Thiết kế mô hình điều trị bệnh phụ khoa bằng laser công suất thấp

Thiết kế mô hình điều trị bệnh phụ khoa bằng laser công suất thấp

CHÚ Ý

Bạn đã download tài liệu này từ website www bme.vn Các bạn cĩ quyền tựdo sử dụng tài liệu này cho các mục đích học tập, nghiên cứu Nếu bạn sử dụngnhững tài liệu này cho mục đích thương mại phải xin ý kiến của các tác giả Nếubạn khơng thể liên lạc trực tiếp với tác giả h ãy liên hệ với chúng tơi theo địa chỉbmevn@bme.vn, chúng tơi sẽ giúp bạn.

www.bme.vn

Tác giả : Bùi Phương AnhEmail : closetoanh@yahoo.com

LỜI GIỚI THIỆU

Do phải đảm trách thiên chức làm mẹ nên cơ thể người phụ nữ có một “bộmáy” với cấu trúc và chức năng đặc biệt, đó là hệ sinh dục nữ Tuy nhiên do cấutạo mở hẳn ra ngoài da nên nhiễm trùng âm hộ – âm đạo là một bệnh lý rất thườnggặp ở phụ nữ Một số trường hợp do điều trị muộn hoặc không đúng cách sẽ khiếnbệnh diễn biến kinh niên, để lại những di chứng như teo hẹp vòi trứng, gây vô sinhhoặc thai ngoài tử cung Với người mang thai có thể gây sẩy thai hoặc sinh non.

Theo số liệu thống kê của Bộ Y tế, các trường hợp nhiễm bệnh phụ khoa mỗinăm tăng từ 15% - 27% Điều này có nghĩa như một báo động về nguy cơ sức khỏecủa người phụ nữ Vì vậy vấn đề chăm sóc sức khỏe phụ khoa đối với phụ nữ cựckỳ quan trọng.

Ở một phần khác của hệ sinh dục, đó là ngực, có một số khối u lành tính như:u nang và u tuyến xơ Mặc dù chúng không gây nguy hiểm v à ít có khả năng gây

ung thư (chỉ khoảng 1%) nhưng nó cũng gây ra cảm giác lo lắng cho những phụ nữ

có những khối u này.

Trên đây là những bệnh lý thường gặp ở phái nữ thuộc mọi lứa tuổi Mặc dùbệnh không gây tử vong tức thời nhưng mang đến nhiều xáo trộn trong sinh hoạt cánhân và gia đình cũng như có ảnh hưởng rất xấu đến tâm sinh lý của người phụ nữ.

Đa số các phương pháp điều trị hiện nay được cho là tốt nhất đều là phẫuthuật cắt bỏ một phần hoặc toàn bộ Điều này thường làm cho những phụ nữ còn trẻmất khả năng sinh sản hoặc ảnh hưởng đến khả năng nuôi con và các hoạt động tìnhdục.

Hiểu được tâm lý này của phụ nữ, nhiều phòng thí ngh iệm trên thế giới

(trong đó có phòng thí nghiệm công nghệ laser – ĐH Bách Khoa Tp HCM) tiến

hành nghiên cứu ứng dụng laser công suất thấp trong điều trị các bệnh phụ khoa.

Ở Việt Nam, một số bệnh viện tiến hành sử dụng laser khí He – Ne làm việcở bước sóng 632,8 nm trong điều trị bệnh viêm nhiễm phụ khoa và thu được kết quảkhá tốt như : điều trị viêm phần phụ bằng laser He – Ne phối hợp với từ trường [6];Tác dụng của laser He – Ne trong điều trị viêm lộ tuyến cổ tử cung [7]

Mục tiêu của đề tài luận văn này là : xây dựng cở sở lý luận cho phươngpháp điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và c ác khối u lành tính bằng laser bándẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp.

Bản luận văn này gồm ba phần chính Phần thứ nhất trình bày tổng quan vềcác bệnh viêm nhiễm phụ khoa và các khối u lành tính; c ác phương pháp điều trịđang được sử dụng hiện nay Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các phươngpháp điều trị, chúng tôi xây dựng mục tiêu và nội dung thực hiện của đề tài.

Phần thứ hai là kết quả thực hiện đề tài, bao gồm :

 Mô phỏng sự lan truyền chùm tia laser làm việc ơ û các bước sóng khácnhau với công suất thấp cho ngực và hệ sinh dục nữ, với mục tiêu tìmra bước sóng thích hợp cho việc điều trị sau này.

 Trên cơ sở kết quả thu được ở phần này chúng tôi tiến hành xây dựngcơ sở lý luận của phương pháp điều trị bệnh viêm nhiễm và các khối ulành tính của hệ sinh dục nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp.

 Dựa trên cơ sở lý luận của phương pháp điều trị chúng tôi tiến hànhthiết kế mô hình thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa vàcác khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ bằng laser bán dẫn côngsuất thấp.

Cuối cùng chúng tôi trình bày các kết quả thu được từ việc thực hiện đề tàivà hướng nghiên cứu tiếp theo.

Danh sách hình vẽ ix

PHẦN THỨ NHẤT : TỔNG QUANCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH LIÊN QUAN TRỰCTIẾP ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN1.1 Khái niệm cơ bản về các khối u lành tính ở ngực 1

1.1.1 Cấu tạo ngực 1

1.1.2 Các khối u lành tính ở ngực 3

1.1.3 Các phương pháp điều trị các khối u lành tính ở ngực 5

1.2 Các bệnh viêm sinh dục 6

1.2.1 Đại cương về viêm sinh dục 6

1.2.2 Các loại viêm sinh dục 8

1.2.2.1 Viêm âm đạo 8

1.2.2.2 Viêm cổ tử cung 9

1.2.2.4 Viêm phần phụ 10

1.3 Các khối u lành tính ở bộ phận sinh dục 11

1.3.1 U xơ tử cung 11

1.3.2 U nang buồng trứng 12

1.3.3 Khối u đệm buồng trứng 15

1.3.4 Khối u tế bào mầm 15

CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN.2.1 Bối cảnh hình thành đề tài 16

2.2 Mục tiêu của đề tài 18

2.3Các nhiệm vụ chính của đề tài 18

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG TRONGMÔ3.1 LÝ THUYẾT VỀ SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG TRONG MÔ3.1.1 Các thông số quang học của mô 20

3.1.1.1 Hệ số hấp thu 20

3.1.1.2 Hệ số tán xạ 23

3.1.1.3 Hệ số bất đẳng hướng 26

3.1.2 Phương trình vận chuyển 27

3.1.3 Quang học mô 28

3.1.3.1 Hệ số hấp thu của biểu bì 28

3.1.3.2 Hệ số tán xạ của biểu bì 31

3.1.3.3 Hệ số hấp thu của hạ bì 32

3.1.3.4 Hệ số tán xạ của hạ bì 33

3.2PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VỀ SỰ LAN TRUYỀN ÁNHSÁNG TRONG MÔ SINH HỌC3.2.1 Giới thiệu 36

3.2.2 Vấn đề cần giải quyết và các hệ tọa độ 38

3.2.3 Mô phỏng sự lan truyền của photon 40

3.2.3.1 Lấy mẫu các biến ngẫu nhiên 41

3.2.3.2 Mô hình chùm photon 43

3.2.3.3 Chiếu photon 44

3.2.3.4 Đường đi của photon 44

3.2.3.5 Sự di chuyển của photon 46

3.2.3.6 Sự hấp thụ photon 46

3.2.3.7 Sự tán xạ photon 47

3.2.3.8 Sự kết liễu photon 48

3.2.4 Sự phân bố photon bên trong 49

PHẦN THỨ HAI : KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀICHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 51

