Đề tài Nghiên cứu thiết bị từ trị liệu Magnomed M310

rường về mặt độ lớn. Về cường độ từ trường, ta có các hiệu ứng sau: 2.2.1.1. Hiệu ứng từ thủy động Khi các chất lỏng dẫn điện chuyển động vuông góc với một từ trường, theo định luật cảm ứng điện từ, các dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong lòng chất lỏng. Tương tác Lorentz giữa từ trường ngoài và các dòng cảm ứng đó sẽ sinh ra lực ma sát cản trở chuyển động của chất lỏng. Áp dụng cho các chất lỏng sinh lý, đặc biệt là dòng máu trong động mạch, tốc độ dòng máu sẽ giảm dưới tác dụng của từ trường. Tuy nhiên, sự cản trở nếu có, chỉ xuất hiện dưới tác dụng của các trường cường độ rất lớn. Ví dụ, tốc độ dòng máu sẽ giảm 25% nếu từ trường ngoài có độ lớn 10 T. 2.2.1.2. Hiệu ứng định hướng Nói chung các đại phân tử sinh học trong cơ thể đều có tính dị hướng từ, trong đó các đại phân tử có chức năng sinh lý quan trọng như enzyme, các thụ quan, … Dưới tác dụng của từ trường, chúng sẽ khuếch tán trong dung dịch và định hướng lại. Ở mức độ cao, quá trình này sẽ dẫn tới những thay đổi sinh học vĩ mô. Nhưng những tính toán đã chỉ ra rằng, sự định hướng chỉ rõ rệt khi trường tác động đến các đối tượng chứa nhiều chất sắc từ như bồ câu, cá mập và một số động vật có xương sống bậc thấp khác; và cảm ứng từ phải nằm trong giới hạn 1-10T. 2.2.1.3. Hiệu ứng tinh thể lỏng Sự định hướng như trên không dẫn tới những thay đổi cấu trúc nội tại của các yếu tố định hướng lại. Sự việc sẽ khác đi nếu xét đến cấu trúc tinh thể lỏng của các màng sinh học, đặc biệt là màng tế bào, nơi được xem là đích tác động của nhiều tác nhân hóa học, vật lý và sinh học. Ở cấu trúc này có các domen (vùng phân tử) với sự định hướng ưu tiên của các phân tử. Bình thường do chuyển động nhiệt, các domen định hướng hoàn toàn hỗn loạn. Khi có từ trường ngoài, các domen sẽ sắp xếp lại theo hướng của từ trường, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc và tính chất của hệ tinh thể lỏng. Điều này sẽ làm cho các quá trình vận chuyển chất, năng lượng và thông tin bị tác động, dòng thông tin qua màng và giữa các tế bào có thể bị ảnh hưởng, … Những nghiên cứu trên màng mô hình đã chỉ ra rằng, trường 0,8T song song với màng lipid kép làm tăng độ dẫn ion 50%; trường 1,3T tăng 40% sự khuếch tán các phân tử hợp chất qua màng đa lớp. Các nhà khoa học thống nhất rằng, hiệu ứng này có vai trò chính với những trường 0,1-1T. 2.2.1.4. Hiệu ứng tập trung Hiệu ứng này đặc trưng cho tác dụng của từ trường không đồng nhất. Trường không đồng nhất có cường độ khác nhau ở các vùng khác nhau, dẫn đến sự tập trung khác nhau các phân tử ở từng vùng. Nếu đó lại là phân tử có vai trò sinh học quan trọng (enzyme, cơ chất, …), các phản ứng hóa sinh và các quá trình sinh lý sẽ chịu ảnh hưởng. Với protid và các chất có trọng lượng phân tử lớn, sự thay đổi là không đáng kể, đặc biệt khi trường ngoài có cường độ không đủ lớn. 2.2.1.5. Hiệu ứng từ - spin Các nhà khoa học Swenberg của Đại học New York và Burachenco ở Novosibirsk đã chỉ ra rằng, với các phản ứng hóa sinh trải qua giai đoạn có sự tham gia của các hạt thuận từ (các gốc tự do, các phân tử triplet, các ion thuận từ của kim loại), từ trường có thể tác động qua hiệu ứng từ spin. Từ trường có thể làm thay đổi tốc độ chuyển dời giữa các trạng thái spin của các hạt thuận từ, do đó làm thay đổi động học các phản ứng hóa sinh. 2.2.1.6. Các hiệu ứng tập thể quy mô rộng Để giải thích tác dụng của trường điện từ nói chung và từ trường nói riêng lên các dòng ion qua màng và dọc màng, nhiều nhà nghiên cứu đã đưa ra lý thuyết các hiện tượng tập thể quy mô rộng (long-range cooperative events theory). Theo lý thuyết này, các tín hiệu điện từ yếu sẽ được các protein xoắn ốc (helical) trong màng tiếp nhận. Các tín hiệu này sẽ kích thích sinh ra các sóng soliton Davydov-Scott, một kiểu dao động phi tuyến của các protein nhận tín hiệu (Adey, 1990). Soliton có thể xem như một trạng thái dao động được lan truyền dọc màng nhờ tương tác giữa các hợp phần điện của các đại phân tử bề mặt màng. Trạng thái dao động này sinh ra các giả hạt (quasiparticle) chạy qua các vòng amide bội ba của phân tử protein. Các soliton này không chịu tác động của các dao động ngẫu nhiên của các hạt chúng chạy qua và thậm chí của các soliton khác. Và như vậy tập hợp các nguyên tử thực hiện việc trao đổi năng lượng điện và năng lượng dao động trong quá trình sinh các giả hạt và các sóng dao động, có thể đóng vai trò chủ yếu trong việc xử lý và truyền các thông tin nhận được vào nội bào, trong việc tàng trữ và trao đổi năng lượng,… 2.2.1.7. Các hiệu ứng địa phương Cũng nhằm giải thích tác dụng của từ trường lên các dòng ion có vai trò sống còn trong hoạt động sống ở mức tế bào như dòng Na+, K+, hay Ca+, một số nhà khoa học đã đưa ra lý thuyết tác dụng địa phương với hai mô hình sau: 2.2.1.7.1. Vi điện di các ligand mang điện Dưới tác dụng của điện từ trường hiệu dụng (tổng hợp của từ trường ngoài và trường sinh lý địa phương), các ligand mang điện sẽ chuyển động theo các đường sức dưới tác dụng của các lực cảm ứng điện từ Lorentz. Điều đó sẽ làm nhiễu loạn năng lượng liên kết giữa ligand và thụ quan cũng như hằng số tốc độ của các phản ứng điện hóa. 2.2.1.7.2. Các hiệu ứng cộng hưởng a. Cộng hưởng từ Theo định luật cảm ứng điện từ, một vật dẫn chiều dài l chuyển động với vận tốc v trong trường có cảm ứng từ B sẽ nhận được một năng lượng : E = Bvl gọi là năng lượng từ. Nếu năng lượng từ này đúng bằng năng lượng hấp dẫn của vật dẫn E = mc2, ta sẽ có hiện tượng cộng hưởng từ. Tóm lại, với hiệu ứng cộng hưởng từ ta có : mc2 = Bvl Dựa vào hệ thức trên, Jacobson tính toán giá trị cảm ứng cộng hưởng từ cho một số loại nucleotide như adenine, guanine, cytosine, ... và một số globulin miễn dịch. Nói chung chúng xấp xỉ giá trị của từ trường sinh lý (10-7 G). b. Cộng hưởng cyclotron Giả thuyết về cộng hưởng cyclotron được McLeod và Liboff đưa ra nhằm giải thích tác dụng của từ trường ngoài lên các ion ở mặt ngoài màng tế bào, chủ yếu là với ion canxi điện tích +2. Dưới tác dụng của từ trường trái đất B0, một ion có khối lượng m và điện tích q sẽ dao động với tần số : Ω0 = qB0/m được gọi là tần số cyclotron. Nếu trường ngoài tác động hệ màng có tần số đúng bằng tần số cộng hưởng cyclotron, năng lượng của nó sẽ được