Luận văn thạc sĩ Vật lý kỹ thuật: Thiết kế và chế tạo mô hình điện trị liệu

TÓM TAT NOI DUNG LUẬN VANĐiện trị liệu là một phương pháp điều tri khá phổ biến sử dụng trong nhiều lĩnhvực y học, mang lại hiệu quả đáng kể trong việc điều trị giảm đau, kích thích vận

: d ; ; : : : ) ;bacgag8g55cg5

2sĐẠI HOC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

GG)

NGUYEN TUAN ANH

THIET KE VA CHE TẠO MÔ HÌNH ĐIỆN TRI LIEUChuyên ngành: Vat Ly Kỹ Thuật

Mã số ngành: 60 44 17

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai học Bách Khoa - ĐHỌG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

TS Huynh Quang Linh 0

Cán bộ chấm nhận xét 1:TS Trần Hy Bình - - + S621 E9 E1 1 11151511 212111111 1111115111111 1 111111111 cv.Cán bộ chấm nhận xét 2:

3 TS Lý Anh Tú, phản biện 24 TS Huỳnh Quang Linh, ủy viên5 TS Trần Thị Ngọc Dung, thư kýXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA CONG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMKHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYÊN TUẦN ANH MSHV: 12120798Ngày, thang, năm sinh: 12/02/1989 Noi sinh: TP HCM

Chuyên ngành: Vật ly kỹ thuật Mã số: 604417I TÊN DE TÀI: THIET KE VA CHE TẠO MÔ HÌNH ĐIỆN TRI LIEU.NHIEM VU VA NOI DUNG:

- Tong quan về điện trị liệu, cu thé là 6 dong (TENs, Galvanic, Faradic, Trabert,Diadynamic (Bernard), xung tam giác) va ứng dung trong tri liệu.

- _ Thiết kế mô hình.- _ Kết luận — hướng phát triển dé tai.Il NGÀY GIAO NHIEM VỤ: / / 20 Ill NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: / / 20 IV CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS Huỳnh Quang Linh

Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

LỜI CẢM ƠN

Đề đạt được kết quả tốt đẹp như ngày hôm nay, lời đầu tiên, xin tỏ lòng kính trọngvà biết ơn sâu sac đến TS Huynh Quang Linh, người đã hết lòng giảng dạy và truyền đạtnhững kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường Xin gửi đến thầylời cảm ơn chân thành vì đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thựchiện cho đến khi hoàn tất luận văn này

Xin cảm ơn quý thầy cô Khoa Khoa Học Ứng Dụng trường Đại Học Bách KhoaThành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là Ths Lê Cao Dang đã tận tâm truyền đạt những kiếnthức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập ở trường, cũng như đã chotôi những lời động viên, khích lệ cùng những góp ý bố sung quý báu

Chúng con xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cha Mẹ, người đã day công sinh thànhvà dưỡng dục để chúng con có được ngày hôm nay

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn những người bạn, những người thân yêu đã luônbên cạnh và hỗ trợ hết mình về vật chất lẫn tinh thần cho chúng tôi trong suốt quá trìnhhọc tập ở trường cũng như thực hiện luận văn này.

Xin chúc mọi người nhiêu sức khoẻ và thành công.

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH ii GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

TÓM TAT NOI DUNG LUẬN VAN

Điện trị liệu là một phương pháp điều tri khá phổ biến sử dụng trong nhiều lĩnhvực y học, mang lại hiệu quả đáng kể trong việc điều trị giảm đau, kích thích vận động.Đề tải trình bày về nguyên lý của điện tri liệu, đặc biệt về các dòng điện chọn lọc nhưTENs, Galvanic, Faradic, Trabert, Diadynamic (Bernard), xung tam giác, những nghiêncứu trị liệu đã được ứng dụng trong thực tiễn cu thể Nội dung chính của luận văn trìnhbày mô hình thiết bị điện trị liệu với các dòng điện trên, có sự nối kết với máy tính thôngqua kết nối không dây, nhằm tạo điều kiện nâng cao những khả năng linh hoạt sử dụngthiết bị trong điều trị như tự động hóa quá trình điều trị, khả năng điều khiển đồng thờinhiều thiết bị vv

ABSTRACT

Electrotherapy is the use electrical energy as a medical treatment method using inmany medical domains Mentioned method has proved considerable efficiency in paintreatment or brain stimulation etc The thesis introduces overview of electrotherapyprinciples, especially popular currents such as TENs, Galvanic, Faradic, Trabert,Diadynamic (Bernard), sawtooth wave, their therapeutical effects published in recentpublications and their practical applications The main content of the thesis deals with theown manufactured model of electrotherapeutical equipment connectable with computervia wireless connection to enhance flexible usage of equipment such as automatictreatment planning, multi-equipment control etc.

HVTH: NGUYEN TUAN ANH iii GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

LOI CAM DOANTôi xin cam đoan luận van thạc sĩ này la công trình nghiên cứu của riêng tôi dướisự hướng dẫn của TS Huỳnh Quang Linh và cộng sự Các số liệu, hình vẽ, đồ thi, bảngbiểu liên quan đến các kết quả tôi thu được trong luận văn này là hoàn toàn trung thực,khách quan và chưa được công bố trong bat kỳ công trình nào mà tôi không tham gia.

Tác gia

Nguyễn Tuấn Anh

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH iv GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ - - SE SE 1 1112111111111 1111111 re i0900) 09 05 :‹-‹+t1 iiABSTRACT - 22-221 t2 22212 1221221221212 1210111111 vày iii

LOT CAM DOAN 0 S1 n2 H20 1221211212111 1121111111211 112111111 re iv

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH V GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

2.1.3 Điện xung tri lIỆU - c2 nà 72.1.4 Các tham số kỹ thuật - - CC CS n SH nh nh nh nh cớ 82.2 Cơ chế tác dụng của điện cssssssss 92.2.1 Khái niệm về ngưỡng và vùng hiệu lực điều trị c-c-c-cs« 92.2.2 Khái niệm quen của CO thỂ - .cc sec c2 si 102.2.3 Tác dụng sinh học của dòng điện xung 1]2.3 Cơ chế giảm dau khi tac dụng dòng điện xung - - <- <<: 132.3.1 Khái niệm vé dau eee eccceceeceeeeee cece eee e sees ee eeeeeeeeeeeeeeeeeeaen 132.3.2 Phân loại đau ccc c2 142.3.3 Quá trình cảm nhận cơn đau - 152.3.4 Cơ chế giảm dau .ccccccccccecceccesceccscuscusceeceuseuseusascuscatcees 212.4 Cơ sở sinh hỌC CC Q Q Q9 Đ n ĐH SE n n ĐH nh nên 232.5 Chong chỉ định .-c -c ng TK nh như nh nh ưng 302.6 Cac dòng điện được sử dụng -.ccccnnss* 3l2.7 Các van dé về điỆn CỰC Tnhh ưện 42CHƯƠNG 3: THIẾT KE VÀ CHE TẠO MÔ HÌNH - - -¿ 463.1 Sơ đồ khối hệ thống điều trị - - - c2 Sky si 463.2 Yêu cầu kỹ thuật - - CC n n1 SH HH TY nh Thy như nh nh nen AT3.3 Thiết kế mach eeeeeeeeeeeeeeeeececeeececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeteeags 49

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH vi GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

