Thiết kế chế tạo đầu kéo cột sống điều khiển tự động

Các nghiên cứu trong nước và thế giới đã chứng minh được việc kéo giãn cột sống bằng thiết bị kéo cột sống điều khiển tự động mang lại hiệu quả trị liệu các bệnh liên quan đến cột sống..

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS LÊ MẠNH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch:

2 Thư ký:

3 Phản biện 1:

4 Phản biện 2:

5 ủy viên:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠỊ HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN NGỌC ĐỨC

Ngày, tháng, năm sinh: 04/09/1987

Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật

MSHV: 12054888 Nơi sinh: Tây Ninh

Mã số : 604417

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐẦU KÉO CỘT SỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ

ĐỘNG

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

+ Nghiên cứu phương pháp kéo giãn cột sống, tác dụng của phương pháp

+ Nghiên cứu thiết kế chế tạo đầu kéo cột sống điều khiển tự động

+ Nghiên cứu xây dựng chương trình điều khiển và Thử nghiệm lâm sàng

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 17/08/2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2015

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ MẠNH HẢI

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo của tôi là thầy TS

Lê Mạnh Hải, người đã truyền đạt những kinh nghiêm, kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn cũng như trong thời gian làm việc và nghiên cứu tại Viện Vật lý Y sinh học

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Khoa Học ứng Dụng trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tâm hổ trợ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn Hơn thế nữa quý thầy cô đã truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm sâu sắc cho tôi trong suốt quá trình học tập ở trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến gia đình của tôi, luôn luôn động viên sát cánh bên tôi để tôi có được thành quả như ngày hôm nay

Tôi cũng không quên những tình cảm tới các đồng nghiệp, bạn bè của tôi luôn động viên và hổ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và làm việc , cũng như hổ trợ tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận văn này

Xin chúc sức khỏe và thành công

TÓM TẤT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Kéo giãn cột sống là một trong những phương pháp vật lý trị liệu để điều trị thoái hóa cột sống, thoát vị đĩa đệm, vẹo cột sống Các nghiên cứu trong nước và thế giới đã chứng minh được việc kéo giãn cột sống bằng thiết bị kéo cột sống điều khiển tự động mang lại hiệu quả trị liệu các bệnh liên quan đến cột sống Vì vậy, thiết bị kéo giãn cột sống là một thiết bị quan trọng trong các cơ sở vật lý trị liệu Trên thị trường có nhiều chủng loại thiết bị ngoại nhập Tuy nhiên, giá thành cao và khả năng đáp ứng bảo đảm

kỹ thuật hạn chế Luận văn này trình bày phương pháp xây dựng một thiết bị đầu kéo cột sống điều khiển

tự động phù hợp với các cơ sở điều trị vật lý trị liệu của Việt Nam Hệ thống được thiết kế sử dụng vi điều khiển ARM11 S3C2440 SAMSUNG và lập trình ứng dụng dựa trên hệ điều hành window CE 6.0 cho phép điều khiển thời gian thực Hệ thống đã được đưa vào sử dụng và điều trị tại Viện Vật Lý y sinh học

từ năm 2015

ABSTRACT

Spinal stretching is one of the physical therapy method which is used to treatment disc herniation, degenerative spine, scoliosis In many studies show that using medical traction unit delivers high efficiency Therefore, medical traction unit is an important equipment for physical therapy On Vietnam medical equipment market, there are many similar overseas manufacted equipments However, most of them requữe huge hospital budget, and have problem with technical service This thesis presents technical parameters and techology to build an automatic controlled fraction unit which can be suitable for Vietnamese clinic The system is realtime controlled using microcontroller ARM 11 S3C2440 SAMSUNG and embedded program in window CE 6.0 operation system The fraction unit has been used for back bone treatment in Institute for Biomedical Physics since 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận vãn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận vãn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

NGUYẾN NGỌC ĐỨC

HVTH: Nguyễn Ngọc Đức GVHD: TS Lê Mạnh Hải

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP 7

1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của phương pháp 7

1.2 Nhiệm vụ luận văn 9

1.3 Bố cục luận văn 10

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

2.1 Giải phẫu và chức năng cột sống 11

2.1.1 Đặc điểm giải phẫu cột sống 11

2.1.2 Đoạn vận động cột sống 12

2.1.3 Chức năng của cột sống 14

2.2 Các bệnh liên quan đến cột sống 15

2.3 Tác dụng của kéo giãn cột sống 16

2.3.1 Tác dụng cơ học 16

2.3.2 Tác dụng điều trị 17

2.4 Chỉ định và chống chỉ định 18

2.4.1 Chỉ định 18

2.4.2 Chống chỉ định 18

2.5 Các quy luật cơ bản trong liệu pháp kéo giãn cột sống 19

2.5.1 Quy tắc Amdt Schulz nguyên lý liều kích thích 19

2.5.2 Quy tắc của Wilder về trạng thái ban đầu 19

2.5.3 Quy tắc về đặc trưng cá thể 20

2.5.4 Các quy tắc về chuyển trạng thái 20

2.6 Phương pháp kéo giãn cột sống 21

2

2.6.1 Phương pháp lực kéo giãn liên tục 21

2.6.2 Phương pháp kéo ngắt quãng 23

2.7 Kết luận 26

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ĐẦU KÉO CỘT SỐNG 27

3.1 Khảo sát các thiết bị kéo cột sống điều khiển tự động 27

3.1.1 Thiết bị kéo cột sống 4759 TX® Traction Unit của Mỹ 27

3.1.2 Thiết bị Eltrac 471 Enraf-nonious (Hà lan) 29

3.1.3 Thiết bị SST-100 của hãng STRATEK ( Hàn quốc) 30

3.1.4 Thông số kỹ thuật và tính năng thiết bị của luận văn 31

3.2 Thiết kế phàn cứng thiết bị 32

3.2.1 Sơ đồ thiết kế tổng thể hệ thống điều khiển 32

3.2.2 Thiết kế khung cơ khí 33

3.2.3 Thiết kế khối điều khiển trung tâm 35

3.2.4 Khối cung cấp nguồn 3 8 3.2.5 Cảm biến đo lực, chốt từ và khối mạch điều khiển giao tiếp 38

3.2.6 Mạch giao tiếp điều khiển 41

3.2.7 Động cơ và khối điều khiển chuyển động 43

3.2.8 Khối điều khiển chuyển động 43

3.2.9 Sơ đồ kết nối các khối của hệ thống điện trên thiết bị 44

3.3 Lập trình phần mềm điều khiển 45

3.3.1 Công cụ phát triển phần mềm 45

3.3.2 Lưu đồ hoạt động của phần mềm 46

3.3.3 Chương trình chính 46

3.3.4 Chương trình điều khiển 50

3.3.5 Chương trình tự động kiêm soát lực 51

3

3.3.6 Chương trình kiểm soát an toàn 52

3.4 Kết luận 53

CHƯƠNG 4 ĐO KIÊM VÀ THỰC NGHIỆM LÂM SÀNG 54

4.1 Đo kiểm 54

4.1.1 Hình ảnh thực nghiệm của thiết bị đàu kéo 54

4.1.2 Đo kiểm 54

4.1.3 Kết quả đo kiểm 55

4.1.4 Thống kê, đánh giá bước đàu sử dụng thiết bị đàu kéo trên bệnh nhân tại Viện Vật Lý Y Sinh Học 56

4.2 Kết luận 60

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÉN 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Hướng phát triển 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC A 64