cung cấp để ion có thể chuyển động theo các kênh qua màng một cách dễ dàng. Khi đó tính thấm của màng thay đổi và quá trình vận chuyển vật chất, năng lượng và thông tin được hoạt hóa, dẫn tới những thay đổi toàn bộ ở tế bào. Ion Ca++, vừa là ion điều phối tính thấm màng, vừa là chất truyền tin thứ hai, được quan tâm trước hết. Tần số cộng hưởng của nó là 17,6 Hz. Tính đúng đắn của giả thuyết đã được khẳng định khi các nghiên cứu cho thấy từ trường 16 Hz cho đáp ứng sinh lý cực đại, trong khi ở vùng tần số lân cận, hiệu ứng giảm đi rất nhanh và có thể biến mất (Rozek và Liboff, 1987). c. Cộng hưởng Shumann  Từ 1971, Konig đã nêu giả thuyết cộng hưởng Shumann để giải thích cơ chế tác động của trường điện từ yếu lên hành vi, tính cách và quá trình tâm-sinh lý con người. Theo lý thuyết này, một trường tần số cực thấp có khả năng lan truyền trong ống dẫn sóng trái đất – tầng ion khí quyển với độ tản mát không đáng kể. Ở vùng thấp hơn trong dải tần thấp, khi bước sóng đạt tới chu vi trái đất, một hiện tượng duy nhất sẽ xảy ra : cộng hưởng Shumann với các cực đại nằm ở 7.8, 14.1, 20.3, 26.4 và 32.5 Hz. Các giá trị này thay đổi theo điều kiện địa lý và điều kiện thời tiết. Tác động của cộng hưởng Shumann lên hành vi con người được giải thích trên cơ sở sự giống nhau giữa các dạng sóng này và các dạng EEG của não người. Ví dụ tần số Shumann khi thời tiết tốt là 8-10 Hz phù hợp với hoạt tính sóng alpha của người , còn tần số cộng hưởng thời tiết xấu 4 Hz có tần số cùng với hoạt tính delta của não bộ. Sự tương đồng đó khiến các tín hiệu ngoài được các hệ nhận tin của cơ thể chấp nhận và gây ra các biến đổi chức năng tiếp sau. 2.2.2. Hệ điều hòa tế bào Có thể nói màng tế bào đóng vai trò hàng đầu trong việc thể hiện tác động của các yếu tố ngoại sinh và nội sinh lên hệ điều hòa hoạt động tế bào. Các quan niệm về cấu trúc màng đã được hoàn thiện dần từ mô hình Davson – Danielli 1952 xem nó như một phức hợp lipoprotein đến mô hình hiện đại nhất của Singer và Nicolson 1972, xem màng như một cấu trúc tinh thể lỏng. Trong mô hình này, phía ngoài lớp lipid kép có các glycoprotein từ các hạt trong màng hướng ra phía ngoài tạo nên một lớp bề mặt đa anion (dư điện âm), vì những tận cùng đường amino của chúng. Các hạt trong màng có liên hệ bên trong với mạng lưới các vi sợi dưới màng, mà một số chúng có tính tuần hoàn giống actin. Chúng nhạy cảm dị thường với ion canxi. Mối liên hệ chức năng giữa các hạt trong màng và các yếu tố của bộ khung tế bào đã được giả thuyết nhằm đưa ra một kênh liên lạc trực tiếp giữa các thụ thể màng với các bào quan quan trọng, kể cả nhân. Với cấu trúc như vậy, các kích thích ban đầu (trường điện từ tần số thấp, cường độ yếu ở mặt màng hay các phân tử nội tiết) ở hệ receptor sẽ sinh các biến dạng có tính tập thể cao của liên kết Ca++ với glycoprotein dọc mặt màng. Sự biến dạng này là giai đoạn khuếch đại mà nhờ nó, kích thích yếu ban đầu sẽ được biến thành sự thăng giáng lớn của dòng Ca++ qua màng. Nhờ đó tín hiệu tác động được truyền hoặc qua màng vào trong tế bào, hoặc trở thành tín hiệu liên tế bào. Nếu tín hiệu liên bào này có đặc trưng phù hợp với các tín hiệu hóa học và điện từ vẫn được các tế bào dùng để “nói chuyện” với nhau theo một ngôn ngữ riêng đảm bảo sự phát triển làm mạnh của mô, nó sẽ có tác dụng dương tính đến các cấu trúc trên tế bào (mức tổ chức). Như vậy, bằng các cơ chế cộng hưởng hay các hiệu ứng lượng tử khi tác động lên hệ receptor màng, các tín hiệu điện từ đã được truyền qua màng nội bào. Ở đó thông qua các hệ truyền tin thứ hai (AMP vòng, adelylate cyclase, protein kinase) lên các hệ enzyme của tế bào, chúng sẽ tác động tới các quá trình chuyển hóa tế bào. Tóm tắt những điều vừa nêu, có thể đưa ra sơ đồ thể hiện tác dụng của trường điện từ nói chung và từ trường nói riêng lên hoạt tinh tế bào như sau: Sơ đồ 1.1: Tác dụng của trường điện từ lên đến hoạt tính tế bào Sơ đồ trên có thể được giải thích ngắn gọn như sau, trường điện từ, thông qua các tác dụng lượng tử sơ cấp, sẽ có tác dụng đồng thời và kết năng lên hệ receptor, các điện tích tự do có moment từ điện tử riêng. Những tác dụng đó sẽ làm thay đổi tính thấm của màng tạo điều kiện cho dòng thông tin qua màng hay chạy dọc màng được dễ dàng. Các thông tin qua màng, qua hệ truyền tin thứ hai, sẽ làm thay đổi hoạt tính tế bào và tới những thay đổi ở mức tế bào (như tổng hợp năng lượng, tổng hợp AND, ARN, protein, …). Trong khi các thông tin dọc màng có thể biến thành thông tin liên tế bào, góp phần vào việc điều hòa các hoạt động ở mức trên tế bào. Những thay đổi ở mức tế bào và trên tế bào đó, đến lượt mình lại có thể ảnh hưởng tới cấu trúc, chức năng và tính thấm của màng thông qua cơ chế phản hồi ngược. 2.3. Tác dụng từ trị liệu 2.3.1. Tác dụng lên hệ xương 2.3.1.1. Hiệu ứng áp điện của xương Việc ứng dụng điện từ trường xung và kích thích điện trong chấn thương chỉnh hỉnh, nhất là trong kích thích sinh xương, bắt nguồn từ khám phá hiệu ứng áp điện của xương những năm 1950 tại Nhật. Năm 1954, bác sĩ Iwao Yasuda thấy xương là một cấu trúc áp điện, tức có khả năng biến tín hiệu cơ học thành tín hiệu điện học (hiệu ứng thuận) và ngược lại (hiệu ứng nghịch). Năm 1957, cùng với nhà vật lý Eiichi Fukuda, ông khẳng định thực tế đó. Với công trình tiếng Nhật đó, các nhà chấn thương Mỹ như Becker hay Bassett không chỉ khám phá hiệu ứng chi tiết hơn, mà còn tìm hiểu ý nghĩa của các thế áp điện dưới ngôn ngữ của định luật Wolff cuối thế kỷ 19 (xương đáp ứng với áp lực bằng cách phát triển thành một dạng cấu trúc phù hợp nhất với ngoại lực đó). Hơn nữa họ còn thành công trong việc dùng dòng điện âm một chiều kích thích sinh xương. 