3.3.1 Khối kết mối trực tiếp với máy tính (khối A) - -. -: 503.3.1.1 Mạch nguÖn c CS SH SH nh nh nh hườn 503.3.1.2 Mạch điều khiến cc CS 221121 cày 503.3.2 Khối thiết bị điều trị (khối B) cece c 2c c cv se 513.3.2.1 Khối nguÖn - c- -cc c2 nn SH nh nh ky nh xa 513.3.2.2 Khối vi điều khiến - c c2 2221212: 533.3.2.3 Khối khuếch đại . - c c2 2222211221121 11 x£2 543.3.2.4 Khối hiển thị - c- c2 2121122112111 11 ke 58CHƯƠNG 4: KET QUA VÀ THẢO LUẬN c cà 594.1 Kết quả đạt đượỢc - - c- c SH HH TH SH SH nh nh nh nha cưng 594.2 So sánh với các thiết bị của các hãng có trên thị trường - 65CHƯƠNG 5: KET LUẬN - HUONG PHAT TRIÉN - 675.1 KẾ( Ls c0 2121121112111 11c n ky ng ng ch nh nh nh n 675.2 Hướng phat triỂn cecceeccecceceeceeceuscuscusceecenceecencencenseusenan 67TAI LIEU THAM KHẢO - c2 2120112111 21112 11511111111 11 niên 69PHU LUC - 5-52 SESEEE E9 1 E5 1E151121112111115111 1111111111111 1.111 1111 111k 71PHU LUC A: HINH ANH CUA THIET BI - 5 6k EE#E2ESEEeEsEsEeksesereesxes 71PHU LUC B: HƯỚNG DAN SỬ DỤNG - G12 SE 39121 1 E5 3v reo 72

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH vii GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

DANH SÁCH CÁC HINH VE

Hình 2.1: Dòng điện không đổi và dòng bién đổi tuần hoàn theo kiểu hình sine 7Hình 2.2: Cúc giai doan xung CC CC CC CỐ 8Hình 2.3: Ving có hiệu lực điều 10Hinh 2.4: Mo hinhdiénliéu Ta 10Hình 2.5: Đường cong I/t tương ung sự co cơ Dưới đường cong này, cơ không

thể co 00 re 12Hình 2.6: Sơ đồ kích thích cơ, dap ung điện và dap ứng cơ học cuano_ 13Hình 2.7: Cac lop Rexed trong ftysống eee 17Hình 2.8: Sơ đồ dan truyén dau nhiệt và xúc giác tho 18Hình 2.9: Sơ đồ cdc neurone dẫn truyén cam gidc re20Hình 2.10: Co chế công kiểm SOÁI eee21Hình 2.11: Điện dung của cơ thé sống với cầu trúc màng điền hình, tương đương hai

tụ điện mắc Hồi tẾD 7 777C CC CC 24Hình 2.12: Sơ đồ tương dwong So26Hình 2.13: Cơ chế hình thành điện thé nghỉ 2.222 re27Hình 2.14: Phân bố ion và tính thấm của màng tế bào28Hình 2.15: Ngưỡng kích thích và lan truyền kích thích 30Hình 2.16: Phác đô diéu trị re34Hình 3.1: Sơ đô khối hệ thông ÀÀ 2 ra 47Hình 3.2: Sơ do khói kết noi với máy tinh 48Hình 3.3: Sơ do khói thiết bị diễu tri 22 kk 49Hinh 3.4: MachnguonkhoiA_ a 50Hình 3.5: Khối diéu khiển PIC - 18F4550, (0 re50Hình 3.6: Hình ảnh và sơ đô của LM2576 ỘỘ 22252222251Hình 3.7: So dé mạch nguôn thiết kế với LM 2576.52Hình 3.8: Sơ đô mạch nguồn su dụng LM2576 thực hiện trong đề tài 53

Hình 3.9: Khoi diéu khiến ARM7 — STM32F 100C8T6 54HVTH: NGUYEN TUAN ANH viii GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

Hình 3.11: Khối khuếch dai 22 re55Hình 3.12: Mach nang Gp57Hình 3.13: Khối hiển thi re58Hình 4.1: Dong Galvanic 59Hinh 4.2: Dong Fl 60Hinh 4.3: Dong F20_ 60Hình 4.4: Dòng E100, E200, E500_ Ủ 61Hinh 4.5: Dong Trabert na 61Hình 4.6: Dong Diadynamic CP, DiadynamCcLP 62Hình 4.7: Dòng Diadynamic CP, Diadynamic LP khi đã diéu chỉnh tan số dé nhìn rõ

hơn dạng song con ĐÊH trong CC 62Hình 4.8: Dong TENs bất doixung CC CC ó3Hình 4.9: Dòng TENs xoay chiếu CC CC CC ó3Hình 4.10: Dòng TENs đổi xứng 64Hình 4.11: Giao điện của mô hình 64Hình 4.12: Mô hình đang hoạt động với dòng phát ra là dòng TENS xoay chiêu ó5

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH ix GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

DANH SÁCH BANG BIEU

Bảng 1: So sánh thông số kỹ thuật giữa các thiết bị 65, 66

HVTH: NGUYEN TUAN ANH x GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Sơ lược về vật lý trị liệu[1]

Vat lý trị liệu (VLTL) là một chuyên ngành lâm sàng của y học, ứng dụng các kỹthuật dựa trên các tác nhân vật lý tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp lên cơ thé nhằm gâykích thích, ức chế, điều hòa wv dé điều trị nhiều chứng và bệnh liên quan

Khuynh hướng phát triển mạnh của VLTL trong thời gian hiện nay là do có nhiềunguyên nhân:

+ Các hiệu ứng phụ có thê có khi dùng thuôc hay các phương pháp hoá tri liệu tatnhiên dẫn đến xu hướng sử dụng các phương pháp chữa bệnh dựa trên những yếu tố tựnhién.[1]

+ Nhiéu bénh nhan cũng hy vọng su dụng các biện pháp vật ly để chữa trị, tránhphẫu thuật hay những can thiệp giải phẫu có mức dé mạo hiểm đáng ké.[1]

+ Ngoài ra, do tuôi thọ ngày càng cao, phân bố tuổi tác trong cộng đồng dân cưcũng đã chuyển mạnh theo xu thế ngày càng có nhiều người cao tuổi trong cộng đồng nênsố người mắc bệnh mãn tính ngày càng tăng cao, nhất là những bệnh phát sinh từ kết quảcủa quá trình thoái hoá Thêm vào đó, nhờ sử dụng lặp lại một cách liên tục cơ chế kíchthích — phản ứng, khả năng tự tô chức của cơ thé được phát huy và tăng sức khỏe, sức dékháng vốn vẫn tiềm ấn trong con người Nên VLTL còn có vai trò trong ngành y học phụchỏi Vì vậy, VLTL và y học phục hỏi là hai phương pháp điều trị gắn bó chặt chẽ và bồsung cho nhau Người ta tính ra rang, hầu hết các phương pháp sử dụng trong y học phụchỏi liên quan đến các tác nhân vật lý

Vật lý trị liệu ra đời vào năm 2500 BC tại Trung Quốc, Hippocrates mô tả về kỹthuật xoa bóp và thủy trị liệu (hydrotherapy) trong năm 460 BC và có thể nói đó là mộtphiên bản cô xưa của các phương pháp VLTL hiện đại ngày nay Ban đầu VLTL khởinguồn từ việc mát xa nhằm xoá tan cơn mệt mỏi rồi những bài tập thể dục đơn giản nhằmhạn chế sự suy giảm chức năng đem lại hiệu quả khá rõ rệt Khi công nghệ, khoa học pháttriển thì VUTL không còn đơn thuân chỉ là những động tác thể dục đơn giản nữa, conngười đã biết áp dụng khoa học và công nghệ vào VLTL và bắt đầu xuất hiện những thiết

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH | GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

bị y khoa Những thiết bị này được ngày càng được cải thiện và không ngừng nâng caonhững tính nang, công dụng của chúng Trong 3 phương pháp trị liệu chính thống của yhọc bao gom ngoại khoa, hoá tri liệu và VLTL thì VLTL có lịch su lau đời va thang tramhon cả Hàng ngàn năm trước công nguyên một số tác nhân vật ly như nhiệt, lạnh, từtrường của đá nam châm tự nhiên đã được dùng để chữa bệnh Đến tận cuối thế kỷ 17

chúng vẫn được xem là những trị liệu cơ bản của y học (Becker,1990)

Năm 1747, lần đầu tiên dòng điện một chiều (dòng Galvanic) được sử dụng dé đưathuốc vào cơ thể

Năm 1791 — 1867, Faraday phát minh ra dòng điện xoay chiều và lẫy tên ông đặtcho dong tan số thấp rất hay dùng trong điện trị liệu

Năm 1902, LeDuc chế tạo ra máy chữa bệnh băng xung một chiêu.Năm 1965, phương pháp kích thích qua da (Tens) được chứng minh.

