Các b c sóng ánh sáng đ c s d ng cho LLLT r i vào “c a s quang h c” b c sóng màu đ và NIR (600 nm – 1.100 nm) nh trong Hình 2.12. Kh n ng thâm nh p mô hi u qu đ c t i đa hóa trong ph m vi này, vì t bào s c t mơ chính (hemoglobin và melanin) có d i h p th cao b c sóng ng n h n 600nm. B c sóng trong kho ng 600 nm – 700 nm đ c s d ng đ đi u tr mơ b m t và b c sóng dài h n trong kho ng 780 nm – 950 nm, xuyên sâu h n, đ c s d ng đ đi u tr các mô n m sâu h n. Các
45
b c sóng trong kho ng 700 nm – 770 nm đã đ c phát hi n là có ho t tính sinh hóa h n ch và do đó khơng đ c s d ng. C ng có báo cáo v hi u qu c a các b c sóng n m ngồi ph m vi h p th ánh sáng NIR c a COX. Các b c sóng này n m trong vùng IR g n, vùng gi a IR bao g m laser carbon dioxide (10,6 m) và c ng bao g m các ngu n IR d i r ng trong ph m vi 10 m – 50 m [137]. Ch t mang màu trong nh ng tr ng h p này g n nh ch c ch n là n c, có th hi n di n trong màng sinh h c m t s d ng c u trúc nano, khác v i n c d ng kh i cho phép t o ra các hi u ng sinh h c mà không làm nóng mơ [139], [140]. Hi n t i v n ch a rõ b c sóng nào ch m d t s h p th COX và s h p th n c b t đ u tr nên quan tr ng.
Công su t c a ánh sáng đ c s d ng th ng n m trong kho ng 1 mW – 500 mW và r t khác nhau tùy thu c vào ng d ng c th . Có b ng ch ng cho th y hi u qu c a ph ng pháp đi u tr thay đ i r t nhi u trên c m t đ n ng l ng và công su t đ c s d ng: d ng nh có ng ng trên và ng ng d i cho c hai thơng s mà LLLT có hi u qu . Ngồi nh ng ng ng này, ánh sáng quá y u đ có th có b t k tác d ng nào, ho c quá m nh đ n m c tác h i c a nó nhi u h n l i ích c a nó. áp ng v i nh ng thay đ i LLLT theo b c sóng, b c x , th i gian, xung và th m chí có th g n k t và phân c c, vi c đi u tr nên bao ph m t vùng thích h p c a b nh lý, và sau đó là v n đ v th i gian chi u x . l a ch n li u l ng thích h p cho LLLT c n l a ch n trong hai ph n:
B ng 2.2: Các thông s chi u x (“thu c”) Thông s
chi u x
n v
B c sóng nm B c sóng xác đ nh nhóm mang màu nào s h p th ánh sáng. Các thi t b LLLT th ng n m trong d i 600 nm –1100 nm vì có nhi u c c đ i cho Cytochrome C Oxidase cùng v i các k t qu th nghi m lâm sàng đã thành công trong ph m vi đó.
r i W/cm2 Th ng g i là m t đ cơng su t và đ c tính b ng Cơng su t (W)/Di n tích (cm2) = r i.
46 C u trúc xung -Công su t đ nh (W) -T n s xung (Hz) - r ng xung (s) -Chu k xung (s)
N u chùm tia là ch đ xung thì cơng su t đ c công b ph i là cơng su t trung bình và đ c tính nh sau: Cơng su t đ nh (W) × (các) đ r ng xung × t n s xung (Hz) = Cơng su t trung bình (W). Ch đ xung có th hi u qu h n đáng k so v i ch đ liên t c CW [65], tuy nhiên, các t n s và th i l ng xung t i u (ho c kho ng th i gian xung) v n ph i đ c xác đ nh. k t h p Chi u dài k t h p ph thu c b ng thông ph Ánh sáng k t h p t o ra l m đ m laser, đ c cho là có vai trị trong t ng tác quang đi u hòa v i t bào và các bào quan d i t bào. Kích th c c a các m u đ m trùng v i kích th c c a các bào quan nh ti th . Cho đ n nay, khơng có th nghi m cu i cùng nào đ c công b đ xác nh n ho c bác b tuyên b này. phân c c Phân c c tuy n tính ho c phân c c trịn Ánh sáng phân c c có th có các hi u ng khác v i ánh sáng không phân c c gi ng h t nhau (ho c th m chí ánh sáng phân c c quay 90°). Tuy nhiên, ng i ta bi t r ng ánh sáng phân c c b xáo tr n nhanh chóng trong mơi tr ng tán x cao nh mơ (có th trong vài tr m m đ u tiên). Tuy nhiên, đ i v i các c u trúc protein l ng chi t nh collagen, s truy n ánh sáng phân c c ph ng s ph thu c vào đ nh h ng. M t s tác gi đã ch ng minh tác d ng ch a lành v t th ng và v t b ng v i ánh sáng phân c c [141], [142].