2.3.1.2. Thế áp điện và điều hòa sinh xương Định luật Wolff dẫn ra gợi ý rằng, khi xương biến dạng do ngoại lực, phải có sự hủy xương ở phía bị kéo giãn và sự sinh xương ở phía bị nén ép. Căn nguyên của hiện tượng đó, Becker và Bassett cho rằng, chính thế áp điện là nguyên nhân của định luật. Và họ đã chứng minh được rằng, trên thực tế điện tích âm kích thích các tạo cốt bào, do đó kích thích sự sinh xương; còn điện tích dương kích thích các hủy cốt bào, do đó kích thích quá trình tiêu hút xương. Kết quả là xương cấu trúc lại theo xu hướng phù hợp với ngoại lực đã gây ra sự biến dạng. HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN ÁP LỰC CƠ HỌC BIẾN DẠNG COLLAGEN TÍN HIỆU ĐIỆN MỘT CHIỀU CHỈNH LƯU CẦU NỐI PN APATITE - COLLAGEN TÍN HIỆU HAI PHA HỦY XƯƠNG SINH XƯƠNG Sơ đồ 1.2: Hệ điều khiển định luật Wolff. Cho đến nay người ta đã có thể đưa ra một sơ đồ tổng quát giải thích cơ chế điều hòa hoạt động của các của các dòng tế bào khác nhau trong xương với sự tham gia của các hiện tượng điện, với một hệ thống nhiều thành phần, tuân thủ các nguyên lý hồi tác và khuếch đại tín hiệu. Sơ đồ 1.3: Cơ chế điều hòa hoạt động của các dòng tế bào trong xương. Thay đổi hoạt tính tế bào Định hướng các sợi collagen Di cư, tổng hợp ADN và phân chia tế bào, tổng hợp ARN và protein, tổng hợp chất căn bản xương, hình thành các thụ thể đặc biệt, ... Thay đổi hoạt tính tế bào Hệ truyền tin thứ hai (AMP vòng,...) Phân ly điện tích trái dấu trên phạm vi cục bộ Khuếch đại Tín hiệu Cộng hưởng đại phân tử theo tần số Điện từ trường xung Dòng điện phôi Dòng điện vết thương Điện thế hoạt động Thiết bị điện Địa từ Chuyển động các điện tích đặc biệt là ion Ca+2 Dòng điện biến thiên Hiệu ứng áp điện Hiệu ứng điện động Lực cơ học Thay đổi cấu trúc  Sơ đồ 1.2 và 1.3 có nhiều ý nghĩa trong sinh học và y học. Đầu tiên chúng có thể giải thích khả năng tự bình chỉnh của xương, tức xu hướng tái khôi phục hình dạng trước khi sương bị biến dạng. Chúng giải thích tại sao trẻ em lại có khả năng sửa chữa các can xương bị lệch. Tiếp theo chúng lý giải được nguyên nhân loãng xương do thiếu vận động và do tình trạng không trọng lực: trong cả hai trường hợp, do thiếu các áp lực tác động lên xương, nên hệ điều khiển điện sinh học bị rối loạn, dẫn tới quá trình sinh và hủy xương cũng rối loạn theo. Tuy nhiên ý nghĩa lớn nhất nằm ở chỗ, các tín hiệu điện từ ngoại sinh có thể tăng cường quá trình tái tạo mô xương, theo sơ đồ nguyên tắc sau: Sơ đồ 1.4: Tín hiệu điện chữa lành vết gãy Chữa lành vết gãy xương Hình thành can xương Phân chia và di cư tế bào Hoạt tính điện sinh học của xương Kích thích điện không đặc hiệu  2.3.1.3. Các kỹ thuật từ trường trong chấn thương chỉnh hình Có nhiều phương pháp dùng điện từ trường trong kích thích và tái tạo mô xương. Nhưng vì đang nghiên cứu về máy từ trị liệu tần số thấp nên chúng ta chỉ chú trọng vào phương pháp cảm ứng điện từ. Phương pháp cảm ứng điện từ tần số cực thấp đang được phổ biến rộng rãi nhất hiện nay. Với một hoặc hai cuộn dây cảm ứng đặt trên vùng xương gãy, khi cho dòng điện xung chạy cuộn dây, một điện từ trường xung sẽ được tạo ra và do sự cảm ứng điện từ, nó sẽ gây ra trên vật dẫn điện là xương một dòng điện cảm ứng có các đặc trưng phụ thuộc vào dòng điện ngoài. Như vậy việc tạo dòng điện bên trong xương và điều khiển các tham số kỹ thuật của nó trở nên khá đơn giản và quan trọng nhất là không cần phải mổ. Ngoài ra bột bó cũng như các dụng cụ kết xương đều là các vật liệu thấu từ, nên không ảnh hưởng đến sự cảm ứng của xương. Hơn thế nữa điện từ trường xung còn làm vật ghép trong xương, như kim loại và gốm xứ, liên kết với xương chặt chẽ hơn. Tuy nhiên có nhược điểm là đòi hỏi sự hợp tác của người bệnh trong việc mang cuộn dây và thiết bị, đây là giải pháp hợp lý nhất để kích thích điện các vùng tổ chức xương bất kì. Phương pháp cảm ứng điện từ được dung cho nhiều dạng bệnh lý như gãy xương mới, gãy xương cũ chậm và không liền, khớp giả xương chày bẩm sinh hay hoại tử đầu xương đùi. Cần lưu ý rằng, với tư cách một điều trì đơn thuần không kết hợp với mổ ghép xương, trong điều trị xương gãy không liền, có ba trường hợp không chỉ định phương pháp trên gồm: - Khớp giả hoạt dịch. - Chỗ gãy bất động kém do vị trí giải phẫu khó khăn và do bệnh nhân không hợp tác. - Khe gãy rộng hơn ½ thân xương. Trong các trường hợp đó, không chỉ định không phải do điện từ trường xung gây hại trực tiếp, mà do biết trước kết quả không đạt, chỉ gây lãng phí thời gian và công sức. 2.3.2. Tác dụng lên hệ thần kinh – thể dịch Độ nhạy cảm của hệ thần kinh - thể dịch với từ trường là lớn nhất trong toàn bộ các hệ thống chức năng của cơ thể. Ở đó, qua các kênh thông tin thần kinh và thể dịch, trường có thể thể hiện tác dụng lên nhiều hệ chức năng, ở nhiều cấp độ tổ chức của cơ thể, còn qua cơ chế khuếch đại, các tín hiệu yếu ớt ban đầu có thể biến thành một đáp ứng vĩ mô thỏa đáng. Và qua cơ chế phản hồi thần kinh ngược âm tính, nó giúp cơ thể duy trì được sự ổn định nội môi lành mạnh của mình trước mọi thăng giáng nội ngoại sinh không có lợi cho quá trình sống. 2.3.2.1 Một số tác dụng sơ bộ của từ trường lên hệ thần kinh – thể dịch Các nghiên cứu về độ nhạy cảm cho thấy, nó khác nhau ở các vùng khác nhau của bộ não. Theo độ giảm dần có thể nêu: 1/ dưới đồi, 2/ vỏ não, 3/ các tác nhân đặc hiệu và không đặc hiệu của đồi thị, 4/ thể lưới của não giữa. Các hệ thần kinh phân đốt và trên phân đốt, các tổ chức đệm, các hạch thần kinh, hệ thần kinh ngoại vi, … cũng đều nhạy cảm với từ trường, đặc biệt là từ trường ELF (Extremely low frequency – tần số cực thấp, nhỏ hơn 300 Hz), Trường có tác động tích cựa nhất lên vùng dưới đồi, mà hiệu quả là đồng bộ hóa hoạt động các tế bào chế tiết, điều hòa chức năng chế tiết thần kinh, điều hòa hoạt động của các nhân đặc hiệu. Akimova Y. M. M. và Novikova T. A. (1988) đã nghiên cứu tác dụng của từ trường yếu tần số thấp (0,5 mT và 3,12 Hz) lên sự thay đổi hình thái ở vỏ bán cầu đại não và thấy những biến đổi đầu tiên thuộc về tổ chức đệm, sau nữa đến các neuron khi có tác dụng nhiều lần. Khi tác động một lần, chỉ các tế bào hình sao và mỏm mấu của chúng thay đổi : số lượng tế bào tăng lên, trong khi cấu trúc các mỏm thay đổi. Các bào quan cũng biến đổi với sự nở rộng của than, ty thể. Xuất hiện các không bào do các bào quan hấp thụ bào tương. Tăng số lần tác dụng thấy ở thân neuron xuất hiện các biến đổi dưới vi mô như kênh giữa các lưới nội tương được mở rộng, tăng lượng không bào và lizosome, biến đổi vỏ thân. Những thay đổi như vậy cho phép nói về sự biến đổi ở tương quan nhân – bào tương, vốn là cơ sở của các quá trình sinh tổng hợp, dẫn tới kích thích dinh dưỡng tế bào, kích thích quá trình tái sinh ở neuron và thần kinh đệm. Tác dụng kích thích phát triển axon, myelin hóa sợi ngoại vi tổn thương, kìm hãm phát triển các mô liên kết cũng đã nhận thấy ở từ trường không đổi, độ lớn 15 – 30 mT (Ulachik V. S., 