Tuy nhiên hơn 40 năm trở lại đây, những phát triển mới của khoa học và côngnghệ đã giúp các nhà khoa học phát hiện những quy luật mới liên quan đến sự sống.Khám phá của Fukuda và Yasuda về hiệu ứng áp điện của xương (Fukuda vàYasuda,[957), khám phá cua Becker vỀ sự tăng trưởng và sự tái sinh có bản chất điệnsinh học (Becker 1990), những đo đạc trường điện từ của các cơ quan trong cơ thểsống cùng với sự khám phá đã đi vào lịch sử của Galvanic về các dòng điện sinh lý củahệ thần kinh — cơ đã làm xuất hiện một quan điểm mới về ban chất của sự sống, chúngkhông chỉ là các quá trình hoá học mà còn là các quá trình vật lý Chủ yếu là các quá trìnhđiện từ (Becker,1987) Khi đó có thé tác động cơ thé sống băng các trường điện từ ngoạisinh thích hợp cũng như đánh giá trạng thái song bang cách nhận các tín hiệu điện từ nộisinh nhỏ bé và khó thu nhận.

Trong những năm gan đây, VLTL là một trong những lĩnh vực phát triển mạnh mẽcủa y học, một mặt được khuyến khích bởi những thành tựu của vật lý kĩ thuật và mặtkhác được cỗ vũ bởi những phương pháp chữa bệnh không dùng thuốc [ I ]

Trong sự phát triển mạnh mẽ những năm vừa qua, nhiều thiết bị VLTL đã đượcchế tạo và truyền bá để cá nhân sử dụng tại gia đình Một mặt cần khăng định chỉ bác sĩ

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 2 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

có thâm quyên trong việc quyết định điều trị, nhưng mặt khác cũng tạo điều kiện chobệnh nhân có thể tự sử dụng những thiết bị này theo sự chỉ dẫn của bác sĩ Như thế, việctăng cường hiểu biết một cách chính xác về VLTL trong cộng đồng cũng trở thành nhucầu cấp thiết.

Nhìn lại quá trình phát triển của VLTL, ta có thể thấy được tầm quan trọng củaVLTL trong nên y học hiện đại rất lớn Hiện tại, điện và siêu âm cùng nhiều phương thứctrị liệu khác đang được áp dụng trong thực tiễn đơn lẻ cũng như là áp dụng điều trị kếthợp Chúng ta sẽ tìm hiểu về điện cụ thể hơn

1.2 Tình hình hiện nay

Đau chính là sự biểu hiện của cơ thé khi bị tôn thương bởi các tác nhân bên ngoàihoặc sự rối loạn chức năng hoạt động của các cơ quan bên trong cơ thể Như vậy, đaumang tính chất cảnh báo của co thé Khi có cơn đau điều đó có nghĩa là cơ thé đang bị tổnthương hoặc có sự rỗi loạn trong cơ thể Do đó việc điều trị đứt cơn đau có nghĩa là điềutrị dứt ton thương gây ra cơn đau đó Vi vậy khi có cơn đau ta nên đi khám sức khỏe déxác định tôn thương [2]

Dau là triệu chứng rất thường gặp do chấn thương khi luyện tập thé thao, do sinhhoạt như: đau dau, đau khớp, đau cổ, đau vai, dau mỏi eo lưng suy giảm chức năng sauphẫu thuật, tuôi tác làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc sống Điều trị đau bangvật lý trị liệu rat phố bién để tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp lên cơ thể bệnh nhân bangkích thích điều chỉnh, rèn luyện, tai rèn luyện, tái thích nghi nhằm nâng cao sức khỏe;gop phan diéu tri toan dién, phuc hồi về y học, dự phòng di chứng và hạn chế tàn tật

Hiện nay, trên thế giới, hầu hết các bệnh viện đều có khoa vật lý trị liệu hay phụchồi chức năng với tiêu chí hiệu quả nhanh chóng, an toan tuyệt đối và giá cả phải chăng.Do đó, các thiết bị vật lý trị liệu mà phan lớn là thuộc loại điện trị liệu đã được các côngty lớn trên thế giới đưa vào sản xuất Họ không ngừng áp dụng va cải tiễn công nghệ dénhững thiết bị này trở nên đơn giản, thân thiện với người sử dụng hơn Ví dụ như: cácthiết bị của công ty Enraf — Nonius (Hà Lan), công ty ITO (Nhật), công ty Chattanooga

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 3 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

(My), công ty PhysioMed (Đức) đều có khả năng lập trình và điều khiển thông số điềutrị cho từng bệnh nhân riêng biệt thông qua các thiết bị ngoại vi như thẻ nhớ, máy quétvạch

Bắt kịp với xu hướng phát triển của thế giới, tại Việt Nam, các bệnh viện cũng đãcó khoa vật ly trị liệu hay phục hồi chức nang, và các thiết bị cần thiết để phục vụ chođiều trị Tuy nhiên, việc nghiên cứu và chế tạo thiết bị đáp ứng cho nhu cầu trong nướcvẫn chỉ đang ở giai đoạn đầu Các thiết bị sản xuất này có một khuyết điểm là tất cả cácthiết bị gần như là độc lập với nhau Chúng không có khả năng giao tiếp với nhau tạothành một hệ thống hoàn chỉnh dé điều khiến tập trung Chính vi thế việc nghiên cứu, chếtạo các thiết bi VLTL theo hướng tăng cường kết nỗi và điều khiến tập trung thiết bị làmột yêu cầu cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và đáp ứng về các yêu cầu điềutri trong giai đoạn hiện nay.

Nhằm đáp ứng nhu cầu nảy, nhiều co sở công nghệ trong nước, đặc biệt Phân việnVật Lý Y Sinh, Bộ Quốc Phòng tại TP.HCM đã thiết kế chế tạo nhiều dạng thiết bị điệntrị liệu triển khai áp dụng khá hiệu quả tại nhiều cơ sở y tế Năm 2011, với đề tài NCKHcấp thành phố Phân viện Vật lý Y sinh đã chế tạo thành công thiết bị phức hợp có chứcnăng tương đương thiết bị của hãng Chattanooga (Mỹ) Khoa Khoa Học Ứng Dungtrường Đại Học Bách Khoa — ĐHQG Thành Phố Hồ Chí Minh trong nhiệm vụ đào tạo vànghiên cứu ngành kỹ thuật y sinh từ năm 2008 cũng tiễn hành nghiên cứu chế tạo các môhình các thiết bị điện trị liệu từ đơn giản đến phức tạp qua một số đề tải luận văn về chếtạo thử nghiệm thiết bị điện tần số thấp dùng trong vật lý trị liệu, thiết kế và chế tạo thiếtbi giảm đau sử dụng dong TENS vv

1.3 Mục tiêu của đề tài

Với tình hình tổng quan như trên, tác giả đã đề xuất mục tiêu luận văn như sau:e_ Thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị điện trị liệu với 6 dạng xung điện.e_ Thiết kế giao tiếp không dây cho thiết bị với máy tính

1.4 Nhiệm vụ của đề tài

Với mục tiêu trên, những nhiệm vụ chính của đề tài được đề ra như sau:

HVTH:NGUYÊNTUẨNANH 4 — GVHD:TS.HUỲNHQUANGLINH

- Khao sat tong quan vé dién tri liéu.- Khao sát các dòng TENs, Galvanic, Faradic, Trabert, Diadynamic (Bernard), xung

tam giác va ứng dung trong tri liệu.- Thực hiện thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị điện trị liệu có kha năng kết nối

không dây với máy tính.1.5 Y nghĩa của đề tài

e Thiết kế mô hình thiết bị có tích hợp hệ thống nhúng dé kết nối với các thiết bịngoại vi để nâng cao chất lượng điều trị, nâng cao khả năng khai thác sử dụng thiết bịcũng như tạo ra một hệ thống quản lý thông tin điều trị cho bệnh nhân tốt hơn

e Góp phan vào việc mở rộng cộng đồng nghiên cứu Vật Lý Y Sinh tại Việt Nam.1.6 Phạm vi của đề tài

Đề tài được giới hạn trong các nghiên cứu sau:e Nghiên cứu cách giao tiếp với máy tính

e Chế tạo bo mạch tích hợp hệ thống điều khiến, hệ thống nhúng giao tiếp với máytính.

e Viết chương trình điều khiến từ máy tính.1.7 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là xử lý các tài liệu chuẩn về giao tiếp giữa cáchệ thông nhúng, các dòng vi điêu khiên với nhau và với máy tính.

