Nghiên cứu sử dụng vật liệu dệt trong thiết kế và chế tạo giầy cho nữ bệnh nhân tiểu đường tại việt nam

Mục đích nghiên cứu của luận án là xây dựng được hệ thống kích thước bàn chân nữ BNTĐ, xây dựng hệ thống cỡ số, thiết kế và chế tạo phom giầy cho nữ BNTĐ, sử dụng vật liệu dệt phù hợp t

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả được trình bày trong luận án là do tôi thực hiện Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố

Nghiên cứu sinh và Giảng viên hướng dẫn đã công bố kết quả nghiên cứu của luận án trong 6 bài báo (Các công trình được trình bày trong danh mục các công trình đã công bố của luận án)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới Phó giáo sư, Tiến sĩ Bùi Văn Huấn, thầy đã tận tình hướng dẫn, trao đổi, góp ý và luôn động viên cho tác giả trong quá trình thực hiện luận án

Thứ hai, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy/Cô giáo thuộc Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Phòng Đào tạo, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả để hoàn thành luận án

Tiếp theo, tác giả xin trân trọng cảm ơn Trung tâm thí nghiệm Vật liệu dệt may

Da giầy, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Trung tâm thí nghiệm Viện Dệt may

478 Minh Khai Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để cho tác giả thực hiện các nghiên cứu tại các cơ sở này

Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Khoa Công nghệ May và Thời trang nơi tác giả công tác, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập

Tác giả cũng xin được cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên tác giả trong mọi thời điểm khó khăn để hoàn thành luận án

Cuối cùng, Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình đã tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả về thời gian, tinh thần cũng như vật chất để tác giả tập trung nghiên cứu, hoàn thành luận án này

Tác giả

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU 10

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 16

1.1 Khái quát bàn chân bệnh nhân tiểu đường 16

1.1.1 Bệnh tiểu đường và biến chứng bàn chân người bệnh tiểu đường 16

1.1.2 Giầy cho bệnh nhân tiểu đường 23

1.2 Cơ sở thiết kế giầy cho bệnh nhân tiểu đường 34

1.2.1 Nghiên cứu nhân trắc học bàn chân bệnh nhân tiểu đường 34

1.2.2 Các hệ thống đo áp lực giầy lên bàn chân 37

1.2.3 Các phương pháp và kỹ thuật thiết kế phom, thiết kế giầy cho bệnh nhân tiểu đường 42

1.3 Vải dệt kim và ứng dụng trong sản xuất giầy 47

1.3.1 Đặc điểm cấu trúc của vải dệt kim 47

1.3.2 Đặc tính của vải dệt kim 49

1.3.3 Ứng dụng vải dệt kim trong sản xuất giầy 50

1.4 Kết luận chương 1 54

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 57

2.1 Đối tượng nghiên cứu 57

2.1.1 Bàn chân nữ BNTĐ 57

2.1.2 Hệ vật liệu từ vải dệt kim trong sản xuất giầy 57

2.1.3 Hệ thống đo áp lực của giầy lên bàn chân người sử dụng 58

2.1.4 Phom giầy cho BN tiểu đường 58

2.2 Nội dung nghiên cứu 58

2.2.1 Nghiên cứu đặc điểm nhân trắc bàn chân nữ bệnh nhân tiểu đường và đề xuất yêu cầu đối với giầy cho bệnh nhân 60

2.2.2 Nghiên cứu sử dụng hệ vải dệt kim làm mũ giầy cho nữ bệnh nhân tiểu đường 61

2.2.3 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo phom giầy và giầy cho nữ BNTĐ, đánh giá kết quả lựa chọn vật liệu 63

2.3 Phương pháp nghiên cứu 64

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm nhân trắc bàn chân nữ bệnh nhân tiểu đường và khảo sát yêu cầu đối với giầy cho bệnh nhân 65

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu sử dụng vải dệt kim làm mũ giầy cho nữ BNTĐ 72

2.4 Kết luận chương 2 87

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 89

3.1 Kết quả nghiên cứu đặc điểm nhân trắc học bàn chân nữ bệnh nhân tiểu đường và khảo sát yêu cầu đối với giầy cho bệnh nhân 89

3.1.1 Đặc điểm bàn chân nữ bệnh nhân tiểu đường 89

3.1.2 Xây dựng hệ thống kích thước bàn chân nữ bệnh nhân tiểu đường 97

3.1.3 Kết quả nghiên cứu sự thay đổi kích thước bàn chân của nữ BNTĐ sau 1 năm 102

3.1.4 Kết quả đề xuất yêu cầu đối với giầy cho nữ bệnh nhân tiểu đường 103

3.2 Kết quả nghiên cứu sử dụng vải dệt kim làm mũ giầy cho nữ bệnh nhân tiểu đường

106

3.2.1 Kết quả nghiên cứu thiết lập hệ thống đo áp lực của giầy lên bàn chân người sử dụng 106

3.2.2 Kết quả xác định áp lực cho phép của mũ giầy lên phần khớp ngón của mu bàn chân 113

3.2.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mũ giầy đến áp lực lên phần khớp ngón của mu bàn chân 116

3.2.4 Kết quả lựa chọn vải dệt kim làm mũ giầy theo áp lực cho phép lên phần khớp ngón của mu bàn chân 120

3.3 Kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo phom giầy và giầy cho nữ bệnh nhân tiểu đường, đánh giá kết quả lựa chọn vật liệu dệt 121

3.3.1 Kết quả nghiên cứu thiết lập hệ thống cỡ số, thiết kế và chế tạo phom giầy cho nữ bệnh nhân tiểu đường 121

3.3.2 Kết quả thiết kế, chế tạo giầy thử nghiệm và đánh giá kết quả lựa chọn vật liệu 126

3.4 Kết luận chương 3 133

KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN 135

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 136

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 137

TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

PHỤ LỤC 148

WHO World Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

IC Intergrated Circuit (Vi mạch)

I/O Input/Output (Khối điều khiển dữ liệu đầu vào và đầu ra) USB Universal Serial Bus (Cổng kết nối)

CAD/CAM Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing (Kỹ

thuật thiết kế và sản xuất thông qua sự hỗ trợ của máy tính)

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Đặc điểm giải phẫu hệ thống xương bàn chân 17

Hình 1.2 Cơ chế bệnh sinh loét bàn chân do bệnh tiểu đường 18

Hình 1.3 Biến đổi ngoài da bàn chân BNTĐ 18

Hình 1.4 Các vết chai chân của bàn chân BNTĐ 18

Hình 1.5 Bàn chân BNTĐ bị biến dạng 19

Hình 1.6 a Mạch máu của bàn chân thông thường và bàn chân BNTĐ 19

b Các vết loét trên bàn chân BNTĐ 19

Hình 1.7 Biến chứng loét bàn chân BN tiểu đường 19

Hình 1.8 Các vị trí bị biến dạng trên bàn chân BNTĐ 19

Hình 1.9 a Kết quả thống kê vị trí ảnh hưởng trên lòng bàn chân BNTĐ; b Các vị trí trên lòng bàn chân BNTĐ 20

Hình 1.10 a Kết quả thống kê vị trí ảnh hưởng ở cạnh ngoài mu bàn chân BNTĐ; b các vị trí ở cạnh ngoài mu bàn chân BNTĐ 20

Hình 1.11 a Kết quả thống kê vị trí ảnh hưởng ở cạnh trong mu bàn chân BNTĐ; b Các vị trí ở cạnh trong mu bàn chân BNTĐ 21

Hình 1.12 Các vị trí thường bị loét trên lòng bàn chân 22

Hình 1.13 Hình ảnh minh họa cấu trúc sản phẩm giầy 24

Hình 1.14 Giầy thiết kế riêng cho từng BN 24

Hình 1.15 Mẫu giầy cho nữ BNTĐ của Viện NC Da giầy 25

Hình 1.16 Giầy được chèn các miếng đệm 26

Hình 1.17 Dụng cụ sử dụng nghiên cứu nhân trắc bàn chân 35

Hình 1.18 Các hệ thống đo áp lực đế phẳng: a emed® của Novel ; b Zebris Medical GmbH; c MobileMat của Tekscan 39

Hình 1.19 Các hệ thống đo áp lực bên trong giầy: a Pedar © Novel; 39

Hình 1.20 Các vị trí gắn cảm biến trong giầy cao gót 39

Hình 1.21 Vị trí đặt 8 cảm biến đo áp lực trên mu bàn chân 40

Hình 1.22 Vị trí đặt 54 cảm biến đo áp lực 8 vùng trên mu bàn chân 40

Hình 1.23 Vị trí xác định áp lực và đánh giá cảm nhận tại lòng và mu bàn chân 40 Hình 1.24 Vị trí đặt cảm biến đo áp lực trên mu bàn chân 40

Hình 1.25 Vị trí cảm biến của hệ thống WalkinSense® 41

Hình 1.26 Vị trí cảm biến trên đế giầy 41

Hình 1.27 Vị trí bảy cảm biến trên đế giầy và giầy hoàn chỉnh 41

Hình 1.28 Vị trí đặt 5 cảm biến trên tấm lót 41

Hình 1.29 Vị trí đặt 3 cảm biến tại lòng bàn chân 41

Hình 1.30 Vị trí đặt 15 cảm biến tại lòng bàn chân 41

Hình 1.31 Thiết bị đo áp lực của trang phục lên cơ thể người sử dụng cảm biến 42

Flexiforce A201 42

Hình 1.32 Mối tương quan khi thiết kế phom giầy 42

Hình 1.33 Quy trình thiết kế phom giầy cho BNTĐ 43

Hình 1.34 Bốn bước để định hướng bàn chân/phom giầy 45

Hình 1.35 Các số đo đặc trưng nhất của phom giầy 46

Hình 1.36 So sánh kích thước bàn chân và phom được chỉnh sửa 46

Hình 1.37 a Sự thay đổi áp lực đỉnh trung bình theo các thông số hình học của đế cong (rocker sole); Xu thế giảm áp lực ở phần mũi bàn chân có thể đạt được theo kích thước hình học của đế cong 46

Hình 1.38 Cấu trúc của vải dệt kim phẳng (2D) 48

Hình 1.39 Hình ảnh vải dệt kim không gian 48

Hình 1.40 Cấu trúc của vải dệt kim nhiều lớp (3D) 48

Hình 1.41 Một số loại vải dệt kim nhiều lớp (3D) 49

Hình 1.42 Vải dệt kim được bồi dán với mút xốp và với vải tricot 49

Hình 1.43 Hình ảnh a- vải dệt kim 3D; b - vải dệt kim 3D định hình (Mũ giầy); c- giầy làm từ vải dệt kim 3D định hình 50

Hình 1.44 Giầy cho BNTĐ của hãng Orthofeet 51

Hình 1.45 Mối quan hệ giữa độ dày và áp lực của vải 52

Hình 1.46 Ba loại lót giầy thử nghiệm 53

Hình 1.47 Kết quả áp lực tại lòng bàn chân 53

Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu của Luận án 59

Hình 2.2 Lưu đồ quá trình nghiên cứu nhân trắc bàn chân nữ BNTĐ 65

Dụng cụ lấy dấu bàn chân (hình 2.4 a): Gồm có khung gỗ, trên mép được căng lớp vải lưới, trên tấm vải lưới có lớp nhựa mềm để bàn chân đứng lên 69

Hình 2.4 a Khung lấy dấu bàn chân; b Thước đo chiều cao; c Thước dây; d Máy ảnh 69

Hình 2.6 Sơ đồ khối mạch đo áp lực 73

Hình 2.7 Cảm biến Flexiforce A301 73

Hình 2.8 a Vị trí cảm biến theo hình phủ bàn chân trung bình; b Dán cố định cảm biến lên lót; c Tấm lót cảm biến hoàn chỉnh; d Cảm biến tách rời để đo trên mu bàn chân 73

Hình 2.9 Kệ đứng của thiết bị đo 75

Hình 2.10 Bán kính của vòng khớp ngón bàn chân nữ BNTĐ 76

Hình 2.11 Hình dạng 3D bàn chân nữ BNTĐ trung bình và vùng khớp ngón mu bàn chân 77

Hình 2.12 a Mẫu thử nghiệm; b Phương pháp may mẫu thử nghiệm 77

Hình 2.13 Các pha của chu kỳ bước chân 78

Hình 2.14 4 tư thế đo áp lực trên mu bàn chân: a Tư thế 1; b Tư thế 2; c Tư thế 3; d Tư thế 4 78

Hình 2.15 Sự bẻ uốn bàn chân 79

Hình 2.16 Vị trí đặt cảm biến trên mu bàn chân 79

Hình 2.17 Sơ đồ quy trình xây dựng hệ cỡ và thiết kế phom giầy cho BNTĐ 82

Hình 2.18 Các thông số phom cần kiểm soát khi thiết kế phom giầy trên phần mềm Shoes Last Design 85

Hình 2.19 Máy in 3D đa chức năng ProJet MJP3600 85

Hình 2.20 Các tư thế đo khi đối tượng đi giầy mẫu thử 87

Hình 3.1 Tỷ lệ nữ BNTĐ tương ứng với các độ tuổi khác nhau 89

Hình 3.3 Biểu đồ phân phối lý thuyết và thực tế vòng khớp ngón bàn chân 98

Hình 3.4 Ý kiến về kiểu mũi giầy 103

Hình 3.5 Ý kiến về độ cao gót giầy 103

Hình 3.6 Ý kiến về kiểu giầy 103

Hình 3.7 Ý kiến về mức độ ôm chân của giầy 103

Hình 3.8 Ý kiến về vị trí giầy gây tổn thương trên bàn chân 103

Hình 3.9 Ý kiến về độ mềm của mũ giầy và độ cứng bẻ uốn của giầy 103

Hình 3.10 Ý kiến về độ cứng của hệ vật liệu đế giầy 103

Hình 3.11 Ý kiến về vật liệu lót mũ giầy 103

Hình 3.12 Giao diện phần mềm đo áp lực 106

Hình 3.13 Biểu đồ kết quả 10 lần đo của cảm biến với các khối lượng tải trọng từ 10 g đến 1500 g 107

Hình 3.14 Biểu đồ đường chuẩn của thiết bị đo 108

Hình 3.15 Bộ thiết bị đo áp lực của giầy lên bàn chân 108

Hình 3.16 Kệ giữ cố định dáng khi đo nhìn từ phái trước (a), từ phía sau (b) 109

Hình 3.17 Biểu đồ mối quan hệ giữa lực kéo giãn và độ giãn đến 30% của 5 mẫu vật liệu 110

Hình 3.18 Biểu đồ tương quan giữa độ giãn vật liệu và áp lực thực nghiệm đo được bằng thiết bị đo trên 3 đối tượng đo 111