1986). Một số nghiên cứu cho thấy từ trường hoạt hoạt hóa sự trao đổi nitơ và photpho – carbon, tăng sự ổn định của tế bào thần kinh với sự giảm oxy mô. Kết quả mang tính điều biến, phụ thuộc vào các đặc trưng của trường như cường độ, tần số và thời gian tác dụng. Các nghiên cứu của Vlaxova Y. G., Frolov V. A., 1988, xem xét ảnh hưởng của các trường cường độ thấp (xấp xỉ trường địa từ) tần số 0.05, 0.1, 0.25 và 5 Hz lên hoạt tính điện của neutron, biểu hiện không chỉ ở sự thay đổi tham số chức năng neutron mà còn ở sự chuyển đến chế độ phát mới, phát các xung khác hẳn về chất. Với các tần số nhỏ hơn, quá trình kích thích trội hơn ức chế với những biệu hiện như xuất hiện nhiều xung nhóm kết lại với nhau, với tần số nằm trong một dải rộng 5 – 10 Hz . Khi dùng tần số 5 Hz, sự ức chế dần chiếm ưu thế và nếu thời gian tác động kéo dài (hơn 30 phút), có thể chấm dứt hoàn toàn sự sinh xung. Kiểu tác động mang tính điều biến như thế cũng quan sát thấy ở các neuron khổng lồ của mũ tai dưới tác động của trường không đổi, ban đầu 16 mT (kích thích) và sau đó 110 mT (ức chế). Những thay đổi hoạt tính điện như vậy có cơ sở ở tác dụng điều biến tính thấm màng với các ion Ca++, Na ++, K++ của trường, ở những thay đổi mức tế bào (tăng hoạt tính của cholinesterase, hoạt hóa cấu trúc nhân và quá trình tân tạo màng các bào quan). Tác dụng lên dòng Ca++, trường có tác dụng điều hòa hoạt động tế bào nhờ một loạt enzyme ở màng và nội bào có hoạt tính phụ thuộc vào ion này. Bên cạnh những tác động trực tiếp tới các mô não, trường còn tác dụng theo cơ chế phản xạ. Theo các dây hướng tâm, thông tin về tác động của trường ở các cơ quan ngoại vi sẽ dẫn truyền về các trung khu thần kinh tương ứng. Ví dụ khi dùng trường tác động vào vùng ngực để điều chỉnh huyết áp ở bệnh nhân cao huyết áp, thông tin sẽ truyền về trung tâm vận mạch, ở đó nó sẽ được xử lý để điều khiển sự đáp ứng: làm giảm khả năng co bóp của tim hoặc làm giảm trương lực ngoại vi trong trường hợp khả năng co bóp của tim vẫn bình thường. Tuy nhiên cần thấy rằng những tác động trực tiếp của từ trường lên các trung khu thần kinh, các mô, các loại tế bào thần kinh tuy đa dạng nhưng không quan trọng bằng tác động gián tiếp qua một receptor từ đặc hiệu của hệ thần kinh, đó là tuyến tùng. 2.3.2.2. Tuyến tùng như một thụ quan từ đặc hiệu 2.3.2.2.1. Cấu trúc Ở động vật có xương sống, tùng được phát triển từ các tế bào mào thần kinh của phần mái não bên dưới thể chai, ở phần sau các thất III, nằm giữa các gò trên của củ não sinh tư. Nhu mô của tuyến này chứa các yếu tố tùng và các yếu tố thần kinh đệm. Hợp phần chính là các pinealocyte đảm nhiệm vai trò chế tiết. Ngoài ra còn có các tế bào hình sao (astrosyte). Pinealocyte là các tế bào nhạy sáng cực kỳ linh động. Bản chất tế bào của Pinealocyte còn chưa được biết rõ mặc dù nó cũng chứa các bào quan thông thường như lưới nội tương, ty thể, git lipid, … Sự có mặt của kháng nguyên S gốc võng mạc opsin ở tế bào tùng cho thấy nó có liên hệ chặt chẽ với các tế bào cảm sáng của võng mạc (Korf HW 1987). Một enzyme đặc hiệu của neuron là enolase cũng thấy ở các tế bào tùng (Vollroth, 1987). 2.3.2.2.2. Chức năng Tuyến tùng thực hiện các chức năng của mình trên toàn cơ thể thông qua chế tiết melatonin. Các nghiên cứu hóa sinh và điện sinh lý cho thấy, hormone này tác động chủ yếu lên não giữa, dưới đồi, nhân trên chéo thị giác và cả các vùng khác như hippocampus, chất xám,… Melatonin làm tăng nồng độ các amine nguồn gốc sinh học và cá amine này, đến lượt mình, lại tham gia vào nhiều chức năng lúc bình thường và khi bệnh lý của hệ thần kinh trung ương như các rối loạn tâm trạng và giấc ngủ; nên có thể nói Melatonin thực hiện tác động của mình lên hệ thần kinh trung ương. Sự tổng hợp và chế tiết tùng không chỉ theo nhịp ngày đêm, mà còn theo nhịp biến đổi ánh sang theo mùa (Arendt J., 1987). Các tế bào tùng được chia làm hai loại, “sáng” và “tối”, trên cơ sở khác nhau của mật độ điện tử trong dịch chất nền của tế bào ở những bức ảnh nghiên cứu hình thái bằng hiển vi điện tử. Loại sáng có nền sáng hơn và khi có tác dụng của trường, nhân của nó biến đổi, ty thể thay đổi hình dạng và biểu hiện một trạng thái năng động hơn. Ngược lại, tế bào tối có dịch chất nền đậm đặc hơn, nhân, ty thể,… hầu như không biến đổi dưới tác dụng của trường. Điều đó cho thấy những thay đổi ở nhịp melatonin là thuộc về tế bào sáng. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, nhịp melatonin được điều biến phụ thuộc vào đặc trưng cường độ và tần số của trường. Với những giá trị thích hợp, trường có thể kích thích sự tổng hợp và sự chế tiết không chỉ melatonin, mà cả polypeptide, với những thay đổi cấu trúc thích hợp ở tế bào sáng, như mở rộng các vùng lưới nội tương kết hạt và tạo các ngăn ở thể Golgi, cũng như xuất hiện các quá trình tế bào có sự tham gia của các hạt lipid được phún xuất (Milin J., 1988). Thông qua việc sản sinh các yếu tố hóa thần kinh, tuyến tùng điều khiển chức năng tuyến yên, tuyến giáp, tuyến thượng thận, cũng như thông qua việc sản sinh melatonin, serotonin, nó điều chỉnh mức độ hoạt động của toàn bộ hệ thần kinh trung ương. Như vậy nó đóng vai trò hàng đầu trong việc điều biến hệ điều hòa thần kinh – thể dịch, trong việc duy trì sự ổn định nội mô. Trong những trạng tháo bệnh lý hay cực hạn (stress chẳng hạn), nó trở nên nhạy cảm dị thường với các tác nhân nội ngoại sinh mà lúc bình thường, độ nhạy cảm của nó với chúng là rất yếu. Có nghĩa nó đóng vai trò là một cơ quan thích nghi nội sinh (endogenous adaptogene) đảm bảo cho sự thích nghi của toàn bộ cơ thể đối với tác động ngoài. Tóm lại, tuyến tùng – một tuyến nội tiết thần kinh quan trọng bật nhất của cơ thể, lại chính là thụ quan từ đặc hiệu mà nhờ nó, từ trường ngoài có thể biểu hiện các tác dụng điều biến tâm sinh – sinh lý của mình, kể cả những biến động rất nhỏ yếu của từ trường tráu đất. Có thể nói, tác dụng của từ trường lên hệ thần kinh – thể dịch là hết sức phức tạp, được biểu hiện hoặc ở những thay đổi địa phương hoặc có thể có đồng thời cả hai biểu hiện đó. Dù ở trường hợp nào thì những tín hiệu điện từ ngoại sinh yếu ớt ban đầu cũng đều được biến thành một đáp ứng tâm – sinh lý phù hợp với đặc trưng sinh lý của từ trường và đặc trưng chức năng của cơ thể, qua một loạt những cơ chế