PHỤ LỤC B 74

PHỤ LỤC c 77

4

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cấu trúc cột sống 12

Hình 2.2 Đoạn vận động cột sống - trích dieutridau.com 13

Hình 2.3 Dạng chuyển động của đoạn vận động cột sống 14

Hình 2.4 Thoát vị đĩa đệm - trích [21] 15

Hình 2.5 Kéo giãn cột song cổ bằng trọng lực cơ thể 22

Hình 2.6 Kéo giãn cột sống cổ bằng đối trọng tư thế ngồi (a) và nằm (b) 22

Hình 2.7 Kéo giãn cột sống thắt lưng bằng đối trọng 23

Hình 2.8 Biểu đồ phương pháp kéo ngắt quãng 24

Hình 2.9 Vị trí lực kéo tác động lên giường và xương chậu 25

Hình 3.1 Đầu kéo cột sống 4759 TX® Traction Unit của Mỹ 27

Hình 3.2 Cấu trúc bên trong của thiết bị 27

Hình 3.3 Màn hình chọn vị trí điều trị 28

Hình 3.4 Màn hình chính của thiết bị 29

Hình 3.5 Thiết bị đàu kéo 471 Enraf-nonious Hà Lan 29

Hình 3.6 Thiết bị kéo cột sống SST-100 của Hàn Quốc 30

Hình 3.7 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống thiết bị đầu kéo 32

Hình 3.8 Bản vẽ 2D khung cơ khí 34

Hình 3.9 Khung cơ khí 3D 35

Hình 3.10 Mô hình đàu kéo hoàn chỉnh 35

Hình 3.11 Sơ đồ khối của vi xử lý S3C2440 cùa Samsung 36

Hình 3.12 Mạch hệ thống nhúng Mini2440 37

Hình 3.13 Mạch hệ thống nhúng mini2440 và màn hình cảm ứng 7 inch 37

Hình 3.14 Bộ nguồn xung 24V và 5V của hãng SwitchWell 38

Hình 3.15 Vị trí cảm biến lực 38

Hình 3.16 Hệ thống tạo lực kéo bằng cách tính lực đo từ cảm biến 39

Hình 3.17 A-Chốt từ , B-VỊ trí chốt từ trên thiết bị đầu kéo 40

Hình 3.18 Cấu tạo chốt từ của hãng Ledex dạng kéo 40

Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp điều khiển 41

Hình 3.20 Sơ đồ khối INA128 42

5

Hình 3.21 Động cơ và hộp giảm tốc của hãng EXEM 43

Hình 3.22 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ 44

Hình 3.23 Sơ đồ khối kết nối 44

Hình 3.24 Lưu đồ hoạt động phàn mềm 46

Hình 3.25 Biểu đồ kéo ngắt quãng 46

Hình 3.26 Màn hình khởi động 47

Hình 3.27 Màn hình chính 48

Hình 3.28 Màn hình chọn chương trình 49

Hình 3.29 Màn hình bảng số 49

Hình 3.30 Ba giai đoạn của chương trình điều khiển 50

Hình 3.31 Lưu đồ trạng thái chương trình giai đoạn kéo lên và điều trị 50

Hình 3.32 Lưu đồ trạng thái điều khiển giai đoạn III 51

Hình 3.33 Lưu đồ thuật toán kiểm soát lực 52

Hình 3.34 Lưu đồ kiểm soát nút nhấn an toàn 52

Hình 3.35 Dây công tắc an toàn 53

Hình 4.1 Thiết bị đàu kéo cột sống 54

Hình 4.2 Thiết bị đo lực FG-5100 54

Hình 4.3 Bàn giữ thiết bị dùng để đo kiểm 55

Hình 4.4 Đo kiểm lực kéo thiết bị đầu kéo bằng FG-5100 55

Hình 4.5 Kéo giãn cột sống tại Viện Vật lý y sinh học 57

Hình 4.6 Biểu đồ phân bố mặt bệnh 58

Hình 4.8 Thang điểm đau VAS 59

Hình 4.9 Biểu đồ VAS trước điều trị và sau điều trị 59

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Ảp lực nội đĩa đệm gian dot song L3 -L4 14

Bảng 3.1 Thông so phác đồ điều trị 28

Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật tẩm bakerỉỉt màu cam 34

Bảng 3.3 Bảng thông so kỹ thuật của mạch hệ thong nhúng mỉnỉ2440 36

Bảng 3.4 Thông so kỹ thuật của cảm biến lực lOOKg CBCD 39

Bảng 3.5 Thông so chốt từ 40

Bảng 3.6 Bảng thông so kỹ thuật động cơ 43

Bảng 3.7 Thông so mức tốc độ 48

Bảng 3.8 Định dạng cẩu hình chương trình 49

Bảng 4.1 Kết quả đo lực kéo 55

Bảng 4.2 Đo kiểm thời gian kéo 56

Bảng 4.3 Tần suất độ tuổi 58

Bảng 4.4 Mức độ VAS trước và sau điều trị 21 bệnh nhân thoát vị đĩa đệm 60

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP

1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của phương pháp

Kéo giãn cột sống là việc tác động lực cơ học lên toàn cơ thể hoặc từng bộ phận để làm giãn cách hoặc co làm giãn cách các khớp, các không gian đĩa đệm hoặc các mô mềm và giãn hệ cơ cột sống Kéo giãn có thể được thực hiện bằng tay hoặc sử dụng chính trọng lượng cơ thể Mặc dù có thể áp dụng với các khớp chi, nhưng ứng dụng chủ yếu của thiết bị kéo được thực hiện với các đốt sống lưng, thắt lưng, ngực và đốt sống cổ

Kéo giãn cột sống là một trong những phương pháp trị liệu kinh điển có từ lâu khoảng giữa thế kỷ XVII Năm 1862, Edwin Smith là một người Ai cập đã sử dụng phương pháp kéo giãn cột sống bằng tay với mục đích điều chỉnh vẹo cột sống và biến dạng cột sống do còi xương Năm 1933, w Gayle Cruchíĩeld (1900-1972) lần đàu tiên giới thiệu một dụng cụ kéo giãn cột sống cổ với mục đích để khôi phục lại vị trí bình thường cho cột sống

Vào khoảng những năm 1950 - 1960 kéo giãn cột sống được đề xuất bởi nhà vật lý trị liệu James Cyriax dùng điều trị lưng và chi Các nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng cho thấy việc kéo giãn cột sống có hiệu quả tốt hơn trị liệu hồng ngoại, nhiệt trị liệu [1] Theo nghiên cứu của nhà vật lý trị liệu Cyriax [2] cho thấy hiệu quả của liệu pháp kéo giãn là làm tăng không gian giữa các đốt sống, phục hồi khớp, trượt khớp