Hình 3.19 Biểu đồ tương quan giữa áp lực thực nghiệm và áp lực tính của 3 mẫu vải lên mu bàn chân 111

Hình 3.20 Biểu đồ tương quan giữa áp lực thực nghiệm và lực kéo giãn: a Mẫu vật liệu 1; b Mẫu vật liệu 2; c Gộp 2 mẫu vật liệu 112

Hình 3.21 Tần số với 5 mức độ cảm nhận chủ quan của 5 mẫu vật liệu 113

Hình 3.22 Tần số với 5 mức độ cảm nhận chủ quan của 5 mẫu vật liệu theo 4 tư thế đo 114

Hình 3.23 Áp lực của vật liệu lên mu bàn chân tương ứng với mức độ cảm nhận 1, 2, 3, 4 và 5 114

Hình 3.24 Áp lực tại mức cảm nhận 2 (dễ chịu) của 4 tư thế đo 115

Hình 3.25 Áp lực giới hạn mức cảm nhận 2 (dễ chịu) tại mu bàn chân 116

Hình 3.26 Mối tương quan giữa độ giãn và áp lực của mẫu vật liệu M1 lên mu bàn chân đo ở 4 tư thế 117

Hình 3.27 Mối tương quan giữa độ giãn và áp lực của 5 mẫu vật liệu lên mu bàn chân 119

Hình 3.28 Mối tương quan giữa lực kéo giãn và áp lực thực nghiệm (dưới 100 mmHg) của 5 mẫu vật liệu ở tư thế 1 120

Hình 3.29 Bề mặt 3D của phom giầy cho nữ BNTĐ thiết kế được trên phần mềm Shoe Last Design 125

Hình 3.30 Hình ảnh phom mẫu được in 3D 125

Hình 3.31 Nhân cỡ số phom giầy cho nữ BNTĐ 126

Hình 3.32 Mẫu giầy cho nữ BNTĐ 126 Hình 3.33 Thiết kế các chi tiết mũ giầy (a), đế trong mềm và lót giầy (b) trên phần

mềm Shoes Design 127 Hình 3.34 Lót giầy dùng cho giầy thử nghiệm 127 Hình 3.35 Giầy mẫu thử nghiệm được chế tạo từ 3 mẫu vải dệt kim: a Mẫu vải M1; b Mẫu vải M2; c Mẫu vải M3 128 Hình 3.36 So sánh áp lực của các mẫu vật liệu lên mu bàn chân đo ở tư thế 1 (TT1)

và tư thế 4 (TT4) khi đi mũ giầy mô phỏng và khi đi giầy mẫu thử nghiệm: a Nhóm đối tượng 1 (N1); b Nhóm đối tượng 2 (N2); c Nhóm đối tượng 3 (N3) 129 Hình 3.37 So sánh áp lực của các mẫu vật liệu tại lòng bàn chân chân đo ở tư thế 1 (TT1) và tư thế 4 (TT4) khi đi giầy mẫu thử nghiệm làm từ: a Mẫu vật liệu M1; b Mẫu vật liệu M2; c Mẫu vật liệu M3 132

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Mức độ bị ảnh hưởng của các vị trí trên bàn chân nữ BNTĐ 21

Bảng 1.2 Khuyến cáo giầy dép cho BNTĐ theo phân loại nguy cơ bàn chân 28

Bảng 1.3 Đặc điểm của giầy dép cho BNTĐ 29

Bảng 1.4 Giá trị các thông số cơ bản của bàn chân nữ BNTĐ tại Tp Hồ Chí Minh, mm 36

Bảng 1.5 Mối quan hệ giữa các đặc trưng thiết kế giầy dép, mục tiêu cơ sinh học và các thông số phom phải được chỉnh sửa 43

Bảng 2.1 Hình ảnh các hệ mẫu vải dệt kim nghiên cứu 57

Bảng 2.2 Các đặc trưng cơ bản của các loại hệ vật liệu mũ giầy nghiên cứu 58

Bảng 2.3 Các số đo bàn chân nữ BN tiểu đường cần đo 68

Bảng 2.4 Bước nhảy của các kích thước bàn chân các cỡ liền kề (theo chiều dài) được làm tròn đến mm 84

Bảng 2.5 Bước nhảy của các kích thước bàn chân các cỡ liền kề (theo độ đầy hay chu vi vòng khớp ngón) được làm tròn đến mm 84

Bảng 3.1 Thông tin chung của nữ BNTĐ 89

Bảng 3.2 Đặc điểm nghề nghiệp của nữ BNTĐ 89

Bảng 3.3 Tình hình sử dụng giầy dép của BN 90

Bảng 3.4 Tình trạng tổn thương bàn chân nữ BNTĐ khảo sát 90

Bảng 3.5 Giới hạn chênh lệch về giá trị giữa các số đo của các bàn chân phải và bàn chân trái nữ BNTĐ, mm 92

Bảng 3.6 Giá trị các thông số cơ bản của bàn chân nữ BNTĐ, mm 92

Bảng 3.7 Kích thước bàn chân nữ BNTĐ theo nhóm đối tượng đo 94

Bảng 3.9 Kết quả tính các giá trị đánh giá phân phối chuẩn của chiều dài và vòng khớp ngón bàn chân nữ BNTĐ 98

Bảng 3.10 Các phương trình hồi quy của bàn chân nữ BNTĐ 99

Bảng 3.11 Kết quả tính cơ cấu cỡ số theo chiều dài bàn chân theo hệ cỡ Pháp 100

Bảng 3.12 Kết quả xác định độ đầy (giá trị Vkng) trung bình của các cỡ bàn chân và số cỡ độ đầy theo hệ Pháp 100

Bảng 3.13 Kết quả tính toán cỡ bàn chân theo độ đầy 100

Bảng 3.14 Các kích thước bàn chân cỡ 230 với 3 độ đầy 101

Bảng 3.15 Sự thay đổi kích thước bàn chân nữ BNTĐ sau 1 năm 102

Bảng 3.16 Yêu cầu đối với giầy cho nữ BNTĐ 105

Bảng 3.17 Kết quả đánh giá sai số của cảm biến 1 106

Bảng 3.18 Giá trị áp lực lên mu bàn chân trái (T, mmHg) và phải (P, mmHg) của 2 mẫu vải ở 5 mức kéo giãn 109

Bảng 3.19 Phương trình hồi quy giữa lực kéo giãn và độ giãn của 5 mẫu vật liệu 110

Bảng 3.20 Giá trị áp lực đo được và tính theo Laplace của 2 mẫu vật liệu lên mu bàn chân 3 đối tượng đo 110

Bảng 3.21 So sánh giá trị áp lực giữa mức độ cảm nhận 2 và mức độ cảm nhận 4 115

Bảng 3.22 Giá trị áp lực của vật liệu lên mu bàn chân tương ứng với mức độ cảm nhận 2 (dễ chịu) tại 4 tư thế đo 115 Bảng 3.23 Độ giãn (f) của mẫu vật liệu M1 theo các pha của bước chân (tư thế đo) 117 Bảng 3.24 Áp lực, mmHg, của các mẫu vật liệu lên mu bàn chân đo ở tư thế 1 (TT1) và tư thế 4 (TT4) 118 Bảng 3.25 Độ giãn (f), áp lực trung bình (P), độ lệch chuẩn (SD) và mức ý nghĩa thống kê (p) của 5 mẫu vật liệu lên mu bàn chân của 10 đối tượng đo ở tư thế 1 118Bảng 3.26 Tổng hợp các công thức và kết quả tính kích thước thông số phom giầy

từ số đo bàn chân 121 Bảng 3.27 Các thông số hệ cỡ phom 124 Bảng 3.28 Áp lực, mmHg, của các mẫu vật liệu lên mu bàn chân đo ở tư thế 1 (TT1) và tư thế 4 (TT4) của nhóm đối tượng 1 (N1), nhóm đối tượng 2 (N2), nhóm đối tượng 3 (N3) khi đi mũ giầy mô phỏng và giầy mẫu thử nghiệm 129 Bảng 3.29 Áp lực, kPa, lên lòng bàn chân các nhóm đối tượng thử nghiệm giầy mẫu 130

MỞ ĐẦU

Bệnh tiểu đường (BTĐ) là bệnh rối loạn chuyển hóa cacbohydrat khi hoóc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, biểu hiện bằng mức đường trong máu luôn cao Số lượng bệnh nhân (BN), đặc biệt là BN nữ có xu hướng tăng nhanh ở nước ta và trên thế giới Ở nước ta số người mắc BTĐ ngày càng tăng nhanh, hiện nay chiếm khoảng 5,5% dân số, tương đương khoảng 5 triệu người BN tiểu đường không chỉ tăng mạnh ở khu vực thành phố mà còn tăng mạnh cả ở các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa [1]

Bệnh nhân tiểu đường (BNTĐ) thường bị các biến chứng như bệnh mạch vành, tim mạch, đột quỵ, bệnh lý thần kinh, suy thận, mù mắt, cắt đoạn chi… Bàn chân BNTĐ thường bị tổn thương như đau bàn chân, biến đổi ngoài da, chai chân, biến dạng bàn chân, loét chân, cắt cụt chân Bàn chân dễ bị tổn thương, do người bệnh bị giảm hoặc mất cảm giác bàn chân [2, 3, 4] Khi bàn chân bị tổn thương, người bệnh không biết do vậy vết thương dễ nặng thêm Các vết loét bàn chân rất khó lành do thiếu ôxy, thiếu dưỡng chất, khả năng đề kháng giảm v.v., hậu quả dẫn đến là khả năng phải cắt chi

Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới cho thấy đôi giầy chuyên dụng (giầy trị liệu) có tác dụng giảm tỷ lệ tổn thương, loét chân BN, giúp kéo dài tuổi thọ BN [5,

6, 7, 8, 9] Tuy nhiên việc sử dụng giầy không phù hợp cũng là nguyên nhân gây

loét bàn chân BN [10] Do vậy, các loại giầy (giầy được chế tạo theo bàn chân BN

và giầy “sâu rộng” được sản xuất hàng loạt) đã được nghiên cứu thiết kế và sản xuất

ở nhiều nước để dành riêng cho BNTĐ [11, 12]

Ở nước ta, việc sử dụng giầy để bảo vệ, giảm thiểu tổn thương, loét bàn chân còn khá mới đối với BNTĐ và các bác sĩ điều trị Các BN thường không sử dụng giầy

hoặc sử dụng giầy thông thường Do đó tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu sử

dụng vật liệu dệt trong thiết kế và chế tạo giầy cho nữ BN tiểu đường tại Việt Nam” Mục đích nghiên cứu của luận án là xây dựng được hệ thống kích thước bàn

chân nữ BNTĐ, xây dựng hệ thống cỡ số, thiết kế và chế tạo phom giầy cho nữ BNTĐ, sử dụng vật liệu dệt phù hợp trong thiết kế giầy đáp ứng yêu cầu sử dụng của BN Giầy cho BNTĐ không có chức năng chữa bệnh mà là loại giầy có tính tiện nghi cao nhằm bảo vệ bàn chân BN, phòng tránh các nguyên nhân gây tổn thương bàn chân và loét chân, hỗ trợ BN điều trị bệnh, tạo điều kiện thuận lợi trong sinh hoạt và lao động

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN

Bàn chân BNTĐ thường bị tổn thương như đau bàn chân, biến đổi ngoài da, chai chân, biến dạng bàn chân, loét chân, cắt cụt chân Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã minh chứng hiệu quả của việc sử dụng giầy y tế trong việc phòng ngừa tổn thương, loét bàn chân BNTĐ [5, 6, 7, 8, 9] Do vậy ở nhiều quốc gia, ví dụ như ở Mỹ, BNTĐ được nhận giầy chuyên dụng hay còn gọi là giầy trị liệu (Therapeutic Shoes for Persons with Diabetes) tùy thuộc vào tình trạng bàn chân theo đơn bác sỹ kê và được bảo hiểm y tế chi trả [12] BNTĐ có bàn chân bị biến chứng nhẹ sử dụng giầy sâu và rộng, có 3 độ đầy để đảm bảo độ vừa chân, lựa chọn loại lót giầy phù hợp Bàn chân có biến chứng nặng hơn sử dụng giầy có lót được thiết kế, chế tạo theo hình dạng và kích thước lòng bàn chân BN Bàn chân bị loét, bị biến dạng hay tổn

thương nặng được làm giầy tùy chỉnh theo bàn chân, tuy nhiên, giầy này đắt vì phải thiết kế, chế tạo phom giầy và giầy riêng cho bàn chân từng BN [12, 13, 14]

Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến giảm thiểu áp lực đỉnh lên lòng bàn chân (nguyên nhân gây loét lòng bàn chân) bằng các giải pháp lựa chọn vật liệu và thiết kế lót giầy theo hình dạng và kích thước lòng bàn chân [15, 16, 17, 18, 19] Trong khi đó, nhiều nghiên cứu cho thấy

tỷ lệ khá lớn bàn chân BN bị tổn thương, bị loét ở mu bàn chân [20, 21, 22, 23] Do vậy cần thiết nghiên cứu giảm thiểu áp lực mũ giầy lên phần mu bàn chân

Với ưu điểm là có độ đàn hồi tốt, thông hơi, thoáng khí, nhẹ và mềm mại, tạo cảm giác êm chân, nên vải dệt kim ngày càng được sử dụng nhiều trong sản xuất các loại giầy có tính tiện nghi cao [24, 25] Mũ giầy được làm bằng vải dệt kim có

độ giãn đàn hồi tốt nên giầy định hình và có khả năng tùy chỉnh tốt theo bàn chân người sử dụng, nên làm giảm áp lực cục bộ lên mu bàn chân Điều này rất cần thiết đối với bàn chân BNTĐ Những năm gần đây, vải dệt kim 3D ngày càng được sử dụng nhiều do loại vải này đã tích hợp được các lớp chi tiết bên ngoài, lớp đệm xốp

và lớp vải lót để làm mũ giầy Do vậy, việc sử dụng vải dệt kim để kết hợp với các loại vật liệu khác nhằm tăng tính tiện nghi (giảm áp lực lên mu bàn chân, giảm độ cứng, tạo cảm giác êm chân …) và tính vệ sinh (thông hơi, thông khí …) của giầy cho BNTĐ là việc làm cần thiết

