Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp trong điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Bùi Phương Anh Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 28/01/1984 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật MSHV: 01207130 1- TÊN ĐỀ TÀ

-

BÙI PHƯƠNG ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN LÀM VIỆC Ở CÁC BƯỚC SÓNG KHÁC NHAU VỚI CÔNG SUẤT THẤP TRONG ĐIỀU TRỊ CÁC BỆNH VIÊM NHIỄM PHỤ KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Minh Thái

- -oOo -

Tp HCM, ngày tháng năm

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Bùi Phương Anh Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 28/01/1984 Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật

MSHV: 01207130

1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp trong điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

2.1 Mô phỏng sự lan truyền của chùm tia laser làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp bằng phương pháp Monte Carlo ở mô vùng ngực và

mô vùng chậu hông Từ kết quả mô phỏng, lựa chọn được bước sóng thích hợp của laser bán dẫn phục vụ cho việc điều trị một số bệnh phụ khoa theo phương thức chữa trị không xâm lấn

2.2 Xây dựng cơ sở lý luận của phương pháp điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp

2.3 Trên cơ sở lý luận của phương pháp điều trị, tiến hành thiết kế thô và chi tiết thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và

bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp

2.4 Tổ chức nghiên cứu sử dụng thiết bị chế tạo được trong điều trị lâm sàng.

2.5 Trên cơ sở kết quả điều trị lâm sàng, tiến hành đánh giá toàn diện về thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp

2.6 Kết luận

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS TRẦN MINH THÁI

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

nhiều nghiên cứu mới trong y học về vấn đề làm thế nào để chữa trị các bệnh phụ khoa

mà không làm ảnh hưởng đến thiên chức làm mẹ của người phụ nữ Một trong những hướng nghiên cứu đó là chương trình nghiên cứu phương pháp điều trị một số bệnh phụ khoa bằng laser bán dẫn công suất thấp của phòng thí nghiệm Công nghệ laser – Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Luận văn này là một phần trong chương trình nghiên cứu

đó Luận văn trình bày các kết quả mô phỏng bằng phương pháp Monte Carlo sự phân bố mật độ công suất của chùm tia laser bán dẫn công suất thấp làm việc ở các bước sóng 630nm, 780nm, 850nm và 940nm tác động lên mô vùng ngực và vùng bụng dưới (chiếu

từ bề mặt da) Từ kết quả mô phỏng, chúng tôi đã xây dựng cơ sở lý luận cho phương pháp điều trị và tổ chức triển khai sử dụng thiết bị trong điều trị lâm sàng để đánh giá về thiết bị nghiên cứu chế tạo được

Mục lục

Lời nói đầu v

PHẦN 1: TỔNG QUAN 1

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH 1

1.1 Các khối u lành tính ở ngực 1

1.1.1 Cấu tạo ngực và các khối u lành tính ở ngực 1

1.1.2 Các phương pháp điều trị các khối u lành tính ở ngực 4

1.2 Các bệnh viêm nhiễm ở bộ phận sinh dục nữ 5

1.2.1 Các loại viêm ở hệ sinh dục nữ 5

1.2.2 Phương pháp điều trị các bệnh viêm nhiễm ở bộ phận sinh dục nữ 8

1.3 Các khối u lành tính ở bộ phận sinh dục nữ và các phương pháp điều trị 9

1.3.1 U xơ tử cung 9

1.3.2 U nang buồng trứng 10

1.3.3 Khối u đệm buồng trứng 12

1.3.4 Khối u tế bào mầm 12

CHƯƠNG 2:SỰ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ 13

2.1 Sự hình thành đề tài nghiên cứu 13

2.2 Mục tiêu của đề tài 14

2.3 Nhiệm vụ chính của đề tài 15

CHƯƠNG 3:TƯƠNG TÁC CỦA CHÙM TIA LASER VỚI MÔ SINH HỌC 16

3.1 Cơ sở tương tác của laser với mô sinh học 17

3.2 Mô hình vật lý của sự lan truyền ánh sáng trong mô 21

3.3 Mô phỏng Monte Carlo sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học 22

3.4 Laser trị liệu 25

3.5 Cơ chế điều trị của laser bán dẫn công suất thấp 29

3.6 Cơ sở ứng dụng châm cứu bằng laser bán dẫn công suất thấp tác động lên hệ miễn dịch 49 3.7 Liệu pháp laser công suất thấp trong điều trị phụ khoa 55

PHẦN 2: KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 59

CHƯƠNG 4:MÔ PHỎNG MONTE CARLO SỰ LAN TRUYỀN CỦA CHÙM TIA LASER TRONG MÔ SINH HỌC 59

4.1 Mô phỏng sự lan truyền chùm tia laser trong vùng mô quan tâm 59

4.2 Phân tích và đánh giá kết quả mô phỏng 60

CHƯƠNG 5:CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ CÁC BỆNH VIÊM NHIỄM PHỤ KHOA, CÁC KHỐI U LÀNH TÍNH Ở NGỰC VÀ BỘ PHẬN SINH DỤC NỮ BẰNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP 64

5.1 Các bệnh viêm nhiễm, các khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ cần được chữa trị 64

5.2 Nguyên tắc trong điều trị viêm nhiễm, khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp 65

5.3 Cơ chế điều trị 65

5.4 Phương thức thực hiện điều trị 68

ii

5.5 Thiết bị điều trị viêm nhiễm, khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ bằng laser bán dẫn

công suất thấp 68

CHƯƠNG 6:KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐIỀU TRỊ VIÊM NHIỄM PHỤ KHOA, CÁC KHỐI U LÀNH TÍNH Ở NGỰC VÀ HỆ SINH DỤC NỮ BẰNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP TRONG CHỮA TRỊ LÂM SÀNG 72