Một nghiên cứu của Worden and Humphrey [3] năm 1964, kéo giãn cột sống là cách gây ra sự phân tách các đốt sống thì có thể một lực phù hợp sẽ làm gia tăng chiều cao của cơ thể Với đối tượng nghiên cứu sức khỏe tốt lực kéo tối đa 59.9kg, thực hiện 15 lần trong 22 ngày, bệnh nhân được chỉ định nằm ngửa trên bàn trượt, lực kéo được tạo ra bằng cách giữ cằm và ngực, kéo vùng xương chậu thông qua hệ thống đai kéo, lực kéo được điều chỉnh 60 phút, 10 phút kéo liên tục 1-3 phút nghỉ, kết quả cho thấy chiều cao đốt sống tăng từ 8-1 l,5mm

Năm 1974, bác sĩ Lind [4] đề xuất một phương pháp điều trị mới được gọi là kéo giãn tự động trong điều trị đau thắt lưng và đau thần kinh hông to, nghiên cứu này cho thấy được hiệu quả của kéo giãn cột sống là làm giảm tỷ lệ bệnh nhân phải phẫu thuật Một nghiên cứu khác cũng cho thấy hiệu quả của kéo giãn cột sống, 25% bệnh nhân tránh sự can thiệp của phẫu thuật [5]

Năm 1976, trường đại học Sister Kenny xuất bản cuốn “Chương trình điều trị kéo giãn cột sống

8

thắng lưng bằng trọng lực”, kéo giãn cột sống có kiểm soát lực kéo và đảm bảo tính an toàn khi kéo Theo nhóm nghiên cứu Weber H, Ljunggren E, Walker L cho thấy việc sử dụng phương pháp kéo giãn bằng trọng lượng cơ thể và kéo giãn bằng tay mang lại hiệu quả giúp làm giảm được 25% bệnh nhân phải phẫu thuật thoát vị đĩa đệm cột sống thắt lưng[5]

Năm 1985, Gillstrom R, Ericson K, Hindmarsh T thuộc bệnh viện Karolinska, Stockhom, Thụy Điển [6] thực hiện đánh giá 25 bệnh nhân thoát vị đĩa đệm có chụp cắt lớp (CT scanner) đã chứng minh được có sự thay đổi đĩa đệm thoát vị trên hình ảnh trước và sau khi kéo giãn cột sống, bên cạnh đó còn làm giảm các triệu chứng lâm sàng Năm 1993, Sauders HD, Saunders R [7] đánh giá được hiệu quả của việc kéo giãn cột sống là làm nới rộng các khoang đốt sống, điều trị tật ưỡn lưng [8],

Năm 1993, Luigi Tesio và Alessandra Merlo [9] đã nghiên cứu cho thấy khi thực hiện kéo giãn cột sống thắt lưng sử dụng bàn kéo điều khiển lực đối với bệnh nhân bị đau lưng do thoát vị đĩa đệm sau 3 tháng điều trị, kết quả 19 trên 30 bệnh nhân đáp ứng, cường độ cơn đau lưng giảm Nghiên cứu lâm sàng tại trường đại học Sister Kenny năm 1987 về kỹ thuật kéo giãn cột sống đã

mở ra một loạt các nghiên cứu về lợi ích của phương pháp kéo giãn cột sống trong điều trị các bệnh

về cột sống Công trình đã chứng minh được lợi ích của phương pháp kéo giãn cột sống là làm giảm chèn ép rễ thần kinh, giảm thể tích thoát vị đĩa đệm, giảm lệch vẹo cột sống, giảm đau và phục hồi chức năng vận động cột sống

Năm 1967, Giáo sư tiến sĩ Hồ Hữu Lương đã tạo ra giường kéo giãn cột sống đa năng kết hợp với nồi xông tại khoa thần kinh Viện Quân y 4 Sau nhiều phiên bản cải tiến vào năm 1970 và 1988 Năm

1991, phiên bản giường kéo giáo sư tiến sĩ Hồ Hữu Lương được cải tiến để đạt hiệu quả trong trị liệu

để kéo giãn cột sống thắt lưng, cột sống cổ và cột sống lưng

Bệnh đau thắt lưng và thoát vị đĩa đệm được bác sĩ Hồ Hữu Lương áp dụng điều trị nội khoa bằng nhiều phương pháp như các nhiệt trị liệu, quang trị liệu, xoa bóp bấm nguyệt trong số đó có phương pháp kéo giãn cột sống [12] được tác giả dành một chương để đề cập đến, chứng tỏ hiệu quả trị liệu của phương pháp này trong bệnh đau thắt lưng và thoát vị địa đệm

về mặt thiết bị, trên thế giới có nhiều dòng sản phẩm thiết bị kéo cột sống ra đời, đa dạng về chủng loại, với công nghệ hiện đại, tuy nhiên giá thành của các thiết bị kéo giãn cột sống ngoại nhập khá cao từ vài trăm triệu đến hàng tỷ đồng, nhiều cơ sở điều trị vật lý trị liệu trong nước không đủ kinh

9

phí để đầu tư mua sắm thiết bị kéo giãn cột sống của nước ngoài do giá thành cao hoặc việc sữa chữa thay thế kiện gặp nhiều khó khăn khi hỏng hóc Trong khi đó, tại Việt Nam có khá nhiều thiết bị kéo giãn cột sống tự chế chưa đạt hiệu quả và hay hỏng hóc

Nắm được hiệu quả trị liệu bằng phương pháp kéo giãn cột sống và các hạn chế của thiết bị ngoại nhập, luận văn xây dựng một thiết bị đầu kéo cột sống có thể đáp ứng các tiêu chí giá thành sản phẩm

rẻ hơn so với thiết bị kéo cột sống ngoại nhập, linh kiện dễ thay thế và sữa chữa, chương trình điều khiển đơn giản dễ sử dụng, có thể thay đổi tùy vào thực tiễn và đạt hiệu quả trong điều trị Chính vì vậy, tôi xin chọn tên luận vãn:

“THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐẦU KÉO CỘT SỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG”

1.2 Nhiệm vụ luận văn

Nhiệm vụ chính của luận vãn thiết kế chế tạo thiết bị đầu kéo cột sống bao gồm:

Thiết kế tổng thể hệ thống

Thiết kế cơ khí hệ thống

Thiết kế hệ thống điều khiển trung tâm

Thiết kế mạch điều khiển giao tiếp và chuyển động

Thiết kế chương trình và giao điện điều khiển

Chương 3 thực hiện nhiệm vụ chính của luận văn gồm khảo sát một số thiết bị kéo cột sống trên thị trường, áp dụng các nguyên lý và phương pháp kéo cột sống luận văn thiết kế phàn cứng và phần mềm thiết bị

Chương 4 thực hiện việc đo kiểm các thông số của thiết bị khi hoàn thiện, thử nghiệm lâm sàng, đánh giá sơ bộ kết quả điều trị tại Viện Vật lý y sinh học