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 5 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

CHƯƠNG 2: TONG QUAN

2.1 Giới thiệu điện trị liệu [1, 16, 17]

2.1.1 Dòng điện [1]Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích trong môi trường dẫnđiện Có hai môi trường dẫn điện điển hình và quen thuộc: dây dẫn và dung dịch điện lý.Máu và các dịch sinh học khác dẫn điện như một chất điện lý vì trong đó có nhiều loại ionkhác nhau có độ linh động cao Muốn có dòng điện phải có sự chênh lệch điện thế hayphải có một hiệu điện thế (thế hiệu còn gọi là điện áp) Đại lượng vật lý này được ký hiệulà U.

Đại lượng đặc trưng cho dòng điện là cường độ dòng điện I, cho biết lượng điệntích chạy qua tiết diện vật dẫn trong một đơn vị thời gian (s, giây) Nếu điện lượng vậnchuyển q = 1C trong khoảng thời gian t = 1s thì cường độ dòng là 1A Đại lượng nay rấthay dùng trong điện trị liệu Cường độ dòng cho chúng ta biết dòng mạnh hay yếu

Có nhiều loại dòng điện khác nhau Một trong những tiêu chí để phân loại dựa vàohình dạng của sự thay đổi cường độ I Đầu tiên người ta phân ra hai loại dòng điện xoaychiều và dòng điện một chiều và sau đó là dựa vào tính chất của từng dòng mà phân loạithành dòng liên tục và dòng xung Các dòng dùng để chữa bệnh thường là các dòng xungcó dạng tương đối phức tạp Mỗi dòng có hình dáng riêng và có thể đặc trưng bởi cáctham số :

¢ Biên độ xung: đó là độ lớn của xung - cường độ dòng điện khi xung tác dụng¢ Độ kéo dài của xung : thời gian khi có dòng điện tác dụng vào

¢ Khoảng cach thời gian giữa hai xung¢ Tan so hay biên độ của cả day xung

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 6 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

2.1.2 Năng lượng điệnNăng lượng điện biểu hiện ra ngoài băng một số hiện tượng chính sau đây :

e Toa nhiệt khi điện tích chuyên động trong dây dẫn, trong dung dịch hay chatkhí.

e Tạo ra từ trường và điện trường quanh dây dẫn.e Tao ra hiện tượng cảm ứng điện từ.

e Gay ra hiện tượng điện phân một số chất gọi là chất điện giải, bức xạ ra cácsóng điện từ, v.v

Nếu dòng điện là một chiều thì từ trường và điện trường nó tạo ra quanh dây dẫn làhăng định, nếu là xoay chiều thì từ trường và điện trường cũng xoay chiều (có cùng tần sốvới dòng điện) Hiện tượng điện phân thé hiện rõ ràng và dé quan sát khi dòng điện là mộtchiều, còn hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện khi có dòng điện xoay chiều, hoặc cónhững thay đổi đột ngột của điện trường và từ trường

2.1.3 Điện xung trị liệu |3, 16]Điện xung trị liệu (electrotherapy) là một phương pháp điều trị trong vật lý trị liệubang các xung điện có tần số thấp và trung bình Tín hiệu xung điện là tín hiệu điện áp haydòng điện biến đổi theo thời gian một cách rời rac (tức không liên tục) Tín hiệu xung cóthể là một dãy theo xung tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ lặp lại, hay chỉ là một xungđơn xuất hiện một lần, có cực tính (- âm, + dương) hoặc cực tính thay đổi [3]

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 7 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

2.1.4 Các tham số kỹ thuậtCác tham số kỹ thuật (hay trị số đặc điểm của dòng điện) bao gồm :

e Hướng đi (một chiều hay xoay chiều).e Cường độ (mạnh, yếu, thay đối hay đều): phụ thuộc vào dạng sóng, được dobăng mA hay 1A

e Liên tục (điện một chiều) hay ngắt quãng (điện xung), v.v e Thời gian xung: bao gồm thời gian dốc lên (ta), thời gian duy trì (ti), thờigian xuống (tb) và khoảng nghỉ (tp) tiếp theo cho tới khi bat đầu một xung mới Tổng hợpcác yếu tố trên tạo thành một chu kỳ xung (t)

e Tần số dòng : là số chu kỳ xuất hiện trong khoảng thời gian 1 giây (don vịtính bằng Hz) Mỗi một dòng điện xung có một kiểu tần số đặc trưng riêng, phản ánh tínhchất tac dụng đặc thù của loại dòng đó Tân số dòng có thé thay đổi từ một vai xung chotới vài ngàn xung trong một giây Tuy nhiên, khi tần số từ trên 3.000Hz thì tác dụng củacác tần số không còn khác nhau nữa, do tổ chức cơ thể không kịp đáp ứng với những thayđối quá nhanh về dòng (ức chế Wedensky)

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 8 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

e Biên độ dòng: là biên độ của tất cả các xung tạo nên dòng điện xung Biênđộ dòng có thé 6n định trong suốt quá trình tồn tại dòng xung hoặc biến đổi theo nhữngnhịp đã định trước.

Hiện nay các phương pháp điều trị điện có 4 nhóm :e Điện trường tinh điện và ion khí.

e Dòng điện một chiều đều (dong galvanic).e Các dòng điện xung tần số thấp, điện thế thấp.e Các dòng điện cao tan

2.2 Cơ chế tác dụng của điện

2.2.1 Khái niệm về ngưỡng và vùng hiệu lực điều trịTa cho 1 dòng điện xung tác động lên | bộ phận cơ thé bệnh nhân va tăng cườngdòng điện lên dan Lúc đầu bệnh nhân không cảm thấy gi, phải tăng lên một mức nào đóthì bệnh nhân mới cảm thay dòng điện đi qua như kim châm (vi dụ 1 mA) Mức 1 mA làmức ngưỡng cảm giác của bệnh nhân này đối với bệnh nhân trong thời điểm đó Tăngdòng điện lên đến 2 mA thì bệnh nhân cảm thấy rung cơ, tiếp tục tăng thêm dòng điện lên3 mA, các thé cơ co rút theo nhip xung: 3 mA là ngưỡng co cơ Tăng thêm cường độ thìcảm giác rung càng mạnh, đến 4 mA thì bệnh nhân cảm thấy đau: 4 mA là ngưỡng đau

Khi điều trị, cường độ dòng điện dưới ngưỡng cảm giác thì không có tác dụng,cường độ trên ngưỡng đau thì bệnh nhân chịu không nổi Cường độ dòng điện phải đượcduy trì ở giữa ngưỡng đau và ngưỡng cảm giác Vùng này gọi là vùng có hiệu lực điều trị.Ngưỡng đối với một dòng điện thay đổi từ người nay sang người khác; ở một người thì cóthé thay đổi từ lần điều trị này sang lần điều trị khác, không có tiêu chuẩn chung

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 9 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

DELIVER PHYSIOLOGICAL THERAPEUTIC

ENERGY EFFECT(S) EFFECT(S)

PATIENT

Hình 2.4 : Mo hình điện liệuTrong môi trường lâm sàng, đầu tiên chọn liều điều trị thích hợp sau đó thực hiệnđiều trỊ.