6.1 Tổ chức nghiên cứu sử dụng thiết bị chế tạo được trong điều trị lâm sàng 72

6.2 Kết quả điều trị u buồng trứng lành tính có kích thước lớn nhất là 20mm bằng laser bán dẫn công suất thấp 72

6.3 Kết quả điều trị u buồng trứng lành tính có kích thước > 20𝒎𝒎𝒎𝒎 nhưng ≤ 𝟒𝟒𝟒𝟒𝒎𝒎𝒎𝒎 bằng laser bán dẫn công suất thấp 78

6.4 Kết quả điều trị u xơ tử cung lành tính có kích thước lớn nhất là 20mm bằng laser bán dẫn công suất thấp 82

6.5 Kết quả bước đầu trong điều trị viêm âm đạo bằng laser bán dẫn công suất thấp 87

6.6 Kết quả điều trị viêm lộ tuyến cổ tử cung bằng laser bán dẫn công suất thấp 92

6.7 Kết quả điều trị u tuyến xơ ở ngực 99

KẾT LUẬN 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Vị trí giải phẫu học của ngực 1

Hình 1.2: Cấu tạo các lớp của ngực từ ngoài vào trong 1

Hình 1.3: Các khối u lành tính ở ngực 2

Hình 1.4: U tuyến xơ (mũi tên) ở ngực phải của một phụ nữ 40 tuổi 3

Hình 1.5: Vị trí giải phẫu của bộ phận sinh dục nữ 5

Hình 1.6: Hình ảnh dưới kính hiển vi của: a) Trichomonas vaginalis, b) Chlamydia 6

Hình 1.7: U nang buồng trứng 10

Hình 3.1:Sơ đồ Jablonski tiêu biểu cho một hợp chất hữu cơ thơm Minh họa quá trình của sự hấp thụ, phát huỳnh quang, lân quang và intersystem crossing 18

Hình 3.2: Phổ hấp thụ (nét liền) và phát xạ huỳnh quang (nét chấm) tương ứng với sơ đồ Jablonski 19

Hình 3.3: Phổ hấp thụ của ba thành phần quan trọng của mô: protein (albumin huyết thanh bò tại 170mg/g), oxyhemoglobin (40µM) và nước (40M) Hình bình hành bao quanh các giá trị hệ số tán xạ của các mô mềm (Cheong 1990) 21

Hình 3.4: Sơ đồ hệ tọa độ Descartes trên mô hình mô nhiều lớp Trục y hướng ra ngoài 25

Hình 3.5: Mô hình tán xạ mô 25

Hình 3.6: Những hướng ứng dụng chính của laser công suất thấp 36

Hình 3.7: Sự hấp thụ ánh sáng đỏ và hồng ngoại gần của các chromophore có trong chuỗi hô hấp ở ti thể 36

Hình 3.8: Phổ hấp thu của các chromophore chính trong mô sống 37

Hình 3.9: Chuỗi hô hấp tế bào ở ti thể 38

Hình 3.10: Khi NO được giải phóng khỏi sự liên kết của nó với các tâm heme sắt và đồng trong cytochrome c oxidase 38

Hình 3.11: Những hiệu ứng xuôi dòng tế bào của LLLT 39

Hình 3.12: Những hiệu ứng mô có lợi của LLLT 40

Hình 3.13: Đường cong đáp ứng liều hai pha 42

Hình 3.14: Sơ đồ minh họa những tương tác của laser công suất thấp với quá trình sinh lý học của cơ thể 48

Hình 4.1: Phân bố mật độ công suất 10-4 W/cm2 của các bước sóng khảo sát cho mô vùng ngực bình thường, thời kỳ tiền mãn kinh và mãn kinh Thời gian chiếu là 01 giây 61

Hình 4.2: Phân bố mật độ công suất 10-4 W/cm2 của các bước sóng khảo sát cho mô vùng sinh dục với thời gian chiếu là 01 giây 62

Hình 4.3: Phân bố mật độ công suất 10-4 W/cm2 của các bước sóng khảo sát cho mô vùng sinh dục với thời gian chiếu là 60 giây 62

Hình 5.1: Vị trí một số hạch lympho 67

Hình 5.2: Thiết bị điều trị phụ khoa bằng laser bán dẫn công suất thấp 69

Hình 5.3: Đầu châm và đầu quang trị liệu sử dụng trong thiết bị điều trị phụ khoa bằng laser bán dẫn công suất thấp 69

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4-1: Thông số quang học mô của vùng ngực 59

Bảng 4-2: Các thông số quang học mô cho mô hình vùng chậu hông 60

Bảng 4-3: Tổng hợp "độ xuyên sâu" từ kết quả mô phỏng 61

Bảng 4-4: Tổng hợp "độ xuyên sâu" từ kết quả trên hình 5.2 và 5.3 62

Bảng 6-1: Lượng hóa bằng điểm đối với bệnh nhân có u buồng trứng lành tính với kích thước lớn nhất là 20mm trước và sau khi được điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp 76

Bảng 6-2: Bảng lượng giá bằng điểm đối với bệnh nhân có u buồng trứng lành tính với kích thước thước >20mm nhưng ≤40mm trước và sau khi được điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp 80

Bảng 6-3: Phân bố bệnh nhân theo kích thước của khối u ở tử cung trước khi điều trị 83

Bảng 6-4: Phân bố bệnh nhân theo số lượng triệu chứng trên lâm sàng trước khi điều trị 83

Bảng 6-5: Kích thước khối u lành tính ở tử cung, số lượng triệu chứng lâm sàng trước và sau khi điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp 86