khuếch đại và điều khiển phức tạp hiện vẫn chưa được biết đến. 2.3.3. Phương pháp kích thích từ xuyên sọ Kích thích từ xuyên sọ TMS (transcranial magnetic stimulation) là một phương pháp dùng điện từ trường xung trong thần kinh và tâm thần. 2.3.3.1. Kích thích từ xuyên sọ trên thế giới Phương pháp kích thích từ xuyên sọ hiện đại bắt nguồn từ các nghiên cứu lý thuyết của Penfield và Jasper trong thập niên 1950. Năm 1985, nhà vật lý y học Anthony Barker và đồng sự tại Đại học Sheffield nước Anh chế được một thiết bị điện từ trường xung đủ mạnh để tạo ra dòng điện trong tủy sống. Họ thấy ngay rằng, thiết bị cũng có thể kích thích não một cách trực tiếp và không xâm lấn, điều khác với các kích thích điện. Và lĩnh vực TMS ra đời, đóng góp cho y học một phương pháp kích thích não mới hiệu quả và khá an toàn. Năm 1995, Mark George (Mĩ) đã tạo một bước đột phá khi dùng phương pháp TMS trong một điều trị kết hợp cho 6 bệnh nhân trầm cảm kháng thuốc. Kết quả điều trị được xem là tích cực khi số điểm trên thang lượng giá Hamilton giảm 26%, từ 23.8 điểm xuống còn 17.5 điểm. Kết quả ban đầu này đã kích thích khoảng 30 phòng thí nghiệm trên toàn thế giới tập trung nghiên cứu tác dụng chống trầm cảm của các kích thích từ qua sọ, khiến cho hướng nghiên cứu này trở thành một trong những lĩnh vực tiền phong của ngành tâm thần học. Ngoài trọng tâm là trầm cảm, TMS còn được dùng để điều trị tâm thần phân liệt, Parkinson, đau mạn tính, động kinh với kết quả bước đầu gây nhiều chú ý. 2.3.3.2. Kích thích từ xuyên sọ tại Việt Nam Tại Việt Nam, TMS được nghiên cứu từ năm 1999, trên cơ sở hợp tác giữa Phân viện Vật lý Y sinh học và Bệnh viện Tâm thần Trung ương Biên Hòa. Hai thế hệ thiết bị TMS đã được thiết kế chế tạo và đưa vào ứng dụng thử nghiệm tại Biên Hòa. Trên 40 bệnh nhân rối loạn cảm xúc (pha trầm cảm) đã được điều trị. TMS kết hợp với hóa trị liệu cải thiện tình trạng bệnh lý một cách rõ rang, thể hiện qua việc giảm số điểm cả trên thang lượng giá tâm thần (BPRS) và thang Hamilton so với nhóm chứng dùng placebo và dược phẩm. Nghiên cứu đang tiếp tục được tiến hành. Có thể nói kích thích từ xuyên sọ TMS đang là một phương pháp thời sự trong hai lĩnh vực thần kinh và tâm thần học. Hy vọng trong thời gian tới, chúng ta được chứng kiến một sự phát triển mạnh hơn nữa cả về cơ chế tác dụng và phát triển kỹ thuật, nhằm tạo ra một can thiệp mới trong vật lý y học nói riêng vày khoa nói chung. 2.3.4. Tác dụng lên hệ tuần hoàn Tác dụng thứ nhất là tân tạo mạch máu. Điện từ trường xung kích thích sinh tổng hợp AND và hình thành các cấu trúc tương tự mao mạch trong thời gian này, so với đối chứng quá trình này kéo dài hàng tháng. Táv dụng này mạnh tới mức so sánh được với các tác nhân phát triển sinh mạch (growth factor). Thứ hai, từ trường thay đổi tính chất dòng chảy trong lòng mạch thông qua tác dụng lên các hệ thống điện tích cố định của màng tế bào và cấu hình không gian của các đại phân tử, làm giảm độ nhớt của máu. Tốc độ dòng chảy nói chung tăng lên, trong đó phần quan trọng nhất là tăng tốc độ ở các vị trí tiếp giáp với thành mạnh. Các yếu tố này làm tăng vi tuần hoàn, giảm bớt nguy cơ nghẽn mạch sau chấn thương. Thứ ba, từ trường gây hiệu ứng sắt từ lên chính phân tử Hemoglobin. Hiệu ứng tác dụng đáng kể hơn lên những nơi có tốc độ máu chảy chậm và nồng độ oxy cao. (phía gần động mạch). Cuối cùng, từ trường sinh hiệu ứng giãn mạch, đặc biệt các vi mạch và có tác dụng trên hệ đông máu và các cục máu đông. Kết quả là, từ trường cải thiện rất đáng kể mức độ nuôi dưỡng và phòng vệ ở các tổ chức, các vùng bị thương tổn, tạo điều kiện cho sự hồi phục. Trong một thí nghiệm, người ta đã chứng minh rằng trên tổn thương ở xương đùi thỏ sau phẫu thuật cắt mạch máu, sự cung cấp máu nuôi dưỡng ở nhóm chứng chỉ còn lại cỡ 20% so với bình thường, trong khi đó con số ở nhóm có tác dụng của điện từ trường xung là 70% sau 14 ngày. 2.3.5. Tác dụng lên hệ miễn dịch Từ trường có tác dụng lên hệ thống miễn dịch, cả miễn dịch thể dịch và miễn dịch tế bào. Chẳng hạn các bác sĩ ở bệnh viện Odessa (Liên Xô cũ) đã có những nghiên cứu rất thú vị trên động vật thực nghiệm. Họ đã chọn được một số loại điện từ trường xung thích hợp gây ra tăng hoạt tính thực bào (qua các chỉ số phần trăm bạch cầu thực bào, số hạt trung bình được một bạch cầu thực bào), thay đổi phản ứng tan bạch cầu, mức bổ thể trong huyết thanh. Sau đó, các tác giả đã áp dụng điện từ trường xung với thông số chọn để điều trị cho các bệnh nhân với các vết thương hở xương khớp có mủ, trong một pháp đồ kết hợp kháng sinh. Thống kê trong vòng 10 năm trên 920 bệnh nhân, cho thấy phác đồ mới (có sử dụng điện từ trường xung) cho kết quả tốt hơn: tỷ lệ tàn phế do các biến chứng nhiễm trùng giảm được ba lần so với phác đồ kinh điển. 2.4. Chỉ định và chống chỉ định Tác dụng sinh học của từ trường lên cơ thể sống là khá đa dạng. Người ta đã chọn ra những tác dụng sinh vật học hữu ích cho thực tế lâm sàng: Chống viêm (nhiễm khuẩn và không nhiễm khuẩn). Giảm phù nề. Giảm đau (cơ chế trung ương và ngoại vi). Kích thích thần kinh và cơ. Giãn mạch, tăng tuần hoàn máu ngoại vi, chỉnh áp lực động mạch. Giảm độ nhớt máu, hạn chế kết dính tiểu cầu. Hạn chế lắng đọng Cholesterol, hạn chế hình thành sỏi. Tăng dinh dưỡng cục bộ nhờ tác dụng tuần hoàn. Chống trầm cảm, chống vô cảm. Điều hòa hoạt động thần kinh thực vật. Kích thích tân tạo vi mạch, kích thích tái tạo tổ chức. Kích thích can xương, hạn chế thưa xương. Kích thích miễn dịch không đặc hiệu. Về mặt kỹ thuật, từ trường có thể sử dụng như một tác nhân độc lập hay một tác nhân phối hợp, đặc biệt là phối hợp với laser (chiếu ngoài hay nội mạch), siêu âm và dòng điện tần số thấp. Tác dụng của những tác nhân khác nhau thường là bổ sung lẫn nhau và do đó tăng hiệu quả điều trị. Chỉ định điều trị bằng từ trường hết sức phong phú. Trước hết, đó là những bệnh thuộc về não, cột sống và hệ thần kinh. Từ trường kết hợp laser nội mạch có tác dụng rất tốt cho quá trình phục hồi sau đột quỵ não. Sau các xử lý can thiệp với thoát vị đĩa đệm cột sống, từ trường có hiệu quả chống đau, ổn định vết thương và gia tăng tốc độ phục hồi. Các bệnh đau thần kinh, các bệnh và chấn thương thuộc hệ thần kinh ngoại vi được điều trị tốt nhờ từ trường. Từ trường có tác dụng khá đặc biệt với