Bên cạnh việc sử dụng vật liệu phù hợp, để thiết kế và chế tạo giầy phù hợp với yêu cầu sử dụng của BNTĐ cần phải có cách tiếp cận mang tính hệ thống từ việc nghiên cứu đặc điểm nhân trắc bàn chân BN, đặt ra các yêu cầu đối với giầy, thiết lập hệ thống cỡ số, thiết kế và chế tạo phom giầy, thiết kế giầy cho BN Hiện nay, trên thế giới, các nghiên cứu mới đưa ra các đề xuất, khuyến cáo các yêu cầu đối với phom giầy và giầy cho BNTĐ mà chưa có các tiêu chuẩn đối với loại giầy này [13, 26, 27, 28] Ở nước ta, cho đến nay, chưa có công bố nào mang tính hệ thống

về các vấn đề này

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Nghiên cứu sử dụng các loại vải dệt kim phù hợp để làm mũ giầy nhằm tăng tính tiện nghi của giầy cho BNTĐ theo tiêu chí áp lực cho phép của giầy lên mu bàn chân, giảm nguy cơ chấn thương, loét bàn chân BN

Đánh giá được các đặc trưng nhân trắc của bàn chân nữ BNTĐ tại Việt Nam, xây dựng được hệ thống kích thước bàn chân, hệ thống cỡ số phom giầy, thiết kế và chế tạo được phom giầy, chế thử giầy cho BN sử dụng dụng vật liệu dệt

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Bàn chân nữ BNTĐ tuýp 2, tuổi trên 35 có nguy cơ biến chứng bàn chân thấp, vừa

Hệ vật liệu từ vải dệt kim trong sản xuất giầy

Hệ thống đo áp lực của giầy lên bàn chân người sử dụng gồm thiết bị đo áp lực

sử dụng cảm biến áp lực và kệ đứng cho người thí nghiệm

Phom giầy cho nữ BNTĐ

IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Nghiên cứu đặc điểm nhân trắc học bàn chân nữ BNTĐ và đề xuất yêu cầu đối

với giầy cho BN

Nghiên cứu sử dụng hệ vật liệu từ vải dệt kim làm mũ giầy cho nữ BNTĐ

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo phom giầy và giầy cho nữ BNTĐ, đánh giá kết quả lựa chọn vật liệu

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

Phương pháp khảo cứu tài liệu;

Phương pháp điều tra, phỏng vấn: Thu thập thông tin về nữ BNTĐ và thông tin

Phương pháp thử nghiệm: Thiết kế phom trên phần mềm chuyên dụng và chế tạo phom giầy thử nghiệm trên máy in 3D, đi thử nghiệm giầy để đánh giá chất lượng giầy

VI Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN

Xác lập cơ sở khoa học, phương pháp nghiên cứu các đặc trưng nhân trắc bàn chân của những người bị các bệnh có biến chứng bàn chân (bệnh TĐ, bệnh gout…) xét trên quan điểm sử dụng dữ liệu bàn chân trong thiết kế giầy

Góp phần hoàn thiện lý thuyết chung về thiết kế phom giầy cho BN trên cơ sở phân tích mối quan hệ giữa hình dạng, kích thước bàn chân và hình dạng, kích thước phom giầy và các yêu cầu đối với giầy

Là cơ sở khoa học để nghiên cứu chế tạo thiết bị thương mại đo áp lực lên bàn chân phục vụ nghiên cứu bệnh lý bàn chân, lựa chọn giầy phù hợp bàn chân cũng như trong thiết kế và lựa chọn vật liệu để làm giầy y tế

Xác lập cơ sở khoa học lựa chọn vật liệu để làm mũ giầy theo tiêu chí áp lực cho phép của giầy lên mu bàn chân cho các đối tượng sử dụng khác nhau

VII GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

Xây dựng được hệ thống kích thước bàn chân nữ BNTĐ, ngoài việc phục vụ thiết

kế phom, còn được sử dụng để xác định cơ cấu cỡ số trong sản xuất giầy, phục vụ thiết kế bít tất cho BN

Xây dựng được hệ thống cỡ số phom giầy cho nữ BNTĐ để thiết kế phom và lựa chọn giầy phù hợp bàn chân BN Việc thiết kế và chế tạo được phom giầy là tiền đề rất quan trọng để thiết kế và sản xuất giầy đáp ứng yêu cầu của BNTĐ

Thiết kế và chế tạo được phom giầy phù hợp bàn chân và yêu cầu đối với giầy cho BNTĐ phục vụ thiết kế và sản xuất giầy cho BN

Đã thiết lập hệ thống đo áp lực lên bàn chân bao gồm thiết bị đo áp lực và kệ đứng Hệ thống sử dụng cảm biến lực, có giá thành hợp lý, thuận tiện sử dụng, phù hợp để đo áp lực của giầy lên bàn chân

Xây dựng được phương trình tương quan giữa lực kéo giãn vải dệt kim đàn hồi làm mũ giầy và áp lực của chúng lên mu bàn chân với hệ số tương quan rất chặt chẽ Phương trình này là cơ sở để lựa chọn được hệ vật liệu phù hợp để làm mũ giầy

có tính tiện nghi cao

Sử dụng vải dệt kim chế thử giầy đảm bảo tính tiện nghi áp lực, đáp ứng yêu cầu

sử dụng cho nữ BNTĐ

VIII NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

Cơ bản làm rõ được đặc điểm nhân trắc bàn chân nữ BNTĐ tại Việt Nam và xây dựng được hệ thống kích thước bàn chân nữ BNTĐ đây là cơ sở quan trọng để thiết

kế phom giầy, thiết kế giầy cũng như bít tất cho BN

Xây dựng được hệ thống cỡ số phom giầy, thiết kế và chế tạo được phom giầy cho nữ BNTĐ trên cơ sở hình dạng và kích thước bàn chân BN và các yêu cầu cụ thể xác lập được đối với giầy cho BNTĐ

Xác định được áp lực cho phép của giầy lên phần khớp ngón của mu bàn chân phụ nữ, đánh giá được sự thay đổi áp lực mũ giầy lên bàn chân theo các pha của bước đi; xây dựng được phương trình tương quan giữa lực kéo giãn của các hệ vật liệu từ vải dệt kim đàn hồi làm mũ giầy và áp lực của chúng lên mu bàn chân làm

cơ sở để lựa chọn vải dệt kim phù hợp làm mũ giầy cho BNTĐ

IX KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN

Luận án gồm ba chương: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan, Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu, Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận Phụ lục

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Khái quát bàn chân bệnh nhân tiểu đường

1.1.1 Bệnh tiểu đường và biến chứng bàn chân người bệnh tiểu

đường

1.1.1.1 Bệnh tiểu đường

Bệnh tiểu đường (BTĐ) (còn gọi là bệnh đái tháo đường, bệnh dư đường) là một nhóm bệnh rối loạn chuyển hóa cacbohydrat, mỡ và protein khi hoóc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, biểu hiện bằng mức đường trong máu luôn cao [2, 3, 29]

Bệnh tiểu đường gồm 3 loại chính [2]:

Bệnh TĐ tuýp 1 là BTĐ vị thành niên hoặc BTĐ phụ thuộc insulin, trong đó tuyến

tụy sản xuất ít hoặc không có insulin Khoảng 5 - 10% tổng số BNTĐ thuộc tuýp 1, phần lớn xảy ra ở trẻ em và người trẻ tuổi (dưới 20 tuổi)

Bệnh TĐ tuýp 2 là BTĐ không phụ thuộc insulin (noninsulin), cơ thể không sản

xuất đủ insulin làm ảnh hưởng đến chuyển hóa đường (glucose), nguồn năng lượng chính của cơ thể BTĐ tuýp 2 chiếm khoảng 90 - 95% trong tổng số BNTĐ, thường gặp ở lứa tuổi trên 40, nhưng gần đây xuất hiện ngày càng nhiều ở lứa tuổi 30, thậm chí cả lứa tuổi thanh thiếu niên

Bệnh TĐ thai kỳ là loại BTĐ xảy ra ở một số phụ nữ mang thai và bệnh chấm dứt

sau khi sinh Phụ nữ bị BTĐ thai kỳ có thể phát triển thành BTĐ tuýp 2

1.1.1.2 Tình hình bệnh tiểu đường trên thế giới và Việt Nam

a Trên thế giới

Vào những năm cuối thế kỷ 20 và những năm đầu thế kỷ 21, các chuyên gia của

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã dự báo "Thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ của các bệnh nội tiết và rối loạn chuyển hoá, đặc biệt BTĐ sẽ là bệnh không lây phát triển nhanh nhất" Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ bệnh TĐ cho 216 quốc gia dựa theo tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế thế giới và Hội tiểu đường Mỹ của Shaw JE và cộng sự [30] cho thấy, tỷ lệ BTĐ ở độ tuổi từ 20 đến 79 năm 2010 trên toàn thế giới là 6,4% (285 triệu người) và sẽ tăng lên 7,7% (439 triệu người) vào năm 2030

Theo ước tính của Liên đoàn Tiểu đường Quốc tế (IDF) năm 2013 [31] trên thế giới có hơn 250 triệu người mắc BTĐ Theo thống kê của IDF năm 2017 [32], trên toàn thế giới có khoảng 424,9 triệu người có độ tuổi 20 đến 79 mắc BTĐ (khoảng 8,8%) và dự kiến sẽ tăng lên 628,6 triệu người vào năm 2045 (tương ứng 9,9%)

b Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, BTĐ đang có chiều hướng gia tăng theo thời gian và theo mức độ phát triển kinh tế cũng như đô thị hóa Năm 2008, kết quả của điều tra quốc gia, tỷ

lệ BTĐ tuýp 2 trong lứa tuổi từ 30 đến 69 khoảng 5,7% dân số, nếu chỉ tính ở khu vực thành phố, khu công nghiệp thì tỷ lệ bệnh từ 7,0% đến 10% [33] Kết quả nghiên cứu của Đỗ Thị Ngọc Diệp và cộng sự năm 2008 [34] trên đối tượng 30 đến

69 tuổi cho thấy, tỷ lệ BTĐ tuýp 2 là 7,04%, và tỷ lệ BTĐ tăng dần theo nhóm tuổi Nghiên cứu [35] của Nguyễn Thy Khuê năm 2012 cho thấy, tỷ lệ người Việt Nam mắc BTĐ chiếm 5,4% Năm 2013, “Dự án phòng chống BTĐ Quốc gia” [1] do Bệnh viện Nội tiết Trung ương thực hiện nghiên cứu trên 11.000 người tuổi 30 đến

69 tại 6 vùng gồm: miền núi phía Bắc, đồng bằng sông Hồng, duyên hải miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ đã xác định tỷ lệ mắc BTĐ là 5,7% (cao nhất ở Tây Nam Bộ là 7,2%, thấp nhất là Tây Nguyên 3,8%) Tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose cũng gia tăng mạnh mẽ từ 7,7% năm 2002 lên gần 12,8% năm 2012 Cũng theo nghiên cứu này, những người trên 45 tuổi có nguy cơ mắc BTĐ tuýp 2 cao gấp 4 lần những người dưới 45 tuổi Người bị huyết áp cao cũng có nguy cơ mắc bệnh cao hơn những người khác hơn 3 lần Người có vòng eo lớn nguy

cơ mắc bệnh cao hơn 2,6 lần Theo thống kê của IDF năm 2017 [32], Việt Nam có 3,5 triệu người mắc BTĐ trong nhóm tuổi từ 20 đến 79 tuổi tương ứng với 6% và con số này dự kiến sẽ tăng lên khoảng 6,128 triệu người mắc vào năm 2045

1.1.1.3 Đặc điểm bàn chân người bệnh tiểu đường

Theo WHO, bàn chân tiểu đường được định nghĩa là bàn chân của người BTĐ với loét, nhiễm trùng hoặc phá hủy mô sâu, kết hợp với bất thường thần kinh và các mức độ khác nhau của bệnh mạch máu ngoại biên ở chi dưới [36]

Chức năng của bàn chân có 4 nhiệm vụ chính: nâng đỡ trọng lượng cơ thể, điều chỉnh bàn chân khi tiếp xúc với những bề mặt không bằng phẳng, chống sốc khi vận động, đòn bẩy để đưa cơ thể tiến về phía trước Bàn chân được tạo nên bởi một hệ thống phức tạp bao gồm 26 xương, 36 khớp, hơn 100 các cơ, gân, dây chằng và được nuôi dưỡng bởi hệ thống các động mạch bàn chân, được bảo vệ bởi hệ thống các dây thần kinh cảm giác, vận động, tự động cũng như các lớp da, tổ chức dưới da

và móng chân [37]

Hình 1.1 Đặc điểm giải phẫu hệ thống xương bàn chân [37]

Cơ chế bệnh sinh hình thành tổn thương loét bàn chân do BTĐ được chia thành 5 yếu tố chính [4]: Biến chứng thần kinh ngoại vi; Bệnh động mạch ngoại vi; Nhiễm trùng bàn chân; Hạn chế vận động khớp; Yếu tố ngoại sinh: giầy dép, vệ sinh và chăm sóc bàn chân

Sự phối hợp của các yếu tố quan trọng trong quá trình hình thành loét bàn chân BTĐ được thể hiện trong hình 1.2

Đốt ngón 5

Hình 1.2 Cơ chế bệnh sinh loét bàn chân do bệnh tiểu đường [4]

1.1.1.4 Biến chứng bàn chân người bệnh tiểu đường

Tổn thương thần kinh ở chân và giảm lưu thông máu ở chân làm tăng nguy cơ của nhiều biến chứng trên bàn chân BNTĐ Một số dạng biến chứng bàn chân BNTĐ:

Đau bàn chân và chân: liên quan tới bệnh lý thần kinh hoặc tổn hại mạch

máu Dấu hiệu sớm của tổn thương thần kinh ở BNTĐ là sự giảm cảm giác, chủ yếu

ở bàn chân có thể lan lên cẳng chân Tê bì, cảm giác như kiến bò ở bàn và ngón chân Đau nóng rát hai bàn chân, nhất là gan bàn chân [2, 3]

Biến đổi ngoài da: da khô, bong da hoặc nứt nẻ do dây thần kinh điều khiển các

Teo cơ Giảm cảm

giác đau, nhiệt

Tổn thương

vi mạch

Động mạch chi dưới Tăng động

tĩnh mạch

Giảm tiết

mồ hôi Khô da

Nhiễm trùng

Tắc mạch

Hoại tử

Các chai chân cũng thường gặp ở người bình thường nên các BN thường chủ quan

và ít để ý triệu chứng này Vì vậy, các vết chai này có điều kiện phát triển nhiều hơn, trở nên nứt, loét và hình thành các ổ nhiễm trùng [2, 3]

Biến dạng bàn chân: Do biến chứng thần kinh dẫn đến bàn chân bị mất cảm giác

Khi đứng người bệnh không điều khiển được tư thế bàn chân nên những vị trí chịu

áp lực nhiều sẽ có những biến đổi về cơ, da và kéo theo biến đổi về khớp Do vậy, bàn chân bị biến dạng và rất dễ bị loét [2, 3]

b Các vết loét trên bàn chân BNTĐ [22]

