Nghiên cứu chế tạo và đánh giá kết quả thử nghiệm hệ thống bơm hóa chất tự động hỗ trợ quy trình xử lý mô bằng tay tại Bệnh viện A Thái Nguyên

Bài viết Nghiên cứu chế tạo và đánh giá kết quả thử nghiệm hệ thống bơm hóa chất tự động hỗ trợ quy trình xử lý mô bằng tay tại Bệnh viện A Thái Nguyên thực hiện nghiên cứu và thử nghiệm một hệ thống bơm hóa chất tự động hỗ trợ cho quá trình xử lý mô bằng tay giúp rút ngắn thời gian xét nghiệm mô bệnh học và giảm độc hại cho nhân viên y tế.

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

HỆ THỐNG BƠM HÓA CHẤT TỰ ĐỘNG HỖ TRỢ QUY TRÌNH

XỬ LÝ MÔ BẰNG TAY TẠI BỆNH VIỆN A THÁI NGUYÊN

Nghiêm Chí Cương 1 , Hà Hải Bằng 1 , Phạm Thị Vân 1 , Nguyễn Văn Tú 1 , Lê Phương Oanh 1 , Tạ Thị Thương 1 , Hoàng Thị Luân 2 , Phạm Thị Ngọc Mai 2 , Nông Hải Anh 3

TÓM TẮT 61

Đặt vấn đề: Xử lý mô là quá trình khởi đầu

vô cùng quan trọng quyết định tới chất lượng tiêu

bản mô bệnh học tuy nhiên có thời gian rất dài

Nhiều khoa Giải phẫu bệnh các bệnh viện tuyến

cơ sở chưa có điều kiện trang bị máy xử lý mô tự

động do chi phí thiết bị này khá lớn; một số

bệnh viện được trang bị máy xử lý mô tự động

nhưng mẫu bệnh phẩm ít hơn công suất máy nên

tiêu hao rất nhiều hóa chất Khi đó quá trình xử

lý mô sẽ được thực hiện theo phương pháp xử lý

mô bằng tay Quy trình này phải tiến hành thủ

công, thời gian xử lý kéo dài và rất độc hại cho

người thực hiện do phải tiếp xúc trực tiếp với

formol, xylen Để khắc phục một phần những

nhược điểm này chúng tôi tiến hành nghiên cứu,

chế tạo và thử nghiệm hệ thống máy bơm hóa

chất tự động hỗ trợ quá trình xử lý mô thủ công

Mục tiêu: Chế tạo và đánh giá kết quả thử

nghiệm hệ thống bơm hóa chất tự động hỗ trợ

quy trình xử lý mô bằng tay

1

Bệnh viện A Thái Nguyên

2

Bộ môn Giải phẫu bệnh trường đại học Y Dược

Thái Nguyên

3

Bệnh viện Quốc tế Thái Nguyên

Chịu trách nhiệm chính: Nghiêm Chí Cương

Email: bscuongbva@gmail.com

Ngày nhận bài: 01.10.2022

Ngày phản biện: 06.11.2022

Ngày duyệt bài: 11.11.2022

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp

thực nghiệm

Kết quả: Hệ thống vận hành an toàn và tự

động bơm formol, nước, cồn và xylen vào - ra khỏi bể ngâm bệnh phẩm Quy trình xử lý mô bằng tay thường quy được tự động thực hiện liên tục bắt đầu từ bước cố định formol đến hết xylen III Trong quy trình thử nghiệm, hóa chất được trộn đều bằng bơm khuấy và bộ phận gia nhiệt giữ ổn định nhiệt độ hóa chất, thời gian xử lý mô mẫu bệnh phẩm dày 3 – 8 mm giảm được 38 tiếng so với quy trình chuẩn 100% các mẫu bệnh phẩm thử nghiệm đều đạt yêu cầu chẩn đoán khi đánh giá trên tiêu bản nhuộm Hematoxylin

