Ứng dụng siêu âm trong y học

Bài báo cáo trình bày các ứng dụng của siêu âm trong y học (không tạo ảnh) Đo nhịp tim thai bằng siêu âm Doppler Đo loãng xương bằng siêu âm Dao mổ siêu âm Siêu âm trị liệu Siêu âm hội tụ cường độ cao (HIFU) trị ung thư Siêu âm tán sỏi thận ngoài cơ thể

ỨNG DỤNG SIÊU ÂM TRONG Y HỌC

NỘI DUNG

1 Mở đầu

2 Theo dõi nhịp tim thai bằng phương pháp siêu âm Doppler

3 Chẩn đoán loãng xương bằng phương pháp siêu âm định lượng (QUS: Quantitative Ultrasound)

4 Dao mổ siêu âm

5 Siêu âm trị liệu

6 Điều trị ung thư bằng phương pháp siêu âm hội tụ cường độ cao (HIFU: High intensity focused ultrasound)

7 Tán sỏi ngoài cơ thể bằng sóng xung kích

Tài liệu tham khảo

2

1 Mở đầu

Siêu âm trong y học

Chẩn đoán

Theo dõi

tim thai

Chẩn đoán loãng xương

Chẩn đoán hình ảnh

Điều trị

Dao mổ siêu âm

Siêu âm trị liệu

Điều trị ung thư

Tán sỏi ngoài cơ thể

3

2 Theo dõi nhịp tim thai bằng phương pháp siêu âm Doppler

Nhịp tim thai

Nhịp tim thai là thông số sinh tồn quan trọng của thai nhi

Theo dõi nhịp tim thai giúp pháp hiện những thay đổi bất thường của nhịp tim thai khi chuyển dạ để có thể xử lý kịp thời, qua đó giảm thiểu tử vong và đảm bảo việc sinh con suôn sẻ

Hiệu ứng Doppler

Hiệu ứng Doppler được tìm ra

vào năm 1842 bởi nhà toán

học người Áo Christian

Johann Doppler (1803-1853)

Hiệu ứng Doppler: sự thay đổi

tần số của sóng khi nguồn

phát chuyển động tương đối

so với máy thu

J T Bushberg et al., "Ultrasound," in The Essential Physics of Medical Imaging, Lippincott Williams & Wilkins, 2002 6

Năm 1959, Satomura (Nhật) lần đầu tiên ứng dụng hiệu ứng Doppler vào Y học

nhằm khảo sát tim-mạch Sau đó Pourcelot (Pháp) và Franklin (Mỹ) phát triển tiếp

kỹ thuật này.

Máy ghi nhận sự thay đổi tần số do hiệu ứng Doppler xảy ra khi chùm sóng siêu âm

phát ra gặp các hồng cầu chuyển động trong mạch máu đang tiến lại gần đầu dò

hoặc đi xa đầu dò.

α: góc giữa chùm sóng siêu âm và mạch máu

Jerold T Bushberg et al., "Ultrasound," in The Essential Physics of Medical Imaging, Lippincott Williams & Wilkins, 2002 7

Máy theo dõi tim thai

Dựa trên hiệu ứng Doppler

Tần số đầu dò 1-2,5 MHz

Theo dõi nhịp tim thai của thai nhi: 50-210 bpm

Loại đầu dò: có thể chống thấm nước hoặc không

Loại chống thấm nước sử dụng trong sanh con dưới

nước

User manual và service manual của các thiết bị 8

Sơ đồ khối 1 máy theo dõi tim thai

User manual và service manual của các thiết bị 9

Ưu – khuyết điểm

Alfirevic Z, Devane D, Gyte GML, "Continuous cardiotocography (CTG) as a form of electronic fetal monitoring (EFM) for fetal assessment during labour," The

Cochrane Database of Systematic Reviews, no 5, 2013.

10

3 Chẩn đoán bệnh loãng xương

bằng phương pháp siêu âm định

lượng (QUS: Quantitative

Ultrasound)

11

Loãng xương

Loãng xương là hệ quá của sự mất cân bằng giữa hủy xương và tạo xương Ở thời kỳ sau mãn kinh (ở nữ giới) hay trên 50 tuổi (ở nam giới), khi cường độ hoạt động của các tế bào hủy xương cao hơn các tế bào tạo xương, dẫn đến tình trạng xương bị suy giảm và tăng nguy cơ gãy xương

H P T Lan, Cẩm nang điều trị loãng xương Tp Hồ Chí Minh: NXB Y học, 2011. 12

Quy mô loãng xương ở Việt Nam

Năm 2010, có khoảng 2,9 triệu người loãng xương Con số loãng xương có thể tăng lên 4,3 triệu năm 2020 và khoảng 1 triệu người vào năm 2050

