Tài liệu Nghiên cứu và phân tích về máy vật lý trị liệu sóng ngắn Carupuls - 419

ĐỀ TÀI: Nghiên cứu và phân tích về máy vật lý trị liệu sóng ngắn Carupuls - 419

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG H̉A XĂ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
1. Đề tài :
Nghiên cứu và phân tích về máy vật lư trị liệu sóng ngắn Carupuls - 419.
2. Nội dung chính gồm có :
Lời mở đầu.
Chương I : NGHIấN CỨU CHUNG VỀ VẬT LƯ TRỊ LIỆU
SểNG NGẮN .
Chương II : ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY VẬT LƯ TRỊ LIỆU SểNG
NGẮN CURAPULS - 419.
Chương III : PHÂN TÍCH NGUYÊN LƯ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY
VẬT LƯ TRỊ LIỆU SÓNG NGẮN CURAPULS - 419.
Chương IV : CÁC QUY TẮC AN TOÀN - SỬ DỤNG - HỎNG HểC
THÔNG THƯỜNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA.
Phần phụ lục.
3. H́nh vẽ bao gồm :
- Sơ đồ khối máy vật lư trị liệu sóng ngắn Curapuls - 419.
- Khối điều khiển.
- Khối nguồn và bảng rơle.
- Khối phát sóng cao tần và tầng ra.
- Khối đồng hồ thời gian và dải hiển thị.
- Sơ đồ nguyên lư bộ so pha.
- Sơ đồ nguyên lư mạch S/H.
- Khối điều khiển mô tơ và chỉ thị điều hưởng.
4. Cán bộ hướng dẫn :
1. Thầy giáo : PGS - TS NGUYỄN VĂN KHANG là giảng viên bộ môn mạch và xử lư tín hiệu số - Khoa Điện tử Viễn Thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
2. Đại tá ĐINH QUANG CHIẾN trưởng khoa trang thiết bị Viện quân y trung ương quân đội 108.
5. Bắt đầu thiết kế đồ án : Ngày 01 tháng 06 năm 2006.
6. Hoàn thành đồ án : Ngày 17 tháng 10 năm 2006.

Ngày . tháng . năm 2006 Ngày . tháng . năm 2006
CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN




PGS - TS NGUYỄN VĂN KHANG

SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ngày 17 tháng 10 năm 2006
( Kư tên và ghi rơ họ tên )


NGUYỄN TOÀN THẮNG




BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Nội dung thiết kế đồ án tốt nghiệp :
Đề tài : “ Nghiên cứu và phân tích về máy vật lư trị liệu sóng ngắn Carupuls - 419 ”.
Nội dung : Như phần nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp.
2. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :





Ngày tháng năm
( Cán bộ hướng dẫn kư )


PGS - TS : NGUYỄN VĂN KHANG



BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA
GIÁO VIÊN DUYỆT
1. Nội dung thiết kế đồ án tốt nghiệp :
Đề tài : “ Nghiên cứu và phân tích về máy vật lư trị liệu sóng ngắn Carupuls - 419 ”.
Nội dung : Như phần nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp.
2. Nhận xét của giáo viên hướng duyệt :




Ngày tháng năm
( Cán bộ duyệt kư )






LỜI NÓI ĐẦU
Qua nhiều thế kỷ con người đă ứng dụng các thành tựu khoa học vào cuộc sống. Kể từ khi con người phát minh ra điện năng th́ ḍng điện và các tác dụng của ḍng điện đă được sử dụng rộng răi vào trong nghành y tế như là một yếu tố quan trọng của cuộc sống. Quá tŕnh phát triển này đă tạo dựng lên một chuyên ngành mới đó là điện tử y sinh học. Hiện nay ngành điện tử y sinh đă trở thành một trong những ngành lớn mạnh về chất lượng do sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện tử và khả năng chữa bệnh của cỏc mỏy cú sử dụng các ứng dụng của mạch điện tử.
Vật lư trị liệu là một chuyên ngành lâm sàng trong y học. Vào cuối những năm thập kỷ 50 của thế kỷ 20 với việc ứng dụng điện năng vào vật lư trị liệu phục hồi chức năng đă làm cho chuyên ngành vật lư trị liệu có những bước nhảy vọt.
Ngành điện tử y sinh ra đời nhằm mục đích để cho con người nghiên cứu và phát triển các ứng dụng của thiết bị y tế trong chuyên ngành vật lư trị liệu sóng ngắn. Ở nước ta hiện nay th́ các thiết bị vật lư trị liệu đă cũ và c̣n khan hiếm. Do đó, việc khai thác nghiên cứu sử dụng và duy tŕ trang thiết bị trong ngành vật lư trị liệu trở thành cấp thiết để cho chúng ta có thể sử dụng thiết bị đạt hiệu quả cao nhất.
Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo : PGS - TS Nguyễn Văn Khang là giảng viên khoa điện tử viên thông của trường đại học Bách Khoa Hà Nội, tôi đă nghiên cứu và làm đồ án về thiết bị vật lư trị liệu sóng ngắn với nội dung : “ Nghiên cứu khai thác nguyên lư hoạt động và cách sửa chữa những hư hỏng thường gặp ở máy trị liệu sóng ngắn Curapuls - 419 ”.

