Thiết kế máy điện châm dùng dao động nghẹt

Ngày nay, với vai trò quan trọng của y tế trong cuộc sống, lĩnh vực điện tử y tế đ• chiếm vị trí quan trọng của công nghệ điện tử và được sự quan tâm thích đáng của nhiều nhà khoa học. Trong số các thiết bị điện tử y tế, điện châm là một trong những thiết bị điều trị không thể thiếu được của nền y học cổ truyền. Nó giúp cho các bác sĩ điều trị tốt hơn trong kỹ thuật châm tê cổ, hơn nữa nó còn có thể dùng để chuẩn đoán một số bệnh. Hiện nay trên thị trường thiết bị y tế Việt Nam có rất nhiều loại máy điện châm của nhiều h•ng, nhiều nước sản xuất, với nhiều mẫu m• chủng loại, với những tính năng khác nhau. ở trong nước cũng đ• có nhiều cơ sở chế tạo máy điện châm một tần số, hai tần số như xí nghiệp điện tử Giảng Võ, viện Y học châm cứu, ... với giá thành rẻ hơn rất nhiều lần so với các máy điện châm khác của Nhật, Trung Quốc... nhưng chúng đều hiển thị thông qua mức độ nhanh chạm của điốt phát quang, ứng với nấc đặt tần số của máy vì vậy làm giảm độ chính xác trong việc điều trị. Dựa trên những giới hạn về thực trạng thị trường Việt Nam hiện nay với sự giúp đỡ về kỹ thuật xung của thầy giáo Nguyễn Quốc Trung tôi xin trình bày về phần "Thiết kế máy điện châm dùng dao động nghẹt", một ứng dụng của kỹ thuật xung trong điều trị và chữa bệnh với hy vọng sẽ giúp cho các bác sỹ điều trị tốt hơn mà vẫn đảm bảo giá thành phù hợp với người Việt Nam.

Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh Lời nói đầu Ngày nay, với vai trò quan trọng của y tế trong cuộc sống, lĩnh vực điện tử y tế đã chiếm vị trí quan trọng của công nghệ điện tử và đợc sự quan tâm thích đáng của nhiều nhà khoa học. Trong số các thiết bị điện tử y tế, điện châm là một trong những thiết bị điều trị không thể thiếu đợc của nền y học cổ truyền. Nó giúp cho các bác sĩ điều trị tốt hơn trong kỹ thuật châm tê cổ, hơn nữa nó còn có thể dùng để chuẩn đoán một số bệnh. Hiện nay trên thị trờng thiết bị y tế Việt Nam có rất nhiều loại máy điện châm của nhiều hãng, nhiều nớc sản xuất, với nhiều mẫu mã chủng loại, với những tính năng khác nhau. ở trong nớc cũng đã có nhiều cơ sở chế tạo máy điện châm một tần số, hai tần số nh xí nghiệp điện tử Giảng Võ, viện Y học châm cứu, . với giá thành rẻ hơn rất nhiều lần so với các máy điện châm khác của Nhật, Trung Quốc . nhng chúng đều hiển thị thông qua mức độ nhanh chạm của điốt phát quang, ứng với nấc đặt tần số của máy vì vậy làm giảm độ chính xác trong việc điều trị. Dựa trên những giới hạn về thực trạng thị trờng Việt Nam hiện nay với sự giúp đỡ về kỹ thuật xung của thầy giáo Nguyễn Quốc Trung tôi xin trình bày về phần "Thiết kế máy điện châm dùng dao động nghẹt", một ứng dụng của kỹ thuật xung trong điều trị và chữa bệnh với hy vọng sẽ giúp cho các bác sỹ điều trị tốt hơn mà vẫn đảm bảo giá thành phù hợp với ngời Việt Nam. Do thời gian và trình độ có hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đợc sự góp ý, giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo, PTS Nguyễn Quốc Trung khoa điện tử viễn thông, kỹ s Long trờng sửa chữa thiết bị y tế đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này đúng thời gian quy định. 1 