Loét chân: Các vi mạch máu và các sợi dây thần kinh ngoại biên bị tổn thương

gây mất cảm giác Ngoài ra, do áp lực lặp đi lặp lại của trọng lượng cơ thể lên bàn chân khi đi nên dễ bị tổn thương Thông thường những biến chứng bàn chân BNTĐ bắt đầu là hiện tượng loét da [38]

Các nghiên cứu [39, 40] cho thấy phần lớn các vết loét thường ở ngón chân cái,

vì ngón chân cái là vị trí chịu áp lực cao hơn so với áp lực ở các ngón chân khác

Hình 1.7 Biến chứng loét bàn chân BN tiểu đường [2, 22]

Chân biến dạng thường dẫn đến loét tại các vị trí xương nhô ra đó là do áp lực cơ học cao lên da, nhưng do không có cảm giác đau nên giảm sự bảo vệ tự nhiên, đặc biệt khi đi đôi giầy không phù hợp [39]

Hình 1.8 Các vị trí bị biến dạng trên bàn chân BNTĐ [39]

Cắt cụt chân: vết loét của BNTĐ thường rất khó liền vì vùng tổn thương vừa

không được cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng và oxy, vừa không có nhiều các tế bào bạch cầu để tấn công vi khuẩn và dọn dẹp các tế bào chết kịp thời Do đó các

vết thương rất dễ bị nhiễm trùng lan rộng, dẫn đến phải cắt cụt Đặc biệt là các đoạn động mạch bị tắc hẹp ở cẳng chân hoặc cao hơn như là đùi nên một số trường hợp tuy chỉ nhiễm trùng bàn chân nhưng lại phải cắt cụt đến trên gối [38]

Nghiên cứu [21] chỉ ra tỷ lệ BNTĐ tuýp 2 có tổn thương chân, đặc biệt có nguy

cơ loét bàn chân là rất cao Ngón chân cái hoặc các ngón chân bị biến đổi cấu trúc làm hạn chế tính linh hoạt khi vận động, và đây được coi là những yếu tố có liên quan nhất đến việc tăng áp lực lên trên một diện tích nhỏ của lòng bàn chân khi đi Việc tăng áp lực lên vùng tiếp xúc của lòng bàn chân có thể gây viêm loét dưới đầu xương bàn chân và ngón chân cái Trong thời gian đi bộ, áp lực đỉnh lên phần mũi bàn chân ở BNTĐ cao hơn phía gót Do đó, áp lực lên ngón chân cái bị lặp lại hoặc quá mức, kết hợp với sự thay đổi cấu trúc, làm tăng nguy cơ loét ở ngón chân cái Năm 2014, Jerry Irmiya Tagang [22] đã nghiên cứu trên 156 BNTĐ (75 BN nam

và 81 BN nữ) tại Nigeria Tác giả đã thực hiện khảo sát mức độ tổn thương (như đau, có vết thương, vết loét, hoại tử v.v.) tại 3 vùng của bàn chân BNTĐ: lòng bàn chân (hình 1.9 b), cạnh ngoài mu bàn chân (hình 1.10 b) và cạnh trong mu bàn chân (hình 11.b) Kết quả (hình 1.9 a) cho thấy: Các tổn thương ở lòng bàn chân xảy ra nhiều nhất ở vị trí vùng ngón chân thứ 2 đến thứ 5 (vùng 'b') với tỷ lệ lên đến 36% đối với nữ và 27% đối với nam giới; thứ hai là vị trí 'a', lên đến 18% đối với cả nam

và nữ Như vậy, phần ngoại biên của bàn chân hoặc các đốt ngón dưới lòng bàn chân sẽ bị ảnh hưởng lớn nhất

Năm 2002, nhóm tác giả [23] đã thực hiện nghiên cứu trên 298 BNTĐ (gồm 185 nam, 113 nữ) tại Phòng khám bàn chân BNTĐ Manchester Kết quả cho thấy: Tỉ lệ

BN bị loét bàn chân là 86,7%, trong đó loét phần mũi bàn chân chiếm 76,7% Bàn chân Charcot chiếm 2,1%; BN bị ảnh hưởng từ giầy dép, phẫu thuật cắt bỏ, chăm sóc bàn chân đặc biệt chiếm 11,2% Hầu hết các BN đều có một vết loét trên bàn chân, 16% BN có nhiều vết loét; trong đó chân phải chiếm 50,4%, chân trái chiếm 45,8% và cả hai chân chiếm 3,8%

Bảng 1.1 Mức độ bị ảnh hưởng của các vị trí trên bàn chân nữ BNTĐ [23]

Năm 2007, nghiên cứu của Abbas & Archibald [39] cho thấy, 40% số BNTĐ bị biến chứng bàn chân như đau, viêm loét, mụn nước, trầy xước Theo dữ liệu của Viện Y tế Quốc gia Mỹ năm 2011 [41], gần 30% số người mắc BTĐ từ 40 tuổi trở lên đã bị suy giảm cảm giác ở bàn chân

Năm 2009, nhóm tác giả [42] tại Trung tâm nghiên cứu - Viện Khoa học Y tế Amrita - Ấn Độ đã nghiên cứu tỷ lệ chấn thương bàn chân của 361 BNTĐ tuýp 2 Kết quả cho thấy, tỷ lệ bàn chân bị chấn thương: ngón chân cái: 11,9%, giữa bàn

chân: 7,5%, mũi bàn chân và các ngón còn lại: 15,5%, dị tật ngón chân: 4,2%, cơ: 37,4%, xương: 6,4%

Một số nghiên cứu [43, 44, 45] đã kết luận: Các vị trí thường bị viêm loét dưới lòng bàn chân đó là các ngón chân và đầu xương bàn chân Theo nghiên cứu của Waaijam và các cộng sự [46], khớp xương bàn chân cái là vị trí bị loét phổ biến nhất chiếm 27% Các ngón chân ở giữa (thứ 2 và thứ 3) chiếm 18% Các khu vực này nhô ra trên lòng bàn chân, diện tích bề mặt tiếp xúc nhỏ nhỏ nên chịu lực ép lớn hơn [44]

Hình 1.12 Các vị trí thường bị loét trên lòng bàn chân [46]

Năm 2002, nghiên cứu [20] tại Việt Nam của Bùi Minh Đức đã thống kê được tỉ

lệ loét bàn chân BNTĐ: ở đầu các ngón chân chiếm 31,5%, mu bàn chân, gót chân,

kẽ ngón chân có tỉ lệ bằng nhau chiếm 9,3% Nghiên cứu này cũng cho thấy tỷ lệ tổn thương xương bàn, ngón chân trên phim XQ ở nhóm có hoại tử là 2,4%, trong

đó ở nhóm không hoại tử là 18,2%

Năm 2011, Đặng Thị Mai Trang [47] đã xác định được tỉ lệ của vị trí loét bàn chân BNTĐ thường gặp: ở ngón chân: 28,9%, ở gan bàn chân: 17,7% và gót chân:15,6%

Năm 2016, nghiên cứu [48] thực hiện trên 90 BNTĐ (6 nữ BN và 84 nam BN) cho thấy không có BN nào tổn thương bàn chân phải cắt cụt, có 01 BN bị loét bàn chân chiếm tỷ lệ 1%, có 03 BN bị ở mức chai chân chiếm 3,3%, và 06 BN bàn chân

có biến đổi ngoài da chiếm 6,7%, còn lại 80 BN không có biến chứng tổn thương bàn chân chiếm tỷ lệ 89%

Năm 2018, Lê Bá Ngọc [49] đã thực hiện nghiên cứu trên 58 nam BNTĐ và 36

nữ BNTĐ tại Việt Nam về nguyên nhân ngoại sinh gây loét bàn chân Kết quả cho thấy: 56,38% BN không phát hiện được nguyên nhân gây ra tổn thương loét Những nguyên nhân thường gặp gây loét là chai chân chiếm 17,02%, do bỏng chiếm 7,45%

và do dẵm phải dị vật chiếm 9,57% Những nguyên nhân ít gặp là loét do ngã chiếm 4,26%, do yếu tố giầy dép chật chiếm 3,19%, do cắt móng chân chiếm 2,13%

Nhận xét: Từ các nghiên cứu trên cho thấy:

Bàn chân BNTĐ bị teo cơ tạo bề mặt cơ lồi lõm, biến dạng làm tăng áp lực khi vận động, đây là một nguyên nhân dẫn đến loét bàn chân BN [4]

Biến chứng thường thấy ở bàn chân BNTĐ đó là đau bàn chân, chai chân, biến dạng chân, loét chân, cắt cụt chân [2, 3] Tỷ lệ biến dạng khớp ngón chân cái chiếm 49,4%, ngón chân cái chiếm 39%, đầu xương bàn chân chiếm 24%, và việc vận

động khớp cũng bị hạn chế [21]

Loét bàn chân thường xảy ra ở phần mũi bàn chân, vùng khớp ngón ở phía mu cũng như phía lòng bàn chân [21, 22, 23]: Tỷ lệ bàn chân bị loét ở phần mũi lên

đến 76,7% [23], ở các vùng cạnh mu bàn chân ở khớp ngón trong và ngoài đến 15% và 12% [21], ở ngón chân cái ở phía lòng bàn chân từ 18% [22] đến 39 % [21] Bàn chân BNTĐ nước ta còn bị loét nhiều ở vùng kẽ các ngón chân (chiếm khoảng 9,3%[20])

Các nguyên nhân chính gây loét phần mũi bàn chân BN:

Ngược lại với bàn chân người khỏe mạnh, trong thời gian đi bộ (chân trần), áp lực lên đỉnh phần mũi lòng bàn chân ở BNTĐ cao hơn lên phía gót [21]

Phần mũi bàn chân cũng là vị trí chịu tác động nhiều nhất (dễ bị tổn thương nhất) bởi các yếu từ môi trường bên ngoài

Phần mũi bàn chân được giầy che kín và là vị trí chịu tác động qua lại mạnh nhất với giầy (do bẻ uốn bàn chân ở vùng khớp ngón khi đi lại, thay đổi kích thước bàn chân khi bẻ uốn) Phần mũi của đế giầy có khả năng giảm chấn kém hơn phần gót giầy (do vật liệu mỏng hơn) nên làm tăng tải trọng lên phần mũi lòng bàn chân Chính vì vậy, có đến 56% đối tượng nghiên cứu đi giầy dép không phù hợp bị loét bàn chân[23]

Phần mũi bàn chân, vùng mang ngoài phía gót mu bàn chân nữ BNTĐ bị biến dạng, loét nhiều hơn hơn so với bàn chân BN nam [22]

Như vậy, phần mũi dưới lòng và mu bàn chân BNTĐ cần được quan tâm đặc biệt Các nghiên cứu hiện nay mới tập trung hạn chế loét phía lòng bàn chân bằng các giải pháp giảm áp lực đỉnh lên phần mũi tại lòng bàn chân khi sử dụng giầy,

mà chưa quan tâm đến hạn chế loét trên mu bàn chân hay áp lực giầy lên mu bàn chân

1.1.2 Giầy cho bệnh nhân tiểu đường

1.1.2.1 Đặc điểm các loại giầy cho bệnh nhân tiểu đường

Giầy “sâu và rộng” là giầy có khoảng không bên trong lớn hơn, rộng hơn giầy bình thường, có nghĩa là thể tích bên trong giầy lớn hơn để giầy không bó chặt bàn chân, không ép nén phần mũi và ngón chân, có thể chứa lót giầy có độ dày lớn (trên

5 mm) Lót giầy được làm bằng chất liệu mềm, xốp, đàn hồi được đúc sẵn phù hợp

cho các kiểu giầy khác nhau hoặc được chế tạo theo bàn chân người bệnh [50]

Loại giầy này được sản xuất và sử dụng phổ biến cho BNTĐ có bàn chân chưa bị biến dạng hoặc bị biến dạng nhẹ (từ nguy biến chứng cơ thấp đến tiếp cận nguy cơ cao) còn gọi là giầy trị liệu thông dụng Loại giầy này được sản xuất đại trà trên cơ

sở nghiên cứu nhân trắc bàn chân BNTĐ và đặc thù phân bố áp lực lên lòng bàn chân BN

Cấu trúc của giầy gồm các chi tiết cơ bản (hình 1.13) như đế ngoài (1), lót mặt (lót giầy) (2), mũ giầy (3), ngoài ra có thể cấu trúc thêm các túi đệm khí giúp êm chân trong quá trình sử dụng (4)

Hình 1.13 Hình ảnh minh họa cấu trúc sản phẩm giầy [50]

Bàn chân BNTĐ, tùy thuộc vào mức độ bệnh, hay nguy cơ biến chứng bàn chân, được chia thành 4 nhóm và được sử dụng sản phẩm giầy phù hợp với biến chứng bàn chân [51, 52]:

 Nhóm nguy cơ biến chứng bàn chân thấp: Cảm giác bảo vệ bàn chân bình thường

Giầy cho nhóm BN này thường là giầy sâu và rộng, có đặc điểm tương tự giầy thông thường với như: đế và mũi giầy mềm, có các kích cỡ bề ngang rộng

 Nhóm nguy cơ biến chứng bàn chân vừa: Mất cảm giác bảo vệ bàn chân, không biến dạng bàn chân, không có tiền sử loét bàn chân hoặc cắt cụt từ trước

Giầy cho nhóm BN này là giầy sâu và rộng, mềm, dễ bẻ uốn, với kích cỡ cân

đối, với áp lực thích hợp, vừa vặn với cung gan bàn chân cho đối tượng BN

 Nhóm nguy cơ biến chứng bàn chân cao: Mất cảm giác bảo vệ bàn chân, có biến dạng bàn chân, không có tiền sử loét bàn chân hoặc cắt cụt từ trước

Bệnh nhân nhóm này cần được tư vấn để lựa chọn giầy phù hợp: chất liệu mềm,

dễ uốn, tạo được sự thích nghi với bất kỳ sự thay đổi nào của bề mặt bàn chân giúp phòng ngừa các tổn thương do cọ xát và tránh tăng áp lực quá mức lên phần mũi

bàn chân

 Nhóm nguy cơ biến chứng bàn chân rất cao: Mất cảm giác bảo vệ bàn chân,

có biến dạng bàn chân, có tiền sử loét bàn chân hoặc cắt cụt từ trước

Giầy cho nhóm nguy cơ này nên lựa chọn loại giầy với các đặc điểm: đế giầy

linh động và cứng, giầy nửa sau giúp giảm tải ở phần bàn chân trước và thúc đẩy sự lành vết loét