2.2.2 Khái niệm quen của cơ thểSau khi đến ngưỡng cảm giác, ta không tiếp tục tăng dòng điện, thì chỉ giây lát sau(từ 15 — 60 giây) bệnh nhân không cảm thấy dòng điện đi qua cơ thể nữa Đó là hiệntượng "guen" Muốn thấy lại cảm giác ta phải tăng dòng điện lên 1,2 — 1,5 mA Cho nên

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 10 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

trong điều tri ta phải tăng dần cường độ dé giữ dòng điện năm "trong vùng có hiệu lực"thì mới đạt được kết quả mong muốn.

Các biên pháp chỗng quen:e Liên tục tăng cường độ dòng theo nhiều nac để duy tri mức cường độ trong phạm vitừ trên ngưỡng cảm giác tới ngưỡng đau Đây chính là phạm vi cường độ có hiệu quả điềutrị tốt nhất (cong gọi là “khoảng hiệu lực điều trị”)

e “Biến điệu" (tức là thay đôi cường độ dòng điện, còn gọi là biến điệu biên độ).e Biến điệu tan số

e Xen kẽ các nhịp nghỉ vào dòng điện.e Hạn chế thời gian một lần điều trị lâu không quá 6 — 8 phút, và một đợt điều trịkhông kéo dài quá 5 — 7 ngày Các đợt điều trị tiếp theo cách đợt trước ít nhất là 3 tuần

2.2.3 Tác dụng sinh học của dòng điện xungDòng điện xung có cường độ thay đổi đột ngột nên điện trường tác dụng trên cơthể nằm giữa các điện cực cũng thay đổi đột ngột theo sự lên xuống của các xung Mặtkhác sự tiếp diễn các xung theo một tần số nhất định cũng là một đặc điểm khác với tácdụng liên tục của dòng điện một chiều

Khi cho một dòng điện xung tác dụng trên cơ thé thì ta quan sát thay các tác dungsau đây

— Tác dụng kích thích : do sự lên xuống của cường độ, độ dốc lên xuống càngdựng đứng thi tác dụng kích thích càng mạnh Đó là do mật độ các ion trên màng tế bàovà tô chức bị thay đối đột ngột mỗi lần điện trường giữa các điện cực thay đối Khi tần số

xung dưới 20Hz thì mỗi xung giật một cái như có người đập vào và gây co cơ, từ 20 —

60Hz thì có cảm giác rung mạnh và co cơ liên tiếp, trên 60Hz thì cảm giác rung nhẹ danvà co cơ liên tục Khoảng 4.000 — 5.000Hz thi chỉ còn cảm giác lăn tan kiến bò nhẹ, cáccơ không rung, không co nữa, cảm giác gần giống như khi có một dòng điện một chiều đi

qua.

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 11 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

Đề đặc trưng định lượng cho mức đó kích thích của một tín hiệu điện, thường dùngcác tham số như sau:

+ Rheobase: được định nghĩa như cường độ ngưỡng gây co cơ tại một độ rộngxung điện cho trước Trong thực hành thường xác định Ip tại 100 hoặc 1000ms.Đơn vị đo là mA.

+ Chronaxie: là thời trị Đó là độ rộng xung của một dòng gây co cơ có cường độgap 2 lần Ip với đơn vị do ms

Múi tương quan định lượng giữa cường độ I và độ rộng xung t tuân theo hệ thức:

I = Ip(14to/t) (1)Trong đó:

I: _ là cường độ gây co cơ ứng với độ rộng xung tIp: là rheobase

t: _ là độ rộng xung đã chotc: là chronaxie

Đó chính là đường cong I/t (đường cong cường độ/ độ rộng xung) với dạnghyperbol như hình sau :

Hình 2.5 : Đường cong I/t trong ung sự co cơ Dưới đường cong này, cơ không

thé co

HVTH: NGUYEN TUAN ANH 12 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

+ Độ thích nghi (accommodation) : ngoài các đặc trưng trên, cường độ kích thíchthần kinh — cơ còn phụ thuộc vào tốc độ biến đổi cường độ dòng theo thời giandl/dt Sự biến đổi càng nhanh, cường độ kích thích càng mạnh và ngược lại vớicác dòng biến thiên càng chậm, hệ thần kinh cơ cảng ít kích thích Đó là khái niệmthích nghi.

— Tác dụng ức chế cảm giác và trương lực cơ : Khi dòng điện xung tác dụng liêntục thì nhanh chóng sau 30 giây đến | phút cảm giác rung và co cơ yếu dan Nếu có hiệntượng co thắt và đau trước đó thì các hiện tượng này giảm đi Tác dụng ức chế đến nhanhhơn, khi tần số xung cao hơn 60Hz Tần số gây ức chế tốt nhất là 100 — 150Hz

Stimulus| Acton potlentiaé of lhe stimu/ated muscle cell

|

Ce oo lơrztdtrenRepolas tƑŒftorr io ir Oc frosy Po thre « eld

2.3 Cơ chế giảm đau khi tác dụng dòng điện xung

2.3.1 Khái niệm về đauHiệp hội nghiên cứu đau quốc tế (International Association for the Study of Pain -IASP) đã định nghĩa: Dau là một cảm giác khó chịu, xuất hiện cùng lúc với sự tổn thươngcủa các mô tế bào Đau là kinh nghiệm được lượng giá bởi nhận thức chủ quan tùy theo

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 13 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

từng người, từng cảm giác về mỗi loại dau, là dau hiệu của bệnh tật va phải tìm ra nguyênnhân để chữa.

Như vậy, đau vừa có tính thực thể, là một cảm giác báo hiệu một ton thuong thucthé tại chỗ, lại vừa mang tinh chủ quan tâm lý, bao gồm cả những chứng dau tưởng tượng,đau không có căn nguyên hay gặp trên lâm sàng.

2.3.2 Phân loại đau— Đau cấp tính: là sự cảm nhận đau xảy ra gần như ngay lập tức sau khi có sự tácđộng vào các cơ quan thụ cảm nam ở các cơ quan, bộ phận cơ thé ngoai vi nhu xuong, da,co Dau cấp tính tồn tại trong thời gian ngắn ( < 6 thang ), có cường độ cao và ngưỡngđau cao hơn so với đau mãn tính.

Các loại đau cấp tính:+ Đau sau phẫu thuật (post operative pain).+ Đau sau chan thương (pain following trauma).+ Dau sau bỏng (pain following burn).

+ Dau san khoa (obstetric pain).— Đau mãn tinh: Xảy ra trong thời gian dai (> 6 thang ) Thường xảy ra khi con daucấp tính đi qua, có thé chia ra hai loại: dau mãn tính có liên quan đến ung thư và khôngliên quan đến ung thư

Các loại đau mãn tính:+ Dau lưng và cô (back and neck pain).+ Dau co (muscular pain).

HVTH: NGUYEN TUAN ANH 14 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

+ Đau sẹo (scar pain).+ Đau mặt (facial pain).+ Đau khung chau mạn tính (chronic pelvic pain).+ Đau do nguyên nhân thần kinh (neuropathic pain)

2.3.3 Quá trình cảm nhận cơn đau [4,5]Quá trình cảm nhận cơn đau ở ngoại vi— Quá trình dẫn truyền tín hiệu đau ở ngoại vi lên hệ thần kinh trung ương— Quá trình cảm nhận cơn đau ở não

a Quá trình cảm nhận cơn đau ở ngoại vi:

Sự nhận cảm đau bắt đầu từ các thụ cảm thể phân bố khắp noi trong cơ thé, cónhiều giả thuyết về vai trò và chức năng của các thụ cảm thé này, trong đó dang chú ýnhất là hai thuyết:

e Thuyét vé cường độ (hay thuyết không đặc hiệu): do Gold Scheider đề xuất

năm 1894 Theo thuyết này thì các kích thích đau không có tính đặc hiệu mà có liên quanđến cường độ kích thích: cùng một kích thích ở cường độ thấp thì không gây đau nhưngvới cường độ cao thì lại gây đau.

e Thuyết đặc hiệu: do Muller dé xuất vào gan cuối thé kỷ 19, theo ông mỗimột trong 5 giác quan (vi giác, khứu giác, thính giác, thị giác, xúc giác) được nhận cảmvà dẫn truyền theo một đường riêng và có một vùng đặc hiệu trên não nhận cảm và phântích Thuyết này được Frey phát triển, ông đã chứng minh băng thực nghiệm các cảm giácxúc giác, nhiệt nóng, nhiệt lạnh và đau có các receptor nhận cảm khác nhau.