BỆNH VIÊM NHIỄM VÀ KHỐI U LÀNH TÍNH Ở HỆ SINH

DỤC, NGỰC CỦA NỮ BẰNG LASER BÁN DẪN LÀMVIỆC Ở CÁC BƯỚC SÓNG KHÁC NHAU VỚI CÔNG SUẤTTHẤP

5.1 Các đáp ứng sinh học do hiệu ứng kích thích sinh học mang lại là cơ sở

chính cho phương pháp điều trị 67

5.2 Sử dụng hiệu ứng hai bước sóng đồng thời, do hai loại Laser bán dẫn 68

5.3 Sử dụng tác dụng điều trị của huyệt theo châm cứu cổ truyền phươngĐông trong điều trị các bệnh phụ khoa 68

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU TRỊ CÁC BỆNH VIÊMNHIỄM VÀ KHỐI U LÀNH TÍNH Ở HỆ SINH DỤC, NGỰCCỦA NỮ BẰNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP6.1 Bộ phận điều trị của thiết bị 70

6.2 Bộ phận định thời phục vụ cho điều trị 71

6.3 Bộ phận kiểm tra hoạt động của Laser v à các bộ phận chức năng 72

6.4 Nguồn nuôi cho thiết bị 72

6.5 Phương thức thực hiện điều trị 72

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC A: CÁC HUYỆT 80

PHỤ LỤC B: CÁC BÀI THUỐC ĐÔNG Y ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH PHỤKHOA 92

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí giải phẫu học của ngực 1

Hình 1.2 Cấu tạo các lớp của ngực từ ngoài vào trong 1

Hình 1.3 Các khối u lành tính ở ngực 3

Hình 1.4 U tuyến xơ ở ngực phải của một phụ nữ 40 tuổi 4

Hình 1.5 Vị trí giải phẫu học của bộ phận sinh dục nữ 6

Hình 1.6 U nang buồng trứng 12

Hình 3.1 Cấu trúc một số Chromophore sinh học 22

Hình 3.2 Tiết diện hình học và tiết diện hiệu dụn g 24

Hình 3.3 Kích thước các thành phần trong mô và hiệu ứng tán xạ 25

Hình 3.4 Quỹ đạo photon khi có sự tán xạ 26

Hình 3.5 Đồ thị của p() ứng với dạng tán xạ tiêu biểu về phía trước 27

Hình 3.6 Hệ số hấp thụ của một số chất theo bước són g 29

Hình 3.7 Hệ số hấp thụ của biểu bì với fmel = 10% 31

Hình 3.8 Hệ số hấp thụ của máu 32

Hình 3.9 Hệ số tán xạ suy giảm của hạ bì 35

Hình 3.10 Sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học 35

Hình 3.11 Sơ đồ hệ tọa độ Descartes trên mẫu mô nhiều lớp 38

Hình 3.12 Lưu đồ biểu diễn việc đánh dấu photon trong các mô sinh học nhiều lớpbằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo 42

Hình 3.13 Lấy mẫu biến ngẫu nhiên dựa vào một số ngẫu nhiên phân bố đều 43

Hình 4.1 Giao diện chương trình mô phỏng 51

Hình 4.2 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 633nm cho ngực 56

Hình 4.3 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 780nm cho ngực 56

Hình 4.4 Phân bố mật độ công suất ứng vơ ùi bước sóng 850nm cho ngực 57

Hình 4.5 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 940nm cho ngực 57

Hình 4.6 Các đường đẳng mật độ công suất 58

Hình 4.7 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 633nm cho ngực 58

Hình 4.8 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 780nm cho ngực 59

Hình 4.9 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 850nm cho ngực 59

Hình 4.10 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 940nm cho ngực 60

Hình 4.11 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 633nm cho hệ sinh dục 60

Hình 4.12 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 780nm cho hệ sinh dục 61

Hình 4.13 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 850nm cho hệ sinh dục 61

Hình 4.14 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 940nm cho hệ sinh dục 62

Hình 4.15 Các đường đẳng mật độ công suất 62

Hình 4.16 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 633nm cho hệ sinh dục 63Hình 4.17 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 780nm cho hệ sinh dục 63Hình 4.18 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 850nm cho hệ sinh dục 64Hình 4.19 Phân bố mật độ năng lượng ứng với bước sóng 940nm cho hệ sinh dục 64Hình 4.20 Phân bố mật độ công suất ứng với bước sóng 940nm cho hệ sinh dục khicông suất chiếu là 12mW 65

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾPĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

1.1 Khái niệm cơ bản về các khối u lành tính ở ngư ïc

1.1.1 Cấu tạo ngực

Hình 1.1 Vị trí giải phẫu học của ngực

Hình 1.2 Cấu tạo các lớp của ngực từ ngoài vào trong

Theo [1], [2], vú là hai cơ quan nằm ở thành ngực trước, có chức năng tạo sữavà cho con bú Vú có hình nón lệch, đỉnh là một nhú niêm mạc lồi có các ống tiếtsữa gọi là nhú vú hay đầu vú Quanh vú là một vòng niêm mạc nhiễm sắc tố gọi làquầng vú, quầng vú có hình dạng, kích thước thay đổi tùy theo từng người, màu sắc

Mỡ dưới daCơ ngực lớnQuầng vúĐầu vúCác tuyến sữaỐng dẫn sữaLớp mỡ sau vúXương sườn

phụ thuộc vào màu da: người tóc hoe quầng vú có màu hồng; da ngăm đen quầngvú màu nâu; người da đen quầng vú cũng màu đen.

Quanh núm vú có nang lông, do đó hầu hết phụ nữ có ít nhất vài lông ở númvú là hoàn toàn bình thường Quanh quầng vú có những hạt nhỏ, đó chính là nhữngtuyến nhỏ gọi là tuyến (hạt) Montgometry Núm vú cũng có những tuyến mồ hôitiết ra một ít chất nhờn.

Cấu tạo của vú từ nông vào sâu là da, các hốc mỡ dưới da, rồi đến các tuyếnsữa dạng chùm hợp thành các tiểu thùy và thùy (mỗi thùy đổ sữa vào một ống tiếtsữa, trước khi mở ra đầu vú thì phình thành xoang sữa), sâu nhất là lớp mỡ sau vúnằm nông trước cơ ngực lớn.

Mô vú từ xương đòn trải xuống tới một vài xương sườn cuối và từ xương ức ởgiữa ngực đến phía sau của nách Hầu hết mô tuyến vú đều ở phía trước của náchvà phía trên của vú; mô mỡ chủ yếu ở phần giữa và dưới của vú Xương sườn nằm ởphía sau của vú, đôi khi có thể thấy cứng và gồ lên.

Mô tuyến vú kẹp vào giữa các lớp mỡ Mô mỡ có tính co giãn nên vú nảy lênđược Mô tuyến vú chắc và dai Mô tuyến vú gồm toàn bo ä ống tuyến và tiểu thùytuyến Các thùy tạo ra sữa và các ống dẫn sữa đến núm vú Có từ 5 – 9 hệ thốngống dẫn sữa riêng biệt, không nối với nhau nhưng đan vào nhau giống như rễ cây.Mỗi hệ thống ống dẫn mở ra riên g biệt ở núm vú, do vậy sữa tiết ra qua nhiều lỗmở Vú còn có cả tổ chức liên kết, tổ chức này kết nối toàn cơ thể và tạo ra một cấutrúc rắn giống gelatin.

Vú có rất ít cơ, chủ yếu ở quầng vú, chính vì vậy mà qua àng vú co lại và nhôra khi trời lạnh hay khi cho con bú Cũng có những cơ nhỏ quanh các thùy vú giúptiết sữa.

Giống như tất cả các phần khác của cơ thể, vú có các động mạch, tĩnh mạchvà dây thần kinh.

Kích thước của vú chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ mỡ so với các mô khác củavú Phần còn lại là tổ chức (mô) tuyến vú Mỡ có thể thay đổi khi tăng cân hoặcgiảm cân, nhưng mô tuyến vú thường hằng định Kích thước vú không ảnh hưởngđến khả năng tiết sữa, nguy cơ bị ung thư hoặc các bệnh về vú khác.

1.1.2 Các khối u lành tính ở ngực

Có hai loại : U nang và u tuyến xơ.