47
B ng 2.3: Th i gian/ n ng l ng/ m t đ công su t đ c phân ph i (“li u l ng”) N ng
l ng (Joules)
J Cơng su t (W) × th i gian (s) = N ng l ng (Joules). i u này k t h p “thu c” và “li u l ng” thành m t bi u th c duy nh t và b qua đ r i. S d ng Joules nh m t bi u hi n c a li u l ng có kh n ng gây sai sót vì nó có m i quan h qua l i gi a đ r i và th i gian [68], [69]. M t đ n ng l ng J/cm2 Th ng đ c hi u là “li u l ng” trong LLLT. Th i gian chi u
Giây (s) Do có th có s thi u t ng h gi a đ r i và th i gian cách [68], [69] an toàn nh t đ ghi và kê đ n LLLT là xác đ nh các thông s chi u x (“thu c”) theo B ng 2.2, và sau đó xác đ nh th i gian chi u x (nh "li u l ng").
Giãn cách gi a các l n đi u tr Gi , ngày ho c tu n
Tác đ ng c a các kho ng th i gian đi u tr khác nhau v n ch a đ c hi u rõ t i th i đi m này m c dù có đ b ng ch ng cho th y đây là m t thông s quan tr ng. Ngo i tr đi u tr s m các ch n th ng c p tính, LLLT th ng yêu c u ít nh t hai l n đi u tr m t tu n trong vài tu n đ đ t đ c ý ngh a lâm sàng.
Phép đo li u l ng trong LLLT r t ph c t p. S l ng l n các thơng s có liên quan l n nhau (nh B ng 2.2) d n đ n ch a có m t nghiên c u toàn di n nào đ c báo cáo đ ki m tra tác đ ng c a vi c thay đ i t ng thông s riêng l . ng th i, c ng ph i kh ng đ nh r ng không th có kh n ng th c hi n đi u đó. M c đ ph c t p đáng k này có ngh a là vi c l a ch n các thông s th ng ph thu c vào kinh nghi m cá nhân c a nhà nghiên c u ho c cá nhân c a ng i hành ngh h n là vào tuyên b đ ng thu n c a c quan có th m quy n. Tuy nhiên, Hi p h i Tr li u b ng Laser Th gi i (WALT) và B Y t Vi t Nam đã c g ng cung c p các h ng d n v li u l ng [48], [143].
48 2.8 K t lu n
Laser cơng su t th p có th t ng tác v i các t bào, d n đ n nh ng thay đ i c p đ phân t , t bào và mô. Tuy nhiên, m i mơ có th ph n ng khi t ng tác v i ánh sáng m t cách khác nhau, dù ch y u đ c h p th trong ty th [144]. Do đó, dù có các k t qu đa d ng thu đ c khi tr li u b ng laser cơng su t th p thì c ch ho t đ ng c b n là gi ng nhau. Vì nhi u đ ng truy n tín hi u d ng nh đã đ c kích ho t, có v nh tác d ng c a tr li u laser công su t th p là do s gia t ng chuy n hóa oxy hóa trong ty th . Các k t qu khác nhau có th x y ra tùy thu c vào lo i t bào.
Nh đã trình bày, laser tr li u cơng su t th p có th đi u ch nh nhi u quá trình sinh h c, ch ng h n nh kh n ng t n t i c a t bào, t ng sinh t bào và t bào ch t theo ch ng trình (apotosis), và các quá trình này ph thu c vào các phân t nh protein kinase c (PKC), protein kinase B (Akt/ PKB), Src tyrosine kinase và interleukin-8/1a (IL-8/1a). Tác đ ng c a ánh sáng đ i v i s t ng sinh t bào có th là do kích thích li u th p (ch a lành v t th ng), nh ng có th c ch li u ánh sáng cao h n [146].