Ngoài ra BN có nguy cơ loét bàn chân cao thường đi giầy được thiết kế, sản xuất bởi các chuyên viên dụng cụ chỉnh hình, phục hồi chức năng [13, 14] Giầy được làm từ các loại vật liệu rất mềm, thiết kế phù hợp theo các đặc điểm riêng biệt trên từng bàn chân Loại giầy này còn sử dụng các chi tiết hỗ trợ vòm bàn chân, gót chân hoặc các chi tiết đệm Chi phí sản xuất loại giầy này cao, đòi hỏi người sản xuất chuyên sâu trong lĩnh vực giầy chỉnh hình

Hình 1.14 Giầy thiết kế riêng cho từng BN [13]

Tại Việt Nam, nghiên cứu [53] đã thiết kế, chế tạo giầy cho BNTĐ Tuy

nhiên, công trình chưa nghiên cứu, chứng minh được hiệu quả của vật liệu, của sản phẩm giầy có tác dụng với bàn chân BNTĐ

Hình 1.15 Mẫu giầy cho nữ BNTĐ của Viện NC Da giầy [53]

Nghiên cứu [54] đã khảo sát 6 mẫu giầy cho nữ BNTĐ tại thị trường Việt Nam theo đặc điểm cấu trúc và vật liệu Tác giả đã phân tích các đặc trưng cấu trúc giầy: loại, kiểu và hình dáng giầy, hình dạng và kích thước các chi tiết, các phương pháp ráp nối các chi tiết giầy; loại nguyên vật liệu làm các chi tiết giầy Thử nghiệm đánh giá chất lượng giầy thông qua thử nghiệm các tính chất quan trọng của vật liệu làm các nhóm chi tiết: mũ giầy, lót mũ giầy, lót giầy, đế trong và đế giầy; độ bền mối ráp

đế giầy với mũ giầy Kết quả cho thấy, giầy cho nữ BNTĐ thường là loại giầy thuyền hoặc giầy thấp cổ có quai cài kết hợp với băng nhám, có gót thấp (khoảng 10 mm) độ cao nâng mũi phom trên 10 mm, mũi giầy rộng, cao và lượn tròn Giầy có cấu trúc như giầy thông thường, sử dụng đế trong cứng Giầy sử dụng chủ yếu là da thuộc làm phần mũ giầy, đế bằng (phẳng), đúc liền gót từ cao su hoặc cao su nhiệt dẻo, lót giầy đàn hồi có độ dày khá lớn được làm từ lớp xốp EVA và lớp da thuộc Các vật liệu làm mẫu giầy khảo sát có các đặc trưng cơ học tốt nhưng các chỉ tiêu vệ sinh (độ thông hơi, độ hấp thụ hơi nước, độ hút nước) chưa đáp ứng yêu cầu

Nhận xét: Có nhiều loại giầy cho BNTĐ như giầy đế bằng, mũi rộng; giầy đế lửng; giầy hở mũi; giầy có quai; giầy có cửa bằng chun; dép sandal Tùy theo mức

độ tổn thương bàn chân và mục đích sử dụng (hoạt động thể thao, đi làm, đi chơi, đi trong nhà) mà người bệnh sử dụng các loại giầy dép phù hợp

Bàn chân BNTĐ có nguy cơ thấp, vừa, mức gần nguy cơ cao thường sử dụng giầy sản xuất hàng loạt, được thiết kế riêng, đảm bảo độ vừa vặn trên cơ sở nghiên cứu nhân trắc và cơ sinh học bàn chân BN [51, 52] Bàn chân BN có nguy cơ cao

và rất cao cần được đo, thiết kế và sản xuất giầy riêng lẻ theo từng bàn chân Loại giầy chuyên dụng này, tuy có mức độ bảo vệ bàn chân tốt, giảm mạnh nguy cơ loét bàn chân, nhưng có chi phí sản xuất cao do phải đo bàn chân, thiết kế phom giầy riêng, lựa chọn vật liệu phù hợp và thiết kế, chế tạo giầy đơn chiếc [13, 14] Hiện nay ở nước ta, Viện Nghiên cứu Da giầy [53] có sản xuất giầy cho BNTĐ tuy nhiên chất lượng giầy còn hạn chế Các mẫu giầy có trên thị trường có cấu trúc như giầy thông thường, có lót giầy xốp, đàn hồi và giầy chưa đáp ứng được yêu cầu vệ sinh 1.1.2.2 Tầm quan trọng của giầy đối với bệnh nhân tiểu đường

Các tác giả nghiên cứu [55, 56, 57] cho rằng: Đôi giầy không thể thiếu đối với

BNTĐ Đôi giầy giúp kéo dài tuổi thọ BN do giảm tổn thương bàn chân, đặc biệt là loét bàn chân

Các tác giả của nghiên cứu [5] cho rằng: Hầu hết các vết loét xảy ra dưới các đầu xương bàn chân do biến dạng bàn chân kết hợp với áp lực tác động lòng bàn chân

Do vậy các tác giả đã thử nghiệm đánh giá vai trò của giầy đối với BNTĐ bằng

cách đặt các miếng đệm hình trụ có đường kính 4 mm được làm từ vật liệu mềm ở các vùng áp lực cao, đo và so sánh áp lực phân phối tại đầu xương bàn chân của một chiếc giầy thông thường và giầy có đặt các miếng đệm Kết quả là với giầy dép trị liệu thông thường, khi đặt miếng đệm có thể làm giảm áp lực đỉnh lên lòng bàn chân từ 16% đến 48% tại vị trí dưới đầu xương bàn chân Miếng đệm có tác dụng phân phối áp lực (từ một vùng) lên vùng diện tích lòng bàn chân lớn hơn

Hình 1.16 Giầy được chèn các miếng đệm [5]

Theo một số tài liệu nghiên cứu [6, 7, 8], các biến chứng bàn chân có thể được ngăn ngừa và giảm thiểu khi được chẩn đoán sớm, giáo dục tốt cho BNTĐ về cách chăm sóc bàn chân Việc kết hợp giữa việc điều trị và sử dụng giầy dép được thiết

kế chuyên dụng làm giảm áp lực lên bàn chân, giảm chấn thương, đặc biệt hạn chế khả năng loét bàn chân

Luigi Uccioli và cộng sự [9] tại Trường Đại học Tor Vergata nước Ý đã nghiên cứu đánh giá hiệu quả của giầy thiết kế đặc biệt cho BNTĐ nhằm ngăn chặn loét tái phát bàn chân Nghiên cứu thực hiện trên 69 BN (43 nam và 26 nữ) có tiền sử bị loét bàn chân BN được chia thành 2 nhóm: nhóm 1 đi giầy của riêng mình (nhóm C) số lượng 36 BN, nhóm 2 đi giầy trị liệu (nhóm P) số lượng 33BN Kết quả theo dõi 1 năm cho thấy: Loét bàn chân tái phát trong nhóm P là 27,7%, trong khi đó tỉ lệ loét bàn chân tái phát của BN nhóm C là 58,3% Nhóm tác giả đã kết luận [9]: Việc

sử dụng giầy được thiết kế đặc biệt có hiệu quả trong việc ngăn ngừa loét tái phát ở BNTĐ BNTĐ có tiền sử loét bàn chân thường có áp lực cao bất thường tại lòng bàn chân khi đi bộ

Năm 2006, nhóm tác giả [10] tại Trường Đại học y Rosalind Franklin - Mỹ đã nghiên cứu sự gia tăng chấn thương bàn chân BNTĐ do đi giầy không phù hợp Nhóm đã nghiên cứu trên 440 BN, trong đó 94,1% nam, tuổi trung bình 67,2 ± 12,5 năm Kết quả cho thấy: 58,4% số BN bị mắc BTĐ, trong đó 6,8% BNTĐ đã có biến chứng loét bàn chân Tuy nhiên, chỉ có 25,5% số BN được mang giầy có kích cỡ phù hợp Số BN bị loét bàn chân do đi giầy kém vừa chân cao gấp 5,1 lần so với những BN đi giầy vừa chân Nghiên cứu đã kết luận: "Giầy kém vừa chân phổ biến

ở những BNTĐ bị loét bàn chân hơn so với những người không có vết thương hoặc không bị bệnh lý thần kinh ngoại biên Điều này cho thấy rằng đi giầy phù hợp là giải pháp hữu hiệu để giảm nguy cơ loét bàn chân"

Năm 2004, tại Mỹ, nhóm tác giả Maciejewski và cộng sự [11] đã nghiên cứu hiệu quả của giầy dép trị liệu cho 440 BNTĐ để phòng ngừa biến chứng loét bàn chân Những đôi giầy được thiết kế dựa trên số đo bàn chân BN, với phần mũi rộng,

đế bằng, sử dụng miếng lót điều chỉnh độ sâu giầy đối với bàn chân BNTĐ Kết quả cho thấy, các vết loét trên bàn chân phân bố không đều theo thời gian: 30% bàn chân BN bị loét xảy ra trong vòng 2 tháng đầu tiên; sau 1 năm theo dõi, bàn chân của 27,7% số BN được đi mẫu giầy nghiên cứu bị loét lại, tuy nhiên bàn châ ncủa

BN không đi giầy trị liệu bị loét lại lên đến 59,3% Nhóm nghiên cứu đã kết luận: Giầy trị liệu có tác dụng làm giảm nguy cơ vết loét tái phát của BNTĐ và các yếu tố

ảnh hưởng đến bàn chân Vấn đề thiết kế có ảnh hưởng đến tác dụng của giầy dép trị liệu [11]

Năm 2013, nhóm tác giả [26] tại trường Đại học công nghệ Queensland - Australia đã nghiên cứu và hướng dẫn việc sử dụng giầy dép cho BNTĐ Tổn thương dây thần kinh ngoại vi là yếu tố nguy cơ hàng đầu đối với BNTĐ liên quan đến loét bàn chân Chấn thương từ giầy dép là nguyên nhân dẫn đến loét bàn chân Kết quả nghiên cứu trên 472 BN và đã xác định được 54,0% các vết loét bàn chân

do chấn thương từ giầy dép Do đó việc đi giầy thích hợp rất quan trọng cho tất cả BNTĐ, đặc biệt đối với những BN có thần kinh ngoại biên bị mất cảm giác Nhóm

BN này, không có cảm giác áp lực hoặc đau khi đi giầy không vừa Việc sử dụng giầy dép thích hợp giảm áp lực đáng kể lên lòng bàn chân, do đó giảm khả năng phát triển mô sẹo và các vết loét

Một số chuyên gia [58, 59] đã lưu ý BNTĐ: BN không nên mang sandal, guốc hay dép, và cần thay đổi giầy sau khi mang liên tục 4 đến 5 giờ

Các nghiên cứu [58, 60, 61] cho rằng: Do bàn chân BNTĐ bị biến dạng (teo lớp đệm lòng bàn chân) nên áp lực lên lòng bàn chân không đều, tạo áp lực rất lớn ở phía dưới xương bàn chân, do vậy việc sử dụng giầy chuyên dụng còn giúp nâng đỡ bàn chân, phân bố đều áp lực lên lòng bàn chân, làm giảm nguy cơ bị chai hoặc loét bàn chân Bàn chân của BNTĐ rất dễ bị tổn thương, và khi đã tổn thương, nguy cơ nhiễm trùng dẫn đến loét, hoại tử rất cao Do đó BN phải có những biện pháp phòng ngừa thích hợp, một trong số đó chính là sử dụng giầy dép phù hợp

Năm 1997, LeMaster, Joseph W và cộng sự [62] tại Viện Y tế Cộng đồng - Trường Đại học Missouri - Mỹ đã nghiên cứu về tác dụng của giầy trị liệu (therapeutic footwear) với BNTĐ Thực hiện nghiên cứu trên 5872 BN được bảo trợ

y tế tại Washington, Alaska và Idaho, những BN này có nguy cơ cao bị loét bàn chân Thời gian nghiên cứu kéo dài 18 tháng Kết quả cho thấy tỷ lệ tái phát các vết loét bàn chân tại những người đi giầy trị liệu là 26% thấp hơn rất nhiều so với tỷ lệ những người không đi giầy trị liệu là 83%

Năm 2003, Viswanathan, Vijay và cộng sự [63] nghiên cứu hiệu quả của các loại lót giầy cho BNTĐ tại Ấn Độ Nghiên cứu đã tiến hành đo áp lực bàn chân của 241

BN (158 nam và 83 nữ, tuổi trung bình là 57,5 ± 9,6 năm) Các BN được lựa chọn các loại giầy dép khác nhau: giầy trị liệu (giầy có lót làm bằng cao su xốp, giầy có lót làm bằng polyurethane, giầy có lót đúc định hình) và giầy thông thường có lót bằng da cứng Kết quả cho thấy: BN sử dụng giầy trị liệu có áp lực lên bàn chân thấp (dưới 7 kPa), trong khi những BN sử dụng giầy thông thường, áp lực tăng lên đến 60 kPa Sự xuất hiện các tổn thương mới ở những BN đi giầy thông thường đến 33%, trong khi đó tỷ lệ ở các nhóm khác chỉ có 4% Như vậy, giầy trị liệu rất hữu ích trong việc làm giảm vết loét mới của BNTĐ

Năm 2004, Boulton và Jude [64] đã nghiên cứu đánh giá tác dụng của giầy trị liệu đối với bàn chân BNTĐ và cho rằng giầy dép thiết kế phù hợp sẽ ngăn ngừa loét chân, và giầy dép thiết kế không đảm bảo độ vừa vặn là nguyên nhân chính gây loét bàn chân BNTĐ

Năm 2001, Dahmen và các cộng sự [65] tại Hiệp hội Tiểu đường Mỹ công bố một nghiên cứu về "Giầy dép điều trị cho bàn chân giảm cảm giác" và kết luận bàn chân mất cảm giác sẽ khó khăn khi chuyển động vì vậy cần đòi hỏi lót giầy có diện

tích tiếp xúc lớn giúp phân bố áp lực, đế ngoài mềm đàn hồi, giảm chấn ở gót chân Tất cả các chi tiết của giầy có yêu cầu riêng và liên quan chặt chẽ với nhau Khi thiết kế giầy cần nghiên cứu đến các yếu tố trên để tránh sự ảnh hưởng xấu đến bàn chân

Năm 2008, nghiên cứu của Nathan và Singh [66] cho thấy, giầy dép dùng cho BNTĐ làm giảm các vết loét mới ở bàn chân, giảm cắt cụt chi dưới Theo kết quả nghiên cứu, có tới 37% BNTĐ mang giầy không vừa chân dẫn đến loét bàn chân Các nghiên cứu khác [67, 68] cho thấy, 21 đến 82% trường hợp loét bàn chân có liên quan đến áp lực từ giầy dép do nguyên nhân quá chật hoặc do gây áp lực cục