Bảng 6-6: Bảng lượng hóa bằng điểm các triệu chứng lâm sàng trước khi và sau khi điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp cho bệnh nhân bị viêm âm đạo 91

Bảng 6-7: Bảng lượng hóa bằng điểm các triệu chứng lâm sàng và cận lâm sàng trước, sau điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp cho bệnh nhân bị viêm lộ tuyến cổ tử cung 97

Bảng 6-8: Bảng lượng hóa bằng điểm kích thước u tuyến xơ ở vú trước và sau khi kết thúc điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp 102

Bảng 6-9: Bảng lượng hóa bằng điểm kích thước u tuyến xơ ở vú trước và sau khi kết thúc điều trị bằng laser bán dẫn công suất thấp 106

Lời nói đầu

Y học ngày càng phát triển làm cho con người ngày càng quan tâm đến vấn đề sức khỏe của mình Trong đó, vấn đề sức khỏe sinh sản của người phụ nữ càng được đặc biệt chú trọng Tạo hóa đã ban tặng cho người phụ nữ thiên chức làm mẹ với các cơ quan sinh dục khác biệt với nam giới hoàn toàn về hình dạng và cấu trúc để phục vụ cho thiên chức

đó Nhưng do cấu tạo mở ra ngoài nên người phụ nữ thường rất dễ mắc các bệnh viêm nhiễm phụ khoa

Theo thống kê của Bộ Y tế thì hàng năm các trường hợp nhiễm bệnh phụ khoa tăng

từ 15% - 27% Các bệnh này thường không gây nguy hiểm đến mức đe dọa tính mạng của người phụ nữ nhưng một số phương pháp điều trị hiện nay đối với các bệnh này có thể cướp mất khả năng sinh sản của họ

Chính vì thế mà trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu với mục tiêu tìm ra phương pháp mới để điều trị các bệnh phụ khoa và các khối u lành tính ở phụ nữ theo phương thức không xâm lấn để bảo toàn các bộ phận của hệ sinh dục nữ, cũng như bảo toàn chức năng sinh sản của họ Cũng với mục đích ấy, phòng thí nghiệm Công nghệ laser – Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã đề xuất chương trình nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp làm việc ở các bước sóng khác nhau trong điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ Đề tài luận văn thạc sĩ với tên

gọi “Nghiên c ứu ứng dụng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp trong điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và

hệ sinh dục nữ” góp phần thực hiện chương trình nghiên cứu nói trên

Mục tiêu chính của đề tài là: Xây dựng cơ sở lý luận và xác định phương thức điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ bằng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp Trên cơ sở lý luận của phương pháp điều trị, tiến hành thiết kế và chế tạo thiết bị điều trị mẫu đưa vào thử nghiệm trên lâm sàng để đánh giá các kết quả thu được

Việc nghiên cứu đề tài này bao gồm các giai đoạn chính như sau:

- Tìm các bước sóng thích hợp của laser bán dẫn loại phun để phục vụ cho công tác điều trị: các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và các khối u lành tính ở ngực và

bộ phận sinh dục nữ theo phương thức chữa trị không xâm lấn Giai đoạn này đóng vai trò hết sức quan trọng Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi đã tiến hành mô phỏng sự lan truyền chùm tia laser bán dẫn làm việc ở bước sóng khác nhau với công suất thấp trong mô sinh học vùng ngực và vùng chậu hông ở nữ giới bằng phương pháp Monte Carlo

- Sau khi xác định được bước sóng cần thiết để phục vụ cho điều trị, tiến hành xây dựng cơ sở lý luận của phương pháp điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và khối u lành tính ở hệ sinh dục và ngực của nữ bằng laser bán dẫn làm

vi

việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp Từ cơ sở lý luận của phương pháp điều trị, tiến hành thiết kế và chế tạo thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và khối u lành tính ở hệ sinh dục, ngực của nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp

- Tổ chức triển khai sử dụng thiết bị nghiên cứu chế tạo được trong điều trị lâm sàng để đánh giá toàn diện về thiết bị nghiên cứu chế tạo được

Hình 1.1: Vị trí giải phẫu học của ngực

Hình 1.2: Cấu tạo các lớp của ngực từ ngoài vào trong

Theo [1]-[2], vú là hai cơ quan nằm ở thành ngực trước, có chức năng tạo sữa và cho con bú Vú có hình nón lệch, đỉnh là một nhú niêm mạc lồi có các ống tiết sữa gọi là nhú vú hay đầu vú Quanh vú là một vòng niêm mạc nhiễm sắc tố gọi là quầng vú, quầng

vú có hình dạng, kích thước thay đổi tùy theo từng người, màu sắc phụ thuộc vào màu da: người tóc hoe quầng vú có màu hồng; da ngăm đen quầng vú màu nâu; người da đen quầng vú cũng màu đen Quanh quầng vú có những hạt nhỏ, đó chính là những tuyến nhỏ

gọi là tuyến (hạt) Montgometry Núm vú cũng có những tuyến mồ hôi tiết ra một ít chất nhờn

Cấu tạo của vú từ nông vào sâu là da, các hốc mỡ dưới da, rồi đến các tuyến sữa dạng chùm hợp thành các tiểu thùy và thùy (mỗi thùy đổ sữa vào một ống tiết sữa, trước khi mở ra đầu vú thì phình thành xoang sữa), sâu nhất là lớp mỡ sau vú nằm nông trước

cơ ngực lớn

Mô vú từ xương đòn trải xuống tới một vài xương sườn cuối và từ xương ức ở giữa ngực đến phía sau của nách Hầu hết mô tuyến vú đều ở phía trước của nách và phía trên của vú; mô mỡ chủ yếu ở phần giữa và dưới của vú Xương sườn nằm ở phía sau của vú, đôi khi có thể thấy cứng và gồ lên