Hình 1.3 Các khối u lành tính ở ngực1.1.2.1 U nang

U nang là loại u đặc biệt dễ nhận thấy Điển hình là gặp ở phụ nữ tầm tuổi30, 40, đầu tuổi 50 và phổ biến nhất ở phụ nữ tiền mãn kinh Hiếm gặp ở phụ nữ trẻhơn hoặc phụ nữ sau mãn kinh Tuy nhiên, cũng có những bệnh nhân bị u nang ở cảhai nhóm thanh thiếu niên và phụ nữ sau mãn kinh một thời gian dài và không dùnghormon thay thế.

Một u nang lớn là một túi chứa đầy dịch, trông rất giống một bọng nước lớn,phát triển ở giữa mô tuyến vú; với mặt ngoài nhẵn và có rãnh ở mặ t trong, do vậynếu đẩy vào khối u nang có thể cảm thấy nó chứa dịch Tuy nhiên, có thể bị nhầmlẫn do chỉ những u nang gần bề mặt mới có cảm giác này, còn những u nang ở sâutrong mô vú sẽ đẩy mô vú căng lên và sẽ nh ận thấy là mô tuyến vú rắn chắc, khôngphải mô mềm Trong những trường hợp này u nang cảm giác giống một u rắn.

1.1.2.2 U tuyến xơ

Hình 1.4 U tuyến xơ (mũi tên) ở ngực phải của một phụ nữ 40 tuổi.

U tuyến xơ là một dạng u lành tính Đây là loại u tròn, nhẵn tạo cảm giác nhưlà một u nang nhưng nó nhẵn cứng giống như hòn bi rơi vào tro ng mô vú U này diđộng dễ dàng trong mô vú và thường ở gần núm vú nhưng cũng có thể xuất hiện ởbất kỳ nơi nào trong vú và rất dễ phân biệt với các mô vú còn lại.

Kích thước khối u từ rất nhỏ 5mm đến kích thước bằng quả chanh 5cm, lớnnhất gọi là u tuyến xơ khổng lồ U tuyến xơ thường thấy rõ trên phim chụp vú hoặcsiêu âm Sinh thiết cũng có thể chỉ ra u tuyến xơ Bản thân u tuyến xơ là vô hại vàkhông cần phải cắt bỏ khi chúng ta chắc chắn là u tuyến xơ Phụ nữ trẻ có xu hướngbị u tuyến xơ nhiều hơn và có ít khả năng bị ung thư vú hơn phụ nữ nhiều tuổi hơn,do đó không cần phải cắt bỏ u tuyến xơ ở phụ nữ trẻ Nhưng ở phụ nữ trung niên vàngười nhiều tuổi hơn lại nên cắt bỏ tất cả những u tuyến xơ để chắc chắn họ khôngbị ung thư.

Năm 1993, một nghiên cứu mới của bác sỹ Page chỉ ra phụ nữ bị u tuyến xơ cóthể bị tăng nguy cơ ung thư Loại u tuyến xơ đặc biệt được gọi là u tuyến xơ phứctạp Điều quan trọng cần chú ý là u tuyến xơ không chuyển thành ung thư Tuynhiên, chúng là mốc của nguy cơ trong tương lai giống như tiền sử gia đình Khoảng1/3 tất cả các u tuyến xơ là loại phức tạp Bác sỹ Page nhận thấy khi kết hợp vớitiền sử gia đình trong mối quan hệ đời thứ nhất thì u tuyến xơ nà y làm tăng nguy cơ

ung thư lên 3 lần Điều này dẫn đến khả năng cắt bỏ u tuyến xơ phức tạp ở phụ nữcó tiền sử gia đình đời thứ nhất.

1.1.3 Các phương pháp điều trị các khối u lành tính ở ngực

1.1.3.1 Điều trị u nang

Để chọc hút một u nang, bác sỹ dùng một kim nhỏ giống như kim để tiêminsulin để gây tê vùng da nhạy cảm ở trên khối u vú, sa u đó dùng một kim lớn hơn

(giống loại dùng để lấy máu) gắn vào xylanh và chọc qua vú vào u nang để hút

dịch U nang sẽ bị xẹp giống như bọng nước bị vỡ Chọc hút nang là thủ thuật y họcnên làm, nó rất dễ thực hiện và ngay sau khi tiến hành cả bác sỹ và bệnh nhân đềubiết rõ là lành tính Thủ thuật này thường không đau Dịch hu ùt ra từ u nang trôngkinh khủng nhưng đều vô hại, nó có thể có nhiều màu sắc khác nhau, thường là màuxanh hoặc nâu hoặc vàng; đôi khi dịch hút có thể là sữa đối với những người đangcho con bú Lượng dịch trong u nang cũ ng khác nhau từ vài giọt đến một cốc.

Ở Thụy Điển, các bác sỹ tiêm không khí vào trong nang sau khi chọc hút đểngăn ngừa tái phát Đây là một giả thiết đáng quan tâm nhưng chưa được chứngminh và vẫn nên dùng thử nếu u tái phát nhiều lần Thường thì một phụ nữ chỉ bịmột hoặc hai nang trong cả cuộc đời, nhưng vài người lại có nhiều nang và bị nhiềulần.

Nếu các nang là vô hại thì tại sao chúng ta lại phải chọc hút chúng? Có

nhiều lý do nhưng quan trọng nhất là chúng ta cần phải chắc chắn khối u đó thực sựlà u nang Có nhiều cách khác để xác định u nang – u nang có thể biểu hiện bằngvùng tăng tỷ trọng trên phim chụp vú thông thường và sau đó có thể làm siêu âm đểxem đó là u nang hay khối u rắn Nếu là u rắn thì sóng siêu âm dội lại và biểu hiệnbằng bóng mờ ở phía sau Tuy nhiên, nếu là u nang thì sóng siêu âm sẽ đi qua khốiu và không tạo thành bóng mờ.

1.1.3.2 Điều trị u tuyến xơ

U tuyến xơ rất dễ cắt bỏ có thể thực hiện dưới gây tê tại chỗ; phẫu thuật viênchỉ đơn giản rạch một đường nhỏ, tìm khối u và cắt bỏ Một vài kỹ thuật viên thíchrạch một đường nhỏ xung quanh núm vú rồ i đi xuyên qua đó vào khối u vì vết rạchở núm vú tạo sẹo ít gây chú ý Cách này không được coi là tốt vì khó tìm thấy u.

Trong hầu hết trường hợp, phụ nữ chỉ bị một u tuyến xơ và nếu được cắt bỏthì thường không tái phát Nhưng một số phụ nữ bị vài lần trong đời và một số lại bịnhiều u tuyến xơ.

 Điều trị bằng châm cứu :

Các huyệt : Hành gian, Kiên tĩnh, Nhũ căn (ngày châm một lần).

1.2 Các bệnh viêm sinh dục

Hình 1.5 Vị trí giải phẫu của bộ phận sinh dục nữ

1.2.1 Đại cương về viêm sinh dục

Viêm sinh dục nữ là những bệnh lý nhiễm khuẩn đường sinh dục phụ nữ Bệnhkhá phổ biến, 80% những người bị bệnh phụ khoa là viêm sinh dục Viêm sinh dụccó tầm quan trọng trong bệnh lý phụ khoa vì nó là nguyên nhân gây nhiều rối loạntrong đời sống và hoạt động sinh dục của người phụ nữ Hiện nay , trong việc kếhoạch hóa gia đình thì viêm sinh dục ảnh hưởng đến khả năng sử dụng dụng cu ï tửcung tránh thai và đó cũng là yếu tố thuận lợi làm tăng bệnh lây truyền qua đườngtình dục trong đó có nhiễm HIV [3]

1.2.1.1 Đặc điểm

 Phổ biến hay gặp trong độ tuổi hoạt động sinh dục.

 Các bộ phận của đường sinh dục dưới và trên đều có thể bị viêmnhiễm.

 Hình thái cấp tính và mạn tính đều có thể gặp và hình thái mạn tínhđiều trị kéo dài kém hiệu quả.

 Phát hiện bệnh sớm, điều trị sẽ khỏi hẳn và tránh được những biếnchứng xấu như viêm tắc ống dẫn trứng, đau trong viêm phần phụ mạn tính.