10

Chương 5 kết luận và hướng phát triển của luận văn

11

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giải phẫu và chức năng cột sống

2.1.1 Đặc điểm giải phẫu cột sống

Cột sống là nhiều đốt xương nối liền nhau, kéo dài, uốn hơi cong nhẹ hình chữ s từ xương chẩm đến xương cụt Cột sống bao gồm 33 đốt sống [ 10][ 16][ 17][ 18] Cột sống được chi thành 5 phần

- Đoạn cột sống cổ bao gồm 7 đốt sống từ C1 đến C7, đốt sống cong ra phía trước, dễ bị tổn thương do di chuyển nhiều, thông thường các đốt sống chuyển tiếp C5 - C6, các mỏm khớp hơi nghiêng dễ gây sai khớp đốt sống

- Đoạn cột sống lưng bao gồm 12 đốt sống từ TI đến T12, cột sống thắt lưng cong nhẹ ra phía sau, đoạn đốt sống từ T2 đến T10 di động tương đối ít nên bền vững, đoạn đốt sống TI 1 và T12 và cột sống thắt lưng di chuyển được mọi hướng nên dễ gây sai lệch do chấn thương

- Đoạn cột sống thắt lưng bao gồm 5 đốt sống từ LI đến L5, cong nhẹ ra phía trước, di động nhiều

Do vậy đây là đoạn cột sống dễ bị tổn thương nhất

- Đoạn cột sống cùng bao gồm có 5 đốt sống SI đến S5 cong ra phía sau Đoạn cột sống cùng dính chung với đoạn cụt thành một khối không có các đĩa đệm giữa các đốt sống

- Đoạn sống cụt bao gồm từ 3 đến 5 đốt sống

13

- Đĩa đệm gian đốt là thành phần cơ bản của đoạn vận động, đĩa đệm có hình thấu kính, hai mặt lồi, bao gồm nhân nhầy ở giữa, bọc quanh nhân nhầy là vòng sợi và mâm sụn [12] Nhân nhầy được cấu tạo bởi một lưới liên kết gồm các sợi mềm ép chặt vào nhau, khi vận động thì nhân nhầy sẽ chuyển dịch về phía trước đối diện chiều vận động, nếu vận động cột sống đột ngột, quá mức thì nhân nhày không kịp dịch chuyển về theo sẽ bị kẹt lại hoặc bật ra khỏi vị trí của nó trong vòng sụn gây nên thoát vị đĩa đệm Vòng sợi bao gồm những sợi sụn rất đàn hồi chắc và đan ngược lấy nhau theo kiểu xoáy ốc, xếp thành từng lớp đồng tâm và gắn chặt vào mâm sụn Mâm sụn bao phủ phần trung tâm của mặt trên và dưới của thân đốt sống, phía trước và hai bên được vành xương ngoại vi vây quanh, phía sau trải ra mép của thân đốt sống Cột sống người có 23 đĩa đệm, giữa đốt sống cổ một và cổ hai, giữa các đốt xương cùng, giữa các đốt xương cụt không có đĩa đệm

- Khớp dot song do các mỏm khớp thẳng của các đốt sống tiếp khớp với nhau

- Các dây chằng: dây chẳng dọc trước bám ở mặt trước các đốt sống và đĩa đệm, dây chằng dọc sau bám vào mặt sau thân đốt và đĩa đệm, ngoài ra còn các dây chẳng vàng, dây chẳng liên gai, dây chẳng liên ngang Vị trí có dây chẳng bám là những vị trí rất vững chắc

ít khi nhân nhày thoát vị ra các vị trí này, mà thường thoát vị ra các điểm yếu không có dây chẳng bám, vị trí hay gặp là ở phía sau bên cột sống

- Lỗ ghép: tạo bởi khuyết của đốt sống trên và khuyết trên của đốt sống dưới, lỗ ghép cho các dây thần kinh sống đi từ tủy sống ra ngoài, khi cột sống bị thoái hóa hay thoát vị đĩa đệm các rễ hay dây thần kinh sống sẽ bị chèn ép gây đau

14

cũng chỉ có giới hạn

Hình 2.3 Dạng chuyển động của đoạn vận động cột sổng

Theo Nachemson [3] đã đo áp lực nội đĩa đệm khoang gian đốt L3 - L4 ở các tư thế như sau:

Bảng 2.1 Ấp lực nội đĩa đệm gian đốt sống L3 - L4

NqâqhẾtíúiq cuã poty Ịuâ

Níò nahé Nqòi CUI lách OJ pig

toliv CJ1

- Chức năng vận động :

+ Sự vận động của cột sống theo 3 trục: trục ngang thực hiện động tác gấp và duỗi, trục dọc thực hiện động tác nghiêng trái, nghiêng phải, trục đứng thực hiện động tác xoay trái xoay phải

+ Cử động của các đoạn cột sống: đoạn cổ vận động linh hoạt nhất, đoạn lưng có các xương sườn bám vào nên cử động rất hạn chế, đoạn thắt lưng chủ yếu là động tác gấp duỗi, động tác nghiêng và xoay hạn chế và là đoạn chịu lực chính của toàn bộ cột sống, đoạn cùng cụt cố định không cử động

2.2 Các bệnh liên quan đến cột sống

Có nhiều bệnh liên quan đến cột sống, chúng tôi chỉ đề cập một số bệnh thường xảy ra trong đại đa số dân cư Bệnh đau thắt lưng: là loại bệnh phổ biến trong dân cư, 82% các trường họp đau thắt lưng là do thoát vị đĩa đệm cột sống thắt lưng [12]

- Thoát vị đĩa đệm thắt lưng là tình trạng nhân nhầy đĩa đệm cột sống thoát ra khỏi vị trí

bình thường trong vòng sợi chèn ép vào ống sống hay các rễ thần kinh sống, về giải phẫu

15

bệnh có sự đứt rách vòng sợi, về lâm sàng gây nên hội chứng thắt lưng hông điển hình Hầu hết các trường hợp thì bệnh đĩa đệm xảy đến như là một kết quả của sự lão hóa và thoái hóa xảy ra trong đĩa đệm Trong một số trường hợp khác, chấn thương nặng có thể gây ra đĩa đệm bị thoát vị Chấn thương cũng có thể khiến tình trạng bệnh thoát vị đĩa đệm xấu đi [19],

Hình 2.4 Thoát vị đĩa đệm - trích [21]

- Các yếu tố liên quan đến thoát vị đĩa đệm thắt lưng: độ tuổi, giới tính, nghề nghiệp, vị trí thoát vị [12]:

+ về độ rất hiếm gặp ở trẻ em dưới 15 tuổi và người trên 60 tuổi

+ về giới tính xảy ra ở nam giới nhiều hơn

+ về nghề nghiệp thì sự khác biệt giữa lao động chân tay nhẹ và hành chính sự nghiệp tương đương nhau

+ về vị trí thoát vị đĩa đệm: chủ yếu xảy ra ở hai đĩa đệm cuối L4 và L5, các đĩa đệm

khác ít gặp hơn

- Các phương pháp điều trị thoát vị đĩa đệm:

+ Phương pháp điều trị phẫu thuật mang lại hiệu quả tuy nhiên tốn chi phí và xảy ra các biến chứng lâu dài

+ Phương pháp không phẫu thuật sử dụng thuốc và vật lý trị liệu Phương pháp vật lý trị liệu sử dụng các tác nhân vật lý [13] để làm giảm thoát vị như sử dụng tác nhân nhiệt, điện, quang, cơ học trong đó có tác nhân cơ học góp phần để kéo giãn cột sống làm giảm

áp đĩa đệm Do vậy phần tiếp theo sẽ đề cập đến tác dụng của kéo giãn cột sống

16

2.3 Tác dụng của kéo giãn cột sống

2.3.1 Tác dụng cư học

- Làm giảm áp lực nội đĩa đệm [19] [20], dưới tác dụng của lực kéo giãn dọc theo cột sống, hai thân đốt sống kế cận nhau sẽ tách xa nhau, làm tăng chiều cao khoang gian đốt sống, thể tích khoang đốt sống tăng làm giảm áp lực trong khoang đốt sống, giảm áp lực nội đĩa đệm mang lại hiệu quả

- Làm tăng thẩm thấu nuôi dưỡng đĩa đệm, giúp nhân nhày và đĩa đệm căng phồng trở lại, tăng dinh dưỡng cho đĩa đệm do đó làm giảm quá trình thoái hóa của đĩa đệm

- Giúp thu nhỏ thể tích đĩa đệm bị lồi hoặc thoát vị nếu khối thoát vị chưa bị xơ hóa, tuy nhiên nếu kéo với lực quá lớn, thời gian quá dài làm áp lực nội đĩa đệm giảm quá nhiều dẫn đến tăng thẩm thấu dịch vào đĩa đệm có thể gây phù nề đĩa đệm làm đau tăng

- Làm giãn cơ tích cực: trong bệnh lý đau cột sống, sự kích thích rễ thần kinh và đau làm

co cứng phản xạ, sự co cứng có tác động trở lại làm cho đau càng tràm trọng hơn Kéo giãn cột sống trước tiên làm giãn cơ thụ động, giảm co cứng cơ, giảm đau, giảm lệch vẹo cột sống Tuy nhiên khi kéo tăng giảm lực quá nhanh có thể gây kích thích làm tăng co cứng cơ, do đó cần tăng giảm lực từ từ trong bệnh lý đau lưng nặng

- Giải phóng sự chèn ép rễ thần kinh: kéo giãn làm tăng kích thước lỗ tiếp hợp, giảm thể tích khối thoát vị, từ đó làm giảm kích thích rễ thần kinh và giảm đau

- Điều chỉnh sai lệch của khớp đốt sống và cột sống: trong thoát hóa hoặc thoát vị, thể tích đĩa đệm giảm, khoảng cách khoang gian đốt giảm làm di lệch diện khớp đốt sống Các kích thích đau gây co cứng cơ cũng gây lệch vẹo cột sống Sự di lệch này tuy nhỏ nhưng

sẽ thúc đẩy quá trình thoái hóa khớp đốt sống và kích thích gây đau tăng lên Kéo giãn cột sống làm điều chỉnh di lệch , đặt lại vị trí khớp đốt sống, điều chỉnh tư thế lệch vẹo cột sống, giúp giảm đau, giảm tiến triển quá trình thoái hóa khớp đốt sống [13]

2.3.2 Tác dụng điều trị

Kéo giãn cột sống mang lại kết quả rất khả quan [19]:

- Giảm hội chứng đau cột sống: do làm giãn cơ, giảm áp lực nội đĩa đệm làm tăng cường nuôi dưỡng đĩa đệm, giải phóng chèn ép rễ thần kinh, tăng nuôi dưỡng cục bộ

- Tăng vận động của đoạn cột sống bị hạn chế, khôi phục lại hình dáng giải phẫu bình

- Thoát vị đĩa đệm vừa và nhẹ, sai khớp đốt sống nhẹ

- Hội chứng đau thắt lưng mạn tính

- Hội chứng cong vẹo cột sống không do chấn thương

2.4.2 Chống chỉ định

- Có tổn thương và chèn ép tủy, bệnh ống tủy

- Hội chứng đau thắt lưng, đau cột sống cổ cấp tính

- Lao cột sống, u ác tính, viêm tấy áp xe vùng lưng

- Bệnh loãng xương, tăng huyết áp

- Chấn thương cột sống có gãy xương biến dạng

- Viêm đa khớp dạng thấp

- Phụ nữ có thai hoặc đang có kinh nguyệt

- Hội chứng đuôi ngựa

- Thoái hóa cột sống, bệnh viêm cột sống

- Bệnh nhân suy tim, suy gan, suy thận nặng

Đe phát huy được các hiệu quả và tác dụng của việc kéo giãn cột sống, thì chúng ta phải đảm bảo phương pháp kéo theo một số quy luật cơ bản

18

2.5 Các quy luật cơ bản trong liệu pháp kéo giãn cột sống

Một trong những trở ngại trong chế tạo sản xuất giường kéo tự động là khả năng đáp ứng các yêu càu cao về các nguyên lý lý sinh cho các thiết bị điều trị kéo giãn cột sống

Có 4 quy luật cơ bản trong phương pháp kéo giãn cột sống[14]

2.5.1 Quy tắc Arndt - Schulz - nguyên lý liều kích thích

Quy tắc này nói rằng, liều kích thích yếu không có tác dụng, liều đủ mạnh sinh ra hiệu ứng kích thích, liều mạnh quá gây ra hiệu ứng kìm hãm, còn liều quá mạnh thậm chí có thể kết thúc sự sống Quy tắc này làm chúng ta hiểu rô, muốn thành công trong vật lý trị liệu, bên cạnh việc chọn liệu trình điều trị và tác nhân đúng, việc xác định chính xác liều kích thích có vai trò quan trọng, nghĩa là phải chọn các tham số của các tác nhân vật lý thật hợp lý Một thí dụ tương đối đơn giản là sử dụng nhiệt liệu pháp Khi lượng nhiệt thích hợp, hiệu ứng là kích thích với tác dụng tăng cường tuần hoàn máu ngoại vi, nhiệt lượng nhiều quá khiến cho mạch máu bị giãn quá rộng và kết quả lại là ứ trệ tuần hoàn, còn nhiệt rất lớn lại sinh bỏng, chết tế bào (hoại tử)

Trong kéo giãn cột sống phải tuân thủ chặc chẽ quy tắc này, nếu kéo lực quá yếu sẽ không có tác dụng điều trị, nếu kéo lực quá mạnh sẽ gây ra đau nhiều hơn

Do vậy, để đạt được hiệu quả tốt nhất thì cần kéo một lực đủ mạnh để tạo hiệu quả điều trị tốt nhất