Theo thuyết đặc hiệu, thông tin về nhận cảm dau do tôn thương bắt đầu từ các thụ

cảm thể (receptor) nhận cảm đau chuyên biệt, đó là các tận cùng thần kinh tự do, phân bồở khap các tô chức cơ thê, chủ yêu ở mô da, mô cơ, khớp và thành các tạng Cac thu cảm

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 15 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

thé này trong điều kiện bình thường thi “im lặng” không hoạt động, chỉ bị kích thích khi môbị ton thương Bao gôm các loại thụ cảm thể nhận cảm đau sau:

‹ Các thụ cảm thé nhận kích thích cơ học.‹ Các thụ cảm thé nhận kích thích hóa học.‹ Các thụ cảm thé nhận kích thích nhiệt.‹ Các thụ cảm thé nhận kích thích áp lực.Các thụ cảm thể nhận cảm đau có tính không thích nghỉ: với đa số các loại thụ cảmthể, khi bị kích thích tác động liên tục thì có hiện tượng thích nghi với kích thích đó, khiđó những kích thích sau phải có cường độ lớn hơn thì mới có đáp ứng băng với kích thíchtrước đó Ngược lại, khi kích thích đau tác động liên tục thì các thụ cảm thể nhận cảm đaungày càng bị hoạt hóa Do đó ngưỡng đau ngày càng giảm và làm tăng cảm giác dau Tínhkhông thích nghi của các thụ cảm thé nhận cảm đau có ý nghĩa quan trọng ở chỗ nó kiêntrì thông báo cho trung tâm biết những tổn thương gây đau đang tôn tại

Ngưỡng đau là cường độ kích thích nhỏ nhất có thể gây ra được cảm giác đau Mộtcường độ kích thích mạnh sẽ gây ra cảm giác đau sau một thời gian ngắn (1 giây), nhưngcường độ kích thích nhẹ đòi hỏi thời gian dài hơn (vài giây) mới gây được cảm giác đau.

b Quá trình dẫn truyền tín hiệu dau ở ngoại vi lên hệ thần kinh trung ương:Sự dẫn truyền cảm giác từ ngoại vi vào tủy sống do thân tế bao neuron thứ nhấtnăm ở hạch gai rễ sau đảm nhiệm Các sợi thần kinh dẫn truyền cảm giác (hướng tâm)gồm các loại có kích thước và tốc độ dẫn truyền khác nhau

Các sợi Aa và AB (typ I và II) là những sợi to, có bao myelin, tốc độ dẫn truyềnnhanh, chủ yếu dẫn truyền cảm giác bản thé (cảm giác sâu, xúc giác tinh) Các sợi Ad (typII) và C là những sợi nhỏ va chủ yếu dẫn truyền cảm giác đau, nhiệt và xúc giác thô Soi

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH l6 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

Ad có bao myelin mỏng nên dẫn truyền cảm giác đau nhanh hon sợi C không có baomyelin Vì vậy người ta gọi sợi Ad là sợi dẫn truyền cảm giác đau nhanh, còn sợi C là sợidẫn truyền cảm giác dau chậm.

Vì sợi thần kinh dẫn truyền cảm giác đau có hai loại như vậy, nên khi có một kíchthích với cường độ mạnh sé cho ta cảm giác dau dup: ngay sau khi có kích thích sẽ cócảm giác đau nhói sau đó có cảm giác đau rát Cảm giác đau nhói đến nhanh (do được dẫntruyền theo sợi AS) để báo cho ta biết đang có một kích thích nào đó có tác hại cho cơ thểvà cần phải đáp ứng để có thể thoát khỏi kích thích có hại đó Cảm giác đau rát đến chậm(do được dẫn truyền theo sợi C), nhưng có xu hướng ngày càng mạnh gây cho người ta mộtcảm giác dau đớn không chịu nỗi dé thôi thúc người ta sớm loại bỏ kích thích có hại đó

c Quá trình cảm nhận cơn đau ở não:

Đường dẫn truyền cảm giác dau, nhiệt và xúc giác thô (soi Ad và C) đi từ rễ sauvào sừng sau tủy sống, ở đó các axon của neurone thứ nhất hay neurone ngoại vi kết thúcvà tiếp xúc với neurone thứ hai trong sừng sau tủy sống theo các lớp khác nhau (lớpRexed) Các sợi Ad tiếp nối synapse đầu tiên trong lớp I (viền Waldeyer) và lớp V, trongkhi sợi C tiếp nối synapse đầu tiên trong lớp II (còn gọi là chất keo Rolando) (Hinh2.7 )

ve) \ =

Hình 2.7 : các lớp Rexed trong tủy sống

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 17 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

Có hai nhóm tế bào chính được hoạt hóa bởi việc kích thích các sợi nhỏ, mảnh:e Nhóm các neurone nhận cảm đau tổn thương không chuyên biệt: cácneurone này đáp ứng cùng một lúc vừa với các kích thích cơ học nhẹ và vừa với nhữngkích thích nhận cảm đau tốn thương cơ học, nhiệt và đôi khi hóa học, các neurone này cóđặc tinh làm tăng kiểu đau như luỗng điện giật tùy theo cường độ kích thích.

e Nhóm neurone nhận cảm dau tốn thương chuyên biệt: các neurone này chỉbị hoạt hóa khi có các kích thích cơ học và kích thích nhiệt dữ dội, nghĩa là chỉ bị hoạthóa bởi kích thích đau tôn thương

Nhân đồi thị trong lop

``”* Viung đưới đổi

Bá gat lưới thị(da synapse)

e sac

Sot Ad

Hình 2 8 Sơ đô dẫn truyền dau nhiệt và xúc giác thô

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 18 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

Các sợi trục của neurone thứ hai này chạy qua mép xám trước và bắt chéo sang cộtbên phía đối diện rồi đi lên đôi thị tạo thành bó gai thị Các sợi bắt chéo đi sang phía đốidiện không phải nằm trên một mặt phăng nằm ngang ngay ở mức khoanh tủy đó mà đichếch nghiêng lên trên khoảng 2 — 3 khoanh Vì vậy khi tổn thương cột bên ở một mứcnào đó thì giới hạn trên của rối loạn cảm giác đau, nhiệt theo kiểu đường dẫn truyền ở bênđối diện bao giờ cũng thấp hơn mức ton thương thực sự Bo gai thị chia thành 3 bó nhỏ(Hình 2.6 )

e Bo tân gai thị: dan truyền lên các nhân đặc hiệu năm ở phía sau đôi thị, chocảm giác va vi trí.

e Bo cựu gai thị: dẫn truyền lên các nhân không đặc hiệu và lên vỏ não một cách

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 19 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

Đổi thi (Neurone IL)

Dai Feil trang

\ Nhan Goll và Burdach

Từ neurone thứ ba ở đồi thị cho các sợi họp thành bó thị vỏ đi qua 1/3 sau của đùisau bao trong, qua vành tia tới vỏ não hồi sau trung tâm (hồi đỉnh lên vùng SI và SID) vàthùy đỉnh dé phân tích va ra quyết định đáp ứng:

e Vung SI phân tích đau ở mức độ tinh vi.