Kết luận: Hệ thống có thể áp dụng để hỗ trợ

10/13 bước của quy trình xử lý mô bằng tay, giúp tiết kiệm nhân lực và giảm thời gian tiếp xúc với formol, xylen cho nhân viên y tế; Với quy trình thử nghiệm rút ngắn 38 tiếng cần phải nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng tới chất lượng các xét nghiệm HMMD, SHPT trước khi áp dụng thường quy

Từ khóa: Máy xử lý mô tự động; Xử lý mô

thủ công; Chế tạo máy xử lý mô

SUMMARY RESEARCH FOR PRODUCTION AND ASSESSMENT OF TEST RESULTS AUTOMATIC CHEMICALS PUMPING SYSTEM SUPPORTING MANUAL TISSUE TREATMENT PROCESS AT HOSPITAL A THAI NGUYEN

Background: Tissue processing is an

extremely important initial process that

determines the quality of histopathological

specimens, but has a very long time Many

Departments of Pathology at grassroots hospitals

do not have the conditions to equip automatic

tissue processing machines because the cost of

this equipment is quite high; Some hospitals,

although equipped with automatic tissue

processing machines, do not use them because

the patient sample is less than the machine's

capacity, so it consumes a lot of chemicals Then

the tissue processing will be done according to

the manual tissue processing method This

process must be carried out manually, the

processing time is long and it is very toxic for the

operator due to direct contact with formol,

xylene To partially overcome these

disadvantages, we research, manufacture and test

an automatic chemical pump system that

supports manual tissue processing

Objective:.Fabrication and testing results of

an automated chemical injection system that

supports manual tissue processing

Research Methods: Experimental study

Result : The system operates safely and

automatically pumps formol, water, alcohol and

xylene in and out of the patient bath Routine

manual tissue processing is automatically

performed continuously starting from the formol

immobilization step to the end of xylene III In

the test process, the chemicals are mixed by the

stirring pump and the heating element keeps the

chemical temperature stable, and the processing

time of 3 - 8 mm thick patient tissue is reduced

by 38 hours compared to the standard procedure

100% of samples tested met diagnostic

requirements when evaluated on Hematoxylin

staining slides

Conclusion: The system can be applied to

support 10/13 steps of manual tissue processing,

saving manpower and reducing contact time with formol, xylene for medical staff; With a shortened test process of 38 hours, it is necessary

to study and evaluate the impact on the quality of HMMD and SHPT tests before routine application

Keywords: Automatic tissue processing

machine; Manual tissue processing; Fabrication

of tissue processing machines

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Xử lý mô là là khởi đầu đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng xét nghiệm mô bệnh học Mục đích cuối cùng của quá trình này nhằm vùi parafin vào bệnh phẩm làm cho bệnh phẩm có thể cắt được trên máy cắt một cách dễ dàng, bảo quản bệnh phẩm được lâu dài mà không làm hư hại tới hình thái, cấu trúc của tế bào và mô [1]

Quá trình xử lý mô có thể thực hiện thủ công bằng tay hoặc tự động bằng máy Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ

đã có rất nhiều loại máy xử lý mô tự động thương mại giúp rút ngắn thời gian xét nghiệm và tiếp xúc với hóa chất cho nhân viên y tế Hầu hết các khoa Giải phẫu bệnh tại các bệnh viện tuyến trung ương, Bệnh viện tuyến tỉnh hạng I đều được trang bị máy

xử lý mô tự động Mặc dù có rất nhiều ưu điểm tuy nhiên các máy xử lý mô tự động có giá thành tương đối cao nên còn nhiều bệnh viện tuyến tỉnh, tuyến huyện có kinh phí hạn hẹp vẫn chưa điều kiện để trang bị Giải pháp thay thế cho các cơ sở y tế không sử dụng máy tự động đó là xử lý mô bằng tay Quá trình này được thực hiện thủ công nên tốn nhiều thời gian, công sức và độc hại với nhân viên y tế Thời gian xử lý mô bằng tay khá dài khoảng 79 - 81 tiếng, ảnh hưởng tới chất lượng chẩn đoán và điều trị bệnh [ 1 ]