Hà nội, ngày 01 tháng 06 năm 2006 !
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN TOÀN THẮNG

CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU CHUNG VỀ VẬT LƯ TRỊ LIỆU
SÓNG NGẮN

I.1. SỰ TÁC ĐỘNG CỦA VẬT LƯ TRỊ LIỆU SÓNG NGẮN :
Cơ thể sống là một môi trường có thành phần về cấu trúc rất phức tạp, trên cơ sở của những tác dụng cơ bản thỡ ḍng điện có thể gây ra tác dụng sinh lư.
Khi duy tŕ được sự cân bằng hoạt động sinh học và tâm sinh lư của các cơ quan trên toàn bộ cơ thể th́ sức khoẻ của con người được đảm bảo. Sự mất cân bằng về hoạt động sinh học và tâm sinh lư đă gây ra các rối loạn về chức năng của các cơ quan cũng như hiện tượng phát sinh bệnh tật. Các tác nhân gây bệnh có thể là các yếu tố sinh vật học, cơ học, nhiệt học, hoá học, gây tổn thương đến các tế bào sinh vật làm rối loạn chức năng, mất cân bằng đối với các hoạt động sinh học và tâm sinh lư của các cơ quan trên toàn bộ cơ thể sống. Các cơ chế bảo vệ như cơ chế miễn dịch, cơ chế thần kinh - thể dịch, giỳp cho cơ thể người bệnh sống lâu hơn để chống lại bệnh tật và lấy lại sự cân bằng và chức năng của cơ thể.
Pḥng bệnh là biện pháp điều trị dự pḥng, là biện pháp ngăn chặn các tác nhân sinh bệnh gơy tác động mạnh đối với cơ thể và tăng cường sức đề kháng của cơ thể.
Điều trị bệnh là biện pháp loại trừ hay làm giảm các nguyên nhân gây bệnh, là cách điều chỉnh cấu trúc và chức năng các cơ quan bị tổn thương, từ đó lập lại sự cân bằng tối đa các chức năng sinh học và tâm lư của các cơ quan và toàn bộ cơ thể sống.
* Trên cơ sở đó chúng ta thấy hầu hết các phương pháp điều trị vật lư trong ngành y học không có vai tṛ loại trừ khả năng gây bệnh bằng nhiều nguyên nhân khác nhau mà chủ yếu là tăng cường sức đề kháng cho cơ thể và giúp cơ thể người bệnh thiết lập lại được trạng thái cân bằng khi hoạt động các chức năng. V́ vậy, các phương pháp điều trị bằng vật lư thường không mang tính đặc hiệu cho một loại bệnh nào mà với một thao tác kỹ thuật vật lư có thể chỉ định cho nhiều loại bệnh và một bệnh có thể dùng nhiều phương pháp vật lư khác nhau để điều trị.
Khoa học vật lư xâm nhập vào khoa học y sinh bằng nhiều phương thức khác nhau. Trong đú có hai phương thức chủ yếu :
+ Phương thức sử dụng các quy luật vật lư và các phương pháp vật lư để nghiên cứu hệ thống sống.
+ Phương thức sử dụng vật lư như một tác nhân, một yếu tố tác động gây nên những biến đổi trong cơ thể sống.
* Nếu bằng các quy luật và phương pháp vật lư ta chỉ có thể nghiên cứu hay khám phá các cơ thể sống là chủ yếu. Bằng các tác nhân vật lư ta có thể làm thay đổi, điều khiển sự phát triển của những cơ thể sống đó.
Do các tác nhân vật lư đó là những yếu tố mang năng lượng và thông tin đối với cơ thể sống nào đó. Khi tương tác với hệ thống sống nào đó tuỳ theo bản chất vật lư cụ thể mà các tác nhân vật lư này có thể làm thay đổi phân bố điện tích, thay đổi áp lực, thay đổi tính thấm màng, thay đổi nhiệt độ .dẫn tới thay đổi chức năng hoạt động cho hệ thống sống, thay đổi trạng thái của từng cơ quan trong toàn bộ cơ thể sống.
Những tác nhân mang năng lượng lớn đó có thể làm thay đổi trực tiếp đến cấu trúc cơ bản của cơ thể sống, protit bị biến dạng thông qua sự biến đổi về tính chất, men không c̣n tác động xúc tác, nhiễm sắc thể bị đứt góy .dẫn đến xuất hiện đột biến, cơ thể có thể bị chết.