Các ng d ng c a LLLT ngày nay r t r ng rãi. Tuy nhiên, có b n m c tiêu lâm sàng là ph bi n nh t: chi u ánh sáng vào v trí b th ng đ thúc đ y quá trình ch a lành, tái t o và/ho c đ gi m viêm; lên dây th n kinh đ gây gi m đau; trên các h ch b ch huy t đ gi m phù n , viêm nhi m; trên các đi m kích ho t đ thúc đ y th giãn c , gi m đau. Vì khơng xâm l n, LLLT r t h u ích cho nh ng b nh nhân s kim tiêm ho c nh ng ng i không th dung n p li u pháp đi u tr b ng thu c ch ng viêm không steroid. Các k t qu tích c c ph thu c vào các thông s đ c s d ng trong đi u tr . V i c ch ho t đ ng c b n gi ng nhau, đó là s h p th ánh sáng b i các t bào s c t c a ty th , ch y u là COX, hi u qu c a LLLT là khác nhau, tùy thu c vào các thông s đ c s d ng, các con đ ng tín hi u đ c kích ho t và trên các mơ đ c đi u tr . áp d ng LLLT trong lâm sàng, các bác s lâm sàng c n nh n th c đ c các thơng s chính xác và tác đ ng nh h ng đ i v i t ng mô đ c đi u tr .
Lu n án này góp s c m t ph n vào vi c xác đ nh các thông s phù h p c a chùm tia laser công su t th p đ th c hi n đi u tr phì đ i tuy n ti n li t lành tính, d a trên c n c t th c ti n lâm sàng Vi t Nam.
49
CH NG 3 XÂY D NG C S LÝ LU N
3.1 Mô ph ng tác đ ng c a tuy n ti n li t khi b phì đ i lành tính lên ni u đ o và bàng quang và bàng quang
M c đích c a vi c mơ ph ng là kh o sát s phì đ i tuy n ti n li t lành tính tác đ ng lên ni u đ o, đáy bàng quang và ng d n tinh b ng ph ng pháp ph n t h u h n, v i ch ng trình ANSYS. Các k t qu mơ ph ng cho th y s chuy n v và bi n d ng c a ni u đ o khi b chèn ép b i các lá c a tuy n ti n li t trong n m tr ng h p tính tốn. Bên c nh đó, các k t qu nghiên c u v quá trình t ng tác gi a lá gi a c a tuy n ti n li t v i bàng quang có th giúp các nhà khoa h c xây d ng m t c s lý lu n cho hi n t ng viêm đáy hay c bàng quang. H n n a, bài tốn dịng ch y trong đo n ng d n ti u đã qua giai đo n bi n d ng b i hi n t ng phì đ i tuy n ti n li t lành tính c ng đ c nghiên c u, nh m gi i thích tri u ch ng n c ti u y u và ti u ti n nhi u l n [21], [147].
Bài toán tr ng c p đơi gi a dịng n c ti u và thành ni u đ o đ c gi i theo ph ng pháp gián ti p (l u ch t – v t r n). Q trình tính tốn đ c chia thành 2 b c:
- B c 1. Tính tốn áp su t c a dịng n c ti u lên thành ni u đ o b ng các ph ng trình đ ng l c h c l u ch t (t ph ng trình 3.2 đ n 3.9);
- B c 2. V i áp su t thu đ c trên thành ni u đ o, bài toán bi n d ng đ c gi i b ng ph ng trình 3.1. 3.1.1 Tính tốn bi n d ng Ph ng trình c b n: (3.1) v i: N1 e e
K k K K là ma tr n đ c ng c u trúc (total stiffness matrix); uu là vect chuy n v nút (nodal displacement vector);
N là s ph n t (number of elements); e
k là ma tr n đ c ng ph n t (element stiffness matrix); F là vect t i tr ng.
50 3.1.2 Tính tốn dịng n c ti u
Ph ng trình liên t c: Xu t phát t đ nh lu t b o tồn kh i l ng, ph ng trình liên t c có th vi t d i d ng t ng quát:
(3.2) v i: Vx, Vy, Vz là ba thành ph n c a vector v n t c theo ba ph ng x, y, z;
là m t đ c a ch t l ng; t là th i gian.