Xuất phát từ thực tế đó chúng tôi đã thực

hiện nghiên cứu và thử nghiệm một hệ thống

bơm hóa chất tự động hỗ trợ cho quá trình xử

lý mô bằng tay giúp rút ngắn thời gian xét

nghiệm mô bệnh học và giảm độc hại cho

nhân viên y tế

II ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP, ĐỊA ĐIỂM

VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu : máy bơm hóa

chất mini, dây dẫn hoá chất polime, bể chứa

hóa chất, các mẫu bệnh phẩm sau phẫu thuật,

bệnh phẩm giả định bệnh phẩm sinh thiết

- Phương pháp nghiên cứu : Tìm hiểu

tính chất hóa học của Formol, cồn và xylen

để đưa ra tiêu chí lựa chọn chất liệu làm bể

chứa, ống dẫn và loại bơm hóa chất Khảo

sát tính toán cụ thể và thiết kế hệ thống phù

hợp với điều kiện cơ sở vật chất hiện có rồi

tiến hành lắp ráp các loại máy bơm, dây dẫn hóa chất Một chương trình phần mềm được viết bằng ngôn ngữ C++ để điều khiển cho

hệ thống máy bơm tự động bơm vào và hút

ra hóa chất theo định mức Sau khi lắp ráp vận hành thử nghiệm an toàn, sử dụng 150 mẫu mẫu bệnh phẩm để thử nghiệm 3 quy trình xử lý mô (2 quy trình xử lý mô bằng tay với mẫu bệnh phẩm có độ dày 5- 8 mm và dưới 2 mm của Bộ Y tế; 1 quy trình thử nghiệm ) Kết quả cuối cùng được lượng giá bằng chất lượng của tiêu bản nhuộm

Hematoxylin

- Địa điểm và thời gian nghiên cứu : Thử nghiệm là sáng kiến, cải tiến kỹ thuật cấp cơ

sở đã được Hội đồng khoa học kỹ thuật Sở Y

tế Thái Nguyên phê duyệt cho phép tiến hành chế tạo, thử nghiệm và nghiệm thu tháng 11

năm 2022

III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Thành phần cơ bản cấu tạo hệ thống bơm hóa chất tự động:

Bơm: Sử dụng 22 bơm xăng, dầu, loại 12 V Dây dẫn : Ống nhựa PVC

Bể ngâm bệnh phẩm và hệ thống ống dẫn Vi mạch Arduino mega 2560

Ngôn ngữ lập trình: Ngôn ngữ lập trình C/C++

Link tải file code: https://bit.ly/3fvuNoO

3.2 Kết quả thử nghiệm

Bảng 1: So sánh Quy trình của Bộ Y tế và Quy trình thử nghiệm

Nhận xét: Quy trình 1 được thực hiện có thời gian tương đồng với quy trình chuyển tay;

Quy trình 2 là quy trình cải tiến có thời gian ngắn hơn 38 tiếng so với quy trình chuyển tay và nhiều hơn 22 tiếng so với quy trình chuyển máy Quy trình 3 có thời gian tương tự quy trình chuyển tay và nhiều hơn 2 tiếng so với quy trình chuyển máy của Bộ Y tế

Bảng 2: Kết quả thử nghiệm quy trình 1 và quy trình 2

Tổ chức

Số lượng mẫu thử nghiệm

Số lượng mẫu đạt yêu cầu

Ung thư nội mạc tử cung 5 5 100 5 100

Nhận xét: Tất cả 100 mẫu bệnh phẩm thuộc 20 nhóm khác nhau thực hiện theo hai quy

trình chuẩn và quy trình cải tiến đều có kết quả thử nghiệm đạt yêu cầu

Bảng 3: Kết quả mẫu thử nghiệm quy trình 3

Loại bệnh phẩm giả định Số lượng Số đạt yêu cầu (n) Tỷ lệ (%)

Nhận xét: Tất cả 50 mẫu bệnh phẩm thuộc 5 nhóm khác nhau đều có kết quả thử nghiệm