Ở thành phố Hồ Chí Minh, cứ 10 phụ nữ trên 50 tuổi thì có 2-3 người có dấu hiệu loãng xương đốt sống Ở phụ nữ trên 70 tuổi, tỷ lệ này có thể lên

đến 40%

Ước tính số ca gãy cổ xương đùi ở Việt Nam trong năm 2010 khoảng 15000 người (10000 nữ và 5000 nam) Vì số người cao tuổi sẽ tăng trong tương lai, nên có thể dự đoán rằng đến năm 2020 Việt Nam sẽ có khoảng 20000 ca gãy cổ xương đùi mỗi năm và con số này sẽ tăng lên 70000 vào năm 2050

H P T Lan, Cẩm nang đièu trị loãng xương Tp Hồ Chí Minh: NXB Y học, 2011. 13

T-score và Z-score

• T-score: so sánh BMD (Bone

Mineral Density - mật độ khoáng trong xương) của bệnh nhân với BMD đỉnh của người trưởng thành, có cùng giới tính với bệnh nhân

• Z-score: so sánh BMD của

bệnh nhân với BMD đỉnh của người trưởng thành, có cùng giới tính và độ tuổi với bệnh nhân

D Mitton, C Roux, P Laugier, "Bone Overview," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011 14

Siêu âm định lượng

• 1950: sử dụng siêu âm để theo dõi quá trình lành vết gãy ở xương ống chân

• 1984: phương pháp siêu âm định lượng (QUS) ứng dụng trong chẩn đoán loãng xương

• Ứng dụng lâm sàng chính của QUS: dự đoán nguy cơ gãy xương do loãng

xương

Nguyên tắc:

• Đo độ suy giảm cường độ sóng siêu âm truyền qua xương (BUA:

Broadband Ultrasound Attenuation)

• Đo vận tốc sóng âm truyền qua xương (SOS: Speed of Sound)

P Laugier, G Haıat, "Introduction," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011 15

Nguyên tắc

• Đo độ suy giảm cường độ sóng siêu âm truyền qua xương (BUA:

Broadband Ultrasound Attenuation)

• Đo vận tốc sóng âm truyền qua xương (SOS: Speed of Sound)

μ(f) là hệ số suy giảm phụ thuộc tần số (dB/cm)

Io là cường độ tín hiệu đếnI(x) là cường độ tín hiệu ở khoảng cách x

E là module đàn hồi (kg/ms2)

ρ là khối lượng riêng (kg/m3)

J T Bushberg et al., "Ultrasound," in The Essential Physics of Medical Imaging, Lippincott Williams & Wilkins, 2002 16

Trong thực tế, ta tính vận tốc bằng cách đo khoảng cách và thời gian

truyền sóng siêu âm

Phương pháp truyền dọc trục

(Axial transmission)

P Laugier, "Quantitative Ultrasound Instrumentation for Bone In Vivo Characterization," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011 17

Phương pháp truyền ngang

(Transverse transmission)

P Laugier, "Quantitative Ultrasound Instrumentation for Bone In Vivo Characterization," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011 18

P Laugier, "Quantitative Ultrasound Instrumentation for Bone In Vivo Characterization," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011 19

Ưu – khuyết điểm

Ưu điểm:

• An toàn

• Nhanh chóng

• Ít tốn kém

• Cung cấp thông tin về độ đàn

hồi và lượng khoáng chất của

4 Dao mổ siêu âm

23

Dao mổ là một phương tiện phẫu thuật không thể thiếu trong hầu hết các loại phẫu thuật nói chung cũng như phẫu thuật nội soi nói riêng

Phẫu thuật viên chọn loại dao mổ có khả năng cầm máu thật tốt và hạn chế tổn thương mô xung quanh

Tổn thương mô nhiều có thể làm tăng tình trạng viêm cấp tính

và kéo dài tiến trình lành vết mổ

Vì vậy việc lựa chọn loại dao mổ tốt và phù hợp là một trong những yếu tố góp phần vào sự thành công của cuộc phẫu thuật

24

5 nguyên tắc giúp cho kết quả lành vết mổ được tốt nhất:

Cầm máu thật tốt

Giảm thiểu các tổn thương mô

Duy trì cung cấp máu thích hợp

Giảm thiểu nhiễm trùng

Giảm thiểu căng mô

Sử dụng dao mổ có thể ảnh hưởng tới 3 nguyên tắc đầu: cầm máu, tổn

thương mô & cung cấp máu => lựa chọn loại dao mổ tốt và phù hợp là một trong những yếu tố góp phần vào sự thành công của cuộc phẫu thuật

25

Dao mổ siêu âm dùng để cắt và cầm máu, hoạt động ở tần số 55 kHz Dao mổ siêu âm gồm nguồn phát, tay cầm, lưỡi dao