11, 26, 55, 58, 59, 60, 61, 63, 69], ở nước ta vấn đề này chưa được quan tâm, phần lớn BNTĐ sử dụng giầy thông thường hoặc không sử dụng giầy

1.1.2.3 Yêu cầu đối với giầy cho bệnh nhân tiểu đường

a Yêu cầu về thiết kế giầy

Cho đến nay, trên thế giới chưa có tiêu chuẩn đối với giầy cho BNTĐ, chỉ có một số đề xuất đối với thiết kế loại giầy này

Năm 2013, nhóm tác giả [26] tại trường Đại học công nghệ Queensland - Australia đã xây dựng hướng dẫn, khuyến cáo sử dụng giầy dép cho BNTĐ và yêu cầu đối với các lớp cho tiết của giầy dép (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Khuyến cáo giầy dép cho BNTĐ theo phân loại nguy cơ bàn chân [26]

Cấp độ Đặc tính bàn chân Khuyến cáo

Bệnh thần kinh ngoại biên

Giầy dép đế bằng (gót thấp), độ nâng mũi cao sẽ thích hợp

Khuyến khích đo kích thước bàn chân và lựa chọn giầy dép đảm bảo độ vừa vặn Bệnh động mạch ngoại biên Khuyến khích khách hàng đi giầy, đáp ứng

các tiêu chí chung về vật liệu và thiết kế Hình dạng chân bình

thường Thường xuyên đi giầy dép bảo vệ chân khỏi bị tổn thương Không có tiền sử bị phẫu

thuật

Giầy dép vừa vặn vào buổi chiều để đảm bảo sự phù nề tăng kích thước bàn chân Giầy dép mới nên được đi dần dần Kiểm tra bàn chân thường xuyên để phát hiện các dấu hiệu của chấn thương khi đi đôi giầy mới

Giầy dép vừa vặn vào buổi chiều để đảm bảo sự phù nề tăng kích thước bàn chân Giầy dép mới nên được đi dần

Kiểm tra bàn chân thường xuyên để phát hiện các dấu hiệu của chấn thương khi đi đôi giầy mới

Bảng 1.3 Đặc điểm của giầy dép cho BNTĐ [26]

Các chi tiết giầy Yêu cầu

Mũ giầy

Mũ giầy nên được làm từ da thuộc hoặc kết hợp một số vật liệu (như các loại vật liệu sử dụng cho giầy thể thao) với lớp lót bên trong mịn và không có đường ráp nối nổi cộm tại vị trí ngón chân

Đế trong Có chiều dài lớn hơn chiều dài bàn chân khi khách hàng đang đứng tối thiểu là 1 cm

Độ sâu mũi phom Đủ rộng chứa các ngón chân mà không gây áp lực

Độ rộng Các cạnh của giầy không nên lồi ra nhiều so với đế giầy khi

đi (giầy rộng ngang, sử dụng đế có mép rộng)

Độ cao gót Nhỏ hơn hoặc bằng 2 cm

Công cụ cố định

giầy trên bàn chân

Sử dụng loại phù hợp như dây giầy hay nhám dính để giữ chân cố định không bị trượt về phía trước

Đế ngoài và lót

bên trong

Dày khoảng 0,5 đến 1 cm dưới phần mũi bàn chân

Giầy hở gót Hở gót có thể gây thương tích cho vùng da xung quanh gót

chân

Đế Không trượt (chống trượt tốt)

Năm 2011, nhóm nghiên cứu [53] tại Viện nghiên cứu Da Giầy Việt Nam đã đưa

ra các yêu cầu đối với giầy cho BNTĐ như sau:

 Kiểu giầy thấp cổ hoặc cổ lửng có dây buộc hoặc dùng băng nhám để dễ điều chỉnh cho giầy vừa vặn với bàn chân

 Giầy có gót thấp từ 1,5 - 2,5 cm để đảm bảo phân bố áp lực bình thường nên bàn chân, đế giầy và gót rộng tạo độ vững chắc cho người bệnh khi đi đứng

 Giầy phải vừa chân, có phần mũi cao và rộng để tránh ép nén cục bộ và tổng thể nên bàn chân

Năm 2008, nghiên cứu [66] của nhóm tác giả Nather & Singh đưa ra khuyến cáo khối lượng giầy dép cho BNTĐ nên nhẹ, tốt nhất là dưới 700g/đôi và độ cao đế giầy nên thấp hơn 5 cm

Theo John Giurini - Trung tâm Y tế Beth Israel Deaconess [70], BNTĐ nên chọn, thử giầy như sau: khoảng cách giữa ngón chân dài nhất và mũi giầy bằng ½ chiều rộng của ngón tay cái để có không gian cho sự chuyển động của ngón chân Thiết kế kiểu giầy lười, giầy có chiều rộng phù hợp với bàn chân của BN, tăng thêm chiều sâu (cao)

Nghiên cứu của nhóm tác giả [13, 71] về thiết kế giầy dép cho BN có bệnh lý bàn chân đã khuyến cáo:

 Giầy dép không nên quá chật, nên có nhám dính hoặc dây để dễ dàng điều chỉnh phù hợp với bàn chân trong mọi thời điểm

 Vào buổi tối, giầy dép nên được nới rộng hơn vì bàn chân có hiện tượng phù

nề

 Đế giầy nên được làm bằng cao su tránh hiện tượng trượt

 Độ cao gót từ 2 đến 3 cm, thiết kế đế rộng đảm bảo độ chắc chắn

Nhóm nghiên cứu [27, 72] cho thấy: bàn chân BNTĐ phù hợp với giầy có đế giầy cứng và có độ nâng mũi lớn Nguyên tắc thiết kế giầy cho BNTĐ đó là khi đi các khớp của bàn chân ít bị cử động nhất Tác giả cũng đưa ra khuyến cáo khi thiết

kế giầy dép cho BNTĐ:

 Giầy có gót thấp để giảm áp lực lên đầu xương bàn chân

 Có ít đường ráp nối các chi tiết

 Giầy nên rộng, sâu để chứa lót, và lót giầy nên thay thường xuyên

 Đặc điểm kiểu dáng: giầy đẹp, thời trang để tránh sự phân biệt giữa giầy cho người bình thường và giầy cho BN

 Giầy nên có nhiều cỡ độ rộng (độ đầy) khác nhau để thích hợp cho bàn chân

quá 5 cm [66]; phần cấp bù theo chiều dài đế trong (mặt đáy phom) ở phần mũi tối thiểu 1 cm [26], bằng ½ chiều rộng của ngón tay cái [70]; lót giầy có độ dày 0,5 - 1

cm [26]; khối lượng giầy dưới 700g/đôi; giầy sâu, rộng có phần mũi cao và rộng;

có ít đường ráp nối; có nhiều cỡ giầy theo chiều rộng; giầy đế bằng chống trơn trượt tốt Nghiên cứu [26] lưu ý đến sự thay đổi kích thước của bàn chân, sự phù nề tăng kích thước bàn chân, khuyến cáo chọn giầy vào buổi chiều Các đề xuất này mang tính định hướng cho thiết kế phom giầy, thiết kế và chế tạo giầy phù hợp với đặc thù bàn chân BNTĐ

b Yêu cầu về vật liệu làm giầy

Nghiên cứu của Foto [28] cho rằng đối với giầy cho BNTĐ cần chú ý đến khối lượng và khả năng chịu ép, nén của vật liệu

Nghiên cứu của John Giurini [70] cho rằng nên chọn da mềm làm vật liệu sản xuất giầy cho BNTĐ, bởi vì nó có thể co giãn, thông hơi tốt Lót trong nên bằng vật liệu da mỏng, vì có khả năng hấp thụ tốt hơn

Nhóm nghiên cứu [27, 72] khuyến cáo khi lựa chọn vật liệu sản xuất giầy dép cho BNTĐ:

 Đế giầy vững chắc và đàn hồi;

 Mũ giầy mềm và thông khí, nên chọn vật liệu da;

 Phần mở của giầy nên sử dụng băng nhám hoặc ren;

 Nên sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường

Vật liệu sản xuất giầy cho BNTĐ phải thông khí, thông hơi tốt (vật liệu có khả năng cho không khí, nước và hơi nước xuyên qua); thải mồ hôi bàn chân ra môi trường bên ngoài tạo cảm giác khô thoáng cho bàn chân [73]

Nhận xét: Cho đến nay chưa có yêu cầu hay tiêu chuẩn về vật liệu làm giầy cho BNTĐ Có một số nghiên cứu đưa ra các khuyến cáo sử dụng vật liệu cho các lớp chi tiết giầy cho BNTĐ: Vật liệu phần mũ giầy cần thông hơi, hút ẩm, thải ẩm tốt, mềm mại, nhẹ, giãn đàn hồi, có khả năng chịu ép nén tránh gây tổn thương bàn chân; Vật liệu phần đế giầy cần xốp, đàn hồi, vững chắc nhằm giảm áp lực cho lòng bàn chân khi đi

c Yêu cầu về áp lực tác dụng lên bàn chân khi sử dụng giầy

Một trong những nguyên nhân chính gây loét bàn chân BNTĐ, đặc biệt là lòng bàn chân, là phân bố áp lực bất thường lên lòng bàn chân, do vậy vấn đề này được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu

Năm 2012, nhóm tác giả [15] tại Viện Nghiên cứu Y học Anh đã nghiên cứu về giầy trị liệu giảm áp lực cho BNTĐ có nguy cơ loét bàn chân Nghiên cứu trên171 BNTĐ, trong đó 336 bàn chân bị biến dạng và có một vết loét vừa lành tại lòng bàn chân Thực hiện đo áp lực bàn chân đi chân trần và áp lực bên trong giầy trị liệu Tại vết loét trước và tại các điểm áp lực cao nhất của chân trần bị biến dạng Giầy được coi là hiệu quả trong giảm tải áp lực khi áp lực đỉnh lòng bàn chân trong giầy nhỏ hơn 200 kPa Kết quả trung bình của áp lực đỉnh trong giầy dao động từ 211 đến 308 kPa với bàn chân biến dạng (so với 191 đến 222 kPa bàn chân không bị biến dạng); từ 140 đến 187 kPa ở bàn chân có vùng giữa biến dạng (so với 112 kPa

ở bàn chân không bị biến dạng)

Năm 2013, Giacomozzi và các cộng sự [16] tại Viện Y tế Quốc gia Ý đã nghiên cứu tác dụng của giầy đối với BNTĐ bằng cách sử dụng hệ thống Pedar đo áp lực BNTĐ tuân thủ theo liệu pháp điều trị và đi giầy theo quy định để phòng chống loét bàn chân Nghiên cứu trên 11 BN có nguy cơ loét bàn chân cao, trong đó 9 BN thử nghiệm giầy mới, 2 BN thử nghiệm với giầy đã đi được 12 tháng BN đi giầy theo quy định, áp lực giảm ở tất cả các khu vực, ngăn ngừa được loét tái phát và sự hình thành các vết loét mới Tác giả khuyến cáo ngưỡng áp lực lòng bàn chân dưới 200 kPa

Năm 2009, tác giả Owings và các cộng sự [17] đã nghiên cứu để xác định các yếu tố liên quan đến các vết loét tái phát ở bàn chân BNTĐ Kết quả cho thấy ngưỡng của áp lực nhỏ hơn 200 kPa tránh được loét bàn chân

Năm 2013, Patry J và các cộng sự [18] tại Đại học y tế Levis, Canada đã nghiên

cứu áp lực của lòng bàn chân và ảnh hưởng của áp lực đến viêm loét bàn chân Ngưỡng của áp lực đỉnh thấp hơn 200 kPa đã được đánh giá có thể ngăn chặn loét

bàn chân Tuy nhiên để đánh giá tốt hơn và đảm bảo tránh nguy cơ loét bàn chân,

cần phân tích áp lực lòng bàn chân khi vận động

Năm 2007, Xiao HS và các cộng sự [19] tại Khoa Nội tiết, Bệnh viện Second Affiliated, Đại học Sun Yat Sen, Trung Quốc đã nghiên cứu đánh giá sự khác biệt

và phân bố áp lực lòng bàn chân BNTĐ và người bình thường tại Trung Quốc Nghiên cứu thực hiện trên 1.035 BNTĐ và 1.022 người bình thường Toàn bộ bàn chân được chia thành mười điểm và xác định giá trị trung bình của áp lực đỉnh (MPP) Kết quả, MPP đối với BNTĐ: chân trái là 410 ± 122 kPa và chân phải là

427 ± 128 kPa MPP đối với người bình thường: chân trái là 415 ± 113 kPa và chân

phải là 428 ± 116 kPa Ba vị trí trên bàn chân BNTĐ có giá trị MPP cao hơn người bình đó là xương ngón chân cái, xương ngón thứ hai, xương ngón thứ ba cho cả chân trái và chân phải

Nghiên cứu của Cavanagh và Bus [74] năm 2011 cho thấy, việc giảm áp lực là yếu tố quan trọng để ngăn ngừa viêm loét ở bàn chân BNTĐ, giá trị áp lực dưới 200 kPa là ngưỡng an toàn

Nghiên cứu [75] thực hiện trên 27 đối tượng nữ khỏe mạnh có độ tuổi 22,5 ± 4,5 năm, sử dụng 8 cảm biến Walkinsense tại 5 đầu ngón chân, khớp xương bàn số 1, khớp xương bàn số 5 nhằm đánh giá áp lực của giầy lên mu bàn chân với 3 kiểu mũi giầy (mũi giầy tròn, mũi giầy vuông và mũi giầy nhọn) Kết quả cho thấy, hình dạng

và độ rộng mũi giầy ảnh hưởng đến giá trị áp lực lên phần mũi bàn chân Giá trị áp lực tại vị trí khớp xương bàn số 1, số 5 là lớn nhất, tùy thuộc vào kiểu mũi giầy Giá trị áp lực tại khớp xương bàn số 1 với 3 kiểu mũi giầy (mũi giầy tròn, mũi giầy vuông và mũi giầy nhọn) lần lượt là: 40,2 ± 0,31(N/cm2); 57,85 ± 0,34 (N/cm2); 51,97 ± 0,43 (N/cm2) tương đương 3.015,2 ± 23,25(mmHg); 4.339,1 ± 25,5 (mmHg); 3.898,1 ± 32,3 (mmHg)