Mô tuyến vú kẹp vào giữa các lớp mỡ Mô mỡ có tính co giãn nên vú nảy lên được Mô tuyến vú chắc và dai Mô tuyến vú gồm toàn bộ ống tuyến và tiểu thùy tuyến Các thùy tạo ra sữa và các ống dẫn sữa đến núm vú Có từ 5 – 9 hệ thống ống dẫn sữa riêng biệt, không nối với nhau nhưng đan vào nhau giống như rễ cây Mỗi hệ thống ống dẫn mở ra riêng biệt ở núm vú, do vậy sữa tiết ra qua nhiều lỗ mở Vú còn có cả tổ chức liên kết, tổ chức này kết nối toàn cơ thể và tạo ra một cấu trúc rắn giống gelatin

Vú có rất ít cơ, chủ yếu ở quầng vú, chính vì vậy mà quầng vú co lại và nhô ra khi trời lạnh hay khi cho con bú Cũng có những cơ nhỏ quanh các thùy vú giúp tiết sữa

Giống như tất cả các phần khác của cơ thể, vú có các động mạch, tĩnh mạch và dây thần kinh

Kích thước của vú chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ mỡ so với các mô khác của vú Phần còn lại là tổ chức (mô) tuyến vú Mỡ có thể thay đổi khi tăng cân hoặc giảm cân, nhưng mô tuyến vú thường hằng định Kích thước vú không ảnh hưởng đến khả năng tiết sữa, nguy cơ bị ung thư hoặc các bệnh về vú khác

 Các khối u lành tính ở ngực:

Có hai loại: U nang và u tuyến xơ

Hình 1.3: Các khối u lành tính ở ngực

b U tuyến xơ

Hình 1.4: U tuyến xơ (mũi tên) ở ngực phải của một phụ nữ 40 tuổi

U tuyến xơ là một dạng u lành tính Đây là loại u tròn, nhẵn tạo cảm giác như là một u nang nhưng nó nhẵn cứng giống như hòn bi rơi vào trong mô vú U này di động dễ dàng trong mô vú và thường ở gần núm vú nhưng cũng có thể xuất hiện ở bất kỳ nơi nào trong vú và rất dễ phân biệt với các mô vú còn lại

Kích thước khối u từ rất nhỏ 5mm đến kích thước bằng quả chanh 5cm, lớn nhất gọi là u tuyến xơ khổng lồ U tuyến xơ thường thấy rõ trên phim chụp vú hoặc siêu âm Sinh thiết cũng có thể chỉ ra u tuyến xơ Bản thân u tuyến xơ là vô hại và không cần phải cắt bỏ khi chúng ta chắc chắn là u tuyến xơ Phụ nữ trẻ có xu hướng bị u tuyến xơ nhiều

hơn và có ít khả năng bị ung thư vú hơn phụ nữ nhiều tuổi hơn, do đó không cần phải cắt

bỏ u tuyến xơ ở phụ nữ trẻ Nhưng ở phụ nữ trung niên và người nhiều tuổi hơn lại nên cắt bỏ tất cả những u tuyến xơ để chắc chắn họ không bị ung thư

Năm 1993, một nghiên cứu mới của bác sỹ Page chỉ ra phụ nữ bị u tuyến xơ có thể

bị tăng nguy cơ ung thư Loại u tuyến xơ đặc biệt được gọi là u tuyến xơ phức tạp Điều quan trọng cần chú ý là u tuyến xơ không chuyển thành ung thư Tuy nhiên, chúng là mốc của nguy cơ trong tương lai giống như tiền sử gia đình Khoảng 1/3 tất cả các u tuyến xơ

là loại phức tạp Bác sỹ Page nhận thấy khi kết hợp với tiền sử gia đình trong mối quan hệ đời thứ nhất thì u tuyến xơ này làm tăng nguy cơ ung thư lên 3 lần Điều này dẫn đến khả năng cắt bỏ u tuyến xơ phức tạp ở phụ nữ có tiền sử gia đình đời thứ nhất

a Điều trị u nang

Để chọc hút một u nang, bác sỹ dùng một kim nhỏ giống như kim để tiêm insulin

để gây tê vùng da nhạy cảm ở trên khối u vú, sau đó dùng một kim lớn hơn (giống loại dùng để lấy máu) gắn vào xylanh và chọc qua vú vào u nang để hút dịch U nang sẽ bị xẹp

giống như bọng nước bị vỡ Chọc hút nang là thủ thuật y học nên làm, nó rất dễ thực hiện

và ngay sau khi tiến hành cả bác sỹ và bệnh nhân đều biết rõ là lành tính Thủ thuật này thường không đau Dịch hút ra từ u nang trông kinh khủng nhưng đều vô hại, nó có thể có nhiều màu sắc khác nhau, thường là màu xanh hoặc nâu hoặc vàng; đôi khi dịch hút có thể là sữa đối với những người đang cho con bú Lượng dịch trong u nang cũng khác nhau

từ vài giọt đến một cốc

Ở Thụy Điển, các bác sỹ tiêm không khí vào trong nang sau khi chọc hút để ngăn ngừa tái phát Đây là một giả thiết đáng quan tâm nhưng chưa được chứng minh và vẫn nên dùng thử nếu u tái phát nhiều lần Thường thì một phụ nữ chỉ bị một hoặc hai nang trong cả cuộc đời, nhưng vài người lại có nhiều nang và bị nhiều lần