 Nhiễm khuẩn sau sẩy, sau đẻ.

 Kém vệ sinh khi giao hợp, sau khi hành kinh.

1.2.1.3 Mầm bệnh

Các vi khuẩn Gr   , Gr   đều có thể có mặt trong viêm sinh dục như tụ cầuvàng, E.coli, Klebsiella pn., Pseudomon as, Enterobacter, liên cầu, Mycoplasmagenitalis, Gardnerella vaginalis, Chlamydia, Neisseria gonorrhae và cả vi khuẩn kỵkhí.

Các ký sinh trùng như Trichomonas vaginalis, nấm Candida Các mầm bệnh trênlàm thay đổi môi trường âm đạo, th ay đổi pH bình thường của âm đạo (3,8 – 4,4).Quần thể vi khuẩn không gây bệnh như Lactobacillus (Doderlein) bị giảm hoặc bịtiêu diệt, tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển.

1.2.2 Các loại viêm sinh dục

Có 4 loại : Viêm âm đạo, viêm cổ tử cung, viêm niêm mạc tử cung và viêmphần phụ.

1.2.2.1 Viêm âm đạo

Có 5 loại : Viêm âm đạo do Trichomonas vaginalis (ký sinh trùng roi), viêmâm đạo do nấm, viêm âm đạo do vi khuẩn thường, viêm âm đạo do vi khuẩn lậu,viêm âm đạo do Gardnerella vaginalis.

1.2.2.1.1 Viêm âm đạo do Trichomonas vaginalis ( ký sinh trùngroi)

Viêm âm đạo do Trihcomonas đứng hàng thứ hai sau nguyên nhân nấm.Đường lây truyền từ niệu đạo của nam giới mang ký sinh trùng là đườn g lâytruyền chủ yếu Ngoài ra còn có thể do nguồn nước tắm giặt mà người bệnh đãdùng.

Triệu chứng : Ngứa, rát ở âm đạo, âm hộ, đôi khi ngứa ở hậu môn Trườnghợp bệnh nhân bị lâu ngày, hoặc tái phát thì có thể k hông có triệu chứng này Khíhư loãng, đục, vàng nhạt, thường có bọt.

Niêm mạc âm đạo viêm đỏ, nổi cục, do niêm mạc âm đạo phản ứng với viêmnên hình thành các đảo tân lymphô bào Viêm có thể lan đến cả cổ tử cung.

1.2.2.1.2 Viêm âm đạo do nấm

Nấm gây bệnh ở niêm mạc âm đạo chủ yếu là Candida Albicans, tropicalis,krusei (còn gọi là monilia) Bệnh này thường gặp ở người có thai, đái tháo đường.

Triệu chứng : rất ngứa (âm hộ, âm đạo) Khí hư ít, như bột hoặc sánh, có khitrông như vẩy nhỏ.

Âm hộ, âm đạo đỏ sẫm, khí hư trắng, như vẩy nhỏ.1.2.2.1.3 Viêm âm đạo do vi khuẩn thường

Bệnh hay gặp ở những người đã mãn kinh, đã bị cắt 2 buồng trứng, ở em gáitrước tuổi dậy thì.

Triệu chứng : khí hư vàng như mủ, có thể lẫn ít máu Âm đạo xung huyết, đỏ.1.2.2.1.4 Viêm âm đạo do vi khuẩn lậu

Thường kèm theo viêm âm hộ, viêm cổ tử cung.

Triệu chứng : ra nhiều khí hư, đặc trắng hay xanh đục, đái buốt.1.2.2.1.5 Viêm âm đạo do Gardnerella vaginalisLà loại Gr   , hình que.

Triệu chứng : khí hư nhiều, hôi, đục, tăng lên quanh thời kỳ phóng noãn,trước kinh Khí hư có mùi hôi Ngứa.

Niêm mạc âm đạo bình thường, khí hư đục dính vào âm đạo.

1.2.2.2 Viêm cổ tử cung

Có 2 hình thái viêm cổ tử cung : viêm ngoài cổ tử cung và viêm trong cổ tửcung.

1.2.2.2.1 Viêm ngoài cổ tử cungViêm ngoài cổ tử cung hay gặp nhiều hơn.

Viêm ngoài cổ tử cung do Trichomona s âm đạo, nấm, vi khuẩn thường, chẩnđoán như trong viêm âm đạo Viêm ngoài cổ tử cung do lậu cầu khuẩn sau khi đãgây viêm cấp tính ở âm hộ, âm đạo vi khuẩn lan tới cổ tử cung Cổ tử cung đỏ tấy,sần sùi hoặc loét Khí hư nhiều, xanh, phối hợp có mủ Kèm theo triệu chứng chunglà sốt, đau hạ vị, đau vùng lưng , tiểu buốt.

1.2.2.2.2 Viêm trong cổ tử cung

Viêm trong cổ tử cung do lậu cầu khuẩn : khí hư ra nhi ều, đục, màu xanh, cómủ (có thể lẫn máu).

Viêm trong cổ tử cung do Chlamydia : có thể không có triệu chứng, nhưngthường khí hư nhầy mủ, lây lan từ nam giới có viêm niệu đạo do Chlamydia.

Viêm cổ tử cung là một trong những yếu tố thuận lợi cho việc phát sinh ungthư cổ tử cung.

1.2.2.3 Viêm niêm mạc tử cung

Trong phụ khoa viêm niêm mạc tử cung ít gặp, mầm bệnh do vi khuẩn lậu vàChlamydia Viêm niêm mạc tử cung thường kèm theo với viêm cổ tử cung và viêmphần phụ cấp tính.

Triệu chứng lâm sàng : sau giao hợp vài ngày khí hư ra nhiều, như mủ, đặc,màu xanh Tử cung to, nắn vào tử cung bệnh nhân kêu đau.

1.2.2.4 Viêm phần phụ

Viêm phần phụ là loại nhiễm khuẩn khá phổ biến Vòi trứng, buồng trứng,dây chằng đều có thể bị viêm nhiễm, nhưng tổn thương vòi trứng là nghiêm trọng.Tổn thương ở buồng trứng thường là xơ nang hóa.

1.2.2.4.1 Viêm phần phụ cấp tính

Triệu chứng : đau vùng hạ vị và sốt với nhiệt độ tă ng vừa phải, ít khi sốt cao,mạch nhanh.

Điều trị nội khoa là chính.

1.2.2.4.2 Viêm phần phụ mạn tính

Triệu chứng : đau là triệu chứng phổ biến nhất Đau vùng hạ vị hay đau haibên hố chậu Đau thay đổi về cường độ, thời gian, từng cơn hay liên tục Đau tă nglên khi làm việc nặng, đi lại nhiều, nằm nghỉ thì bớt đau Trong đợt đau hay ra khíhư Thường không sốt.

 Điều trị bằng châm cứu : [Phụ lục A]

Chọn các huyệt : Tam âm giao, Quan nguyên, Qui lai, Trung cực, Thận du, Bátliêu, mỗi lần chọn 2 – 3 huyệt, kích thích vừa, châm cách nhật Thể hàn ngưng dùngcứu Có thể dùng điện châm hoặc thủy châm.

 Một số bài thuốc Đông y : [Phụ lục B]

- Long đởm tả can thang.

- Thấp nhiệt độc thịnh : Hoàng liên giải độc thang gia giảm.- Khí trệ ứ huyết : Đào hồng tứ vật thang gia Tâm lăng, Nga truật.- Thấp nhiệt ứ kết : Hoàng liên giải độc thang gia giảm.

- Hàn ngưng khí trệ : Thiếu phúc trục ứ thang (Y lâm cải thác).

1.3 Các khối u lành tính ở bộ phận sinh dục

Có 4 loại : U xơ tử cung, u nang buồng trứng, khối u đệm buồng trứng và khốiu tế bào mầm.

Số lượng u có thể chỉ có một với kích thước to, hoặc có nhiều nhân xơ kích thướcnhỏ hoặc vừa phải.

Vị trí của u xơ tử cung :

 Ở thân tử cung:

- U dưới phúc mạc : có thể có cuống hay không Khối u có thể có kích thước

khá lớn.