T c đ bi n đ i m t đ c a ch t l ng theo th i gian có th đ c thay th b i t c đ bi n đ i c a áp su t theo th i gian và t c đ bi n đ i c a m t đ theo áp su t nh sau:
(3.3) v i: P là áp su t.
o hàm c a m t đ theo áp su t xu t phát t ph ng trình tr ng thái. N u s d ng thu t toán dành cho ch t l ng nén đ c, thì ta coi nh là khí lý t ng:
(3.4) v i: R là h ng s c a khí lý t ng;
T là nhi t đ .
N u s d ng thu t toán dành cho ch t l ng khơng nén đ c, ta có th xác đ nh giá tr theo ph ng trình:
(3.5) v i: là giá tr đ u vào (m c đ nh b ng 1015).
Giá tr m c đ nh 1015 đ c xem đ i v i ch t l ng nén đ c hồn tồn, các sóng áp su t s di chuy n r t nhanh qua toàn b khu v c mà ta quan tâm.
Ph ng trình đ ng l ng
i v i dòng Newton, m i liên h gi a ng su t và t c đ bi n d ng c a dòng đ c th hi n nh sau:
51
(3.6)
v i: là tensor ng su t
ui là các vector v n t c tr c giao (u1=Vx, u2=Vy, u3=Vz); là đ nh t đ ng h c;
là h s th hai c a đ nh t
Bi u th c cu i cùng, h s th hai c a đ nh t và vi phân c a v n t c, s b ng không đ i v i dịng có m t đ khơng đ i và đ c xem nh là nh và có th b qua đ i v i ch t l ng nén đ c. (3.7) Trong đó: v i: là các thành ph n c a gia t c do tr ng l c ( ); là m t đ ; là đ nh t hi u d ng; Ti là m t mát nh t (Tx, Ty, Tz). Ph ng trình n ng l ng vi t d i d ng t ng quát (3.8) v i: Cp là nhi t dung riêng c a n c ti u; Wv là công sinh do nh t;
T0 là nhi t đ t ng; là tiêu tán do nh t; K là h s truy n nhi t c a n c ti u; Ek là đ ng n ng r i; là t a đ không gian, i = 1 – 3; Qv là l u l ng; P là áp su t. Mơ hình r i, xem r ng đ nh t hi u d ng b ng t ng đ nh t t ng và đ nh t r i (3.9) nh t r i đ c tính theo mơ hình hai ph ng trình (k - ) c a Spalding và Launder c i ti n:
52
C k (3.10)
v i: C là h ng s r i; k là đ ng n ng r i;
là t c đ tiêu tán n ng l ng do r i đ ng.
ng n ng r i và t c đ tiêu tán c a nó đ c tính t hai ph ng trình d i đây:
t (3.11) V x (3.12) Ta có th tính đ nh t hi u d ng và đ d n nhi t hi u d ng: (3.13) (3.14) v i: là đ nh t hi u d ng; là đ d n nhi t hi u d ng; là h s r i Prandtl (Schmidt). Các ph ng trình c b n (3.2) đ n (3.8) và hai ph ng trình v n t i (3.11), (3.12) đ c gi i b ng ph ng pháp ph n t h u h n cho dòng n c ti u ba chi u, k t h p v i m t s ph ng trình khác đ gi i quy t các dòng ch y sát thành ni u đ o. L i tính tốn trùng và ch ng trình ANSYS đ c s d ng trong q trình mơ ph ng.
Do ni u đ o đi qua tuy n ti n li t ch có m t đo n ng n và khi tuy n ti n li t phì đ i c ng ch gây ra chèn ép lên đo n ni u đ o này, nên bài tốn mơ ph ng đ c xây d ng mơ hình mơ ph ng g m 3 ph n:
- M t qu bóng r ng b c t ngang (bàng quang);
- M t đo n ni u đ o dài 4,4 cm và có đ ng kính là 0,5 cm; - o n còn l i dài x p x 10 cm và góc u n là 900.
53
Mô ph ng s tác đ ng c a tuy n ti n li t b phì đ i lên ni u đ o đ c chia làm 5 tr ng