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 20 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

e Vung SII phân biệt về vị trí, cường độ, tần số kích thích (gây hiệu ứng vỏnão).

2.3.4 Cơ chế giảm đaua Kiểm soát đau ở tủy sống và thuyết cong kiểm soát:

Thuyết công kiểm soát (gate control theory) do Melzack và Wall (1965) đưa radựa trên sự dẫn truyền va cau trúc giải phẫu của các sợi thần kinh ở mức tủy sống (Hình2.10), thuyết này cho rang:

e Khi có kích thích dau, các thụ cảm thé nhận cảm dau tôn thương sẽ mã hóavề số lượng, tần số, không gian, thời gian rồi truyền vào theo các sợi thần kinh dẫn truyềncảm giác đau hướng tâm (sợi Ad và C) qua hạch gai vào sừng sau tủy sống và tiếp xúc vớitế bào neurone thứ hai hay tế bào T (transmission cell - tế bào dan truyền) tù đó dẫntruyền lên trung ương Trước khi tiếp xúc với tế bào T, các sợi này cho ra một nhánh tiếpxúc với neurone liên hop Neurone liên hợp đóng vai trò như một kẻ gác công, khi hưngphan thì gây ra ức chế dẫn truyền trước sinap của soi Ad và C (đóng công) Nhung lúcnày xung động từ soi Ad và sợi C gây ức chế neurone liên hợp nên không gây ra ức chếdẫn truyền trước sinap soi Ad và C (cổng mở), do đó xung động được dẫn truyền lên đôithị và vỏ não cho ta cảm giác đau.

T— Z sx Điện xưng - Sot to Aava AB

— :

Dau - Soi nhà Adva C

` Neurone liên hợp

`*x T8 bào 7

Hình 2.10: Cơ chế công kiểm soát

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 21 GVHD: TS HUYNH QUANG LINH

e Các sợi to (Aa và AB) chủ yếu dẫn truyền cảm giác bản thé Các sợi nàycũng cho một nhánh tiếp xúc với neurone liên hợp trước khi đi lên trên Các xung động từsợi to gây hung phan neurone liên hợp, do đó gây ức chế dẫn truyền trước sinap của cảsợi to và sợi nhỏ (đóng cổng), khi đó xung động đau bị chặn lại trước khi tiếp xúc với tếbào T làm mât cảm giác đau.

b Kiểm soát đau trên tủy và thuyết giảm đau nội sinh:Sự kiểm soát trên tủy chủ yếu tại một số vùng từ thân não trở lên, các neuronethuộc các vùng này phát xuất ra các đường ức chế đi xuống Một số thí nghiệm trên chuộtcho thấy, nếu kích thích vùng chất xám quanh rãnh sylvius sẽ tạo ra tác dụng giảm đaumạnh Người ta đã xác định rằng tác dụng giảm đau này chủ yếu là xuất phát từ vùngbụng của chất xám quanh rãnh sylvius, vùng này tương ứng với nhân lưng của đường đanchứa nhiều thân tế bao serotoninergic

Việc kích thích chất xám quanh rãnh sylvius ức ché một số phản xạ nhận cảm đauton thương chứng tỏ tac dụng giảm đau một phan do đường ức chế đi xuống, điều này phùhợp với chứng minh răng, với sự kích thích như trên sẽ làm giảm một cách rõ rệt các đápứng của các neurone ở sừng sau đối với những kích thích nhận cảm đau tốn thương Honnữa người ta đã chứng minh việc sử dụng naloxone (đối vận của opiat) sẽ làm mất tácdụng giảm đau có được do kích thích vùng chất xám quanh rãnh sylvius hay kích thíchnhân đan lớn, điều này chứng tỏ các kích thích trung ương gây nên sự phóng thíchmorphine nội sinh

Từ các dữ kiện trên, nhiều tác giả khác nhau đã cho rằng có sự hiện diện của một

hệ thống, giảm đau nội sinh tác động vào các cầu trúc khác nhau ở trung não, cầu não và

thân não Hệ thống này tham gia vào vòng tác động ức chế ngược chiều được tạo ra từ cáckích thích di dội dẫn đến sự ức chế trở về việc dẫn truyền các thông tin nhận cảm đau tônthương ở vùng tủy.

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 22 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

Thuyết giảm đau nội sinh:Khi có kích thích đau được dẫn truyền về, hệ thống thần kinh trung ương sẽ tiết racác chất enkephalin có tác dụng làm giảm đau giống như morphine, gọi là các endorphine(endo = endogenous - nội sinh, orphin = morphine, tức là morphine nội sinh) Cácendorphine gan vào các receptor morphinic cũng gây giảm đau va sảng khoái, nhưng tácdụng nảy hết nhanh do các endorphine nhanh chóng bị hóa giáng nên không gây nghiện.

Các trạng thái tâm lý vui vẻ, thoải mái, sung sướng, hạnh phúc, lạc quan có tácdụng kích thích giải phóng endorphine rất mạnh, tạo cho cơ thể cảm giác khoái cảm lânglâng Một số bài tập thể dục, xoa bóp các tác nhân kích thích điện cũng có tác dụng kíchthích giải phóng endorphine gây giảm đau.

VỀ mặt sinh hóa, endorphine là các peptid, lúc đầu người ta tìm thấy hai loạipentapeptid ở tuyến yên bò và não lợn là:

e Methionin — encephalin (Met-enkaphalin) gồm Tyr,-Gly2-Gly3-Phe,-Mets.e Leucin— encephalin (Leu-enkephalin) gồm Tyr¡-Cly›-Glya-Phea-Leus.Đến nay đã tìm thêm nhiều loại peptid đặc hiệu khác Tất cả các peptid này (trừ leu— encephalin) đều có thứ tự sắp xếp các acid amin như ở một hormon tuyến yên là B -lipotropin (B-LPH) B-LPH gồm 91 acid amin, đóng vai trò là một phân tử tích lũy, khiđược enzym tương ứng xúc tác sẽ cắt khúc để giải phóng ra alpha, beta và gama -endorphine Những endorphine nảy đều chứa met-enkephalin trong đuôi peptid củachúng a, B vay - endorphine (rõ nhất là y) có ái lực với receptor morphinic còn mạnh hơncả morphine, có tac dụng morphinic rõ và bền hon cả chính morphine Tuyến yên còn tiếtra một peptid nữa là anodynin, đi vào máu va tác động lên các receptor ngoại biên cuamorphine, nhưng cũng có thê theo mau dé gan vào receptor ở não.

2.4 Cơ sở sinh học [1]Các phân tử co bản cấu tạo nên cơ thé sống là protit, glucit và lipit hay ta thường gọilà chất đạm, chất đường và chất béo trong trạng thái tinh khiết và khô chúng không dẫnđiện hay gọi là các chat điện môi Tuy nhiên tat cả các tê bào và mô trong co thê đêu chứa

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 23 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

hoặc thấm các chất lỏng (máu và các chất dịch khác nhau như nội bào, dịch gian bào).Trong thành phần của các dịch này ngoài các chất keo hữu cơ còn các dung dịch điện lý.Các dịch này dẫn điện cao và do đó các phân tử cơ bản cấu tạo nên chất sống cũng là vậtdẫn tương đối tốt, theo nguyên tac: càng chứa nhiều dich thì độ dẫn điện cảng lớn Độ danđiện đối với dong một chiều là một đại lượng vật lý đặc trưng cho các loại mô khác nhau.