- U kẽ : thường gặp nhất, số lượng có thể có nhiều khối u, kích thước lớn, phát

triển từ phần giữa của cơ tử cung, hình tròn và đố i xứng, làm biến dạngbuồng tử cung.

- U dưới niêm mạc : thường có một khối u, gây nhiều biến c hứng nhất như ra

huyết bất thường, kinh đau U phát triển, làm kín buồng tử cung, niêm mạc bịhoại tử, chảy máu.

 Ở cổ tử cung : loại này phát triển ở âm đạo của cổ tử cung.

- Đau vùng hạ vị hoặc hố chậu Đau kiểu nặng bụng, tức bụng (40% trườnghợp) Đau thường xuất hiện khi bệnh nhân đứng, hoặc lúc mệt nhọc, giảm khinằm Đau hoặc tức bụng kéo dài có thể do khối u chèn ép vào tạng ở bêncạnh.

Cách điều trị hiện nay là ngoại khoa : phẫu thuật bóc tách nhân xơ bảo tồn chứcnăng của tử cung, hoặc điều trị triệt để là cắt tử cung hoàn toàn.

1.3.2 U nang buồng trứng

Hình 1.6 U nang buồng trứng

Là u có vỏ bọc ngoài (vỏ nang) trong có chứa một chất dịch, gặp ở tất cả mọilứa tuổi Chia làm hai loại u nang cơ năng và u nang th ực thể.

a) U nang cơ năng:

Sinh ra do rối loạn chức phận buồng trứng, không có tổn thương giải phẫu Lànhững nang nhỏ, vỏ mỏng, căng nước, chỉ gặp ở những phụ nữ còn hành kinh và tiếntriển nhanh, mất đi sau vài vòng kinh.

 Nang bọc noãn :

Do nang Degaff không vỡ vào ngày q uy định, liên tục lớn lên (từ 3 – 10cm),tiếp tục tiết estrogen, do đó bệnh nhân bị chậm kinh.

Triệu chứng : thường không có triệu chứng, đôi khi bệnh nhân cảm thấy nặngở bụng, chậm kinh, nếu nang vỡ sẽ có dấu hiệu đau và rong kinh.

Phẫu thuật được chỉ định khi thấy u nang tồn tại trên 3 tháng, sau khi điều trịbằng thuốc tránh thai 3 tháng không mất hoặc có dấu hiệu xoắn hoặc vỡ nang.

 Nang hoàn tuyến :

Lớn hơn nang bọc noãn, gặp ở một hoặc hai bên buồng trứng, vỏ nang mỏng,trong chứa dịch.

Triệu chứng : hầu hết bệnh nhân có triệu chứng đau ở tiểu khung, khám thấycó một khối u to, đường kính có thể trên 10cm.

Phẫu thuật chỉ đặt ra khi có dấu hiệu xoắn nang hoặc vỡ nang.

b) Nang thực thể:

Thường là lành tính, tuy nhiên vẫn có khả năng ác tính.

 U nang nước : là u lành tính, thường vỏ mỏng, cuống dài, trong chứa dịchtrong, nang thường không dính vào xung quanh, đôi khi có nhú ở mặt trong hoặc mặtngoài của vỏ nang, nếu có nhú thường là ác tính.

 U nang nhầy : nang có nhiều thùy nên có thể rất to, thành nang dày có 2 lớp :lớp ngoài là tổ chức xơ, ở trong là lớp thượng bì trụ đơn, trong nang chứa chất nước

Bệnh nhân thường có cảm giác nặng ở tiểu khung, phần lớn không có triệuchứng.

Điều trị : phẫu thuật cắt bỏ nang, trường hợp bệnh nhân chưa có con thì bóctách nang để lại phần lành buồng trứng, đối với người nhiều tuổi nên cắt bỏ buồngtrứng.

 U nang bì :

Thường gặp nhất là u quái (teratoma) và khối u tế bào mầm, có thể gặp ởtuổi sinh đẻ, (10% gặp khi mang thai) tuổi sau mãn kinh hoặc ở trẻ em Thành nangcó cấu trúc như da có lớp sừng, mỡ, mồ hôi, trong nang chứa tóc, răng, bã đậu.

Triệu chứng : thường không có triệu chứng, thường phát hiện khi mổ lấy thaihoặc khi chụp X quang thấy răng trong u.

Phẫu thuật là phương pháp tốt nhất vì tỷ lệ ác tính của khối u nên người tathường cắt bỏ cả buồng trứng.

Tiến triển và biến chứng:

- Xoắn u nang : thường xảy ra với nang bì, kích thước không to lắm và nặng,đôi khi xảy ra với nang nhầy, nang nước Bệnh nhân đau đột ngột dữ dội, vãmồ hôi, choáng nôn, rối loạn nhu động ruột.

- Ung thư : có thể gặp ở nang nước, có các nhú trong vỏ n ang.

- Vỡ u nang : thường xảy ra sau khi bị xoắn nhiều vòng hoặc do chấn va đậpvào u nang.

- Nhiễm khuẩn u nang : xảy ra sau khi xoắn u nang, nhiễm khuẩn làm u nangto lên dính vào các tạng xung quanh.

- Nang chèn ép tiểu khung : chén e ùp trực tràng, bàng quang, niệu quản Nangto tiến triển trong nhiều năm choán hết ổ bụng chèn ép tĩnh mạch dưới gâyphù.

- Có thai kèm u nang : u nang có thể gây sẩy, đẻ non.

1.3.3 Khối u đệm buồng trứng.

Bệnh có thể gặp ở mọi lứa tuổi.

Khối u đệm buồng trứng chiếm tỷ lệ 5 – 7% của tất cả các khối u buồngtrứng, là khối u có nguồn gốc từ lớp đệm như thecoma, leydig gralosa…

Khối u đệm buồng trứng thường là lành tính hoặc độ ác tính thấp Khoản g50% khối u đệm buồng trứng là không có hoạt động nội tiết và hầu hết là u tế bàohạt (granualosa cell tumors).

Khối u tế bào hạt thường là ác tính và khối u tế bào vỏ nang (thecoma)thường lành tính.

Triệu chứng : thường biểu hiện đau ở hạ vị, chảy máu ở tử cung Đôi khi triệuchứng biểu hiện vỡ u nang, xoắn u.

Phẫu thuật là phương pháp quan trọng cần thực hiện đầu tiên.

1.3.4 Khối u tế bào mầm

Khối u tế bào mầm chiếm tỷ lệ khoảng 15 – 20% của tất cả các loại khối ubuồng trứng, là loại khối u có nguồn gốc từ tế bào mầm Khố i u tế bào mầm thườnggặp ở người trẻ tuổi, thường gặp dưới 20 tuổi Những bệnh nhân trẻ hơn thường là áctính.

Triệu chứng : khoảng 85% có triệu chứng đau bụng, sờ thấy khối u ở hạ vị,khoảng 10% có thể gặp vỡ u, xoắn u, chảy máu, đôi khi có thể sốt (10%), chảy máuâm đạo (10%).

Phẫu thuật là phương pháp tốt nhất hiện nay.

CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN.2.1 Bối cảnh hình thành đề tài

Từ cái nhìn tổng quan về các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và các khối u lànhtính ở bộ phận sinh dục, ngực của phụ nữ và các phương pháp điều trị được áp dụnghiện nay đã được trình bày ở chương 1, chúng tôi có những nhận xét như sau :

1) Viêm sinh dục nữ là những bệnh lý nhiễm khuẩn đường sinh dục phụ nữ.Bệnh khá phổ biến, 80% những người bị bệnh phụ khoa là viêm sinh dục Viêm si nhdục có tầm quan trọng trong bệnh lý phụ khoa vì nó là nguyên nhân gây nhiều rốiloạn trong đời sống và hoạt động sinh dục của người phụ nữ.

Theo thống kê của Bộ Y tế cho biết, các trường hợp nhiễm khuẩn phụ khoamỗi năm tăng từ 15% đến 27% Đây là hồi chuông báo động về nguy cơ sức khỏecho phụ nữ Việt Nam.