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh phần I KháI Niệm Chung Châm cứu là một trong các phơng pháp phòng bệnh và chữa bệnh cổ nhất đơn giản nhất của Đông Y. Nó có trớc phơng pháp chữa bệnh bằng dợc liệu . Châm là dùng đá mài nhọn hay kim châm vào huyệt. Cứu là dùng ngải (Mồi ngải hay điếu ngải) đốt cháy gây sức nóng trên huyệt. Phơng pháp này đợc truyền bá từ lâu tới nhiều nớc ở phơng Đông và hiện nay thì càng ngày càng đợc các nhà y học trên thế giới chú ý nghiên cứu và thực hành. 1-/ Sơ lợc lịch sử châm cứu Việt Nam Việt Nam là một trong hai nớc đã áp dụng phơng pháp châm cứu vào việc chữa bệnh sớm nhất. Lịch sử ngàn năm của châm cứu Việt Nam đã ghi lại tên tuổi của nhiều nhà châm cứu nổi tiếng nh : An Kỳ Sinh đời Hùng Vơng (2879 - 257 TCN) Thôi Vĩ đời Thục ( 257- 207 TCN ) Bảo Cô (309 - 363 sau CN) Trâu Canh đời Trần (TK 14) Nguyễn Đại Năng đời Hồ (1400 - 1407) Nguyễn Trực (TK 15) Lý Công Tuân (TK 17) Vũ Bình Phổ (TK 20) Hải Thợng Lãn Ông Lê Hữu Trác (TK 18) Nhiều tài liệu ghi chép về các phơng pháp chữa bệnh bằng châm cứu còn đợc lu truyền đền ngày nay . Sau CM T8, nhất là sau hoà bình lập lại năm 1945, châm cứu đã đợc đảng và chính phủ chú ý coi trọng. Tháng 10 năm 1968 hội châm cứu Việt Nam đợc thành lập nằm trong tổng hội y học Việt Nam. 2 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh Ngày nay châm cứu đã đợc dùng rộng rãi từ các trạm y tế đến một số viện, bệnh viện tỉnh, thành và trung ơng. 2-/ Những thành công trong châm cứu Qua nhiều năm thừa kế và phát huy môn châm cứu, chúng ta đã có nhiều cố gắng và đã đạt đợc những thành công đáng kể trong công tác điều trị bệnh nh: - Châm cứu có tác dụng giảm đau (nhất là đau cấp) rất nổi bật với việc châm tê giảm đau trớc, sau và trong khi phẫu thuật. - Có tác dụng để điều hoà chức năng (điều khí) - Đã thành công trong điều trị nhiều chứng bệnh thờng gặp trong nhân dân nh: đau thần kinh toạ, đau đầu, đau lng, mất ngủ, liệt thần kinh . - Châm cứu còn mở ra một hớng điều trị những bệnh khó cha nh câm điếc, giảm thị lực . Có thể thấy kết quả của công tác nghiên cứu khoa học và việc ứng dụng châm cứu trên thực tiễn lâm sàng về chữa bệnh. Châm tê đã chứng minh rõ tiềm năng thực sự của châm cứu. 3-/ Những hình thức châm cứu Dựa vào những tiềm năng thực sự của châm cứu cùng với những sắc thái đặc biệt của đất nóc trong việc thừa kế và phát huy vốn quý về châm cứu của cha ông, châm cứu VN đã biết kết hợp với y học hiện đại, ngày càng phát triển với nhiều hình thức nh thể châm, nhĩ châm, thuỳ châm, mai hoa châm, châm tê, chiếu tia hồng ngoại, tử ngoại lên huyệt, châm bằng tia Lade Một trong những hình thức đợc coi là thành công nhất trong việc kết hợp giữa cổ truyền và hiện đại là sản phẩm u việt nhằm đa châm cứu vào lĩnh vực mới, tiếp cận với hiện đại, trở thành một phơng pháp hiện đại, đó là hình thức tiêm vào huyệt rồi kích thích điện lên huyệt vừa phát huy tác dụng của thuốc, của tần số xung điện, vừa phát huy tác dụng của huyệt. Hình thức này còn đợc gọi là điện châm. 3 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh Phần II Dòng xung điện 1-/ Đại cơng về dòng xung điện 1.1-/ Định nghĩa. Theo định nghĩa thì xung điện là những tín hiệu đáp hoặc dòng điện tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn so với cả quá trình tác động của nó. Một dòng xung điện hoặc còn gọi là dãy xung là những xung điện kế tiếp nhau với chu kỳlặp lại T x . 