Thiết kế và chế tạo mô hình đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh

i ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG o0o LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÈN CHIẾU TRỊ BỆNH VÀNG DA DÀNH CHO TRẺ SƠ SINH GVHD: ThS. VÕ NHẬT QUANG SVTH: HUỲNH THẾ HOÀNG Tp HCM, Tháng 01 năm 2007 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2 Như chúng ta đã biết, trong bất kỳ một xã hội nào vấn đề chăm sóc sức khỏe đã và luôn luôn được quan tâm. Vì thế, ngày nay khoa học phát triển cũng luôn luôn quan tâm đến lĩnh vực y tế, chính vì thế đã làm cho việc chăm sóc sức khỏe ngày một tốt hơn. Đóng một vai trò quan trọng đó là các thiết bị y tế, và càng ngày thiết bị y tế càng thể hiện rõ vai trò quan trọng của nó trong chẩn đoán và điều trị. Theo quan điểm hiện đại, ngành y tế không chỉ bao gồm y, dược mà còn có trang thiết bị y tế, tạo thành thế kiềng ba chân vững mạnh. Không thể có một nền y tế mạnh một khi trang thiết bị y tế c òn nghèo nàn và lạc hậu. Đối với nước ta, một nước đang phát triển, các thiết bị y tế hiện đại hầu nh ư là nhập khẩu. Cho nên việc tiếp cận và tiến tới làm chủ và sản xuất các thiết bị y tế là một vấn đề cấp thiết. Vì vậy, đề tài luận văn này cũng không ngoài mục đích đó, cụ thể là tiếp cận tìm hiểu thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh. Cũng giống như hầu hết các thiết bị y tế, thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh cũng nhập khẩu với giá rất mắc tiền. Cũng vì lý do này mà các bệnh viện được trang bị với số lượng hạn chế không đủ đáp ứng nhu cầu thực tế và làm tăng chi phí điều trị. Ngoài ra, chính vì lý do kinh tế nên người ta đã tìm cách chế tạo các đèn chiếu vàng da phục vụ cho công tác điều trị trong nước. Bệnh viện Phụ sản Từ Dũ trước đây dùng bóng đèn compact. Bệnh viện Nhi đồng 1 và các bệnh viện tuyến dưới dùng bóng đèn huỳnh quang 0,6 m. Tuy nhiên các đèn chiếu vàng da này cũng bộc lộ rõ những khuyết điểm. Ví dụ như là sử dụng các bóng đèn phát ra không đúng bước sóng yêu cầu, không kiểm tra được cường độ sáng yêu cầu, tuổi thọ ngắn, Vì thế nên sẽ kéo dài thời gian điều trị, hoặc kết quả điều trị không mong muốn. Ngoài ra đây là một đề tài mới, việc tiếp cận với nó giúp cho tôi hiểu được hoạt động của một thiết bị y tế điển hình, từ đó trong quá trình tìm hiểu rút ra những y tưởng để hình thành nên mô hình thiết bị với những cải tiến thích hợp, l àm tăng hiệu quả điều trị, cải tiến thêm một số chức năng làm cho việc sử dụng dễ dàng hơn. Hơn nữa, đề tài này cũng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3 chú trọng đến việc sử dụng các linh kiện có sẵn ở thị trường Việt Nam, nhưng vẫn phải đảm bảo chất lượng của thiết bị, đồng thời làm giảm giá thành thiết bị. Vì thế mà vấn đề thực tế ngày càng thôi thúc em tiếp cận và nghiên cứu lĩnh vực này, với mục đích tìm hiểu và học tâp một vấn đề mới và trang bị các kiến thức cần thiết cho một sinh viên sắp ra trường cùng với mong muốn thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da có giá thành thấp và có các cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả trong quá tr ình điều trị, cụ thể những mục tiêu nghiên cứu như sau: + Nghiên cứu tổng quan lý thuyết về bệnh vàng da: nguyên nhân, các phương pháp điều trị mà cụ thể là dùng quang trị liệu. + Tìm hiểu hoạt động của thiết bị y tế trên cơ sở đó hình thành ý tưởng thiết kế và cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả điều trị v à sử dụng. + Thiết kế hệ thống đèn chiếu và áp dụng điều khiển tự động vào thiết bị + Hoàn thành mô hình thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh và cân chỉnh thiết bị. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5 2.1 Cơ sở lý thuyết về bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh.[1] 2.1.1 Cơ sở lý thuyết về bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh. Vàng da là do sự gia tăng Bilirubine ( Bil ) trong máu . - Ở người lớn khi Bil > 2mg% sẽ xuất hiện v àng da . - Ở trẻ sơ sinh khi Bil > 7 mg% sẽ xuất hiện vàng da . Bilirubin hình thành do sự thoái biến của Heme . 2.1.2 Chu trình biến dưỡng của Bilirubine.[1] 2.1.2.1 Sơ đồ biến dưỡng Chu trình biến dưỡng của Bilirubine gồm 4 giai đoạn : +Giai đoạn 1: xảy ra trong hệ thống võng nội mô . +Giai đoạn 2: xảy ra trong máu . +Giai đoạn 3: xảy ra trong tế bào gan . +Giai đoạn 4: xảy ra trong ống tiêu hóa . Hình 2.1 Em bé vàng da và em bé bình thường Chu trình biến dưỡng của Bilirubine có thể tóm tắt qua h ình sau: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Hình 2.2 Chu trình biến dưỡng của bilirubine [1] - Giai đoạn 1: xảy ra trong hệ thống võng nội mô, Hemoglobine được chia thành heme và globine. Dưới tác dụng của biliverdine reductase, biliverdine đuợc biến đổi th ành Hemoglobine Heme Bilirubine gián tiếp Liên kết với Albumin Không liên kếtvàng da nhân Men giữ Ligandine Men chuyển Glycuronyl transferrase Blirubine trực tiếp Mật Phá hủy tại ruột Loại bỏ Hủy bỏ men chuyển Chu trình ruột gan Stercobiline Urobiline Trào ngược dòng Bài tiết Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Giai đoạn 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 7 Bilirubine gián tiếp đưa vào mạch máu lưu thông. Một gram hemoglobine cho ra 64 µmol bilirubine = 35gram Bilirubine. Trọng lương phân tử nhỏ của Bilirubine cho phép nó thấm dể dàng qua các màng, và là loại dể hòa tan trong mỡ nên thường thấm vào các phũ tạng có nhiều chất Phospholopide như: da, niêm mạc, não… - Giai đoạn 2: xảy ra trong máu, là giai đoạn chuyển vận Bilirubine gián tiếp về gan bởi sự kết hợp Bilirubine-Albumine. Một mol Albumine kết hợp với ít nhất một mol Bilirubine. Một trẻ sơ sinh, một lít máu chứa 510 µmol Albumine = 35g, có thể kết hợp với 500 µmol Bilirubine. Nơi kết hợp này không chuyên biệt và cũng có thể có các phân tử khác bám vào. Một phần Bilirubine kết hợp Albumine, c òn một phần ở dạng tự do không kết hợp. - Giai đoạn 3: xảy ra trong tế bào gan, có sự tham gia của 2 loại men chính, diễn tiến như sau: Các phức hợp Bilirubine-Albumine được giữ ở tế bào gan trước tiên do men Ligandine, sau đó, dưới tác dụng của men Glycuronyl tranferase, Bilirubine gián tiếp được biến thành Bilirubine trực tiếp tan trong nước, được thải ra bởi mật. - Giai đoạn 4: xảy ra trong ống tiêu hóa, một phần Bilirubine trực tiếp có thể bị tác dụng ngược lại cũa men β-Glycuronidase transferase, Bilirubine gián ti ếp được biến thành Bilirubine trực tiếp tan được trong nước, được thải ra bởi mật. 2.1.2.2 Biến dưỡng Bilirubine trong bào thai . Trong bào thai, sự biến dưỡng Bilirubine tùy theo tình trạng của thai. Sự sản xuất Bilirubine bắt đầu sớm vào tuần lể thứ 12 của thai kỳ và đạt đến 1700 µmol suốt thai kỳ. Bilirubine được biến đổi tại gan của mẹ: Bilirubine của con kết hợp với Albumine bào thai đến nhau thai, kết nối rời ra, Bilirubine của con qua nhau thai v à kết hợp Albumine của mẹ. Đường đi qua nhau thai đuợc thực hiện nhanh chóng v à gần như hoàn toàn. Duy chỉ có một phần nhỏ Bilirubine được biến đổi trong gan của bào thai mặc dù các men hoạt động còn yếu kém, và lượng Bilirubine này được đưa xuống ruột. Khi chào đời, trong LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 8 phân su chứa khoảng 340 µmol