Để điều trị viêm nhiễm sinh dục nữ thường sử dụng phương pháp nội khoa,chủ yếu là sử dụng Tây dược Nếu việc điều trị này thất bại, các nhà chuyên mônsử dụng các kỹ thuật như : đốt bằng điện, đốt bằng dầu mù u, Trong các trườnghợp trên không những gây đau, khó chịu cho bệnh nhân, mà còn để lại các vết tổnthương không nhỏ và không thẩm mỹ.

Để khắc phục những nhược điểm vừa nêu, trong n hững năm gần đây việcnghiên cứu ứng dụng Laser He – Ne làm việc ở bước sóng 632,8nm trong điều trịviêm nhiễm sinh dục nữ đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới, trong đó cóViệt Nam.[4],[5],[6],[7]

Khi sử dụng Laser khí He – Ne làm việc ở bước sóng 632,8nm trong điều trịviêm nhiễm đường sinh dục nữ có nhiều ưu điểm Đó là :

- Hiệu quả cao so với phương pháp nội khoa.

- Kỹ thuật điều trị đơn giản có thể phổ cập rộng rãi.- Không gây đau.

Song trên lâm sàng gặp phải một số nhược điểm khó khắc phục Đó là :

- Mỗi chiếc Laser khí He – Ne có một giá trị công suất nhât định Chínhvì vậy, khi điều trị viêm lộ tuyến cổ tử cung cho kết quả thấp.

- Thiết bị cồng kềnh, nên việc điều trị đôi khi gặp khó khăn.-

2) Các khối u lành tính ở ngực như : u nang, u tuyến xơ thường gặp ở mọi lứa tuổi.Để điều trị các khối u lành tính ở ngự c, hiện nay được tiến hành theo haiphương thức sau :

 Đối với u nang : sử dụng kim để hút dịch.

 Đối với u tuyến xơ : sử dụng phẫu thuật cắt bỏ Tuy kỹ thuật phẫuthuật không ngừng được cải tiến, song việc để lại sẹo là kho âng thểtránh khỏi Hơn nữa theo [2] cho biết, phụ nữ trẻ có xu hướng bị utuyến xơ nhiều hơn.

3) Các khối u lành tính ở bộ phận sinh dục như : u xơ tử cung, u nang buồng trứng, Để điều trị các khối u trên thường sử dụng phươn g pháp phẫu thuật.

Theo chúng tôi, phẫu thuật là biện pháp sau cùng, sau khi đã điều trị bằngcác phương pháp khác thất bại.

Từ những phân tích trên đây , phòng thí nghiệm Công nghệ Laser – Khoa

Khoa học ứng dụng đề xuất việc “ Nghiên cứu ứng dụng Laser bán dẫn làm việc ởcác bước sóng khác nhau với công suất thấp trong điều trị các căn bệnh nêu trêncủa nữ giới”.

Chương trình nghiên cứu trên chia làm ba giai đoạn chính.- Giai đoạn thứ nhất :

Thiết kế mô hình thiết bị điều trị một số căn bệnh của nữ giới bằng Laser bándẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp.

- Giai đoạn thứ hai :

Chế tạo thiết bị điều trị theo mô hình đã được thiết kế.

2.2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chính của luận văn này là :

“ Thiết kế mô hình thiết bị điều trị : Viêm nhiễm đường sinh dục và các khốiu lành tính của nữ giới bằng Laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng k hác nhau vớicông suất thấp” nhằm đạt được các tiêu chí chính sau đây :

 Hiệu quả điều trị cao;

 Độ an toàn trong điều trị tuyệt đối, bao gồm :

- Không gây tai biến và phản ứng phụ có hại cho sức khỏe bệnhnhân trong quá trình điều trị, cũng như sau khi kết thúc chữa trị;

- Hoàn toàn tránh được sự lây lan các căn bệnh hiểm nghèo từbệnh nhân sang người điều trị;

 Trong khi điều trị không gây đau và cảm giác khó chịu cho bệnh nhân. Kỹ thuật điều trị đơn giản, kỹ thuật vận hành thiết bị điều trị đơn giản,nhằm phổ cập rộng rãi phương pháp điều trị đến các cơ sở chữa trị của ngànhy tế.

 Giá thành điều trị thấp nhất so với các phương pháp điều trị khác.

2.3 Các nhiệm vụ chính của đề tài

Để thực hiện mục tiêu đề ra trên đây, ta cần phải tiến hành :

Mô phỏng sự lan truyền chùm tia Laser làm việc ở các bước sóng khác nhau(633nm, 780nm, 850nm và 940nm) với công suất thấp ở các vị trí :

a Vùng ngực;

b Vùng hệ sinh dục nữ;

được tính từ bề mặt da tương ứng, nhằm xác định bước sóng thích hợp cho việc điềutrị bằng phương thức chiếu trực tiếp từ bề mặt da, mà dưới đấy là vùng tổn thương.Vì phương thức này, việc điều trị trở nên đơn giản hơn.

Từ kết quả tính toán mô phỏng, chúng tôi x ây dựng cơ sở lý luận cho phươngpháp điều trị :

- Các dạng viêm nhiễm bộ phận sinh dục nữ;

- Các khối u lành tính ở ngực, ơ û tử cung và ở buồng trứng bằng Laserbán dẫn công suất thấp.

Từ đó, tiến hành thiết kế mô hình thiết bị điều trị có thể áp dụng vào thực tếlâm sàng.

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG TRONG MÔ3.1 LÝ THUYẾT VỀ SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG TRONG MÔ

3.1.1 Các thông số quang học của mô

3.1.1.1 Hệ số hấp thu

3.1.1.1.1 Định nghĩa và đơn vị của hệ số hấp thu μa [cm-1]

Theo [8], các phân tử hấp thu ánh sáng được gọi là Chromophores Coi mộtchromophore lý tưởng như một quả cầu với một kích thước hình học xác định Quảcầu này sẽ chắn ánh sáng gởi tới nó và tạo ra bóng tối, đặc trưng cho sự hấp thu Sựmô tả này dĩ nhiên là không đúng sự thật nhưng nó cho phép ta hiểu được bản chấtcủa hệ số hấp thu Hệ số hấp thu là đại lượng biểu diễn khả năng hấp thu.

Kích thước của bóng tối hấp thu được gọi là tiết diện hiệu dụng σa [cm2] và

có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn kích thươ ùc hình học của chromophore (A [cm2]) Hệ số

hấp thu liên hệ với một hằng số được gọi là hiệu suất hấp thu Qa [không thứnguyên].

a 

Hệ số hấp thu μa [cm-1] đặc trưng cho môi trường có các chromophore với

nồng độ ρa [cm-3] Hệ số hấp thu bằng tiết diện hiệu dụng trên một đơn vị thể tíchcủa môi trường.

Thứ nguyên [cm-1] của μa là nghịch đảo của chiều dài, nên tích μaL là không

thứ nguyên, với L [cm] là quãng đường đi của photon trong môi trường Xác suất

photon qua được quãng đường L là :

 L

Biểu thức truyền qua trên vẫn đúng dù quãng đường photon đi thẳng haygấp khúc (do sự tán xạ nhiều lần trong môi trường tán xạ).

3.1.1.1.2 Ý nghĩa thống kê của hệ số hấp thu

Khi photon dịch chuyển quãng đường vô cùng bé ds, thì xác suất để sự hấp

thu xảy ra là μads.

Khi chùm photon lan truyền một quãng đường ds, do hấp thu cường độ chùmthay đổi một lượng là dI, dI tỷ lệ với cường độ chùm tia I, tỷ lệ với hệ số hấp thu μa

và tỷ lệ với quãng đường ds Ta có :

Đó chính là xác suất mà photon bị hấp thu khi đi qua quãng đường ds.

Tích phân biểu thức (3.5) ta được phần năng lượng còn lại của chùm (hayphần năng lượng không bị hấp thu) sau khi đi quãng đường s1 là :

 1

0exp sI

và được ký hiệu là P(s < s1) và được gọi là hàm phân bố xác suất.

ss1 1 eas1

Trong lý thuyết xác suất, người ta phân bi ệt hàm phân bố xác suất(probability distribution function) và hàm mật độ xác suất (probability densityfunction) f.