đạt yêu cầu

IV BÀN LUẬN

4.1 Cấu tạo của hệ thống máy bơm

hoá chất tự động

Hệ thống máy bơm hóa chất tự động

chúng tôi chế tạo và thử nghiệm trong nghiên

cứu vận hành dựa theo nguyên lý bệnh phẩm

được giữ cố định trong một bể và các loại

hóa chất được bơm hút tự động vào bể theo

thời gian được lập trình trước

Loại bơm hoá chất: Chúng tôi tiến hành

nghiên cứu cấu tạo và khả năng chịu được

hoá chất cũng như thông số kỹ thuật của một

số loại bơm hoá chất để tìm ra loại bơm phù

hợp Qua nhiều lần thử nghiệm chúng tôi lựa

chọn bơm xăng 12 V để bơm Xylen và các

bơm mini áp lực 12 V để bơm formol, nước

và cồn Bơm có lưu lượng khoảng 80 – 120

lít/ giờ, thời gian bơm hoá chất vào và hút

hoá chất ra khỏi bể trung bình khoảng 3 phút Tuy nhiên chúng tôi vẫn chưa tìm ra loại bơm nào bơm được parafin vì vậy hệ thống bơm hoá chất tự động này mới chỉ hỗ trợ được quá trình xử lý mô đến hết giai đoạn kết thúc Xylen III

Dây dẫn hoá chất: Loại dây được sử

dụng là dây nhựa PVC chịu hoá chất, trong suốt, đường kính 6 mm, dày 2 mm Qua thử nghiệm 1 số loại dây với các đường kính khác nhau thì loại dây này đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, ít bị gập tắc, có giá thành rẻ và rất dễ mua

Bể chứa hoá chất và bệnh phẩm: Bể

chứa được gia công bằng Inox, hình khối hộp, có kích thước 15 x 10 x 15 cm Bao gồm 22 đường dẫn hóa chất ra và vào bể Lượng hóa chất bơm vào được kiểm soát

bằng phao ngắt tự động, mức ngắt có thể tùy

chỉnh theo lượng mẫu trung bình để tránh

lãng phí hóa chất Với lượng mẫu trung bình

như ở khoa Giải phẫu bệnh Bệnh viện A

chúng tôi lựa chọn thể tích hóa chất mỗi lần

sử dụng là 1500 ml Lượng hóa chất này

tương đương với lượng hóa chất sử dụng

trong quy trình xử lý mô bằng tay và thấp

hơn so với lượng hóa chất mà các máy xử lý

mô tự động thương mại hóa Phần lớn các

máy xử lý mô tự động thương mại hóa yêu

cầu thể tích hóa chất cho mỗi lần sử dụng

khá nhiều trung bình từ 2.5 – 3.5 lít [ 2 - 3 ]

Đây là một trong nhiều yếu tố gây khó khăn

cho những cơ sở có số lượng mẫu ít

Hệ vi mạch điều khiển hệ thống bơm:

Hệ mạch sử dụng để điều khiển các bơm là mạch Arduino mega 2560 được vận hành bởi phần mềm Arduino IDE do nhóm nghiên cứu

tự lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ Arduino có một module quản lý bo mạch, nơi người dùng có thể chọn bo mạch mà họ muốn làm việc cùng và có thể thay đổi bo mạch thông qua Menu Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ C/C++ là ngôn ngữ rất phổ biến và dễ sử dụng File code lập trình nhóm nghiên cứu công khai và cung cấp miễn phí cho các cá nhân cùng nghiên cứu thử nghiệm

và ứng dụng rộng rãi

Sơ đồ mô phỏng quá trình bơm hóa chất

Mỗi loại hóa chất được chứa trong 1 can

có dung tích 2 lít Hóa chất sẽ được bơm tự

động từ can vào bể chứa, khi hóa chất đến

mức cảm biến trên quá trình bơm sẽ dừng lại

và hóa chất được giữ lại trong bể Khi thời

gian ngâm kết thúc hóa chất sẽ được hút ra

toàn bộ bởi 1 bơm khác Cảm biến mức dưới

giúp kiểm soát đảm bảo hóa chất luôn được

rút ra toàn bộ Toàn bộ quá trình bơm vào và hút ra hóa chất được điều khiển bởi mạch Arduino lập trình trước

