hút thuốc lá, sau này chúng thường có biến chứng mạn tính về hô hấp