Hàm mật độ xác suất f chính là đạo hàm của hàm phân bố xác suất.

Do đó hàm mật độ xác suất của sự hấp thu có dạng (sau khi đã thay s1 bởi s) :

 s

3.1.1.1.3 Các Chromophores

Các phân tử hấp thu ánh sáng được gọi là chromophores.

Có nhiều nguyên tử sinh học có thể hấp thu ánh sáng bằng cách chuyển mứcđiện tử Các chuyển mức này có liên quan đến sự hấp thu ánh sáng trong vùng tửngoại, khả kiến và hồng ngoại gần Các phân tử thường có các nối đô i trong đó cácelectron thuộc quỹ đạo π tương tự như các electron trong kim loại Nếu cộng hưởngcủa các cấu trúc π tương thích với bước sóng của photon thì sự hấp thu photon có thểxảy ra.

Trong sự tiến hóa của sinh học, lúc đầu các phân tử pyrrole là chromophore,chúng có thể hấp thu ánh sáng mặt trời giúp cho các phản ứng tổng hợp để sản sinhra polymer sinh học và các sản phẩm chuyển hóa nguyên sinh Kết hợp 4 pyrrolethành vòng tetrapyrrole (porphyrin) tạo ra một chromophore rất hiệu quả trong việchấp thu ánh sáng mặt trời Chlorophyll là một porphyrin Hemoglobin, vitamin B12,cytochrome C và P450 cũng là các p orphyrin trong sinh học Hình 3.1 liệt kê một sốcác chromophore thông thường và cấu trúc của chúng.

Hình 3.1 Cấu trúc một số Chromophore sinh học

Ngoài ra, ở dải sóng hồng ngoại các phân tử có thể dao động hoặc vặn xoắntheo cách cộng hưởng khi hấp thu photon Trong sinh học, c hất thường thực hiệnchuyển mức dao động nhất là nước Trong vùng hồng ngoại, sự hấp thu của nướcđóng vai trò quan trọng trong sự hấp thu của mô.

3.1.1.1.4 Vai trò của hấp thu trong quang y học, quang sinh

Hấp thu là biến cố cơ sở cho phép laser và các nguồn sáng khác gây ra hiệuứng có khả năng điều trị hoặc làm tổn hại mô (trong trường hợp phá hủy các tế

bào ung thư) Không có sự hấp thu, sẽ không có sự chuyển năng lượng tới mô và mô

sẽ không bị tác động bởi ánh sáng.

Sự hấp thu ánh sáng có vai trò trong chẩn đoán như trong phổ học mô Sự hấpthu cho phép xác định thành phần hóa học của mô và là cơ chế của độ tương phảnquang học trong việc tạo ảnh.

3.1.1.2 Hệ số tán xạ

3.1.1.2.1 Định nghĩa và đơn vị của hệ số tán xạ μs[cm-1]

Coi tâm tán xạ như một quả cầu với kích thước nào đó Quả cầu này làm chohạt photon chuyển động theo một hướng khác và không cho photon đi theo đươ øngcũ Quá trình này tạo thành hiện tượng tán xạ Dĩ nhiên điều này không đúng với sự

thật Tuy nhiên nó giúp ta hiểu được bản chất của hệ số tán xạ, một hệ số tương tựnhư hệ số hấp thu mà ta đã đề cập ở trên.

Kích thước của bóng tối được gọi là tiết diện hiệu dụng σs [cm2], nó có thể

lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước hình học của hạt tán xạ (A [cm2]), hệ số tỷ lệ được

gọi là hiệu suất tán xạ Qs [không thứ nguyên], ta có :

s 

Hệ số tán xạ μs [cm-1] bằng tích mật độ tâm tán xạ ρs [cm-3] và tiết diện tán

xạ hiệu dụng σs :

Hình 3.2 Tiết diện hình học và tiết diện hiệu dụng trong hiện tượng tán xạ

Ta thấy đơn vị của hệ số tán xạ là [ cm-1], nghịch đảo với đơn vị chiều dài nên

tích μsL là đại lượng không thứ nguyên, với L là quãng đường photon đi trong môi

trường Xác suất để sự truyền qua T của photon không bị lệch hướng do tán xạ sauquãng đường L là :

 L

3.1.1.2.2 Ý nghĩa thống kê của hệ số tán xạ

Khi photon dịch chuyển quãng đường vô cùng bé ds thì xác suất để sự tán xạ

xảy ra là μsds.

Quãng đường tự do trung bình của biến cố tán xạ là 1/ μs.

3.1.1.2.3 Các tâm tán xạ sinh học

Sự tán xạ ánh sáng diễn ra trong môi trường có sự thăng giáng chiết suất n,đó là do sự thăng giáng của các hạt.

Ánh sáng bị tán xạ bởi mô khi tương tác với siêu cấu trúc của tế bào Siêucấu trúc tế bào trải rộng từ các màng tế bào, sợi collagen, nhân tế bào, tế bào chất.Các hạt photon bị tán xạ nhiều lần bởi các cấu trúc có kích thước cỡ bước sóng ánhsáng.

Hình 3.3 Kích thước các thành phần trong mô và hiệu ứng tán xạ có thể có

Sự tán xạ của ánh sáng bởi cấu trúc có kích thước cỡ bước sóng ánh sángđược mô tả bởi lý thuyết Mie Sự tán xạ của ánh sáng bởi các cấu trúc có kích thướcnhỏ hơn bước sóng ánh sáng được mô tả bởi giới hạn Rayleigh của tán xạ Mie, haycòn gọi là tán xạ Rayleigh.

3.1.1.2.4 Vai trò của tán xạ trong quang học y sinh

Trong quang học y sinh, hiện tượng tán xạ của photon giữ một vai trò quantrọng :

Sự tán xạ tạo phản hồi trong quá trình điều trị Ví dụ, khi làm đông mô bằngcách chiếu tia laser, khi bắt đầu có sự tán xạ mạnh mẽ là mục đích điều trị đã đạtđược.

Sự tán xạ cũng dùng trong chẩn đoán Sự tán xạ phụ thuộc vào cấu trúc mo â,như nồng độ màng tế bào, mỡ trong tế bào, kích thước các nhân, sự hiện diện củacác sợi collagen, tình trạng mất nước của mô Dù là ta đo sự phụ thuộc của tán xạvào bước sóng, vào sự phân cực, vào góc tán xạ thì các phép đo sự tán xạ vẫn làmột công cụ chẩn đoán quan trọng Sự tán xạ được sử dụng trong các ứng dụngquang phổ và trong việc tạo ảnh.

3.1.1.3 Hệ số bất đẳng hướng

Hệ số bất đẳng hướng g là đại lượng đặc trưng cho sự bất đẳng hướng trongtán xạ Hoàn toàn tán xạ về phía trước có g = 1 và trường hợp tán xạ theo mọiphương đều như nhau thì g = 0 Biểu thức toán học của hệ số bất đẳng hướng g códạng :

       

trong biểu thức trên p(θ) được gọi là hàm tán xạ.

Sự tán xạ làm đường đi của photon lệch một góc θ so với phương ban đầu.

Hình 3.4 Quỹ đạo photon khi có sự tán xạ

Góc lệch θ

Góc phươngvị ψ

Quỹ đạophoton

Sự tán xạ

Hàm tán xạ, p(θ), có đơn vị [sr-1] mô tả xác suất photon sẽ tán xạ trong mộ tđơn vị góc khối theo phương làm một góc θ so với phương ban đầu Hàm tán xạ chỉphụ thuộc vào góc lệch θ và không phụ thuộc vào góc phương vị Φ Sự đối xứngtheo góc phương vị là một trường hợp đặc biệt nhưng thường được chấp nhận khi nóivề sự tán xạ Hàm p(θ) còn được gọi là hàm số pha tán xạ vì lý do lịch sử.