các triệu chứng mất ngủ. Tác dụng được nâng lên khi phối hợp với melatonin – hoormon tuyến tùng. Các chứng đau nửa đầu cũng được điều trị bằng từ trường. Các chỉ định trong chấn thương chỉnh hình cũng khá phổ biến. Đó là các bệnh đau và chấn thương thuộc hệ vận động, các loại gãy xương – không hay chậm liền xương, các bệnh thoái hóa và viêm khớp, viêm bao khớp, tổn thương cạnh mô khớp, các hiện tượng phù nề sau chấn thương và sau phẫu thuật, các vết thương lâu lành, các vết loét khó khắc phục. Do những chỉ định này, từ trường là một tác nhân vật lý quan trọng trong y học thể thao. Từ trường có thể giúp khắc phục các tổn thương thuộc về máu và hệ mạch máu: thiểu năng tuần hoàn não, thiếu máu cơ tim, cao huyết áp động mạch, tắc nghẽn mạch máu ngoại vi. Từ trường cũng có tác dụng tốt để điều trị các bệnh ngoài da, các vết loét loạn dưỡng, bệnh ngứa da, sừng bì. Tác dụng chống viêm là một tác dụng đặc biệt của từ trường. Ngoài những căn bệnh viêm thần kinh, viêm xương khớp, viêm mạch đã đề cập tới ở trên, từ trị liệu được giới thiệu để điều trị viêm nội tạng, viêm tủy xương, viêm họng, viêm mũi vận mạch. *Cần chú ý một số chống chỉ định sau: Các trường hợp thuộc về máu: tạng ưa chảy máu, bệnh máu hệt thống, máu chậm đông. Bệnh nhân mang máy tạo nhịp tim. Bệnh nhân đang trong cơn tụt huyết áp, bệnh nhân bị suy tim. Bệnh nhân ở thời kỳ sớm sau nhồi máu cơ tim hay thiếu máu cơ tim nặng. Bệnh nhân bị động kinh hay bênh tâm thần cấp, bệnh nhân có tổn thương tưới máu não cấp. Bệnh nhân đang mang thai, bệnh nhân có u ác tính. Bệnh nhân quá nhạy cảm với tác dụng của từ trường. *Kết luận: qua những điều trên ta có thể thấy được khả năng tác động của từ trường trị liệu nói riêng và từ trường nói chung đối với cơ thể sống là rất lớn và có nhiều tác động khác nhau theo những cơ chế nhất định. Và việc ứng dụng của từ trường vào trị liệu được thể hiện rất rõ nét qua các thiết bị từ trị liệu. Và sau đây chúng ta sẽ cùng khảo sát một thiết bị nổi trội với nhiều tính năng điều trị - đó là thiết bị Từ trị liệu tần số thấp M310. Chương II KHẢO SÁT THIẾT BỊ TỪ TRỊ LIỆU TẦN SỐ THẤP M310 1. Đặc điểm chính của máy 1.1. Giới thiệu và mô tả thiết bị Từ trường điều trị (magnetotherapy) là một trong những phương pháp điều trị bệnh không dùng thuốc. Phương pháp này bắt đầu nghiên cứu ở VN vào năm 1980 tại Viện Quân y 108. Năm 1991, Phân viện Vật lý Y Sinh học bắt đầu chế tạo và đưa thiết bị từ trị liệu vào ứng dụng. Thiết bị từ trường điều trị M310 là thiết bị thế hệ thứ 7. Sóng từ trường với các thông số phù hợp phát ra từ thiết bị sẽ tác động lên cơ thể bệnh nhân gây ra các kích thích sinh học. Sự kích thích này làm tăng lưu lượng máu, tăng khả năng truyền tải oxy, giúp tăng khả năng chữa bệnh. Từ trường còn có tác dụng đưa các ion canxy tới xương bị gãy, làm xương chóng hồi phục, hoặc có thể lấy canxy khỏi các khớp xương bị viêm, bị đau. Ngoài ra, từ trường còn giúp cân bằng độ pH, điều hòa sự sản xuất hormone từ các tuyến nội tiết… *Mô tả thiết bị: Thiết bị gồm: 01 máy chính; 01 dây nguồn; 02 cặp từ cực dẹt, 01 cặp từ cực tròn kèm dây nối từ thân máy ra từ cực. Hình 2.1 Mặt thiết bị M310 gồm 4 cụm điều khiển: Cụm 2 nút Start, Stop và kèm theo 1 LED báo hiệu từ trường phát/không phát. Hình 2.2 Cụm chỉnh tần số gồm 1 nút chỉnh và 5 đèn LED hiển thị đại diện cho 5 tần số 8, 16, 36, 60, 72 Hz. Hình 2.3 Cụm chỉnh cường độ từ trường gồm 2 núm xoay (biến trở) và 2 ô LED 7 đoạn điều chỉnh và hiển thị cường độ từ trường từng đầu ra (kênh) riêng biệt. Hình 2.4 Cụm chỉnh thời gian gồm 2 nút tăng giảm thời gian điều trị và 1 ô LED 7 đoạn hiển thị thời gian điều trị (chung cho cả 2 kênh). Hình 2.5 Bên hông thiết bị có 3 lỗ cắm dây nối với từ cực và 2 cầu chì đảm bảo an toàn cho từ cực, phía trên là công tắc nguồn. Hình 2.6 Phía sau thiết bị là cầu chì máy chính và lỗ cắm dây nguồn. Hình 2.7 1.2. Thông số kỹ thuật Công suất tiêu thụ: 300W Điều khiển: vi xử lý Số từ cực: 1 cặp tròn, 2 cặp dẹt 5 tấn số kích thích: 8; 16; 36; 60; 72 Hz Cường độ từ trường: Tròn: 10mT Dẹt: 50mT Thời gian: 10; 15; 20; 25; 30 phút Nguồn điện: 220VAC – 50Hz Kích thước: 12 x 25 x 40 cm Trọng lượng: 12kg Điều kiện hoạt động: Nhiệt độ 10oC đến 40oC Độ ẩm: < 80% 1.3. Sơ đồ cấu tạo thiết bị TỪ CỰC BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI HIỂN THỊ KHỐI ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ 2.1. Cấu tạo thiết bị KHỐI NGUỒN KHỐI KHUẾCH ĐẠI Thiết bị bao gồm 5 khối: Khối nguồn Khối xử lý trung tâm Khối điều khiển Khối khuếch đại Khối hiển thị Từ cực 2. Nguyên lý chung của máy từ trị liệu M310 2.1. Nguyên lý chung Khối nguồn cấp điện cho hai khối khuếch đại và bộ xử lý trung tâm. Ở trạng thái hoạt động, khối điều khiển thông qua việc điều chỉnh các chế độ tần số, thời gian và cường độ, tín hiệu sẽ được truyền đến khối xử lý trung tâm. Từ khối xử lý, tín hiệu sẽ được xử lý về: thời gian, tần số và cường độ và tiếp tục được truyền đến khối khuếch đại và hiển thị. Tại khối khuếch đại, tín hiệu sẽ được khếch đại đủ lớn để cung cấp cho các từ cực phát từ trường theo các thông số đã thiết lập từ khối điều khiển. Tương tự, khối hiển thị bao gồm các màn hình led để hiển thị các thông số về thời gian, tần số và cường độ. Hình 2.8. Cấu tạo bên trong máy 2.2. Mô tả cấu tạo và chức năng từng khối 2.2.1. Khối nguồn Khối nguồn của máy bao gồm một mạch nguồn chính và một biến áp. Khối nguồn có chứ năng chính là ổn định điện áp đầu vào và cấp điện cho các mạch xử lý trung tâm, mạch điều khiển và hiển thị. Điện áp đầu ra cấp cho các mạch: Mạch xử lý trung tâm Mạch điều khiển Mạch hiển thị 2.2.2. Khối điều khiển Bao gồm hệ thống các nút và núm điều chỉnh các thông số: thời gian, tần số và cường độ cùng với một mạch điều khiển. Tín hiệu từ nút điều khiển – tín hiệu điện sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số thông qua vi xử lý ADC sau đó hiển thị trên màn hình led. Cùng lúc đó, tín hiệu điều khiển sẽ được truyền đến bộ vi xử lý của khối xử lý trung tâm. Hình 2.9 Mặt điều khiển Sơ đồ 2.2. Mạch điều khiển và hiển thị 2.2.3. Khối xử lý trung tâm Khối xử lý trung tâm là một mạch xử lý tín hiệu. Bao gồm hệ thống vi xử lý PICF3550 và DAC0832. Vi xử lý PICF3550 sẽ xử lý tín hiệu nhận được về kiểu xung (riêng đối với thiết bị M310 chúng ta chỉ sử dụng xung vuông), cường