Bilirubine, mặc d ù chu trình ruột gan vẩn chưa hoạt động trong giai đoạn bào thai . Khi sơ sinh chào đời, điều kiện về biến dưỡng thay đổi đột ngột. Nhiệm cụ sàng lọc của nhau thai chấm dứt. Bilirubine sản xuất tỷ lệ thuận với sự tán huyết máu s ơ sinh, đạt đến 14,5 µmol/kg/24 giờ= 8,5 mg/kg/24 giờ. Gấp đôi lượng Bilirubine của người lớn . Ngoài ra gan làm việc hãy còn yếu do 3 cơ chế: xáo trộn huyết động học do còn Ductus Venosus, lượng protein còn thấp và nhất là men Glycuronyl tranferase hoạt động chưa hữu hiệu ( số men GT chỉ bằng với ng ười lớn vào tháng thứ 3 sau sanh ) . Cuối cùng là do sự vắng mặt của vi khuẩn đường ruột (Flore Intestinale), pH kiềm của đoạn ruột non và sự hiện diện của β-Glycuronidase đã tạo điều kiện cho sự tái hấp thu của ruột, duy trì chu trình ruột gan . Với tất cả những đặc tính trên cho thấy vàng da ở sơ sinh có thể là do sinh lý nhưng cũng có thể là bệnh lý . 2.1.3 Nguyên nhân gây vàng da do tăng Bilirubin gián ti ếp ở trẻ sơ sinh . Nguyên nhân gây vàng da do tăng Bilirubin gián ti ếp ở trẻ sơ sinh gồm có vàng da tán huyết và vàng da không tán huyết + Vàng da tán huyết: - Bất đống nhóm ABO. - Tán huyết bẩm sinh. - truyền lầm nhóm máu. - Vitamine K. - Naphtalene. - Nhiễm trùng vi trùng hay siêu vi. - bệnh lý bào thai. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9 + Vàng da không tán huyết: - Sinh non. - Sinh lý – ăn không đủ - Sữa mẹ. - Thiểu năng tuyến giáp. - Mucoviscidose. - Hẹp môn vị. - Mẹ bị tiểu đường - Tái hấp thu máu ở nơi xuất huyết. - Crigler Najjar. - Novobicocine-Ocytociques. 2.1.4 Giới thiệu các loại tổn thương do bệnh gây ra. -Vàng da sinh lý thấy ở 30 – 50% sơ sinh đủ tháng. Đây là một vàng da không bệnh lý trong đại đa số các trường hợp. Triệu chứng lâm sàng xuất hiện sau 24 giờ, riêng lẻ, không kèm theo lách to, nước tiểu có màu vàng sậm, lượng Bilirubine trong máu có thể lên tới 200-250 mol/l (12-13 mg%) Theo bệnh học thì vàng da sinh lý chứng tỏ khó khăn trong thích ứng của gan với những điều kiện mới khi chào đời. Men Glycuronyl transferase không đủ để biến đổi bilirubine gián tiếp với số lượng lớn do tán huyết sơ sinh. Tình trạng thoáng qua nhanh và điều này giải thích sự lành tính của vàng da sinh lý . Những yếu tố khác tạo thuận lợi cho vàng da sinh lý xảy ra như: trọng lượng lúc sinh thấp, nguồn gốc người châu Á, con trai, mẹ có dùng thuốc ngứa thai, trẻ có nhiễm trùng… Sinh lý Bệnh lý [...]... sự trên khảo sát các thiết bị trong các bệnh viện Chính vì vậy khi bắt tay vào thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh, cần phải cải tiến các hạn chế nh ư trên đã nêu trên Đó là cần phải tích hợp một thiết bị đo cường độ sáng đi kèm với thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh Để đảm bảo rằng việc theo dõi cường độ sáng trên da em bé là chính xác và đáng tin cậy Nhưng... trình kh ảo sát các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da trước đây và hiện đang sử dụng tại các bệnh viện thì tôi thấy có một số hạn chế, đây cũng l à nguyên nhân nảy ra một số ý tưởng trong quá trình thiết kế Các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh thường dùng các bóng đèn huỳnh quang, các thiết bì này thông thường thì chỉ có một hệ thống đèn và một giường cho em bé nằm DÀN ĐÈN GIƯỜNG EM BÉ... tiến trong quá trình thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh Như trình bày ở trên, trước đây các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh thường dùng bóng đèn huỳnh quang chuyên dụng Các bóng đèn huỳnh quang này được phủ một lớp huỳnh quang đặc biệt nhằm phát ra ánh sáng xanh có b ước sóng thích hợp Chính vì thế