1.2-/ Các dạng hình thể xung và cấu phần một xung điện. Tuỳ theo mục đích công tác mà ngời ta sử dụng các dãy xung có hình dạng khác nhau nh xung hình chữ nhật (H1 - a), hình thang (H1 - b), hình tam giác (H1 - c) hoặc xung dạng hàm số mũ (H1 - d). Các dạng xung này có thể là một dạng xung tuần hoàn theo thời gian với dãy lặp lại T có cực tính (+), (-) hoặc cực tính thay đổi. 4 t u, i a t b c d Hình 1 t u, i a t Hình 2 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh Để đặc trng cho dạng của tín hiệu xung, ngời ta thờng sử dụng một số các thông số cơ bản sau: - Biên độ xung U m (hoặc I m ) xác định bằng giá trị lớn nhất của đáp tín hiệu xung có đợc trong thời gian tồn tại của nó. - Độ rộng t x xác định bằng khoảng thời gian có xung với biên độ trên mức 0,1 U m (hoặc 0,5 U m ). - Độ rộng sờn trớc t s1 là khoảng thời gian tăng của biên độ xung trong khoảng giá trị từ 0,1 ữ 0,9 U m . - Độ rộng sờn sau t s2 là khoảng thời gian giảm của biên độ xung. - Độ sụt đỉnh xung là độ giảm biên độ xung ở phần đỉnh xung ký hiệu là U. - Tần số xung là số chu kỳ xung trong một giây. - Chu kỳ lặp lại xung T là khoảng thời gian giữa các điểm tơng ứng của 2 xung kế tiếp nhau. - Thời gian nghỉ xung t ng là khoảng thời gian trống giữa hai xung liên tiếp. - Độ rộng của một dãy xung là tỷ số giữa chu kỳ lặp lại T x với độ rộng xung t x . 5 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh 2-/ Quá trình ứng dụng dòng xung điện trong vật lý trị liệu. Những nghiên cứu của Dubois - Reymond (1848) của d Arsonval (1881) và của Lapicque (1903) là những tiền đề cho việc ứng dụng dòng điện xung trong y học. Đó là dòng điện xung thấp tần gây hiện tợng co giật do kích thích thần kinh - cơ. Tới nay các dòng điện xung còn mang tên một số nhà vật lý nh dòng Faradic, dòng Leduc, dòng Lapic, dòng Becna . Điều trị điện xung có nhiều phát triển về cả nguyên lý và thực hành, là một phần cơ bản của điện trị liệu hiện nay. Ngày nay dòng điện xung trong vật lý trị liệu gồm: - Dòng xung tam giác kinh điển và cải biên. - Dòng xung chữ nhật kinh điển và cải biên. - Dòng xung Trabert 2 - 5 (Ultra Reiz). - Dòng xung giao thoa (Interferential current) - Dòng xung kích thích Nga (Russian Stim). - Vi dòng (micro current). - Dòng trung tần 4000 - 8000 Hz (medium frequency). - Dòng kích thích thần kinh TENS. Có dòng ở dạng cố định, có dòng một chiều hoặc xoay chiều và dòng điều biến về tần số, biên độ . cho nên phạm vi tác dụng phong phú và hiệu quả cao. Trong thực hành, dòng điện xung vừa đợc ứng dụng trong điều trị phục hồi chức năng vừa đợc ứng dụng trong chuẩn đoán và theo dõi kết quả (chuẩn đoán điện cổ điển, ghi thời trị, vẽ biểu đồ đáp ứng thần kinh cơ .). 