độ và tần số xung tín hiệu nhận được từ mạch điều khiển. Sau đó, vi xử lý DAC0832 sẽ chuyển tín hiệu số thành tín hiệu điện để tiếp tục truyền đến khối khuếch đại. Hình 2.10. Mạch xử lý trung tâm Sơ đồ 2.3. Mạch xử lý trung tâm 2.2.4. Khối khuếch đại Là một mạch bao gồm hai mạch khuếch đại tín hiệu, có chức năng khuếch đại tín hiệu điện từ mạch xử lý trung tâm. Và truyền tín hiệu đến các từ cực. Sơ đồ 2.4. Mạch khuếch đại tín hiệu 2.2.5. Từ cực Hình 2.11. Cuộn dây bên trong từ cực tròn Hình 2.12. Các từ cực Từ cực bao gồm 6 cực từ: 2 tròn và 4 dẹt. Bên trong cực từ là cuộn dây đồng quấn tròn. Từ cực được nối với máy thông qua các dây dẫn. Tín hiệu điện từ khối khuếch đại sẽ được truyền qua dây dẫn tới cuộn giây. Dựa theo hiệu ứng cảm ứng điện từ, dòng điện sẽ bên trong cuộn dây sẽ tạo ra trường điện từ. Trường điện từ này sẽ có các thông số xác định như sau: - Thời gian phát: 10; 15; 20; 25; 30 phút - Tần số: 8; 16; 36; 60; 72 Hz - Cường độ: đầu ra 1: 0 – 50 mT đầu ra 2: 0 – 10 mT 2.2.6. Khối hiển thị Bao gồm hệ thống led 7 đoạn hiển thị các thông số về: thời gian, tần số, cường độ và đèn báo start, stop. Mạch hiển thị được tích hợp chung với mạch điều khiển như trong sơ đồ 2.2. Hình 2.13. Mặt hiển thị và điều khiển 3. Nguyên lý hoạt động Đầu tiên khi bật nguồn, mạch nguồn sẽ cấp điện cho các mạch xử lý trung tâm, mạch khuếch đại, mạch điều khiển và hiển thị. Sau khi chọn các thông số về thời gian, cường độ, tần số; các tín hiệu điều khiển này sẽ được truyền tới mạch xử lý trung tâm, tại đây các thông tin về thời gian phát từ, tần số xung tín hiệu và dạng xung tín hiệu (xung vuông) sẽ được xử lý. Tín hiệu sau đó được truyền đến mạch hiển thị và khuếch đại, để hiển thị các thông số điều khiển và khuếch đại tín hiệu điện. Cuối cùng, tín hiệu sau khi khuếch đại được dẫn tới từ cực, tại đây dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, từ trường sẽ được phát ra. Trong khi máy đang hoạt động, ta có thể tùy chỉnh các thông số của từ trường và thời gian. Sau khi hết giờ, các thông số sẽ tự động trở về trạng thái mặc định: tần số 16 Hz và thời gian là 15 phút, lúc này máy sẽ không phát từ trường, vì tín hiệu đến mạch khuếch đại đã được ngắt. *Tóm lại, về cơ bản, đây là một thiết bị phát từ trường dựa trên hiệu ứng cảm ứng điện từ. Các thông tin của trường phát ra từ cực từ được xác định về tần số, cường độ và thời gian phát nhờ hệ thống các mạch và đặc biệt là mạch xử lý trung tâm. Chương III SỬ DỤNG THIẾT BỊ M310 Như đã nhắc đến từ chương 1, phạm vi tác dụng của từ trường rất lớn. Và M310 là một thiết bị được ứng dụng điều trị trong hầu hết phạm vi đó, từ hệ thần kinh đến hệ tuần hoàn, … 1. Ứng dụng trong điều trị 1.1. Từ trường tần số thấp và ứng dụng trong điều trị Mỗi tần số sẽ có một tác dụng điều trị chính đối với cơ thể. 3,5,8 Hz: Điều hòa rối loạn thần kinh, tâm thần. 16 Hz: Tác động tới hệ điều hòa tế bào. 36 Hz: Tác động cực đại tới dòng máu vi tuần hoàn. 60 Hz: Tác dụng trong tâm thần học. 72 Hz: Tần số tái sinh tối ưu. 1.2. Chỉ định điều trị Dựa vào vào các tác dụng của từ trường tần số thấp như trên kết hợp với thời gian và cường độ khi điều trị, chúng ta sẽ có được các pháp đồ điều trị tương ứng với từng loại bệnh: - Chỉnh lý hoạt động hệ thần kính trung ương, ngoại vi và thực vật, chỉnh lý chức phận nội tiết của cơ thể thông qua tuyến tùng, tuyến nội tiết thần kinh có nhiều chức năng quan trọng mới được khám phá. - Kháng viêm, kể cả viêm đặc hiệu và không đặc hiệu. - Giảm phù nề sau chấn thương, viêm nhiễm ... - Giảm đau theo cả cơ chế trung ương và ngoại vi. - Điều hòa sự co bóp cơ tim, sự hình thành và dẫn truyền thần kinh tim, dẫn tới tác dụng chống loạn nhịp. - Điều chỉnh huyết áp. - Tăng độ đàn hồi và điều hòa tính thấm thành mạch, giãn mạch, kích thích sự tái tạo mạch sau phẫu thuật, tổn thương ... - Giảm ngưng kết hồng cầu và kết dính tiểu cầu, giảm độ nhớt máu. Cùng với ba tác dụng trên, dẫn tới tăng vi tuần hoàn địa phương. - Kích thích miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu. - Tác động tới dòng thông tin liên và nội bào, qua đó tác động tới hô hấp tế bào,tăng tổng hợp ATP ở ty thể, điều hòa sinh tổng hợp các đại phân tử sinh học,điều hòa sự phân bào, dẫn tới tác dụng tăng cường khả năng tái tạo, điều hòa sự hình thành collagene. Ngoài ra, thiết bị còn có thể kết hợp trị liệu với các thiết khác khác tùy theo bệnh và chỉ định của bác sĩ như: thiết bị LASER BÁN DẪN QUANG TRỊ LIỆU 2 BƯỚC XÓNG, ĐÈN HỒNG NGOẠI, … 1.3. Chống chỉ định - Tác động trực tiếp lên khối u ác tính. - Tác động trực tiếp lên thai nhi. - Bệnh ưa chảy máu. - Đang chảy máu. - Cơn tụt huyết áp cấp. - Động kinh (tác dụng trực tiếp). - Bệnh nhân có đeo máy tạo nhịp tim (pace maker). 1.4. Liều điều trị Liều điều trị bao gồm ba yếu tố: - Tần số phát. - Cường độ phát. - Thời gian phát. Tùy vào bệnh và bệnh nhân mà bác sĩ sẽ có những chỉ định điều trị khác nhau. 2. Vận hành thiết bị 2.1. Các bước vận hành Đây làm một thiết bị vận hành tương đối đơn giản và ít thao tác. Hình 3.1 Nút chọn tần số phát Điều chỉnh thời gian Điều chỉnh cường độ phát Start, Stop *Thiết bị vận hành như sau: Cắm thiết bị vào nguồn điện 220VAC ổn định, có dây tiếp đất. Kiểm tra dây cắm đầu ra chắc chắn rằng đã cắm, kiểm tra núm cường độ và trả về vị trí tận cùng bên trái (0 mT). Cắm các dây nối đầu từ vào thân máy. Hình 3.2 Bật công tắc POWER: các đèn chỉ thị sáng, các thông số lấy giá trị mặc định. Hình 3.3 Điều chỉnh các thông số trên máy theo nhu cầu điều trị (xem phần Mô tả hoạt động để biết cách điều chỉnh). Hình 3.4 Nhấn nút Star để máy phát từ trường, đèn báo từ trường sáng. Hình 3.5 Điều chỉnh 2 núm xoay để có mức cường độ từ trường phù hợp. Hình 3.6 Nhấn nút Stop để dừng điều trị hoặc khi hết thời gian điều trị máy cũng tự động ngưng phát từ trường. Hình 3.7 Khi không còn nhu cầu sử dụng cần kiểm tra núm cường độ và trả về vị trí tận cùng bên trái (0 mT), tắt công tắc Power, rồi rút dây nguồn. *Mô tả hoạt động: Cách điều chỉnh giá trị các thông số phát từ trường: Thời gian: tăng giảm theo từng phút từ 1 đến 30 phút Tần số: lựa chọn lần lượt theo vòng tròn 8 à 16 à 36 à 60 à 72 à 8à … Kênh 1: tăng giảm từng mT từ 0 đến 50 mT Kênh 2: tăng giảm từng mT từ 0 đến 10 mT Trạng thái mặc định: - Thời gian: 15 phút - Tần số: 16 Hz Khi bật máy