2.5.2 Quy tắc của Wilder về trạng thái ban đầu

Wilder khẳng định: “Neu sự kích thích của thần kinh thực vật hay sự hoạt động của cơ quan chịu sự chi phối của thần kinh thực vật càng mạnh thì khả năng kích thích với những liều gây kích thích càng ít và khả năng đáp ứng với những liều kìm hãm càng lớn” Qua quy tắc này chúng ta sẽ hiểu rõ vì sao cùng một phương pháp, cùng một tác nhân

mà có thể sinh ra những hiệu ứng ngược chiều nhau Lý do của điều này là trạng thái ban đầu của hệ là khác nhau, đối ngược nhau trong cùng một cơ quan

Lấy một ví dụ về việc sử dụng thuốc điều trị huyết áp cơ thể người, nếu huyết áp cao thì sử dụng thuốc hạ huyết áp mục đích là làm giảm huyết áp, tuy nhiên sẽ không thể sử dụng thuốc cùng loại để điều tộ huyết áp thấp Do vậy, nếu trạng thái ban đàu là huyết áp cao thì hiệu ứng sẽ làm giảm huyết áp, ngược lại nếu trạng thái ban đàu là huyết áp thấp

19

thì tác dụng của tác nhân vật lý là làm gia tăng huyết áp Xu hướng tổng quan của vật lý trị liệu là bình thường hóa các hoạt động chức năng đang bị rối loạn của cơ thể

Chính từ quy tắc Wilder được áp dụng cho phương pháp kéo cột sống với hướng kéo làm giãn cột sống Các tác nhân nén cột sống không có tác dụng điều trị Tuy nhiên hoạt động kéo - nhả sẽ có hiệu tốt hơn chỉ kéo và giữ

2.5.3 Quy tắc về đặc trưng cá thể

Một đặc điểm rất quan trọng trong vật lý trị liệu là những phản ứng mang đặc trưng độ nhạy cảm cá thể Mỗi cá thể có đặc tính rất riêng của riêng mình, và thậm chí ngay ở từng bệnh nhân phản ứng ở từng giai đoạn cũng có thể không giống nhau Cho nên, như đã nói

ở trên, bên cạnh sự hiểu biết kiến thức khoa học, bên cạnh việc nắm vững phương pháp, trong vật lý trị liệu người ta rất hay đề cao độ nhạy cảm của bác sĩ và sự trao đổi thông tin thường xuyên giữa bác sĩ và bệnh nhân Khi đi vào sử dụng các tác nhân cụ thể, cảm giác của bệnh nhân là một chỉ dẫn quan trọng cho điều trị

Áp dụng quy tắc này vào thiết bị kéo cột sống, thiết bị phải thay đổi được các thông số như lực kéo, thời gian kéo trong một vùng khá rộng (với lực kéo tối đa là 90kg, thời gian điều trị lên đến 99 phút)

2.5.4 Các quy tắc về chuyển trạng thái

Gubanov (1978) đã mô tả ba dạng khả dĩ trong chuyển trạng thái của hệ sinh vật, bao gồm cả quá trình phản ứng của cơ thể đối với tác dụng của tác nhân vật lý Đáng chú ý là

ba dạng đường cong này rất phù họp với các tiến trình điều trị thường găp phải trong lâm sàng Trong hầu hết các sách giáo khoa hay chuyên luận về vật lý trị liệu, các tác giả cũng thường viết về các giai đoạn khủng hoảng hay các nghịch lý sinh ra do tác nhân vật lý Đấy chính là các hiện tượng liên quan đến xuất phát giả hay độ lệch dư Nắm được quy luật về chuyển trạng thái, bệnh nhân sẽ không còn hoang mang trong những diễn biến có tính thử thách như thế, đặc biệt là ở các trường hợp xuất phát giả

Quy tắc chuyển trạng thái được thiết bị kéo cột sống thể hiện bằng việc trong một chu trình kéo càn có những pha kéo xen lẫn các pha nhả Trong đó pha nhả thường có kéo dài khỏang 1-5 giây

Các quy tắc trên đòi hỏi các thiết bị điều trị phải có khả năng tự động điều chỉnh tham

20

số theo thời gian ngay trong một làn điều trị và phù hợp với từng cá thể Chính vì vậy, yêu càu về công nghệ - nhất là khả năng phối hợp liệu trình là khó khăn về công nghệ Sau đây, xin giới thiệu một số phương pháp cơ bản trong kéo giãn cột sống để chúng

ta có thể hiểu được hoạt động của một thiết bị kéo cột sống

2.6 Phương pháp kéo giãn cột sống

2.6.1 Phương pháp lực kéo giãn liên tục

Lực kéo giãn tác động liên tục và không thay đổi lên một vùng của cột sống trong suốt quá trình kéo Phương pháp này có nhược điểm khó xác định được lực kéo thích hợp, khó điều chỉnh lực kéo phù hợp đối với từng bệnh nhân, bệnh nhân khó đáp ứng trong điều trị Tuy nhiên, phương pháp này có một vài ưu điểm là thiết bị kéo đơn giản, rẻ tiền và dễ triển khai

Đây là phương pháp kéo giãn có từ thế kỷ XVII, sử dụng đai cố định ở nách, ngực hay đầu bệnh nhân, lực kéo chính là trọng lượng cơ thể Lực phân bố đều từ chỗ cố định trở xuống và mang tính định lượng tương đối, phụ thuộc vào khả năng chịu đựng và trọng lượng bệnh nhân Ưu đểm của phương pháp này là đơn giản rẻ tiền, được sử dụng ở những

cơ sở không có thiết bị kéo hiện đại Nhược điểm của phương pháp không tập trung kéo vào vùng cần kéo, hiệu quả kéo thấp, bệnh nhân cảm thấy khó chịu, ma sát làm giảm lực kéo Khởi đầu nên để ở độ dốc 45° so với mặt sàn, tăng dần độ dốc sau các lần kéo, thời gian kéo ban đầu 10 phút, sau đó tăng dần lên tối đa 20 phút tùy theo khả năng chịu đựng của bệnh nhân [20]

21

Hìnb 2.5 Kéo giãn cột sống cổ bằng trọng lực co thể

Là phương pháp kéo giãn liên tục bằng trọng lực phần cột sống định kéo được nối với đai kéo và dây kéo rồi thông qua một hệ thống ròng rọc nối với hệ thống trọng lực là bao cát, túi nước hoặc quả tạ

- Kéo giãn cột sống cổ: tư thế ngồi kéo và tư thề nằm kéo Đối với phương pháp kéo cổ lực kéo phải đạt 10% trọng lượng cơ thể để thắng được áp lực khoang gian đốt sống, sau

đó tăng dàn lên tối đa 30% trọng lượng cơ thể, thời gian kéo khởi đầu là 10 phút sau đó tăng dàn tối đa 20 phút

Hình 2.6 Kéo giãn cột sổng cổ bằng đổi trọng tư thế ngồi (a) và nằm (b)