3-/ Khái niệm về ngỡng đói với dòng điện xung. 6 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh Nếu kích thích tế bào thần kinh với cờng độ dới ngỡng không gây điện thế động, kích thích với cờng độ tới ngỡng gây điện thế động theo định luật tất cả hay không có gì (all or none). Tuy vậy khi kích thích với cờng độ dới ngỡng vẫn có sự thay đổi điện thể tại chỗ bị kích thích: nếu là cathode gây khử cực tại chỗ, nếu là anode gây tăng phân cực màng tại chỗ. Khi điện thế đủ gây khử cực đến 15mV sẽ gây điện thế động. Các kích thích bởi anode có tác dụng ức chế do tăng phân cực màng điện thế xa mức ngỡng. Các kích thích bởi cathode làm tăng hng phấn do gây tăng khử cực màng gần mức ng- ỡng. Đáp ứng của tế bào thần kinh tùy thuộc vào thời gian xung và cờng độ kích thích của dòng điện xung. Ngỡng là cờng độ tối thiểu của kích thích đủ gây đáp ứng. Thời gian hữu hiệu là thời gian cần để kích thích này tạo ra một đáp ứng - cơ sở của đo thời trị (chronaxie). Ngỡng và thời trị là những đặc tính của tế bào thần kinh. Tần số xung điện có ý nghĩa rất quan trọng vì đặc tính sự lan truyền điện thế động và thời gian trơ của thần kinh; sợi trục chỉ có thể phát sinh một điện thế động thứ hai sau điện thế động trớc vài milli giây, gọi là giai đoạn trơ tuyệt đối. Sau giai đoạn này sợi trục có thể phát sinh một điện thế động thứ hai chỉ khi màng bị khử cực nhiều - gọi là giai đoạn trơ tơng đối. Giai đoạn trơ tơng đối là thời gian xác định tần số nhanh nhất mà sợi trục có thể phát sinh điện thế động, có ý nghĩa rất quan trọng trong sử dụng dòng điện xung. Ngỡng biểu hiện mức đáp ứng của tổ chức cơ thể một cách tổng quát, ví dụ: 7 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh Có nghĩa là tại vùng chịu tác động của dòng điện xung 50 - 100Hz, nâng cờng độ lên từ từ tới 1,2 mA ngời bệnh cảm nhận dòng điện đi qua nh kim châm nhè nhẹ đó là ngỡng cảm giác, tiếp tục tăng cờng độ cảm giác càng rõ, tới 3 mA thì có hiện tợng cơ co rút theo nhịp xung (rung), đó là ng- ỡng co cơ, tiếp tục tăng cờng độ cảm giác rung càng mạnh, tới 4 mA cảm thấy đau, đó là ngỡng đau nếu tăng nữa đau không chịu nổi. Mức đáp ứng này thay đổi lệ thuộc nhiều yếu tố: - Dạng (hình thể) xung. - Tần số xung và biến điệu. - Vùng cảm thụ của cơ thể. - Tình trạng của hệ thần kinh - cơ bình thờng hay bệnh lý. - Đặc tính của từng ngời. Vùng hiệu lực điều trị dòng điện xung chủ yếu từ ngỡng co cơ tới dới ngỡng đau. 4-/ Tác dụng sinh lý của dòng điện xung. Từ kích thích gây hng phấn các cơ quan cảm thụ ở da, cơ và các tổ chức dòng điện đi qua gây nên nhiều phản xạ nh dãn mạch, tăng tuần hoàn và dinh dỡng cục bộ, tăng chuyển hóa . kèm theo hiện tợng co rút cơ không theo ý muốn là sự tăng cờng các phản ứng oxy hóa khử, tiêu hao các chất glycogen . Nếu là dòng xung một chiều còn có tác dụng vận chuyển điện tích gây cực hóa nh dòng một chiều đều. Vì vậy, ứng dụng dòng điện xung trong thực hành rất phong phú và tùy thuộc nhiều yếu tố. Có thể nêu tác dụng tổng hợp sau đây: - Tăng tuần hoàn tại chỗ do kích thích trực tiếp các mạch máu và do co cơ. 8 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh - Giảm đau do ức chế dẫn truyền cảm giác, ức chế trung tâm cảm giác bằng tăng sinh chất chống đau, giảm phù nề giải phóng chèn ép tại chỗ, tăng thải trừ các chất chuyển hóa tại chỗ. - Tăng trơng lực cơ và kích thích phục hồi sức cơ bị liệt. - Giảm viêm do tăng tuần hoàn, tăng chuyển hóa và tăng thực bào tại chỗ. Đã có nhiều nghiên cứu về cơ chế tác dụng của các dòng