lên các thông số lấy giá trị mặc định, từ trường chưa phát ra, đèn LED Start/Stop tắt. Tất cả các thông số đều có thể điều chỉnh bất kì lúc nào dù từ trường có phát ra hay không. Từ trường chỉ phát ra sau khi nhấn nút Start, đèn LED Start/Stop sáng, thời gian bắt đầu đếm ngược. Nút Start không hoạt động khi từ trường đang phát, LED Start/Stop sáng. Nút Stop không hoạt động khi máy dừng hẳn, LED Start/Stop tắt. Bấm nút Stop khi từ trường đang phát: máy tạm dừng, LED Start/Stop nháy, từ trường ngừng phát, các thông số giữ nguyên giá trị hiện tại. Có 2 lựa chọn: - Nếu tiếp tục bấm Stop lần nữa, máy sẽ dừng hẳn, các thông số lấy trạng thái mặc định, LED Start/Stop tắt. - Nếu bấm Star, máy sẽ tiếp tục phát từ trường với các thông số đang hiển thị, LED Start/Stop sáng. Vấn đề chỉnh thời gian khi máy đang phát từ (thời gian đang đếm ngược): Bấm nút tăng/giảm sẽ tăng/giảm thời gian 1 phút so với giá trị đang hiển thị và bắt đầu đếm ngược lại từ giá trị mới. 2.2. Lưu ý cách đặt từ cực Từ trường trị liệu chỉ có tác dụng trong phạm vi vùng phát từ của từ cực, vì vậy việc đặt từ cực đúng vị trí rất quan trọng trong điều trị. Hình 3.8 Đối với từ cực hình tròn, được sử dụng trong điều trị tại các chi của cơ thể: tay, chân. Khi đặt từ cực vào vị trí điều trị cần chú ý, nếu hai vị trí xa nhau thì mỗi từ cực đặt tại một vị trí; còn chỉ một vị trí điều trị thì đặt cả hai từ cực sát vào nhau, song song và cùng chiều ( dây dẫn cùng hướng về một phía). Riêng đối với điều trị ở đầu bệnh nhân, cần đặt hai từ cực song song hai bên tai, hai còng tròn hướng vào nhau và sát với tai và sát vào vai bệnh nhân, cần đặt cân đối. Hình 3.9 Đặt từ cực tại chân bệnh nhân Đối với từ cực dẹt thì thường dùng cho điều trị tại các bộ phận khác như: vai, cổ, lưng, hông, … Tùy từng vị trí và diện tích mà ta đặt 2 hoặc 4 từ cực. Cần đặt chúng song song, cùng chiều và áp sát nhau, cân đối với vị trí điều trị để đạt được tác dụng tốt nhất. 3. Các quy tắc an toàn khi sử dụng Đặt thiết bị tại vị trí cao ráo, thoáng mát, cách xa nguồn điện và nhiệt. Cần kiểm tra nguồn trước khi khởi động thiết bị. Sử dụng đúng theo quy trình vận hành. Sau khi sử dụng nhớ vặn núm cường độ về 0. Cần đảm bảo bệnh nhân khi điều trị không mang trên người các vật dụng có tính từ như dây chuyền, đồng hồ, nhẫn, điện thoại, … Yêu cầu bênh nhân hạn chế vận động, đặc biệt tại vùng đặt từ cực. Khi gặp bất kỳ sự cố nào (xem phần 4) cần dừng điều trị và khắc phục. 4. Những sự cố thường gặp và cách khắc phục - Máy ở đang ở chế độ phát từ trường nhưng đèn trên đầu từ không sáng. Hình 3.10 Đèn led không sáng Khắc phục: Kiểm tra lại giắc cắm trên đầu từ và trên thân máy. Kiểm tra đèn led có bị cháy hỏng không. - Bật công tắc nhưng máy không hoạt động. Khắc phục: Kiểm tra lại nguồn điện. Kiểm tra cầu chì có bị hỏng không. *Ngoài ra, còn có những sự cố khác về lỗi kỹ thuật của máy như: - Các đèn báo, thông số trên màn hình điều khiển không hoạt động – không sáng. - Các thông số màn hình điều khiển bị sai lệch. - Không điều chỉnh được các thông số như thời gian, cường độ và tần số. - Cường độ phát từ trường không đúng. Các sự cố này thuộc về kỹ thuật, vì vậy cần báo cho trung tâm bảo hành để được khắc phục, sửa chữa. 5. Quy trình bảo dưỡng máy Để kéo dài tuổi thọ của máy, việc bảo dưỡng máy phải tiến hành theo đúng thời gian quy định và trình tự cho phép. Các bước kiểm tra máy được tiến hành như sau : - Ngắt nguồn cung cấp điện cho máy. - Kiểm tra bằng mắt xem có sự cố bất thường nào không. - Vệ sinh máy, chú ý các ổ cắm cáp nối từ cực phải được vệ sinh sạch sẽ. - Vệ sinh phòng máy để đảm bảo môi trường xung quanh máy phải được sạch sẽ, khô ráo, thoáng mát … - Cuối cùng cần cắm nguồn, khởi động lại máy và chạy thử. *Kết luận: Là một thiết bị có nhiều tác dụng đối với nhiều hệ cơ quan trong cơ thể nên các ứng dụng trong việc điều trị là tương đối nhiều. Nhưng ngược lại, đối với việc vận hành thì đây là một thiết bị có cách sử dụng khá đơn giản. Chương IV ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN CHUNG 1. Đánh giá thiết bị M310 là một trong những thiết bị từ trị liệu tốt nhất hiện nay, có khả năng điều trị nhiều căn bệnh khác nhau về hệ thần kinh, hệ xương, … Hơn nữa, máy còn có khả năng kết hợp điều trị với nhiều thiết bị khác và hỗ trợ điều trị phục hồi sau chấn thương, phẫu thuật. Thiết bị được sản xuất hoàn toàn trong nước, được chế tạo và phát triển bởi Viện Vật lý Y Sinh học, vì vậy giá thành và các chi phí bảo hành, sửa chữa tương đối phù hợp với điều kiện y tế hiện nay. Thiết bị đang và sẽ được tiếp tục nghiên cứu và phát triển để nâng cao khả năng, chất lượng điều trị; nhằm đáp ứng nhu cầu y tế trong nước và cho thấy sự phát triển không ngừng của phương pháp từ trị liệu. Một số ưu thế so với các thiết bị từ trị liệu hiện hành ở Việt Nam: Tần số xung nằm trong dải cực thấp có năm tần số tác dụng sinh học cực đại,cho phép chọn một tần số tối ưu bất kỳ. Từ cực kiểu cuộn cảm Helmholtz tác động dễ dàng mọi bộ phận của cơ thể, có đèn tín hiệu báo chế độ hoạt động.  Có hệ thống tín hiệu ánh sáng và âm thanh (có thể tắt theo yêu cầu của bệnh nhân) khi thiết bị hoạt động, giúp điều trị viên theo dõi quá trình điều trị dễ dàng. Có bộ đặt thời gian đếm lùi, khi hết thời gian điều trị sẽ tự động tắt máy. Thiết bị gọn nhẹ, rẻ tiền, độ bền cao.  2. Kết luận Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu, được sự hướng dẫn của thầy giáo: KS – ĐỖ KHOA BÌNH, tôi đã hoàn thành luận án tốt nghiệp có nội dung là “Nghiên cứu thiết bị từ trị liệu Magnomed M310” theo đúng kế hoạch đăng ký, đảm bảo các nội dung đề ra: Thứ nhất, nghiên cứu cơ sở vật lý từ trường trị liệu. Thứ hai, nghiên cứu đặt điểm của máy từ trị liệu M310. Thứ ba, phân tích nguyên lý hoạt động cơ bản của máy và quy trình vận hành, quy tắc an toàn, sửa chữa hư hỏng thông thường. Do điều kiện kiến thức của bản thân còn hạn chế, tài liệu kỹ thuật thiếu và đây cũng là một lĩnh vực mới nên luận án chưa thể đi sâu nghiên cứu toàn bộ nguyên lý và kỹ thuật sử dụng trong máy từ trị liệu tần số thấp. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Công Lập et al (2009). Cơ Sở Vật Lý Y Sinh Học. Nhà Xuất Bản Y Học, Tp. HCM. [2] Vũ Công Lập et al (2005). Các Tác Nhân Vật Lý Thường Dùng Trong Vật Lý Trị Liệu. Nhà Xuất Bản Y Học, Tp. HCM.