Các mô trong cơ thể được cấu tạo từ các tế bào được bao bọc bởi dịch mô (dịchgian bao) Mỗi tế bào liên quan đến hai môi trường dẫn điện tương đối tốt là dịch gian baovà dịch nội bào (bảo chất) bị ngăn cách bởi một lớp dẫn điện kém là màng tế bảo Mỗi hệthống như vậy hoạt động như một tụ điện và được đặc trưng bang một giá tri cua điệndung C Khi có điện trường một chiều tác dụng lên mô ở hai phía của màng có sự tích tụcác ion trái dẫu do đó hệ thống hành xử như một tụ điện được tích điện

F————— Xa ong tế brain

eh gian: bac

| rtm S09: oeces

G

Hình 2.11: Dién dung của co thé sống với cấu trúc mang dién hình, tương duonghai tu

dién mac noi tiépTừ đó ta thay tế bao có độ dẫn điện không phải cao lắm với dòng một chiều.Nhưng đối với dòng xoay chiều, dòng điện chủ yếu do sự dao động của các ion trong dịchnội bào và dịch gian bào tạo nên có giá trị lớn hơn nhiều Hơn nữa tần số càng tăng thì giátrị của dòng điện sẽ càng lớn theo tính chất của tụ điện Cấu trúc màng là một cầu trúctương đối điển hình trong tổ chức của cơ thé sống không chỉ ở mức độ tế bào Chang hantrong các mô còn có các câu trúc vĩ mô gôm các mạc mô liên kêt khác nhau và các mang

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 24 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

ngăn là những tổ chức dẫn điện kém,ở hai mặt của chúng lại có các mô dồi dào dịch - tứclà dẫn điện tốt Do đó dẫn điện theo kiểu tụ điện là một tính chất cơ bản về mặt điện củacơ thé sống Người ta nói các mô của cơ thé mang tính điện dung rõ rệt.

Nhờ các tinh chất điện thụ động của cơ thé sống như đã miêu tả ở trên có thé dùngcác sơ đỗ tương đương khi nghiên cứu các dòng điện chạy qua cơ thể Một machđiệntương đương với phần mô nằm giữa hai điện cực đặt lên bề mặt cơ thể phải chứa cácthành phần có độ dẫn điện như điện dung tức là phải có các điện trở và các tụ điện mắcnối tiếp hay mắc song song Mạch tương đương hay được sử dụng nhất là mạch gồm tụđiện C mắc nối tiếp với trở R' rồi tất cả mắc song song với trở R (hình vẽ minh họa mộtthí dụ cho lớp da và các đám tế bào dưới da cùng với lớp lót giữa điện cực và da) Mộtkhả năng khác cho mạch tương đương là hình b: điện trở R mắc song song với tụ điện Cthường dùng cho các mô năm sâu, trở kháng toàn mạch đối với dòng xoay chiều hình sincó tần số f là :

1Z

[Ge + wey 5

Theo biểu thức này, giả sử R và C không đổi, khi tần số tăng lên thì trở kháng sẽgiảm xuống Trong các điều kiện thông thường ở liệu pháp dòng một chiều thì trở khángcó giá trị trong khoảng 1000 - 5000Q, còn với các liệu pháp cao tần trở kháng giảm xuốngchỉ còn vài trăm thậm chi vài chục Q Điều cuối cùng chúng ta cần lưu ý 1a các thông sốbiểu thị các đặc tính điện (độ dẫn và điện dung) của các cơ quan và mô trong cơ thé phuthuộc vào nhiều trang thái sinh ly của ching Chang hạn cường độ dòng máu trong machngoại vi ảnh hưởng rất nhiều đến độ dẫn điện của mô có dòng máu chảy qua Đây cũng làmột nguyên tắc sử dụng trong lưu huyết não đô

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 25 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

Hình 2.12: So đồ tương đương

a Cho lớp sát dab Cho các mô nằm sâu dưới daTrong điện thụ động với tư cách là một tụ điện, mang tế bào Ø1ữ vai trò quan trọngtrong độ dẫn điện của cau trúc sống Trong điện sinh lý do cau trúc bán thấm của màng vacơ chế vận chuyến tích cực qua màng khi tiêu thụ năng lượng nhờ phân huỷ ATP (bơmNa - K) sẽ xuất hiện sự phân bố bất đối xứng điện tích qua mảng va từ đó sinh ra điện thémàng tế bào Sự tôn tại điện thé màng là một đặc trưng quan trọng của sự sống tế bào vàquá trình biến đối của điện thế màng liên quan chặt chẽ đến các chức năng sống của màngtế bào Các tác dụng kích thích lên tế bào cơ và tế bào thần kinh cùng sự lan truyền kíchthích dọc theo các tế bào đó, các phép đo điện tim - điện não - điện cơ đều liên quanđến điện thế màng tế bào

Các phép đo chính xác đã chứng minh răng, giữa phía trong va phía ngoai củamảng tế bào sống bao giờ cũng tồn tại một hiệu điện thế Vẻ giá trị, hiệu điện thế này là70mV Về hướng phía trong màng tế bào tích điện âm còn phía ngoài mang tế bào tíchđiện dương Điện thế này gọi là điện thế nghỉ Nếu điện thế màng không còn thì tế bàocũng không thé bị kích thích, sự sống của tế bảo cham dứt Về co bản điện thé màng tếbào do ion Kali sinh ra Trong cơ thể người nồng độ Kali trong tế bào cao hơn ngoài tếbào chừng 50 lần và tồn tại dưới dạng các ion tích điện dương - gọi là các cation Các iongăn bó với ion Kali và trung hòa nó về mặt điện tích là các đại phân tử protein hay axítamin (gọi là các anion) Tuy nhiên màng tế bào có tính bán thẫm: các ion Kali có thé dễdàng chui qua trong khi các đại phân tử bị chặn lại Do nồng độ ion Kali ở trong tế bàonhiều nên chúng chuyền ra ngoài dé hướng tới cân băng Kết quả là phía trong tế bào mat

HVTH:NGUYÊNTUẤNANH 26 GVHD:TS.HUỲNHQUANG LINH.

đi các điện tích dương và thừa ra các điện tích âm Từ đó hình thành một điện trường cóxu hướng ngăn cản sự chuyển dời của ion ion Kali từ trong ra ngoài tế bao Tới một lúcnào đó hai quá trình ngược chiêu nay sẽ cân băng và trạng thái dừng được hình thành Cácion Kali ở trạng thái dừng như vậy tạo nên một điện thế giữa hai phía màng tế bào Điệnthế này có thể tính được và cũng có thể đo được Đó chính là điện thế nghỉ mà ta đã nói ởtrên.

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 27 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH

Bên trong tế bào Màng tế bào Bên ngoài tế bào

| Cổng K* mở

AS ® @ @ K (lich điện dương)

@ Na' (tích điện dương)

`

- Điện tích âm

Cổng Na” đóngHình 2 14: Phân bố ion và tính thấm cau màng tế bàoDo chênh lệch nồng độ vừa nói ở trên, ion Natri di từ ngoài vào trong tế bào theocơ chế khuếch tán dưới dạng một đám mây và tạo nên một điện thế dương bên trong vàâm bên ngoài tế bào Vì ngược dấu với điện thế nghỉ (vốn dương bên ngoài và âm bêntrong tế bào) quá trình này được gọi là đảo cực Thế hình thành lúc đó gọi là thế hoạtđộng Đi vào chỉ tiết ta sẽ có các quá trình sau :

‹ Giảm điện thé màng: Trước hết thế nghỉ giảm dan xuống dưới một giá trị hiệudụng nhờ một kích thích điện từ bên ngoài hay một dòng cục bộ bên trong một hoạt độngtự phát nhờ đó độ thắm qua của màng đối với Natri tăng lên Trong quá trình nay vai tròcủa Natri là quyết định thông qua các kênh dẫn mở ra đột ngột

¢ Đảo cực trên mang: Dòng chuyển vận Natri từ ngoài vào trong màng tăng lênliên tục đến lúc điện thế bên ngoài màng trở nên âm so với bên trong tế bao Tăng điệnthế hoạt động Quá trình vận chuyển ion Natri mang tính chất bão tap Đây là hai quátrình song song hỗ trợ cho nhau: độ thấm của màng đối với Natri tăng lên và điện thếmảng tiếp tục theo hướng đảo cực Người ta nói đây là quá trình tự khuếch đại Kết quả

HVTH: NGUYÊN TUẦN ANH 28 GVHD: TS HUỲNH QUANG LINH