Nhiều hàm số như hàm Henyey – Greenstein, modified Henyey – Greensteinvà delta – Eddington thường được sử dụng để biểu diễn hàm tá n xạ trong mô.

Trong các thí nghiệm đo góc tán xạ, đồ thị p( θ) sẽ cho thấy các photon sẽ tánxạ như thế nào ứng với những góc θ khác nhau.

Hình 3.5 Đồ thị củap ứng với dạng tán xạ tiêu biểu về phía trư ớc

Hàm tán xạ Henyey – Greenstein.

Henyey và Greenstein (1941) đã đưa ra một biểu thức mô tả sự phụ thuộcvào góc của ánh sáng bởi các đám mây bụi giữa các vì sao Hàm tán xạ Henyey –Greenstein đã được kiểm chứng là thích hợp trong việc mô tả sự phụ thuộc góc củahiện tượng tán xạ trong mô sinh học Hàm tán xạ Henyey – Greenstein cho phépxác định hệ số bất đẳng hướng g sao cho giá trị trung bình của cos( θ) chính bằng g.Hàm Henyey – Greenstein có dạng :



3.1.2Phương trình vận chuyển

Với bản chất sóng điện từ, sự lan truyền ánh sáng trong mô tuân theo cácphương trình Maxwell Nhưng việc tìm nghiệm giải tíc h cho hệ phương trìnhMaxwell trong môi trường mô sống là không thể vì mô sống là một hệ thống rấtphức tạp Phương pháp tiếp cận vấn đề lan truyền bức xạ điện từ trong mô sẽ dựatrên lý thuyết về sự vận chuyển bức x ạ điện từ (Theory of Radiative Transport) Lýthuyết về sự vận chuyển bức xạ mô tả sự lan truyền năng lượng ánh sáng trong môitrường được đặc trưng bởi các thông số quang học của nó, đó là các hệ số hấp thuvà tán xạ, mô tả tính chất hấp thu và tán xạ của mô.

Phương trình vận chuyển bức xạ điện từ mà độ chói L (r, s) phải thỏa là :

p : hàm số pha

Hàm số pha áp dụng cho mô sống là hàm Henyey – Greenstein :

Phương trình vận chuyển bức xạ điện từ cho phép xác định sự phân bố ánhsáng trong mô, khi các thông số quang học của mô đã được biết trước Nhiềuphương pháp gần đúng cho phép giải phương trình vận chuyển trong những trườnghợp riêng biệt, việc lựa chọn phương pháp gần đúng phụ thuộc vào bài toán đượcxét.

3.1.3.1 Hệ số hấp thụ của biểu bì

Theo [6], hệ số hấp thụ quang tổng cộng (µa.epi) của biểu bì phụ thuộc mộtphần nhỏ vào sự hấp thụ của da nền và có ảnh hưởng lớn bởi sự ha áp thụ củamelanin do có các melanosome trong biểu b ì Các thông số độc lập bao gồm bướcsóng (nm) và tỷ lệ thể tích của melanosome (fmel) có thể đặc trưng cho µa.epivới đơnvị là [cm-1].

a Hệ số hấp thụ nền của biểu bì không có melanin, µa.skinbaseline.

Rất khó để phân biệt một cách chính xác các giá trị hệ số hấp thụ nền liênquan đến biểu bì không có melanin và hạ bì không có máu Vì thế, sự hấp thụ nềncủa cả biểu bì và hạ bì đều được xấp xỉ bởi µa.skinbaselinelà một hàm theo bước sóng :

 15466.2

askinbaseline [cm-1] (3.19)

Biểu thức trên dựa vào sự đo đạc trên phần da chuột không có máu bằng

việc sử dụng tích phân cầu được hiệu chỉnh với sự đo đạ c ảo cẩn thận (RuipingHuang, S Jacques, dữ liệu không công bố ) Iyad Saidi đã tạo ra dữ liệu (450 – 750

nm) cho các mẫu da của trẻ sơ sinh trên thực nghiệm sử dụng tích phân cầu sau khigiải thích cho sự hấp thụ vượt quá giới hạ n do hemoglobin và bilibrubin còn dư lạitrong các mẫu Những dữ liệu này được xấp xỉ bởi phương trình :

255,38.7,8410 

askinbaseline [cm-1] (3.20)

Những dữ liệu của Saidi đối với da trẻ sơ sinh chỉ cao hơn một ít so với dữliệu ở chuột của Huang Về mặt quang học thì da chuột và da trẻ sơ sinh là hoàntoàn giống nhau Dữ liệu của Huang dựa vào một sự hiệu chỉnh cẩn thận hơn bằngcác công cụ của tích phân cầu và thích hợp với sự hấp thụ thấp hơn ơ û nhiều môkhông có máu trong phạm vi từ 350 – 1100 nm Chúng ta sử dụng dữ liệu da chuộtnhư một sự xấp xỉ đầu tiên cho µa.skinbaseline.

b.Hệ số hấp thụ của melanosome đơn, µa.mel.

Hình 3.6 Hệ số hấp thụ của một số chất theo bước sóng

Sự hấp thụ của biểu bì thường bị ảnh hưởng lớn bởi sự hấp thụ của melaninở hầu hết các cá thể Melanin là một polyme được tạo nên bởi sự cô đặc các phântử tyrosine và có phổ hấp thụ rộng cho thấy sự hấp thụ mạnh hơn tại những bướcsóng ngắn hơn Melanin được tìm thấy trong các melanosome có đường kính màngtừ 1 – 2 µm, nhiều hạt melanin có kích thước khoảng 10nm nằm rải khắp bên trongcác màng tại các vị trí tổng hợp melanin Tính trung bình thì nội bộ bên trongmelanosome có hệ số hấp thụ µa.mel phụ thuộc vào bước sóng :

Ví dụ : Laser ruby tại bước sóng 694 nm, µa.mel = 230 [ cm-1].

Laser alexandrite ( một loại ngọc thạch có màu xanh tím) tại bước sóng 755nm, µa.mel = 170 [ cm-1].

Laser NdYAG tại bước sóng 1064 nm, µa.mel = 55 [ cm-1].

Phương trình này dựa vào nhiều thí nghiệm đã được công bố khác nhau vềliều ngưỡng đối với sự bốc hơi dễ gây nổ của melanosome bởi những xung laser tạinhững bước sóng khác nhau Có sự khác nhau đáng kể trong thành phần melanin

Bước sóng  (m)Hệ

sốhấpthụ

của các melanosome, vì thế phương trình trên chỉ là một sự xấp xỉ, nhưng nó chothấy được sự phụ thuộc của µa.mel vào bước sóng.

c Tỷ lệ thể tích của melanosome trong biểu bì

“ Có bao nhiêu melanosome trong một đơn vị thể tích biểu bì?”

Khoảng nồng độ được ước lượng được biểu diễn như là tỷ lệ thể tích củ amelanosome trong biểu bì, fmel.

Người trưởng thành với da màu sáng có fmel = 1,3 – 6,3 %.Người trưởng thành với sắc tố da ôn hòa có fmel = 11 – 16 %.Người trưởng thành với sắc tố da màu tối có fmel = 18 – 43 %.

Sự ước lượng trên có được dựa vào sự phụ thuộc của bước sóng đối với mậtđộ quang học của melanin trong biểu bì trong khoản 650 – 800 nm khi được đặctrưng bởi việc đo sự phản xạ trên da ở những vùng da thường đối với những vùng dabị bệnh bạch tạng và giả sử chiều dày của lớp biểu bì là 60 µm và đường đi tổngcộng của photon gấp hai lần chiều dày của lớp biểu bì Rõ ràng đây chỉ là một sựxấp xỉ và do đó một sự thỏa thuận miêu tả vẫn hơn la ø một đặc điểm kỹ thuật chínhxác.

d Hệ số hấp thụ thực của biểu bì, µa.epi

Hệ số hấp thụ thực của biểu bì, µa.epi , là sự kết hợp của sự hấp thụ của danền và sự hấp thụ melanin, được tính bởi biểu thức :

 mel askinbaseline

a. f . 1 f .

Hình 3.7 Hệ số hấp thụ của biểu bì với fmel = 10%