Nghiên cứu [76] thực hiện trên 9 đối tượng nam thanh niên có độ tuổi 24 ± 2,13 năm, sử dụng hệ thống đo áp lực novel và cảm biến áp lực so sánh áp lực lòng và

mu bàn chân tại vị trí khớp xương bàn số 1, 2, 5 của ba loại giầy thể thao Kết quả giá trị áp lực trên mu bàn chân tại vị trí khớp ngón của 3 loại giầy có sự khác biệt Trong đó, áp lực đỉnh tại vị trí khớp xương bàn số 1 khi đi giầy đánh tennis cao nhất

là 82,1 ± 59,9 (kPa) (tương đương 615,8 ± 446,3 (mmHg))

Nghiên cứu [77] thực hiện trên 10 đối tượng nam thanh niên độ tuổi 22,1 ± 0,6 năm đi giầy thiết kế riêng, sử dụng cảm biến Flexiforce đặt tại khớp xương bàn số 1,

3, 5 để đo áp lực của giầy lên khớp ngón Kết quả giá trị áp lực tại vị trí giữa khớp ngón dao động từ 5 kPa ÷ 25 kPa (tương đương 37,5 mmHg ÷ 187,5 mmHg), có sự khác biệt giữa các pha của chu kỳ bước chân

Nghiên cứu [78] thực hiện trên 14 vận động viên nam độ tuổi 24 ± 5 năm, sử dụng 54 cảm biến của hãng Pedar chia làm 8 vùng để đo áp lực mu bàn khi đi giầy buộc giây kiểu ziczac (của hãng Nike) Cùng với đo áp lực, đối tượng đo được hỏi đánh giá cảm nhận về sự thoải mái và ổn định bàn chân khi đi giầy theo thang đánh giá 7 điểm Kết quả nghiên cứu cho thấy, áp lực đỉnh trên mu bàn chân tỷ lệ nghịch với sự cảm nhận thoải mái của đối tượng Kiểu buộc giây khi đi giầy cũng ảnh hưởng đến giá trị áp lực và cảm nhận khi đi giầy Kết quả giá trị áp lực tại khu vực

mu bàn chân khi buộc dây từ 40 kPa đến 70 kPa, tương đương 300,04 mmHg đến 525,07 mmHg Tác giả đã khẳng định, việc xác định áp lực của giầy lên mu bàn chân rất hữu ích, kết quả giá trị áp lực giúp nhà sản xuất cải thiện sự thoải mái của giầy dép

Các nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra các giá trị khác nhau về áp lực cho phép lên mu bàn chân Các tác giả của các nghiên cứu [79, 80, 81] cho rằng giá trị áp lực

4 kPa ÷ 4,7 kPa (30 mmHg ÷ 35,25 mmHg) có thể gây thiếu máu cục bộ trên mu bàn chân Kết quả nghiên cứu [82] cho thấy nếu tác động lực liên tục trong khoảng

15 kPa ÷ 20 kPa (112,5 mmHg ÷ 150 mmHg) làm gián đoạn đến lưu lượng máu trong động mạch, nếu tác động lâu dài làm hoại tử da và gây loét

Các tác giả của công trình [83] đã tổng hợp kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học LB Nga và cho rằng, áp lực cho phép (áp lực không làm thay đổi sự lưu thông máu trong các mạch máu) lên mu bàn chân ở vùng 0,448 ÷ 0,68 chiều dài bàn chân

là khác nhau với các tư thế khác nhau của bàn chân và đạt khoảng 8,7±1 kPa (57,75 mmHg ÷ 72,75 mmHg), con người cảm nhận được sự ép nén với áp lực từ 5,4 kPa (40,5 mmHg)

Nghiên cứu [84] sử dụng bộ thiết bị đầu nén, từ giá trị áp lực và tốc độ nén đánh giá cảm nhận sự không thoải mái và cảm giác đau tại 7 vị trí dưới lòng bàn chân và

6 vị trí tại khớp xương bàn 1, 5, vị trí trục dọc bàn chân (giữa khớp xương bàn 2 và 3), giữa bàn chân và vùng bẻ uốn trên mu bàn chân Kết quả cho thấy, giá trị áp lực tại khớp xương bàn số 1, 3, 5 trong khoảng 240 kPa đến 360 kPa, tương đương 1.800,2 mmHg đến 2.700,4 mmHg

Nghiên cứu [85] sử dụng 8 cảm biến tại khớp xương bàn số 1, 3, 5, khớp ngón số

5, giữa bàn chân mang ngoài, vùng bẻ uốn, dưới mắt cá chân để so sánh áp lực trên

mu bàn chân của 3 loại giầy cao cổ Kết quả cho thấy, giá trị áp lực tại khớp xương bàn số 1, 5 cao nhất Giá trị áp lực tại khớp xương bàn số 1 với 3 loại giầy cao cổ (loại 1, loại 2 và loại 3) lần lượt là: 160 kpa; 125 kPa; 75 kPa tương đương 1.200,2 mmHg; 937,6 mmHg; 562,6 mmHg

Nhận xét: Trên thế giới có khá nhiều nghiên cứu về phân bố áp lực lên lòng bàn chân BNTĐ khi đứng hoặc đi lại chân trần trên bề mặt phẳng và khi sử dụng các loại giầy khác nhau Các nghiên cứu [15,16,17, 18, 19] đều cho thấy áp lực đỉnh lên lòng bàn chân nhỏ hơn 200 kPa có thể ngăn chặn loét lòng bàn chân BNTĐ Đây là cở để đánh sự phù hợp của giầy đối với bàn chân BNTĐ xét từ góc độ phân

bố áp lực lên lòng bàn chân

Nhiều nghiên cứu về biến dạng bàn chân và loét bàn chân BNTĐ trên thế giới và

ở trong nước cho thấy: Loét bàn chân thường xảy ra ở phần mũi bàn chân (chiếm

tỷ lệ đến 76,7% [23]): Tại các vùng cạnh mu bàn chân ở khớp ngón trong và ngoài (chiếm đến 15% và 12% [21] đối với BN nữ; ở ngón chân cái ở phía lòng bàn chân (chiếm từ 18% [22] đến 39 % [21]) Bàn chân BNTĐ nước ta còn bị loét nhiều ở vùng kẽ các ngón chân (chiếm khoảng 9,3 % [20]) Tuy nhiên hầu hết nghiên cứu trên thế giới [15,16,17, 18, 19] đều tập trung vào các giải pháp hạn chế loét ở lòng bàn chân, trên cơ sở nghiên cứu áp lực đỉnh và phân bố áp lực lên lòng bàn chân

BN Hầu như chưa có nghiên cứu nào liên quan đến nguyên nhân gây ra loét ở mu bàn chân, đặc biệt là ở phần khớp ngón Đây là các vùng trên bàn chân có tỷ lệ BN

bị loét khá cao, đặc biệt là nữ BNTĐ nước ta Cho đến nay cũng chưa có nghiên cứu nào đưa ra các giải pháp hạn chế xảy ra loét phần mu bàn chân BNTĐ Tác giả các nghiên cứu [79, 80, 81] xác định giá trị áp lực 30 ÷ 35,25 mmHg tác động cục bộ vào một điểm dẫn đến các mô có thể bị thiếu máu Theo nghiên cứu [83], áp lực cho phép lên mu bàn chân trong khoảng 57,75 mmHg ÷ 72,75 mmHg

Các nghiên cứu [75, 76, 84] cho thấy giá trị áp lực trên mu bàn chân tại khớp xương bàn số 1 và số 5 là cao nhất Tuy nhiên, các nghiên cứu cho kết quả giá trị

áp lực rất khác nhau và giá trị áp lực xác định được cao hơn nhiều lần so với áp lực khuyến cáo

1.2 Cơ sở thiết kế giầy cho bệnh nhân tiểu đường

1.2.1 Nghiên cứu nhân trắc học bàn chân bệnh nhân tiểu đường

1.2.1.1 Nghiên cứu trên thế giới

Năm 2008, các tác giả [86] đã nghiên cứu trên ba nhóm đối tượng người bệnh (nam và nữ): nhóm đối chứng (37 nữ, 23 nam), nhóm mắc BTĐ (22 nữ, 9 nam) và nhóm bị bệnh khớp (19 nữ, 8 nam) Sử dụng hệ thống quét INFOOT USB 3D model IFU-S-01 & IFU-H-01 thu thập và xử lý thống số đo bàn chân theo chiều dài, chiều rộng, chu vi, chiều cao Kết quả cho thấy, kích thước bàn chân trái và chân phải của nhóm mắc BTĐ không có sự khác biệt Bàn chân nữ BNTĐ to hơn bàn chân phụ nữ không bị bệnh TĐ: dài hơn 3 mm, khớp ngón, gót rộng hơn 2 mm, vòng khớp ngón, vòng giữ bàn chân lớn hơn 3,2 mm

Năm 2011, công trình [87] đã nghiên cứu kích thước bàn chân và sự phân bố áp lực của bàn chân BNTĐ bị biến dạng ngón cái và bàn chân BNTĐ không bị biến dạng ngón chân cái tại Tứ Xuyên của Trung Quốc Sử dụng phương pháp quét hình ảnh xác định chiều dài, chiều rộng bàn chân và áp lực trung bình tại các vùng của bàn chân Kết quả cho thấy, chiều rộng bàn chân và áp lực tại tất cả các vùng của nhóm BNTĐ bị biến dạng ngón cái lớn hơn chiều rộng bàn chân của nhóm BNTĐ không bị biến dạng ngón chân cái Do vậy, cần đặc biệt chú ý đến nhóm này trong việc đi giầy dép đúng cách để tránh làm tổn thương bàn chân

Năm 2017, các tác giả [88] đã nghiên cứu so sánh 21 kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều cao bàn chân của 164 BNTĐ với 855 người không bị BTĐ tại Thụy Điển Dụng cụ đo gồm thước kẹp chân, băng đo cứng và dụng cụ đo chân đặc biệt (Dụng cụ đo chiều dài, chiều cao và góc) Bàn chân phải không đi giầy và tất, đặt trên thiết bị đo và được cố định bằng một tấm kim loại giữa ngón chân cái và ngón

chân thứ hai Phần sau của gót chân tựa vào một thanh giữ Đối tượng đo đứng với

tư thế trọng lượng phân bổ đều giữa hai chân Chiều dài chân được đo bằng thanh gắn vuông góc theo chiều dọc

Hình 1.17 Dụng cụ sử dụng nghiên cứu nhân trắc bàn chân [88]

Kết quả nghiên cứu cho thấy các kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều cao nhất của ngón chân có sự khác nhau giữa các nhóm tuổi, giới tính và chỉ số cơ thể Các kích thước có sự dao động lớn: chiều dài bàn chân từ 194 mm đến 306 mm, chiều rộng từ 74 mm đến 132 mm và chiều cao nhất của ngón cái từ 15 mm đến 45 mm Chiều cao nhất của ngón chân giữa các nhóm BN có và không có bệnh lý thần kinh

là 25,6 mm và 24,4 mmm Kích thước rộng bàn chân của nhóm BNTĐ có bệnh lý thần kinh là 98,6 mm, lớn hơn kích thước rộng bàn chân của nhóm người không bị bệnh nghiên cứu năm 2000 (97,0 mm) Các tác giả [88] đi đến kết luận: tuổi, giới tính, chỉ số cơ thể, BTĐ và bệnh lý thần kinh có ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước bàn chân Kích thước bàn chân giữa các cá nhân có sự khác biệt lớn, do vậy, cần nghiên cứu nhân trắc bàn chân của từng BNTĐ trước khi cung cấp giầy dép ngăn chặn loét bàn chân

Năm 2017, nghiên cứu [89], đo nhân trắc bàn chân của 100 BNTĐ (70 nam và 30 nữ) và 52 người không bị BTĐ (43 nam và 9 nữ) tại Ấn Độ nhằm chuẩn hóa cỡ số bàn chân BN Công trình [89] sử dụng hệ thống quét 3D INFOOT USB, Model: IFU - H - 01 xác định thông số chiều dài bàn chân, chiều rộng bàn chân, chu vi khớp ngón, chu vi giữa bàn chân, chu vi mắt cá chân, vòng gót chân, chiều cao bắp chân và chu vi bắp chân Kết quả cho thấy, không có sự khác biệt giữa các kích thước trên bàn chân phải và bàn chân trái Kích thước chiều dài, chiều rộng bàn chân của BNTĐ không chênh lệch với người không bị BTĐ Tuy nhiên, kích thước vòng giữa bàn chân của BNTĐ lớn hơn vòng giữa bàn chân của người không bị BTĐ

Đối với nữ BNTĐ, mối tương quan giữa chiều rộng và chu vi khớp ngón được thể hiện bởi phương trình y = 1.746x + 5.900, R² = 0.650, mối tương quan cao hơn

so với tương quan giữa chiều dài và chiều rộng của bàn chân trái, y = 0,33x + 1,513, R² = 0,401 Đối với BN nam, mối tương quan giữa chiều rộng và chu vi khớp ngón

là y = 2.013x + 3.360, R² = 0.674 Mối tương quan giữa chiều dài và chiều rộng của bàn chân trái là y = 0.277x + 3.263, R² = 0.34 Tuy nhiên, tương quan giữa chiều dài của bàn chân trái và chiều cao bắp chân của nữ BNTĐ rất thấp, R² = 0,013, của nam BN có R² = 0,218 [89]

1.2.1.2 Nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, tác giả Nguyễn Văn Tuấn đã nghiên cứu khảo sát kích thước bàn chân nữ BNTĐ tại Tp Hồ Chí Minh [90] Trong nghiên cứu này, sử dụng phương pháp đo trực tiếp, đã đo 24 kích thước 190 bàn chân của 95 nữ BNTĐ độ tuổi từ 40 đến 65, sinh sống tại Tp Hồ Chí Minh Kết quả xác định được các thông số cơ bản của bàn chân nữ BNTĐ tại Tp Hồ Chí Minh như trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Giá trị các thông số cơ bản của bàn chân nữ BNTĐ tại Tp Hồ Chí Minh, mm

[90]

Kích thước

Giá trị bàn chân phụ nữ, mm Trung bình Độ lệch chuẩn

thường

Chênh lệch BN

Bình thường

Chênh lệch

Chiều dài kích thước trong 168,3 164,7 3,6 7,3 7,5 -0,2 Chiều dài kích thước ngoài 148,3 145,8 2,5 7,2 7,2 0,0 Chiều dài đến ngón út 194,2 189,4 4,8 8,4 8,4 0,0 Rộng kích thước trong 93,8 87,9 5,9 4,9 4,5 0,4 Rộng kích thước ngoài 89,5 85,0 4,5 4,7 4,6 0,1