4.2 Quy trình xử lý mô sử dụng hệ thống bơm hóa chất tự động và kết quả thử nghiệm

Chúng tôi đã thiết lập và thử nghiệm 3 quy trình Quy trình 1 và quy trình 2 xử lý

dành cho các mẫu bệnh phẩm có độ dày từ 5

– 8 mm và quy trình 3 xử lý các mẫu bệnh

phẩm có độ dày dưới 2 mm

Trong Quy trình 1 chúng tôi sử dụng hệ

thống bơm hóa chất tự động thực hiện xử lý

mô theo các mốc thời gian tương tự quy

trình xử lý mô bằng tay được Bộ Y tế ban

hành theo Quyết định 5199/QĐ – BYT Quá

trình luân chuyển qua các loại hóa chất được

xử lý tự động liên tục 59 tiếng từ bước cố

định formol tới xylen III, các bước qua

parafin được xử lý thủ công trong vòng 20

tiếng Nếu áp dụng theo đúng quy trình xử lý

mô bằng tay của Bộ Y tế, trong thực hành tại

các khoa Giải phẫu bệnh sẽ cần tối thiểu 3

ngày làm việc liên tục 24/24 giờ và 9 kíp kỹ

thuật viên luân phiên thực hiện hoặc 10 ngày

làm việc liên tục trong giờ hành chính Với

điều kiện nhân lực còn thiếu như hiện nay thì

đây thực sự là một khó khăn rất lớn Mặc dù

các cơ sở Giải phẫu bệnh áp dụng nhiều sáng

kiến khác nhau để rút ngắn thời gian xử lý

mô như sử dụng tủ sấy hoặc lò vi sóng để

nâng nhiệt độ hóa chất nhưng không phải cơ

sở nào cũng có đủ điều kiện về thiết bị và

nhân lực để thực hiện giải pháp này Bên

cạnh đó những ảnh hưởng bất lợi đối với

bệnh phẩm khi nâng nhiệt độ hóa chất lên

cao hoặc những tác hại của hóa chất độc hại

với sức khỏe nhân viên y tế thực hiện cũng

chưa được nghiên cứu và đánh giá một cách

hệ thống, khoa học Với việc sử dụng máy

bơm hóa chất tự động theo quy trình 1 quá

trình xử lý mô sẽ được diễn ra liên tục 24/24

giờ vì vậy giúp rút ngắn thời gian xét

nghiệm, tiết kiệm nhân lực và giảm độ hại

cho người thực hiện quy trình

Trong Quy trình 2 (là quy trình cải tiến

chỉ được thử nghiệm trong nghiên cứu này) chúng tôi sử dụng hệ thống bơm hóa chất tự động thực hiện xử lý mô từ formol đến xylen III và có điều chỉnh thời gian giảm 38 tiếng

so với quy trình xử lý mô bằng tay đã được

Bộ Y tế ban hành; Bắt đầu từ 16h30 phút và kết thúc lúc 14h30 ngày kế tiếp tại xylen III Quá trình khử xylen trong pararin được điều chỉnh ít hơn 3 tiếng từ 20 tiếng xuống còn 17 tiếng (giảm thời gian trong parafin I , II xuống còn 1 tiếng và thời gian trong parafin III được tăng lên 15 tiếng) Bệnh phẩm sẽ được ngâm trong parafin III từ 16h30 phút ngày thứ hai tới 7h30 phút sáng ngày ngày thứ ba cho phù hợp với giờ làm việc hành chính Quy trình 2 giảm 38 tiếng so với quy trình chuẩn, cơ sở để nhóm nghiên cứu giảm thời gian xử lý qua các loại hóa chất là do hóa chất trong bể liên tục được bơm khuấy đều và có bộ gia nhiệt giữ nhiệt độ hóa chất