điện xung, đặc biệt là kiểm soát đau và kích thích có chọn lọc. Về đại cơng sợi thần kinh có nhiều loại và đặc tính khác nhau, ví dụ: Loại Ly tâm Hớng tâm Đờng kính (àm) Tốc độ dẫn truyền (m/s) Dầy A - I 12 - 22 70 - 120 A - II 5 - 12 50 - 70 A - II 5 - 12 30 - 50 Mảnh A - III 2 - 5 < 30 B - 1 - 3 3 - 4 C IV 0,1 - 0,3 < 3 Sợi có myelin và không có myelin (myelin không dẫn điện). Các cơ chế chống đau của dòng điện xung dựa vào các thuyết: - Thuyết về cổng kiểm soát của Melzack và Wall: dựa vào giả thuyết là kích thích các sợi thần kinh dầy có bao myelin sẽ gây ức chế thần kinh ở mức tủy sống, ức chế này sẽ ngăn cản các sợi mảnh không có myelin nên cắt đứt sự dẫn truyền đau về não. Nói cách khác kích thích chọn lọc các sợi thần kinh nhóm II và III sẽ gây ra ức chế xuôi chiều với kích thích nảy sinh trong các sợi thần kinh nhóm IV. Hiện nay thuyết này vẫn đợc coi là cơ chế hàng đầu của giảm đau bằng kích thích điện. Thuyết về sự phóng thích Endorphin của Sjolund và Eriksson: kích thích bởi dòng điện xung từng nhóm xung điện nh dòng BURST - TENS hệ thần kinh trung ơng có thể phóng thích endorphin là chất giảm đau (sử dụng dòng BURST - TENS hoặc xung ngắt quãng trong điện châm). Còn dòng TENS có thể phóng thích tại chỗ các chất morphin nội sinh ở mức tủy sống (encephaline). 9 Đồ án tốt nghiệp Hà Thị Vân Anh - Thuyết về sự ngừng trệ sau kích thích của hệ thần kinh giao cảm của Sato và Schmidt: kích thích các sợi thần kinh nhóm II và III sẽ hạn chế hoạt động quá mức của thần kinh giao cảm. Ngoài ra một số tác giả qua nghiên cứu về khả năng kích thích chọn lọc các sợi thần kinh nh nhóm II và III để ức chế đau, nhóm I (A - ) để kích thích vận động. Howson (1978) cho rằng với thời gian xung (ti) rất ngắn để kích thích các sợi nhóm II, III và A - là tốt nhất, ti < 200 às gây kích thích dây thần kinh cảm giác và vận động mà không gây kích thích sợi thần kinh mảnh không có myelin (gây đau). Do thời gian xung (ti) ngắn nên có thể nâng cờng độ dòng mà không kích thích các sợi mảnh. Theo Lullies, dòng điện xung xoay chiều để kích thích các sợi thần kinh dầy có thể với cờng độ dòng tơng đối thấp nhng tần số > 3Hz. Wyss nghiên cứu dòng điện xung dạng tam giác cải biên (xung lỡi cầy exponentiel) thấy để kích thích sợi thần kinh nhóm A cần cờng độ và thời gian ti thấp hơn so với để kích thích sợi thần kinh nhóm B. Có thể nói tới nay phát triển của dòng điện xung rất đa dạng phong phú, đã có những tiến bộ lớn về cơ chế tác dụng cũng nh hiệu quả. Nhng trong thực tế do tính phức tạp của bệnh sinh nên còn nhiều vấn đề cha đợc giải thích một cách thỏa đáng, một phần do những thay đổi của quá trình bệnh lý gây nên những đáp ứng khác nhau thậm chí ngợc lại. Cho nên khi sử dụng dòng điện xung cần vận dụng những nguyên lý cơ bản kết hợp với diễn biến thực tế của từng trờng hợp để chọn kỹ thuật tối u. 4.1-/ Tác dụng của tần số xung. - Cờng độ: Là trị số trung bình của các xung trong thời gian đó. Khi cắm kim qua da vào trong cơ, vì diện tích của kim rất nhỏ trong khi cơ lại có điện trở thấp hơn da nhiều lần nên cờng độ gây kích thích từ 10 - 200àA đã có thể làm co cơ. Nếu mũi kim phần sát dây thần kinh thì cờng độ cần là 5 ữ 10 àA. 10