Tuy nhiên ta có thể khai thác những tác dụng có lợi trong việc điều trị và hạn chế những tác dụng có hại cho cơ thể sống.
Trong phương pháp điều trị đó thường vận dụng các tác dụng như tác dụng về nhiệt, tác dụng về quang học ( dùng ánh sáng ), tác dụng cơ học, tia sáng các loại như tia lửa điện lazer, điện trường siêu cao tần, và đặc biệt hơn là ḍng điện ở nhiều chế độ khác nhau, tác dụng siêu âm và bức xạ ion hoá.
1. Ḍng điện trong vật lư trị liệu sóng ngắn :
Ḍng điện có thể gây ra nhiều tác dụng khác nhau. Tuỳ theo từng bản chất cụ thể của môi trường với hoàn cảnh khi áp dụng cho từng người bệnh có được ḍng điện chạy qua và cơ cấu của từng thiết bị trong ngành y học hiện đại.
a. Tác dụng nhiệt :
Với các tác nhân vật lư có cơ chế hoạt động khác nhau và tác dụng cùng mục đích làm tăng nhiệt tổ chức mà nó tác động ( dũng thơu nhiệt, sóng ngắn, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia laser . ) lên cơ thể của người bị bệnh.
Khi nhiệt tổ chức tăng kéo theo sự tăng cường chức năng sinh học có tính chất bảo vệ cơ thể như là :
+ Tăng tốc độ các phản ứng sinh học trong đó điều kiện xảy ra phản ứng sinh học là sự va chạm giữa các nguyên tử và phân tử của các chất tham gia phản ứng cùng với sự va chạm của các hạt mang điện đó phải có sự dự trữ năng lượng lớn hơn một năng lượng ngưỡng nào đó ( năng lượng hoạt hoá ). Năng lượng hoạt hoỏ dựng để thắng lực đẩy giữa các nguyên tử và phân tử.
+ Tăng tốc độ vận chuyển chất qua các màng sinh học ( màng tế bào, màng ti lạp thể, màng cơ, thành mao mạch . ) : quá tŕnh đó có thể vận chuyển theo cơ chế thụ động ( khuyếch tán, thẩm thấu, siêu lọc ) hoặc cơ chế tích cực ( nhờ các chất vận chuyển đặc hiệu có tiêu hao năng lượng ). Cả hai cơ chế vận chuyển này đều làm tăng nhiệt của tổ chức.
+ Nhiệt độ của tổ chức tăng sẽ làm tăng khả năng xuyên mạch của bạch cầu, tăng hoạt tính thực bào của bạch cầu. Ngoài ra, tăng nhiệt độ tác động lờn cỏc thụ cảm thể cảm nhiệt, gây ra phản xạ thần kinh như giăn mạch, tăng bài tiết mồ hôi . Các phản ứng này không những xảy ra tại chỗ tăng nhiệt độ mà c̣n xảy ra ở các vùng lân cận được chi phối bởi cùng đốt đoạn thần kinh với vùng tăng nhiệt độ hoặc gây ra phản ứng toàn thân.
b. Tác dụng hoá học :
Là các tác nhân vật lư có thể tác dụng trực tiếp cũng như tác dụng gián tiếp giúp giải phóng các chất độc hại có tục dụng hoá học trong cơ thể sống là :
+ Tác dụng trực tiếp của tử ngoại A biến tiền Vitamin D ở da thành Vitamin D có tác dụng pḥng chống và điều trị bệnh c̣i xương ở trẻ em, tăng quá tŕnh can xương ở người bị găy xương. Tia tử ngoại làm giải phóng ra nhiều histamin, serotonin gây giăn mạch và đỏ da, ngoài ra tia tử ngoại c̣n làm giải phóng nhiều melanin gây hiện tượng đen da sau một thời gian hấp thụ tia tử ngoại.
+ Các tác nhân vật lư đó là ḍng điện một chiều đều, ḍng điện xung tần số thấp, điện thế thấp, siêu âm . đều tác động qua cơ chế thần kinh - thể dịch làm giải phóng một số chất hoá học nhằm điều hoà vận mạch và giảm đau.
c. Tác dụng cơ học :
Các yếu tố cơ học như xoa bóp, áp lực nước trong thuỷ liệu hoặc siêu âm . gây ra tác động cơ học ở mức độ tế bào hay tổ chức đă kích thích quá tŕnh chuyển hoá chất, kích thích các thụ cảm thể thần kinh, gây ra các tác dụng sinh học khác nhau làm giảm đau, giăn cơ, tăng tuần hoàn và dinh dưỡng tại những chỗ bị đau giúp tăng cường sức kháng thể trong cơ thể sống.