nên ánh sáng phát ra của những bóng đèn này là không liên... độ sáng dàn đèn, khối này chịu trách nhiệm nhận tín hiệu điều khiển của khối Vi xử lý để từ đó tăng hoặc giảm cường độ chiếu sáng lên da em bé nhằm giữ cho cường độ sáng trên da em bé luôn trong khoảng cài đặt xác định 3.4 Lựa chọn các linh kiện cho thiết bị 3.4.1 Lựa chọn bóng đèn Từ sơ đồ khối như trên, đây là nền tảng cơ sở để thiết kế thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh, trong... với bóng đèn huỳnh quang như vậy nên việc thay thế bằng đèn LED super bright là một cải tiến có ý nghĩa quan trọng về mặt công nghệ và phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới 3.3 Xây dựng sơ đồ khối cho thiết bị Dựa vào những tiêu chí như đã trình bày ở trên, từ đó giúp tôi thiết kế sơ đồ khối của thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh Để đáp ứng được những mục đích nêu trên sơ đồ khối... Hiển thị thông số hiện thời Hiển thị thông số cài đặt Phím nhấn cài đặt Hình 3.2 Sơ đồ khối thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh *) Giải thích sơ đồ khối Sơ đồ khối trên gốm có 9 khối Khối 1: Là dàn đèn, khối này sẻ bao gồm 1 ma trận các đén LED super bright, cách sắp sếp các đèn LED super bright này c ũng như số đèn LED super bright này được tính toán cụ thể nhằm đảm bảo công xuất v... trang bị rất hạn chế Các Bác sĩ hoặc y tá thông thường dựa vào kinh nghiệm của mình để điều chỉnh khoảng cách gi ữa dàn đèn và em bé, nhưng như thế thì rất thủ công và theo cảm tính của Bác sĩ nên sẽ không chính xác Chính vì những thực tế như vậy đã làm nảy sinh một số ý tưởng thiết kế thiết bị trị bệnh vàng da cho trẻ sơ sinh, sẽ được trình bày trong phần sau 3.2 Phương pháp nghiên cứu và giải thích... bé sẽ bị thiếu, dẫn tới kéo dài thời gian điều trị, gây ra thiệt hại về kinh tế cho người thân của em bé 22 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nhưng tất cả các thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da ở trẻ sơ sinh được biết ở các bệnh viện hiện nay đều không được tích hợp bộ phận đo cường độ sáng này Thiết bị đo cường độ sáng này thông thường được các bệnh viện mua riêng và của một hãng khác chuyên về đo lường với giá...LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Gần như trẻ non dưới 2000g lúc sinh đều bị vàng da Thông thường kéo dài đến 15-20 ngày và không có dấu hiệu lâm sàng gì khác, vàng da này được giải thích là do sự chưa trưởng thành của gan Tổn thương nguy hiểm của vàng da sinh lý đó là tổn thương não do tăng bilirubine gián tiếp Biến chứng nguy hiểm nhất của nó là vàng da nhân, khi l ượng bilirubine tăng hơn 20mg%... thành của 1 dàn đèn dùng LED thấp hơn so với 1 dàn đèn dùng bóng huỳnh quang +Việc sử dụng đèn LED làm cho dàn đèn cho c ấu trúc gọn hơn so với dàn đèn dùng bóng Huỳnh quang giúp cho quá trình sử dụng được thuận tiện và dể dàng hơn + Việc sử dụng đèn LED làm giảm quá trình sinh nhiệt do dàn đèn gây ra làm giảm yếu tố gây ảnh hưởng tới các thiết bị khác ví dụ như lông hấp em bé sơ sinh 24 LUẬN VĂN . tiếp cận tìm hiểu thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh. Cũng giống như hầu hết các thiết bị y tế, thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh cũng nhập khẩu với. điều trị v à sử dụng. + Thiết kế hệ thống đèn chiếu và áp dụng điều khiển tự động vào thiết bị + Hoàn thành mô hình thiết bị đèn chiếu trị bệnh vàng da dành cho trẻ sơ sinh và cân chỉnh thiết. là bệnh lý . 2.1.3 Nguyên nhân gây vàng da do tăng Bilirubin gián ti ếp ở trẻ sơ sinh . Nguyên nhân gây vàng da do tăng Bilirubin gián ti ếp ở trẻ sơ sinh gồm có vàng da tán huyết và vàng da