- Tay cầm chứa transducer siêu âm gồm nhiều đĩa sứ áp điện

- Nguồn phát là nguồn tần số cao, được điểu khiển bằng vi xử lý

26

Cơ chế

S J Lee, K H Park, "Ultrasonic Energy in Endoscopic Surgery," Yonsei Medical Journal, vol 40, no 6, pp 545-549, 1999 27

Bảng so sánh các sản phẩm dao mổ siêu âm

G C Obonna, R.K Mishra, "Differences between Thunderbeat, LigaSure and Harmonic Scalpel Energy System in Minimally Invasive Surgery," World Journal of Laparoscopic

Ưu – khuyết điểm

5 Siêu âm trị liệu

31

Tác dụng sinh học của siêu âm

• Dòng chảy âm vi mô

Đ K Cường, N T T Lan, “Siêu âm trị liệu” trong Điện trị liệu: Nguyên lý – Thiết bị - Thực hành, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2012, chương 7,

trang 157-188

32

Cường độ

Đ K Cường, N T T Lan, “Siêu âm trị liệu” trong Điện trị liệu: Nguyên lý – Thiết bị - Thực hành, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2012, chương 7, trang

157-188

34

– Hiệu ứng phi nhiệt => lành các vết thương mô mềm

Đ K Cường, N T T Lan, “Siêu âm trị liệu” trong Điện trị liệu: Nguyên lý – Thiết bị - Thực hành, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2012, chương 7, trang

157-188

35

Thời gian, tần suất điều trị

Phụ thuộc: kích thước vùng điều trị, cường độ siêu âm, tần số,

sự tăng nhiệt mong muốn

Tốt nhất là 48 giờ sau chấn thương

Tổn thương cấp tính: 1 – 2 lần trong 6 -8 ngày

Tổn thương mãn tính: cách ngày

Đ K Cường, N T T Lan, “Siêu âm trị liệu” trong Điện trị liệu: Nguyên lý – Thiết bị - Thực hành, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2012, chương 7, trang

157-188

36

Đặt đầu phát siêu âm

Tiếp xúc trực tiếp

Nhúng dưới nước

Kỹ thuật túi nước

Đ K Cường, N T T Lan, “Siêu âm trị liệu” trong Điện trị liệu: Nguyên lý – Thiết bị - Thực hành, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM, 2012, chương 7, trang

Ứng dụng siêu âm điều trị

 Sửa chữa và tái sinh mô mềm

 Mô sẹo

 Cứng khớp

 Viêm mạn

 Giảm co thắt cơ

 Điều biến đau

 Tăng tuần hoàn

BTL-4710 Sono Professional

• Tần số phát: 1 và 3 MHz

• Số đầu phát được nối đồng thời: 2

• Cường độ siêu âm: 0.25 – 3 W/cm2

• Cường độ tối đa ở chế độ liên tục:

Ưu – khuyết điểm

Ưu điểm:

 Tạo nhiệt sâu

 An toàn

 Là công cụ hữu hiệu điều trị

đau và các tổn thương mô

mềm

Khuyết điểm:

 Cần lưu ý vấn đề quá nhiệt

40

6 Điều trị ung thư bằng phương pháp

siêu âm hội tụ cường độ cao (HIFU:

High intensity focused ultrasound)

41

HIFU: High intensity focused ultrasound

• 1942: Lynn và các cộng sự chứng minh hiệu ứng sinh học tạo

từ siêu âm hội tụ

• 1950s: trị liệu não, bệnh Parkinson

• 1994: HIFU điều trị ung thư tuyến tiền liệt

Y S Kim et al., “High-Intensity Focused Ultrasoud Therapy: an Overview for Radiologists”, Korean J Radiol, vol.9, pp.291-302, 2008.

42

Nguyên lý điều trị ung thư bằng HIFU

• Dựa trên 2 hiệu ứng: nhiệt và cơ

Hiệu ứng nhiệt: tăng nhiệt đến 600C trong 1s => hoại tử đông tế bào

Hiệu ứng cơ: tạo bọt khí, dòng chảy vi mô và lực bức xạ

Y F Zhou, “High intensity focused ultrasound in clinical tumor ablation”, World J Clin Oncol , vol.2, no.1, pp 8-27, 2011.

Y S Kim et al., “High-Intensity Focused Ultrasoud Therapy: an Overview for Radiologists”, Korean J Radiol, vol.9, pp.291-302, 2008.

Nguyên lý điều trị ung thư bằng HIFU

• Đầu dò:

Đặt ngoài cơ thể và đặt trong trực tràng

Dạng lõm hoặc phẳng kết hợp với thấu kính âm để hội tụ chùm tia

siêu âm => Công nghệ đầu dò dãy pha

• Kết hợp chẩn đoán hình ảnh bằng MRI hoặc siêu âm

45

Hệ thống HIFU

J Garnon et al., “Overview of Thermal Ablation Devices: HIFU, Laser Interstitial, Chemical Ablation,” in Interventional Radiology Techniques in Ablation, Springer, 2013, chap 5, pp 29 -41.