- Kéo giãn cột sống thắt lưng: Đặt bệnh nhân tư thế nằm trên giường, đai cố định ngang đốt sống L3 ôm lấy bờ sườn, đai kéo đặt ngang đốt sống L5 ôm lấy bờ trên xương chậu, đai kéo được nối với dây kéo vắt qua hệ thống ròng rọc, túi nước hoặc bao cát, giường kéo tốt nhất được chia thành hai phàn, phàn cố định phía trên, phàn trượt phía dưới di động để

22

giảm ma sát Trọng lượng kéo khởi đàu là phải đạt 50% họng lượng cơ thể bệnh nhân, sau

đó tăng dần tối đa 80% trọng lượng cơ thể bệnh nhân, thời gian kéo ban đàu 10 phút sau

đó tăng dần đến tối đa 20 phút [13],

Hình 2.7 Kéo giãn cột sống thắt lưng bằng đối trọng

Là phương pháp kéo liên tục kết hợp với thủy trị liệu, gồm một bể nước sâu 2m có thể dùng nước ấm giúp tăng cường giãn cơ giảm đau, kéo theo trục thẳng đứng được cố định bằng phao ở cổ hay nách, lực kéo bằng tạ móc và đai kéo thắt lưng

2.6.2 Phương pháp kéo ngắt quãng

Đây là phương pháp kéo hiện đại, lực kéo có thể thay đổi trong quá trình kéo để tránh gây mỏi cơ và căng thẳng kéo dài cho cột sống Phương pháp này khắc phục được các nhược điểm của phương pháp kéo liên tục, bệnh nhân cảm thấy dễ chịu hơn Có nhiều kiểu kéo ngắt quãng:

- Kéo ngắt quãng không lực nền: hay lực nền bằng 0, chế độ này làm cho sự thay đổi về lực kéo lớn có thể làm cho cột sống không đủ thời gian thích nghi

- Kéo ngắt quãng có lực nền: làm cho cột sống vừa có đủ thời gian nghỉ họp lý vừa không

bị thay đổi lực quá nhiều

Trong các thiết bị kéo giãn cột sống, sử dụng biểu đồ kéo ngắt quãng, khắc phục được phương pháp kéo liên tục, giúp bệnh nhân đáp ứng điều trị tốt hơn

Kg

23

Hình 2.8 Biểu đồ phương pháp kéo ngắt quãng

Trong đó:

- TI: thời gian tăng lực

- T2: thời gian kéo - giữ lực kéo

- T3: thời gian giảm lực

- T4: thời gian giữ lực nền

2.Ố.2.2 Kỹ thuật kéo

Tùy vào từng loại bệnh mà đặt lực kéo và lực nền cho phù họp [2], thông thường lực nền tối thiểu phải bằng 50% trọng lượng cơ thể bệnh nhân và lực kéo phải lớn hơn lực nền 5-10kg không vượt quá 80% cơ thể bệnh nhân_[13J Thông thường lực kéo khởi đầu nên

để 65% trọng lượng cơ thể bệnh nhân các lần kéo tiếp theo tăng dần lên 80% trọng lượng

cơ thể áp dụng nguyên lý liều kích thích

Thời gian kéo duy trì lực kéo 30 -40 giây, thời gian giữ lực nền 20-30 giây, tốc độ kéo nhanh chậm tùy thuộc vào tình trạng bệnh lý của bệnh nhân, nếu bệnh nhân đau nhiều cần tăng tốc độ kéo, ngược lại giảm tốc độ kéo Tổng thời gian kéo nên tăng dàn, làn đàu khoảng 15 phút, làn tiếp theo tăng dàn thời gian thêm 1 phút, thời gian kéo tối đa 20 phút cho một làn trị liệu

Sử dụng giường trượt để giảm ma sát giữa giường kéo và bệnh nhân Theo nghiên cứu của Lee và Evans [15]

24

Hìnb 2.9 Vị trí lực kéo tác động lên giường và xương chậu

Trong đó: Ftrac=lựckéo

Fh= phương ngang so mới Ftrac

Fv = phương thẳng đứng so với Ftrac

Rt: phản lực phần hên

Rp : phản lực phần xương chậu

wt: trọng lượng trên xương chậu

wp: họng lượng phần xương chậu và phần bụng

P: lực giữ phàn đai ngực

Bệnh nhân nằm trên giường trượt, bàn trượt sao cho vị trị giãn cách giữa hai mép giường phải nằm giữa hai vùng Wp và Wt, hai chân cong lại một gốc gần 90 độ [15] Phương ngang Fh và phương dọc Fv tạo ra hợp lực Ftrac Giả sử Ftrac = 35kg thì ta có:

Trong chương này, các nội dung đã thực hiện:

- Trình bày giải phẫu và chức năng cột sống, bệnh đau thắt lưng điển hình là thoát vị đĩa điệm cột sống thắt lưng

- Trình bày tác dụng chỉ định, chống chỉ định của phương pháo kéo giãn cột sống, 4

25

nguyên lý cơ bản chi phối áp dụng trong phương pháp kéo giãn cột sống, phương pháo kéo giãn liên tục và ngắt quãng, kỹ thuật kéo

Từ hiệu quả trị liệu của phương pháp kéo giãn cột sống trong điều trị các bệnh về đau

và phương pháp kéo giãn cột sống, chương tiếp theo luận văn khảo sát các thiết bị kéo giãn cột sống và thiết kế, lập trình điều khiển thiết bị đầu kéo cột sống

26

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ĐẦU KÉO CỘT SÔNG

3.1 Khảo sát các thiết bị kéo cột sống điều khiển tự động

3.1.1 Thiết bị kéo cột sống 4759 TX® Traction Unit của Mỹ

Thời gian giữ lực và thời gian nghỉ: 0 - 99 giây

Điều khiển: sử dụng màn hình cảm ứng 5 inch

Hìnb 3.1 Đầu kéo cột sống 4759 TX® Traction Unit của Mỹ

Hình 3.2 Cấu trúc bên trong của thiết bị

27

- Một số chức năng nổi bật của thiết bị:

Chế độ chọn vị trí điều trị: giúp người sử dụng chọn vị trí càn kéo và hệ thống sẽ điều

chỉnh thông số phù hợp

Hìnb 3.3 Màn hình chọn vị trí điều trị

Phác đồ điều trị: ấn định thông số điều trị theo từng mặt bệnh

Bảng 3.1 Thồng sổ phác đồ điều trị

28

- Màn hình chính hiển đày đủ các thông tin thông số chế độ đang điều tri

Hình 3.4 Màn hình chính của thiết bị

3.1.2 Thiết bị Eltrac 471 Enraf-nonious (Hà lan)

Eltrac 471 là thiết bị kéo cột sống đa năng công cụ lý tưởng trong điều trị kéo giãn Máy cho phép kéo nhiều chế độ liên tục, ngắt quãng, kéo phối hợp tùy theo lựa chọn của bác sĩ Máy không cho phép đặt lực trên 200N (20kg) trực tiếp, mà phải thông qua phím đặc biệt trên bảng điều khiển Điều này đảm bảo độ an toàn cao, loại trừ rủi ro đặt nhàm lực khi kéo

cổ Các thông số điều trị đặt được dễ dàng, đơn giản: Lực thềm trên, dưới, tốc độ thay đổi lực, thời gian giữ lực và tổng thời gian điều trị Thiết bị chào giá khoảng 7.000 USD