d. Tác dụng quang học :
Ở đơy dùng tia hồng ngoại, tia tử ngoại và ánh sáng nh́n thấy. Các loại ánh sáng trên khi tác động lên cơ thể sống gây ra các hiệu ứng sinh học khác nhau và được ứng dụng vào điều trị và pḥng bệnh. Bao gồm:
· Điều trị bằng tia hồng ngoại ( infrared therapy )
· Điều trị bằng tia tử ngoại ( ultraviolet therapy )
· Điều trị bằng tia laser ( laser therapy )
e. Tác dụng điện tử :
Tổ chức cơ thể là một môi trường dẫn điện. Dưới tác dụng của ḍng điện, trong tổ chức sẽ xảy ra các hiện tượng : chuyển dịch ion, thay đổi điện thế màng, kích thích các thụ cảm thể thần kinh .Do đó, dưới tác dụng của ḍng điện và điện từ trường sẽ làm tăng cường các quá tŕnh sinh học trong tổ chức như tăng tính thấm qua các màng sinh học, tăng hoạt tính của tế bào và thể dịch, tăng quá tŕnh chuyển hoá, tăng cường quá tŕnh hưng phấn hoặc ức chế dẫn truyền thần kinh .
Cơ thể sống là một môi trường có thành phần và cấu trúc rất phức tạp, trên cơ sở của những tác dụng cơ bản kể trên, ḍng điện có thể gây nên tác dụng sinh lư.
Mức độ tác dụng này phụ thuộc vào cường độ của ḍng điện và tần số của nó ( nếu là ḍng xoay chiều ).
Tác dụng kích thích được xem là tác dụng có lợi trong điều trị .
Tác dụng có hại là những tác dụng cỡ >10mA, có thể gây co cơ, làm tim ngừng đập dẫn đến người bệnh có thể chết đột ngột.
2. Tác dụng của dao động điện từ cao tần lên cơ thể sống :
Ḍng điện cao tần là ḍng điện xoay chiều có tần số trên 20000 Hertz ( Hz ). Xung quanh dây dẫn có ḍng điện cao tần chạy qua sẽ xuất hiện một từ trường cao tần. Ḍng cao tần và từ trường cao tần tồn tại độc lập trong phạm vi một bước sóng. Ngoài phạm vi một bước sóng, điện trường và từ trường kết hợp tạo ra sóng điện từ. Do có sự liên quan mật thiết giữa điện trường và từ trường cao tần th́ ta có thuật ngữ “ Điều trị bằng ḍng điện cao tần ” bao gồm cả điện trường và từ trường cao tần .
Ḍng điện cao tần khụng gơy kích thích thần kinh, tác dụng chủ yếu của ḍng điện cao tần là tạo ra các hiệu ứng kích thích sinh học và hiệu ứng nhiệt. Khi sử dụng ḍng điện cao tần trong điều trị, chúng ta cần t́m hiểu rơ về một số thông số kỹ thuật sau : chu kỳ thời gian ( T ), bước sóng dao động ( l ), tần số làm việc ( f ). Với vai tṛ cơ bản quyết định bản chất của hiệu ứng là tần số.
Theo quy định một số thông số mỏy cú ḍng điện cao tần để sử dụng trong y học như là :
- Ḍng D’Arsonval: f : 150KHz ; l = 2000 m
- Ḍng thâu nhiệt: f: 1625KHz ; l= 184,4 m
- Dao mổ điện : f: 250 KHz – 2,5 MHz ; l = 100 – 1000 m
- Sóng ngắn : f : 13560 KHz ; l = 22 m
f : 27120 KHz ; l = 11 m
- Sóng cực ngắn : f : 40680 KHz ; l = 7,37 m
- Vi sóng : f : 2450 MHz ; l = 12,2 cm
Cơ thể sống là một môi trường dẫn điện v́ cấu trúc có nước, muối, ion âm, ion dương Do phân bố không đều và mỗi tổ chức có hằng số điện môi khác nhau nên không đồng nhất. Mặt khác, hoạt động sống của cơ thể rất phức tạp trong đó cú cỏc hoạt động điện từ tạo ra ḍng điện sinh học. Ḍng điện này chuyển thành nhiệt năng. Tần số càng cao, lưỡng cực càng quay nhiều th́ nhiệt toả ra càng lớn. Tuy vậy, sự tỉ lệ này có giới hạn, khi tần số này quá lớn, lưỡng cực không quay kịp và đứng bất động, do đó nhiệt toả ra giảm xuống. Nghĩa là có một tần số mà tại đó hiệu ứng nhiệt đạt cực đại. Giá trị này phụ thuộc từng loại mô cụ thể sau :
· Ở mô mỡ : w[SUB]m[/SUB]= 4m
· Ở mô cơ :w[SUB]m [/SUB]= 1,5 m
* Tác dụng không mang bản chất nhiệt như làm biến đổi vi cấu trúc, ảnh hưởng tới hoạt động của các mạch bên của phần tử protein sẽ làm thay đổi tính hưng phấn và dẫn truyền của tế bào thần kinh, thay đổi hoạt động chức năng và trao đổi dinh dưỡng của mô.