Y F Zhou, “High intensity focused ultrasound in clinical tumor ablation”, World J Clin Oncol , vol.2, no.1, pp 8-27, 2011.

Điều trị ung thư bằng HIFU

46

Điều trị ung thư bằng HIFU

• Ung thư tuyến tiền liệt

• Ung thư vú

• U xơ tử cung

• Ung thư thận

• Ung thư gan

• Ung thư tuỵ

• Ung thư bàng quang

47

Sonablate 5000

48

Ưu – khuyết điểm

Ưu điểm:

 Ít đau

 Thời gian hồi phục nhanh

 Không để lại sẹo

 Có thể dùng sau khi xạ trị không

thành công

Khuyết điểm:

 Kết quả phẫu thuật phụ thuộc vào kinh nghiệm và kỹ thuật của bác sĩ

 Tỉ lệ biến chứng cao hơn nếu thực hiện sau khi xạ trị

49

7 Tán sỏi ngoài cơ thể

bằng sóng xung kích

50

Sỏi thận

51

Sóng xung kích: sóng âm có áp lực biến đổi đột ngột, biên độ lớn và ngắt quãng.

Hệ thống tán sỏi ngoài cơ thể bằng sóng xung kích gồm:

• Hệ thống định vị sỏi

• Nguồn tạo sóng xung kích

• Thiết bị tập trung sóng vào tiêu điểm

• Môi trường dẫn truyền sóng

Tán sỏi ngoài cơ thể bằng sóng xung kích

N H Đức, “Điều trị sỏi thận và niêu quản bằng sóng xung kích”, Thời sự y học, vol 12, no 71, pp 28-30, 2012.

52

Tán sỏi ngoài cơ thể bằng sóng xung kích

53

• Xung đơn, xung liên tục gồm 30 -360 sóng xung kích/phút, đồng

bộ ECGPiezoLith 3000Plus Brochure

54

Ưu – khuyết điểm

 Nếu sỏi cứng hoặc lớn chưa vỡ hết thì phải tán lại 2 - 3 lần

 Biến chứng: chảy máu, sỏi kẹt ở niệu quản, đau do mảnh sỏi

vụn…

55

Tài liệu tham khảo

1. P N T Wells, DSc, FEng, "Doppler ultrasound in medical diagnosis," The British Journal of Radiology, vol 62, no 737, pp 399-420, 1989.

2. J T Bushberg et al., "Ultrasound," in The Essential Physics of Medical Imaging, Lippincott Williams & Wilkins, 2002.

3 Alfirevic Z, Devane D, Gyte GML, "Continuous cardiotocography (CTG) as a form of electronic fetal monitoring (EFM) for fetal assessment

during labour," The Cochrane Database of Systematic Reviews, no 5, 2013.

4. H P T Lan, Cẩm nang điều trị loãng xương Tp Hồ Chí Minh: NXB Y học, 2011.

5. D Mitton, C Roux, P Laugier, "Bone Overview," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011

6. P Laugier, G Haıat, "Introduction," in Bone quantitative ultrasound, New York, Springer, 2011

7. P Laugier, "Quantitative Ultrasound Instrumentation for Bone In Vivo Characterization," in Bone quantitative ultrasound, New York,

Springer, 2011

8. S J Lee, K H Park, "Ultrasonic Energy in Endoscopic Surgery," Yonsei Medical Journal, vol 40, no 6, pp 545-549, 1999.

9 G C Obonna, R.K Mishra, "Differences between Thunderbeat, LigaSure and Harmonic Scalpel Energy System in Minimally Invasive

Surgery," World Journal of Laparoscopic Surgery, vol 7, no 1, pp 41-44, 2014.

10. Đ K Cường, N T T Lan, “Siêu âm trị liệu” trong Điện trị liệu: Nguyên lý – Thiết bị - Thực hành, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM,

2012, chương 7, trang 157-188

11. Y F Zhou, “High intensity focused ultrasound in clinical tumor ablation”, World J Clin Oncol , vol 2, no 1, pp 8-27, 2011.

12. Y S Kim et al., “High-Intensity Focused Ultrasoud Therapy: an Overview for Radiologists”, Korean J Radiol, vol.9, pp.291-302, 2008.

13. J Garnon et al., “Overview of Thermal Ablation Devices: HIFU, Laser Interstitial, Chemical Ablation,” in Interventional Radiology

Techniques in Ablation, Springer, 2013, chap 5, pp 29 -41.

14. N H Đức, “Điều trị sỏi thận và niêu quản bằng sóng xung kích”, Thời sự y học, vol 12, no 71, pp 28-30, 2012.

56