Hình 3.5 Thiết bị đầu kéo 471 Enraf-nonious Hà Lan

29

Thời gian giữ lực nền: do tự đặt

Màn hình: 2 màn hình LED, hiển thị các thông số cài đặt, tốc độ thay đổi lực; lực kéo trong thời gian thực

Nguồn cấp: 220 V, 50Hz

4- Một số tính năng nội bật trong điều trị

Máy không cho phép đặt lực trên 200N (20kg) trực tiếp, mà phải thông qua phím đặc biệt trên bảng điều khiển Điều này đảm bảo độ an toàn cao, loại trừ rủi ro đặt nhàm lực khi kéo cổ

Các thông số điều trị đặt được dễ dàng, đơn giản: Lực thềm trên, dưới, tốc độ thay đổi lực, thời gian giữ lực và tổng thời gian điều trị

Máy có phím dừng khẩn cấp, đặt trong tay bệnh nhân, cho phép bệnh nhân ngắt điều trị khẩn cấp nếu cảm thấy khó chịu trong quá trình kéo

3.1.3 Thiết bị SST-100 của hãng STRATEK ( Hàn quốc)

- Thông số kỹ thuật

Nguồn điện cung cap: 220V, 60Hz

Công suất tiêu thụ: 150W

Trọng lượng kéo giãn: 1-80 Kg

Thời gian kéo giãn từng phần: 1 ~ 99 phút

Chế độ: Liên tục ngắt quãng kết hợp

Nhiệt độ giường: 30, 35, 40°C ±5°c

Tốc độ kéo: 5mm/s ±20%

Thời gian hoạt động: 1 ~ 99 phút

Có âm thanh cảnh báo khi hoàn tất hãng STRATEK - Hàn Quốc sản xuất

Một số tính năng nổi bật trong điều trị

30

Có thể nhập, lưu giá trị cơ bản riêng để thực hiện chương trình kéo giãn từng vùng Chức năng điều khiển bằng giọng nói để thông báo bắt đàu và kết thúc kéo giãn Có thể điều khiển góc kéo và lực kéo Thiết kế giúp thoải mái, hiệu quả và an toàn khi sử dụng Chức năng giường nhiệt Sản phẩm s ST-100 có giá chào bán 120 triệu đồng tại Tp Hồ Chí Minh

3.1.4 Thông số kỹ thuật và tính năng thiết bị của luận vãn

Dựa vào các thông số kỹ thuật của các thiết bị đã khảo sát, thiết bị đầu kéo cột sống của luận văn đề xuất thông số kỹ thuật và tính năng như sau :

- Nguồn điện : 220V - 50 Hz

- Lực kéo cơ bản: 0 - 80 kg

- Lực nền : 0 - 70 kg

- Chế độ : Liên tục và ngắt quãng

- Thời gian kéo: 1-99 phút

- Thời gian giữ lực kéo: 1-90 giây

- Thời gian giữ lực nền: 1-99 giây

- Tốc độ: 3 mức tốc độ

- Chương trình: 10 chương trình có thể chọn và lưu thông số

Với các yêu cầu về thông số kỹ thuật, phần tiếp theo trình bày thiết kế phần cứng thiết bị

và phần mềm điều khiển

31

3.2 Thiết kế phần cứng thiết bị

3.2.1 Sơ đồ thiết kế tổng thể hệ thống điều khiển

Hình 3.7 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống thiết bị đầu kéo

Hệ thống điều khiển thiết bị đầu kéo gồm có 6 khối chính:

- Khối điều khiển trung tâm: bao gồm mạch hệ thống nhúng mini2440 của hảng friendlyARM, CPU của Samsung , Sử dụng khối hiển thị là màn hình cảm ứng 7 inch Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ chứa chương trình điều khiển chính, kết nối tới khối điều khiển giao tiếp và màn hình cảm ứng người sử dụng có thể điều khiển chương trình

- Khối cung cấp nguồn: sử dụng công nghệ nguồn xung tổ ong Đây là bộ nguồn chuyển đổi 220V xoay chiều sang 5V và 24V để cung cấp nguồn cho khối điều khiển trung tâm và khối giao tiếp điều khiển

- Khối điều khiển giao tiếp: là khối mạch điện để đo cảm biến lực và các giao tiếp kết nối đến khối điều khiển trung tâm và khối điều khiển chuyển động Nhiệm vụ của khối này tiếp nhận các lệnh điều khiển từ khối điều khiển trung tâm, có tín hiệu phản hồi do tích hợp khuếch đại cảm biến lực về khối điều khiển trung tâm

- Khối điều khiển chuyển động: là mạch điều khiển động cơ điện một chiều có chổi than

DC, khối này kết nối đến khối giao tiếp điều khiển để nhận tín hiệu điều khiển, không có tín

32

hiệu phản hồi

- Động cơ DC: là động cơ điện một chiều DC24V 35W của hãng EXEM Hàn Quốc với hộp

số 200:1, được kết nối đến khối điều khiển chuyển động

- Cảm biến lực: tải trọng tối đa lOOKg, tín hiệu đàu ra của cảm biến lực được kết nối đến

bộ khuếch đại tín hiệu lực ở khối điều khiển giao tiếp

3.2.2 Thiết kế khung cư khí

Khung cơ khí đàu kéo là thành phần chịu lực lên đến 90 kg, do vậy việc chọn chất liệu làm

khung phải là chất liệu chịu lực tốt, thiết kế gia công cơ khí chính xác Chi tiết công việc thiết

kế khung cơ khí như sau:

- Phàn mềm thiết kế cơ khí: sử dụng phần mềm solidwork 3D phiên bàn 2012 đây là phàn

mềm chuyên dùng thiết kế trong nhiều ngành như xây dựng, cơ khí chính xác, điểm mạnh

của chương trình khi luận văn chọn thiết kế: thiết kế trực quan, dễ tiếp cận và thể hiện mô

hình 3D

- Gia công: thuê gia công cơ khí

Khung chịu lực tạo bởi hai tấm bakerlit chịu lực song song đặt trên một tấm nhôm chịu

lực có gắn một trục kéo Ưu điểm của tấm Bakerlit là dễ thi công, so với tấm nhôm hay sắt

độ bền của tấm Bakerlit là tương đương nhau Trục kéo được quay bởi hệ thống truyền lực

từ bánh xe răng li hợp gắn chắc chắn vào thân máy bằng 0 bi, có thể cách ly động cơ bằng

khóa điện từ Đầu trục có một thiết bị tự cuốn khi có lực giật nhẹ Cũng trên khung chịu lực

có đặt một cảm biến lực và hệ thống ròng rọc được thiết kế để lực kéo từ cáp ép lên cảm biến

lực là cực đại (vuông góc) Khung máy có lỗ vít để gắn động cơ DC

33

- Thông số cơ học của nhựa bakelit như bảng tham khảo sau:

Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật tẩm bakerỉỉt màu cam