Nếu các nang là vô hại thì tại sao chúng ta lại phải chọc hút chúng? Có nhiều lý

do nhưng quan trọng nhất là chúng ta cần phải chắc chắn khối u đó thực sự là u nang Có nhiều cách khác để xác định u nang – u nang có thể biểu hiện bằng vùng tăng tỷ trọng trên phim chụp vú thông thường và sau đó có thể làm siêu âm để xem đó là u nang hay khối u rắn Nếu là u rắn thì sóng siêu âm dội lại và biểu hiện bằng bóng mờ ở phía sau Tuy nhiên, nếu là u nang thì sóng siêu âm sẽ đi qua khối u và không tạo thành bóng mờ

b Điều trị u tuyến xơ

U tuyến xơ rất dễ cắt bỏ có thể thực hiện dưới gây tê tại chỗ; phẫu thuật viên chỉ đơn giản rạch một đường nhỏ, tìm khối u và cắt bỏ Một vài kỹ thuật viên thích rạch một đường nhỏ xung quanh núm vú rồi đi xuyên qua đó vào khối u vì vết rạch ở núm vú tạo sẹo ít gây chú ý Cách này không được coi là tốt vì khó tìm thấy u

Trong hầu hết trường hợp, phụ nữ chỉ bị một u tuyến xơ và nếu được cắt bỏ thì thường không tái phát Nhưng một số phụ nữ bị vài lần trong đời và một số lại bị nhiều u tuyến xơ

 Điều trị bằng châm cứu:

Sử dụng các huyệt: Hành gian, Kiên tĩnh, Nhũ căn (ngày châm một lần)

1.2 Các bệnh viêm nhiễm ở bộ phận sinh dục nữ

Hình 1.5: Vị trí giải phẫu của bộ phận sinh dục nữ

1.2.1.1 Đại cương về viêm sinh dục

Viêm sinh dục nữ là những bệnh lý nhiễm khuẩn đường sinh dục phụ nữ Bệnh khá phổ biến, 80% những người bị bệnh phụ khoa là viêm sinh dục, (Theo thống kê giai đoạn

1 (từ 28/11/2006-11/12/2006) của Trung tâm Chăm sóc Sức khoẻ sinh sản TP.HCM và Hội Liên hiệp Phụ nữ tại 6 huyện ngoại thành, thì tỷ lệ viêm nhiễm phụ khoa của phụ nữ ngoại thành ở độ tuổi 15-49 là 59,3%, trong đó các bệnh viêm âm đạo do vi khuẩn, do nấm, do Trichomonas chiếm 31,5%, các bệnh lý phụ khoa khác chiếm khoảng 5,6%.)

Viêm sinh dục có tầm quan trọng trong bệnh lý phụ khoa vì nó là nguyên nhân gây nhiều rối loạn trong đời sống và hoạt động sinh dục của người phụ nữ Hiện nay, trong việc kế hoạch hóa gia đình thì viêm sinh dục ảnh hưởng đến khả năng sử dụng dụng cụ tử cung tránh thai và đó cũng là yếu tố thuận lợi làm tăng bệnh lây truyền qua đường tình dục trong đó có nhiễm HIV [3]

a Đặc điểm

- Phổ biến, hay gặp trong độ tuổi hoạt động sinh dục

- Các bộ phận của đường sinh dục dưới và trên đều có thể bị viêm nhiễm

- Hình thái cấp tính và mạn tính đều có thể gặp và hình thái mạn tính điều trị kéo dài kém hiệu quả

- Phát hiện bệnh sớm, điều trị sẽ khỏi hẳn và tránh được những biến chứng xấu như viêm tắc ống dẫn trứng, đau trong viêm phần phụ mạn tính

- Nhiễm khuẩn sau sẩy, sau đẻ

- Kém vệ sinh khi giao hợp, sau khi hành kinh

c Mầm bệnh

Trong các trường hợp bệnh phụ khoa thì có tới 1/3 trường hợp nhiễm nấm âm đạo candida hoặc trichomonas và có tới 50% trường hợp viêm do tạp khuẩn, chủ yếu là vi khuẩn yếm khí gardnerellavaginalis Các vi khuẩn Gr , Gr đều có thể có mặt trong viêm sinh dục như tụ cầu vàng, E.coli, Klebsiella pn., Pseudomonas, Enterobacter, liên cầu, Mycoplasma genitalis, Gardnerella vaginalis, Chlamydia, Neisseria gonorrhae và cả

vi khuẩn kỵ khí

Các ký sinh trùng như Trichomonas vaginalis, nấm Candida Các mầm bệnh trên làm thay đổi môi trường âm đạo, thay đổi pH bình thường của âm đạo (3,8 – 4,4) Quần thể vi khuẩn không gây bệnh như Lactobacillus (Doderlein) bị giảm hoặc bị tiêu diệt, tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển

1.2.1.2 Các loại viêm sinh dục

Có 4 loại: Viêm âm đạo, viêm cổ tử cung, viêm niêm mạc tử cung và viêm phần phụ

a Viêm âm đạo

Có 5 loại: Viêm âm đạo do Trichomonas vaginalis (ký sinh trùng roi), do nấm, do

vi khuẩn thường, do vi khuẩn lậu và do Gardnerella vaginalis

 Viêm âm đạo do Trichomonas vaginalis (ký sinh trùng roi)

Hình 1.6: Hình ảnh dưới kính hiển vi của: a) Trichomonas vaginalis, b) Chlamydia

( )− ( )+

Viêm âm đạo do Trichomonas đứng hàng thứ hai sau nguyên nhân nấm Hàng năm, có khoảng 180 triệu phụ nữ trên thế giới có thể bị nhiễm trùng roi