I.2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ BẰNG SÓNG NGẮN - VI SểNG :
1. Khái quát :
Điện trị liệu là một phần cơ bản của vật lư trị liệu, ra đời từ lâu và không ngừng phát triển mạnh mẽ dựa trên cơ sở các thành tựu đă đạt được trong lĩnh vực khoa học và công nghệ điện tử.
Với sự phát triển đó chúng ta không thể không kể đến các kỹ thuật điện trị liệu, bao gồm 2 yếu tố sau :
· Điều trị bằng ḍng điện : ḍng điện một chiều đều Galvanic và điện phân, ḍng điện xung thấp tần và trung tần.
· Điều trị bằng điện từ trường : điện trường cao tần ( sóng ngắn và vi sóng ), cảm ứng D’ Arsonval, tĩnh điện từ trường, ion hoá không khí, điện trường cao áp.
Cơ sở của điện trị liệu dựa trên sự tương tác trực tiếp hay gián tiếp của ḍng điện hoặc từ trường lên tổ chức cơ thể nhằm tạo ra các đáp ứng về mặt sinh lư học, hoá học có tác dụng về sinh lư lâm sàng đối với từng bệnh nhân.
Điều trị sóng ngắn và vi sóng ra đời từ cuối thế kỷ XIX tới nay đă có nhiều tiến bộ về cả nguyên lư vận hành máy cho đến khi bước vào thực hành cụ thể, vừa phát huy hiệu quả với nhiều kỹ thuật tiên tiến hợp lư vừa hạn chế mặt tác hại của điện trường cao tần đối với tổ chức sống - một vấn đề lâu nay c̣n có nhiều ư kiến đỏnh giá khác nhau. Dự có đỏnh giá như thế nào đi nữa th́ ngày nay sóng ngắn và vi sóng vẫn được ứng dụng rộng răi nhờ những đúng ghúp trong thành tựu khoa học về công nghệ mới, đa dạng về kỹ thuật sử dụng.
2. Cơ sở vật lư y sinh :