ổn định ở 400 – 450C So với quy trình của máy xử lý mô thương mại thời gian xử lý trong thử nghiệm của chúng tôi dài hơn gần gấp 2 lần; nguyên nhân chính do các máy xử

lý mô chuyên dụng ngoài việc sử dụng các tác động vật lý như rung lắc, nhiệt độ thì còn

có thể phát ra các sóng siêu âm để tăng cường quá trình thẩm thấu của hóa chất vào trong bệnh phẩm được nhanh hơn [2 – 3] Trong nghiên cứu này, 100 mẫu bệnh phẩm sau phẫu thuật được thử nghiệm cho cả hai Quy trình 1 và 2 Kết quả đánh giá trên tiêu bản nhuộm Hematoxylin đạt yêu cầu 100% Trên tiêu bản nhuộm Hematoxylin không nhận thấy sự khác biệt về tính chất bắt màu bào tương và nhân giữa hai quy trình 1

và 2 Tuy nhiên, thời gian thử nghiệm ngắn,

số lượng mẫu thử nghiệm ít và chưa đánh giá

trên các xét nghiệm nhuộm HMMD và SHPT

nên chưa đánh giá được quy trình xử lý rút

ngắn này có ảnh hưởng đến chất lượng của

hai loại xét nghiệm này hay không Trong

thời gian tới chúng tôi sẽ thử nghiệm với số

mẫu nhiều hơn để đánh giá thêm chất lượng

tiêu bản để có cơ sở áp dụng quy trình 2 một

cách rộng rãi

Với quy trình 3 thử nghiệm với mẫu bệnh

phẩm có độ dày dưới 2 mm như bệnh phẩm

sinh thiết qua nội soi đường tiêu hóa, sinh

thiết cổ tử cung, sinh thiết lõi, bệnh phẩm hút

buồng tử cung…Do các mẫu bệnh phẩm đã

được cố định formol ngay khi sinh thiết nên

khi xử lý mô chúng tôi để thời gian formol

trong bể chuyển 1 giờ Các bước xử lý qua

formol, rửa nước, cồn, xylen được hệ thống

tự động thực hiện trong 4,5 tiếng từ 11h đến

16h30 Sau đó bệnh phẩm được xử lý thủ

công qua Parafin I, II mỗi loại 30 phút rồi

chuyển vào parafin III từ 16h30 đến 7h30

ngày hôm sau So với quy trình xử lý mô

bằng tay thời gian trong formol, cồn và xylen

của quy trình 3 không thay đổi Thời gian

trong parafin III để qua đêm 15 tiếng cho phù

hợp với giờ làm việc hành chính Chúng tôi

tiến hành thử nghiệm quy trình 3 với 50 mẫu

bệnh phẩm giả định, là các bệnh phẩm được

lấy từ mẫu bệnh phẩm sau phẫu thuật nhưng

dùng panh và kéo cắt thành các mẫu có kích

thước ~ 2 mm hoặc dùng kim sinh thiết lõi sinh thiết trực tiếp trên bệnh phẩm sau phẫu thuật Kết quả 100% các mẫu thử nghiệm đều có tiêu bản nhuộm Hematoxylin đạt yêu cầu chẩn đoán

V KẾT LUẬN

Hệ thống máy bơm hóa chất có thể áp dụng để tự động 10/13 bước của quy trình xử

lý mô bằng tay, giúp tiết kiệm nhân lực và giảm thời gian tiếp xúc với formol, xylen cho nhân viên y tế; Với quy trình thử nghiệm rút ngắn 38 tiếng cần phải nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng tới chất lượng các xét nghiệm HMMD, SHPT trước khi áp dụng thường quy

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Hướng dẫn quy trình kỹ thuật chuyên ngành giải phẫu bệnh – tế bào học, Quyết

định 5199/QĐ – BYT của Bộ Y tế ban hành ngày 25 tháng 12 năm 2013

2 Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy xử lý mô

tế bào Laica TP 1050

3 Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy xử lý mô

tế bào STP 120 Thermo Scientific TM

4 Báo cáo tổng kết hoạt động Bệnh viện A Thái Nguyên năm 2021

5 Kỹ thuật y học chuyên ngành xét nghiệm, NXB Y học, năm 2019