Đường lây truyền từ niệu đạo của nam giới mang ký sinh trùng là đường lây truyền chủ yếu Ngoài ra còn có thể do nguồn nước tắm giặt mà người bệnh đã dùng

Triệu chứng: Ngứa, rát ở âm đạo, âm hộ, đôi khi ngứa ở hậu môn Trường hợp bệnh nhân bị lâu ngày, hoặc tái phát thì có thể không có triệu chứng này Khí hư loãng, đục, vàng nhạt, thường có bọt

Niêm mạc âm đạo viêm đỏ, nổi cục, do niêm mạc âm đạo phản ứng với viêm nên hình thành các đảo tân lymphô bào Viêm có thể lan đến cả cổ tử cung

 Viêm âm đạo do nấm

Nấm gây bệnh ở niêm mạc âm đạo chủ yếu là Candida Albicans ( Trong một cuộc thăm dò tình hình huyết trắng âm đạo của các bệnh nhân đến khám tại Bệnh viện Da liễu, cho thấy trên 30% phụ nữ bị nhiễm nấm này), tropicalis, krusei (còn gọi là monilia) Bệnh

này thường gặp ở người có thai, đái tháo đường

Triệu chứng: rất ngứa (âm hộ, âm đạo) Khí hư ít, như bột hoặc sánh, có khi trông như vẩy nhỏ

Âm hộ, âm đạo đỏ sẫm, khí hư trắng, như vẩy nhỏ

 Viêm âm đạo do vi khuẩn thường

Bệnh hay gặp ở những người đã mãn kinh, đã bị cắt 2 buồng trứng, ở em gái trước tuổi dậy thì

Triệu chứng: khí hư vàng như mủ, có thể lẫn ít máu Âm đạo xung huyết, đỏ

 Viêm âm đạo do vi khuẩn lậu

Thường kèm theo viêm âm hộ, viêm cổ tử cung

Triệu chứng: ra nhiều khí hư, đặc trắng hay xanh đục, tiểu buốt

 Viêm âm đạo do Gardnerella vaginalis

Có 2 hình thái viêm cổ tử cung: viêm ngoài cổ tử cung và viêm trong cổ tử cung

 Viêm ngoài cổ tử cung

Viêm ngoài cổ tử cung do Trichomonas âm đạo, nấm, vi khuẩn thường, chẩn đoán như trong viêm âm đạo Viêm ngoài cổ tử cung do lậu cầu khuẩn sau khi đã gây viêm cấp tính ở âm hộ, âm đạo vi khuẩn lan tới cổ tử cung Cổ tử cung đỏ tấy, sần sùi hoặc loét Khí hư nhiều, xanh, phối hợp có mủ Kèm theo triệu chứng chung là sốt, đau hạ vị, đau vùng lưng, tiểu buốt

( )−

Viêm ngoài cổ tử cung hay gặp nhiều hơn

 Viêm trong cổ tử cung

Viêm trong cổ tử cung do lậu cầu khuẩn: khí hư ra nhiều, đục, màu xanh, có mủ (có thể lẫn máu)

Viêm trong cổ tử cung do Chlamydia: có thể không có triệu chứng, nhưng thường khí hư nhầy mủ, lây lan từ nam giới có viêm niệu đạo do Chlamydia

Viêm cổ tử cung là một trong những yếu tố thuận lợi cho việc phát sinh ung thư cổ

tử cung

b Viêm niêm mạc tử cung

Viêm niêm mạc tử cung ít gặp, mầm bệnh do vi khuẩn lậu và Chlamydia Viêm niêm mạc tử cung thường kèm theo với viêm cổ tử cung và viêm phần phụ cấp tính

Triệu chứng lâm sàng: sau giao hợp vài ngày khí hư ra nhiều, như mủ, đặc, màu xanh Tử cung to, nắn vào tử cung bệnh nhân kêu đau

 Điều trị bằng châm cứu:

Chọn các huyệt: Tam âm giao, Quan nguyên, Qui lai, Trung cực, Thận du, Bát liêu, mỗi lần chọn 2 – 3 huyệt, kích thích vừa, châm cách nhật Thể hàn ngưng dùng cứu

Có thể dùng điện châm hoặc thủy châm

 Một số bài thuốc Đông y:

- Long đởm tả can thang

- Thấp nhiệt độc thịnh: Hoàng liên giải độc thang gia giảm

- Khí trệ ứ huyết: Đào hồng tứ vật thang gia Tâm lăng, Nga truật

- Thấp nhiệt ứ kết: Hoàng liên giải độc thang gia giảm

- Hàn ngưng khí trệ: Thiếu phúc trục ứ thang (Y lâm cải thác)

1.3 Các khối u lành tính ở bộ phận sinh dục nữ và các phương pháp điều trị

Có 4 loại: U xơ tử cung, u nang buồng trứng, khối u đệm buồng trứng và khối u tế bào mầm

U xơ tử cung (UXTC) là khối u lành tính ở tử cung, thường gặp ở phụ nữ trong độ tuổi hoạt động sinh dục, thường gặp từ 30 – 50 tuổi UXTC cũng thường gặp ở phụ nữ béo phì, phụ nữ độc thân, hay có ít con

U xơ tử cung là một khối u tròn, bầu dục, đặc, mật độ chắc, mặt cắt màu trắng, giới hạn rõ với lớp cơ tử cung bao quanh có màu hồng, không có vỏ Khối u có cấu trúc là cơ trơn

Số lượng u có thể chỉ có một với kích thước to, hoặc có nhiều nhân xơ kích thước nhỏ hoặc vừa phải

Vị trí của u xơ tử cung:

 Ở thân tử cung:

- U dưới phúc mạc: có thể có cuống hay không Khối u có thể có kích thước khá lớn

- U kẻ: thường gặp nhất, số lượng có thể có nhiều khối u, kích thước lớn, phát triển

từ phần giữa của cơ tử cung, hình tròn và đối xứng, làm biến dạng buồng tử cung

- U dưới niêm mạc: thường có một khối u, gây nhiều biến chứng nhất như ra huyết

bất thường, kinh đau U phát triển, làm kín buồng tử cung, niêm mạc bị hoại tử, chảy máu

 Ở cổ tử cung: loại này phát triển ở âm đạo của cổ tử cung

- Đau vùng hạ vị hoặc hố chậu Đau kiểu nặng bụng, tức bụng (40% trương hợp) Đau thường xuất hiện khi bệnh nhân đứng, hoặc lúc mệt nhọc, giảm khi nằm Đau hoặc tức bụng kéo dài có thể do khối u chèn ép vào tạng ở bên cạnh

Cách điều trị hiện nay là ngoại khoa: phẫu thuật bóc tách nhân xơ bảo tồn chức năng của tử cung, hoặc điều trị triệt để là cắt tử cung hoàn toàn

1.3.2 U nang buồng trứng

Hình 1.7: U nang buồng trứng

Là u có vỏ bọc ngoài (vỏ nang) trong có chứa một chất dịch, gặp ở tất cả mọi lứa tuổi Chia làm hai loại u nang cơ năng và u nang thực thể

a) U nang cơ năng:

Sinh ra do rối loạn chức phận buồng trứng, không có tổn thương giải phẫu Là những nang nhỏ, vỏ mỏng, căng nước, chỉ gặp ở những phụ nữ còn hành kinh và tiến triển nhanh, mất đi sau vài vòng kinh

 Nang hoàn tuyến:

Lớn hơn nang bọc noãn, gặp ở một hoặc hai bên buồng trứng, vỏ nang mỏng, trong chứa dịch

Triệu chứng: hầu hết bệnh nhân có triệu chứng đau ở tiểu khung, khám thấy có một khối u to, đường kính có thể trên 10cm

Phẫu thuật chỉ đặt ra khi có dấu hiệu xoắn nang hoặc vỡ nang

b) Nang thực thể:

Thường là lành tính, tuy nhiên vẫn có khả năng ác tính

 U nang nước: là u lành tính, thường vỏ mỏng, cuống dài, trong chứa dịch trong, nang thường không dính vào xung quanh, đôi khi có nhú ở mặt trong hoặc mặt ngoài của vỏ nang, nếu có nhú thường là ác tính

 U nang nhầy: nang có nhiều thùy nên có thể rất to, thành nang dày có 2 lớp: lớp ngoài là tổ chức xơ, ở trong là lớp thượng bì trụ đơn, trong nang chứa chất nước đặc nhầy màu vàng Nang nhầy có thể dính vào các tạng xung quanh

Bệnh nhân thường có cảm giác nặng ở tiểu khung, phần lớn không có triệu chứng Điều trị: phẫu thuật cắt bỏ nang, trường hợp bệnh nhân chưa có con thì bóc tách nang để lại phần lành buồng trứng, đối với người nhiều tuổi nên cắt bỏ buồng trứng

 U nang bì:

Thường gặp nhất là u quái (teratoma) và khối u tế bào mầm, có thể gặp ở tuổi sinh

đẻ, (10% gặp khi mang thai) tuổi sau mãn kinh hoặc ở trẻ em Thành nang có cấu trúc như

da có lớp sừng, mỡ, mồ hôi, trong nang chứa tóc, răng, bã đậu

Triệu chứng: thường không có triệu chứng, thường phát hiện khi mổ lấy thai hoặc khi chụp X quang thấy răng trong u

Phẫu thuật là phương pháp tốt nhất vì tỷ lệ ác tính của khối u nên người ta thường cắt bỏ cả buồng trứng

Tiến triển và biến chứng:

• Xoắn u nang: thường xảy ra với nang bì, kích thước không to lắm và nặng, đôi khi xảy ra với nang nhầy, nang nước Bệnh nhân đau đột ngột dữ dội, vã mồ hôi, choáng nôn, rối loạn nhu động ruột

• Ung thư: có thể gặp ở nang nước, có các nhú trong vỏ nang

• Vỡ u nang: thường xảy ra sau khi bị xoắn nhiều vòng hoặc do chấn va đập vào u nang

• Nhiễm khuẩn u nang: xảy ra sau khi xoắn u nang, nhiễm khuẩn làm u nang to lên dính vào các tạng xung quanh

• Nang chèn ép tiểu khung: chén ép trực tràng, bàng quang, niệu quản Nang to tiến triển trong nhiều năm choán hết ổ bụng chèn ép tĩnh mạch dưới gây phù

• Có thai kèm u nang: u nang có thể gây sẩy, đẻ non

Hội chứng buồng trứng đa nang

Ở hội chứng này, buồng trứng có một lớp vỏ dày, chắc và không có sự phóng noãn Do vỏ buồng trứng dày nên hằng tháng các nang trứng không thể phát triển thoải mái, cũng như không thể phá vỡ lớp vỏ dày để có hiện tượng phóng noãn

Biểu hiện ban đầu của hội chứng buồng trứng đa nang là kinh nguyệt không đều, thường là thưa và kéo dài, máu kinh thất thường, ít Các nang trứng sẽ tích tụ dần nội tiết

tố, làm thay đổi đáng kể tình trạng nội tiết ở người phụ nữ

Bệnh được phát hiện càng muộn, việc điều trị càng khó khăn và ít hiệu quả Những phụ nữ từng mắc hội chứng buồng trứng đa nang rất dễ bị sẩy thai Theo thống kê, cứ 5 phụ nữ thì 1 người có dấu hiệu của bệnh này