Cao kích thước trong 28,4 29,5 -1,1 3,1 2,4 0,7

Vòng kích thước trong 212,4 206,3 6,1 11,4 9,6 1,8 Vòng kích thước ngoài 215,3 211,7 3,6 11,0 9,5 1,5

Vòng giữa bàn chân 214,0 212,7 1,3 12,4 9,8 2,6

Nghiên cứu [90] đã kết luận: theo chiều dài, có sự chênh lệch không lớn về các

số đo bàn chân phụ nữ bình thường và bàn chân nữ BNTĐ Theo chiều rộng, các số

đo bàn chân nữ BNTĐ tại thành phố Hồ Chí Minh đều lớn hơn đáng kể so với bàn chân phụ nữ bình thường, đặc biệt là chiều rộng kích thước trong (đến 6 mm), chiều rộng khớp ngón (đến 6 mm), chiều rộng gót (đến 7,1 mm) Tương tự chiều rộng bàn chân, các số đo vòng bàn chân nữ BNTĐ cũng lớn hơn so với bàn chân phụ nữ bình thường: Vòng kích thước trong và vòng kích thước ngoài lớn hơn tương ứng là 6,1

và 3,6 mm, vòng khớp ngón là 6,1 mm, đặc biệt là vòng gót đến 14,6 mm Như vậy các bàn chân nữ BNTĐ nghiên cứu rộng hơn khá nhiều so với bàn chân phụ nữ bình thường, đây cũng là nguyên nhân làm tăng các số đo vòng bàn chân Tuy nhiên, nghiên cứu mới ở mức khảo sát nên số lượng bàn chân BN ở mức tối thiểu và tác giả chưa nghiên cứu đánh giá tình trạng tổn thương bàn chân BN

Nhận xét: Trên thế giới, các nghiên cứu đã sử dụng phương pháp đo gián tiếp (các hệ thống quét 3D) [86, 87, 89], phương pháp đo trực tiếp (dụng cụ đo) [88] để xác định thông số nhân trắc bàn chân BNTĐ Các công trình nghiên cứu [86] cho thấy không có sự khác biệt thông số kích thước bàn chân phải và bàn chân trái của BNTĐ

Các kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều cao và vòng bàn chân BNTĐ được nghiên cứu [86, 88, 89] lớn hơn kích thước vòng bàn chân của người không bị

BTĐ Tại Việt Nam, cho đến nay mới có một công trình [90] nghiên cứu khảo sát bàn chân nữ BNTĐ tại Tp Hồ Chí Minh, chưa có công trình nào nghiên cứu chi tiết, có hệ thống về nhân trắc học bàn chân nữ BNTĐ

1.2.2 Các hệ thống đo áp lực giầy lên bàn chân

1.2.2.1 Các loại cảm biến sử dụng đo áp lực bàn chân và yêu cầu với chúng

Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý, hóa học ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó Tùy theo mục đích sử dụng mà phân thành các loại cảm biến khác nhau Các cảm biến thường sử dụng để đo áp lực như cảm biến điện dung, cảm biến điện trở, cảm biến áp điện, cảm biến gia tốc áp trở, cảm biến áp lực

Cảm biến điện dung: bao gồm hai tấm dẫn điện được phân cách bởi một lớp

điện môi đàn hồi Khi áp lực tác động các lớp điện môi đàn hồi uốn cong, rút ngắn khoảng cách giữa hai tấm dẫn điện, sự thay đổi điện áp tỷ lệ với áp lực tác dụng [91, 92] Sản phẩm thương mại sử dụng cảm biến này là hệ thống đo áp lực đế phẳng emed® (Novel, Đức) [93] và Pedar® Inshoe (Novel, Đức) [93]

Cảm biến điện trở: có 2 lớp mạch điện, mạch thứ nhất là màng để chạm vào,

mạch điện thứ 2 nằm dưới mạch điện thứ nhất, ở mạch điện thứ 2 sẽ có các điểm đệm, tác dụng của chúng là ngăn cho lớp thứ 1 chạm vào lớp thứ 2 nếu không có lực tác dụng Khi chạm vào, sẽ có một dòng điện di chuyển ở mỗi lớp, lúc đó sẽ hình thành chuỗi tín hiệu, dòng điện được đo và xác định vị trí tác động Cảm biến này không cho phép nhận 2 luồng tín hiệu điện, tức là không thể nhận được 2 vị trí một lúc trên màn hình Sản phẩm thương mại sử dụng cảm biến này là hệ thống đo

áp lực đế phẳng MatScan® (Tekscan, Mỹ) và hệ thống đo áp lực trong giầy Scan® (Tekscan, Mỹ) [94]

F-Cảm biến áp điện: tạo ra điện trường (điện áp) tương ứng với áp lực Vật liệu

phù hợp nhất để đo áp lực là polyvinylidene fluoride (PVDF) vì nó mỏng, mềm dẻo

và biến dạng [91, 92] Sản phẩm thương mại sử dụng cảm biến này là Measurement Specialties, Mỹ và PCB Piezotronics, Inc., Mỹ [95]

Cảm biến gia tốc áp trở: được làm bằng vật liệu bán dẫn Nguyên liệu của cảm

biến gia tốc áp trở bị ảnh hưởng khi chịu áp lực [91] Sản phẩm thương mại sử dụng cảm biến này là FlexiForce® (Tekscan, USA) [96] và ParoTec (Paromed,

Đức) [97]

Cảm biến áp lực: có nguyên lý làm việc dựa trên sự biến dạng của cấu trúc màng

(khi có áp lực tác động đến) được chuyển thành tín hiệu điện Khi lớp màng bị biến dạng uốn cong, các áp điện trở sẽ thay đổi giá trị Độ nhạy và giá trị đo của cảm biến phụ thuộc rất nhiều vào màng và kích thước, cấu trúc, vị trí các áp điện trở trên màng

So với cảm biến điện dung, cảm biến áp điện và cảm biến điện trở thì cảm biến

áp lực, cảm biến gia tốc áp trở có nhiều thuận lợi Nó dễ dàng tiếp xúc với các yếu

tố điện trong chip bán dẫn, kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp hơn, chi phí

thấp, độ tin cậy và độ chính xác cao hơn

Yêu cầu đối với cảm biến sử dụng đo áp lực bàn chân:

Để đo áp lực bàn chân ở trạng thái tĩnh hoặc động đòi hỏi các cảm biến đặt ở dưới đế giầy đạt các yêu cầu chính như sau:

Dễ dàng di chuyển: bộ cảm biến không dây phải nhẹ và kích thước tổng thể nhỏ [98, 99], các thiết bị gắn trên giầy nên nhỏ hơn hoặc bằng 300 g

Hệ thống dây điện gọn: hệ thống đo áp lực lòng bàn chân sẽ bị giới hạn bởi hệ thống dây điện, nên hệ thống không dây là lý tưởng Điều này để đảm bảo sự thoải mái, an toàn và dáng đi tự nhiên [99]

Chi phí thấp: cảm biến phải có giá phù hợp cho các ứng dụng [97]

Tiêu thụ điện năng: thấp, năng lượng từ quả pin nhỏ đủ cho việc thu thập và ghi lại các dữ liệu cần thiết

Ngoài ra, các thông số kỹ thuật quan trọng cho hiệu suất của cảm biến bao gồm:

độ nhạy, độ trễ, kích thước cảm biến, phạm vi áp lực và nhiệt độ [98, 95, 92]

Độ trễ: mức độ đáp ứng với thay đổi của chu trình

Độ tuyến tính: kết quả tốt nhất nếu cảm biến cho giá trị áp lực là đường tuyến tính

Nhiệt độ: cảm biến có thể cho các kết quả áp lực khác nhau khi thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh Điều này do các nguyên vật liệu làm cảm biến phản ứng khác nhau khi thay đổi nhiệt độ Cảm biến thường có độ biến động nhỏ ở môi trường có khoảng nhiệt độ từ 20°C đến 37 °C [95]

Dải đo áp lực: áp lực tối đa là giới hạn trên mà các cảm biến áp lực có thể đo và ngược lại Nghiên cứu [92] cho thấy, giá trị áp lực lòng bàn chân lên đến 1.900 kPa, áp lực cao nhất lên đến 3 MPa

Diện tích của các cảm biến: một bộ cảm biến có kích thước quá lớn có thể có giá trị áp lực đỉnh thấp, do vậy nên sử dụng cảm biến có kích thước tối thiểu 5 mm x 5

mm, nếu cảm biến nhỏ hơn phải được thiết kế ở dạng cảm biến mảng

Tần số hoạt động: để đo áp lực bàn chân cho các hoạt động như chạy bộ, cảm biến phải có khả năng nhận mẫu ở tần số 200 Hz [92] Tần số này được coi là đủ để lấy được số liệu đo tin cậy với dáng đi tự nhiên

Trượt và lặp lại: Trượt là sự biến dạng của vật liệu dưới nhiệt độ cao hay dùng nhiều lần Nó liên quan trực tiếp đến thời gian sử dụng, phụ thuộc vào biến dạng vĩnh viễn của vật liệu khi phải chịu một tải liên tục hay sự oằn xuống (bị võng) [100] Độ lặp lại liên quan đến khả năng cho kết quả đáng tin cậy trong thời gian

dài [95] Tải trọng lặp lại cao có thể gây biến dạng hoặc mỏi [101]

Nhận xét: Để đo áp lực bàn chân thường sử dụng các loại cảm biến khác nhau Yêu cầu của cảm biến đo áp lực phải đảm bảo độ ổn định, độ trễ, độ nhạy nhiệt độ Cảm biến có độ biến đổi nhỏ khi môi trường có nhiệt độ từ 20 °C đến 37 °C Kích thước cảm biến tối thiểu 5 mm x 5 mm Dải đo áp lực đến 1.900 kPa Cảm biến phải

có khả năng nhận mẫu ở tần số 200 Hz

1.2.2.2 Các hệ thống đo áp lực lên bàn chân bên ngoài giầy

Hệ thống đo áp lực bên ngoài giầy (hay Hệ thống đo áp lực đế phẳng) được cấu trúc bởi một mảng phẳng, cứng, cảm biến đo áp lực sắp xếp thành một ma trận và gắn xuống sàn để dáng đi của BN được bình thường Hệ thống này được sử dụng

để đo áp lực của cơ thể lên bàn chân, ứng dụng cho cả trạng thái nghiên cứu tĩnh và

động Ưu điểm là dễ sử dụng vì có thể đặt trong phòng thí nghiệm hoặc phòng ở Tuy nhiên, BN phải làm quen để đảm bảo dáng đi tự nhiên Bàn chân phải tiếp xúc tại khu vực trung tâm của cảm biến thì kết quả đo mới chính xác [102]

Hình 1.18 Các hệ thống đo áp lực đế phẳng: a emed® của Novel [93]; b Zebris

Medical GmbH [103]; c MobileMat của Tekscan [94]

Nhận xét: Các hệ thống đo áp lực bên ngoài giầy cấu trúc từ các cảm biến mảng

để đánh giá sự phân bố áp lực lên bàn chân trần (không đi giầy) để có thể đánh giá mức độ (nguy cơ) loét lòng bàn chân, áp lực giầy lên bề mặt Hệ thống này không phù hợp để đánh giá áp lực lên mu và lòng bàn chân khi sử dụng giầy

1.2.2.3 Các hệ thống đo áp lực lên bàn chân bên trong giầy

Các hệ thống đo áp lực bên trong giầy sử dụng các cảm biến rất mềm, nhạy được gắn vào trong giầy để đo sự tác động bề mặt giữa bàn chân và giầy Hệ thống này tiện lợi, sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu như phân tích dáng đi, thiết kế giầy dép cho BN có bệnh lý bàn chân Hệ thống đo áp lực bên trong giầy gồm 2 loại: có dây và không dây

Hình 1.19 Các hệ thống đo áp lực bên trong giầy: a Pedar © Novel [104];

b F- Scan® của hãng Tekscan [94]

Các hệ thống này được đánh giá cao trong các nghiên cứu về nẹp chỉnh hình và thiết kế giầy dép nhưng cảm biến có khả năng bị trượt Vì vậy, cảm biến cần được bảo đảm phù hợp để ngăn chặn trượt và đảm bảo cho kết quả tin cậy Một hạn chế nữa là độ phân giải dữ liệu theo diện tích bề mặt đo thấp so với hệ thống đo áp lực

đế phẳng do sử dụng ít cảm biến hơn [91, 105]

Nghiên cứu [65] sử dụng 5 cảm biến được gắn tại ngón cái, các khớp xương ngón thứ nhất, thứ hai, thứ tư và gót chân (hình 1.20) để đo áp lực đỉnh ở xương ngón thứ hai phục vụ thiết kế giầy cao gót

Hình 1.20 Các vị trí gắn cảm biến trong giầy cao gót [65]

Nghiên cứu [75] sử dụng 8 cảm biến Walkinsense tại 5 đầu ngón chân, khớp

xương bàn số 1, khớp xương bàn số 5 (hình 1.21) nhằm đánh giá áp lực của giầy lên

mu bàn chân với 3 kiểu mũi giầy (mũi giầy tròn, mũi giầy vuông và mũi giầy nhọn)

Do mục đích nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của hình dạng mũ giầy lên bàn chân nên các cảm biến được đặt theo phần mũi và cạnh vùng khớp ngón mu bàn chân

Nghiên cứu [77] sử dụng cảm biến Flexiforce đặt tại khớp xương bàn số 1, 3, 5

để đo áp lực của giầy lên khớp ngón

Nghiên cứu [78] sử dụng 54 cảm biến của hãng Pedar chia thành 8 vùng (hình 1.28) để đo áp lực trên mu bàn chân khi đi giầy buộc dây kiểu ziczac

Nghiên cứu [84] sử dụng bộ thiết bị đầu nén đo áp lực (hình 1.23) và đánh giá cảm nhận 7 vị trí dưới lòng bàn chân và 6 vị trí tại khớp xương bàn 1, 5, vị trí trục dọc bàn chân (giữa khớp xương bàn 2 và 3), giữa bàn chân và vùng bẻ uốn trên mu bàn chân

Nghiên cứu [85] sử dụng 8 cảm biến tại khớp xương bàn số 1, 3, 5, khớp ngón số

5, giữa bàn chân mang ngoài, vùng bẻ uốn, dưới mắt cá chân (hình 1.24) để so sánh

áp lực trên mu bàn chân của 3 loại giầy cao cổ

Nghiên cứu [107] sử dụng 6 cảm biến được gắn vào 6 vị trí trên đế giầy (hình 1.26) Bộ vi điều khiển được gắn tại vị trí mắt cá chân của BN Hệ thống này kết nối với máy tính để bàn, máy tính xách tay và điện thoại thông minh để tính toán

áp lực trung bình, áp lực đỉnh