Phương pháp điều trị:

Nguyên tắc điều trị chung đối với hội chứng đa nang buồng trứng là gây phóng noãn hoặc có thể can thiệp ngoại khoa buồng trứng: Bác sĩ cắt bỏ một phần hoặc chọc thủng vài vị trí bề mặt buồng trứng để giải phóng các nang noãn Bằng kỹ thuật nội soi,

họ trổ vài điểm trên bề mặt buồng trứng, phá vỡ bức tường dày và chọc bớt vài nang noãn phát triển dở dang trước kia Các nang bị phá này sẽ làm thay đổi nội tiết, giúp các thuốc kích thích phóng noãn có tác dụng hơn, đồng thời các nang khác có cơ hội lách vào những khoảng trống vừa tạo ra để to lên và vỡ ra ngoài

Bệnh có thể gặp ở mọi lứa tuổi

Khối u đệm buồng trứng chiếm tỷ lệ 5 – 7% của tất cả các khối u buồng trứng, là khối u có nguồn gốc từ lớp đệm như thecoma, leydig gralosa…

Khối u đệm buồng trứng thường là lành tính hoặc độ ác tính thấp Khoảng 50% khối u đệm buồng trứng là không có hoạt động nội tiết và hầu hết là u tế bào hạt (granualosa cell tumors)

Khối u tế bào hạt thường là ác tính và khối u tế bào vỏ nang (thecoma) thường lành tính

Triệu chứng: thường biểu hiện đau ở hạ vị, chảy máu ở tử cung Đôi khi triệu chứng biểu hiện vỡ u nang, xoắn u

Phẫu thuật là phương pháp quan trọng cần thực hiện đầu tiên

Khối u tế bào mầm chiếm tỷ lệ khoảng 15 – 20% của tất cả các loại khối u buồng trứng, là loại khối u có nguồn gốc từ tế bào mầm Khối u tế bào mầm thường gặp ở người trẻ tuổi, thường gặp dưới 20 tuổi Những bệnh nhân trẻ hơn thường là ác tính

Triệu chứng: khoảng 85% có triệu chứng đau bụng, sờ thấy khối u ở hạ vị, khoảng 10% có thể gặp vỡ u, xoắn u, chảy máu, đôi khi có thể sốt (10%), chảy máu âm đạo (10%)

Phẫu thuật là phương pháp tốt nhất hiện nay

CHƯƠNG 2: SỰ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM

VỤ 2.1 Sự hình thành đề tài nghiên cứu

Từ phần tổng quan về các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực

và bộ phận sinh dục của phụ nữ và các phương pháp điều trị được áp dụng hiện nay đã được trình bày ở trên, chúng tôi có những nhận xét sau đây:

a Viêm sinh dục nữ là những bệnh lý nhiễm khuẩn đường sinh dục phụ nữ Bệnh khá phổ biến, 80% những người bị bệnh phụ khoa là viêm sinh dục Viêm sinh dục có tầm quan trọng trong bệnh lý phụ khoa vì nó là nguyên nhân gây nhiều rối loạn trong đời sống và hoạt động sinh dục của nữ giới Theo thống kê của Bộ Y tế cho biết, các trường hợp nhiễm khuẩn phụ khoa mỗi năm tăng từ 15% đến 27% Đây là hồi chuông báo động về nguy cơ sức khỏe cho phụ nữ Việt Nam

Để điều trị viêm nhiễm sinh dục nữ thường sử dụng phương pháp nội khoa, chủ yếu là sử dụng Tây dược Nếu việc điều trị này thất bại, các nhà chuyên môn sử dụng các

kỹ thuật như: đốt bằng điện, đốt bằng dầu mù u Trong các trường hợp trên không những gây đau, khó chịu cho bệnh nhân, mà còn để lại các vết tổn thương không nhỏ và không thẩm mỹ

Để khắc phục những nhược điểm vừa nêu, trong những năm gần đây việc nghiên cứu ứng dụng laser He – Ne làm việc ở bước sóng 632,8nm trong điều trị viêm nhiễm sinh dục nữ đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam

Khi sử dụng laser khí He – Ne làm việc ở bước sóng 632,8nm trong điều trị viêm nhiễm đường sinh dục nữ có nhiều ưu điểm Đó là:

- Hiệu quả cao so với phương pháp nội khoa

- Kỹ thuật điều trị đơn giản có thể phổ cập rộng rãi

- Không gây đau

Song trên lâm sàng gặp phải một số nhược điểm khó khắc phục Đó là:

- Mỗi chiếc laser khí He – Ne có một giá trị công suất nhất định Chính vì vậy, khi điều trị viêm lộ tuyến cổ tử cung cho kết quả thấp

- Thiết bị cồng kềnh, nên việc điều trị đôi khi gặp khó khăn

b Các khối u lành tính ở ngực như: u nang, u tuyến xơ thường gặp ở mọi lứa tuổi

Để điều trị các khối u lành tính ở ngực, hiện nay được tiến hành theo hai phương thức sau:

- Đối với u nang: sử dụng kim để hút dịch

- Đối với u tuyến xơ: sử dụng phẫu thuật cắt bỏ Tuy kỹ thuật phẫu thuật không ngừng được cải tiến, song việc để lại sẹo là không thể tránh khỏi Hơn nữa, phụ nữ trẻ có xu hướng bị u tuyến xơ nhiều hơn

c Các khối u lành tính ở bộ phận sinh dục như: u xơ tử cung, u nang buồng trứng Để điều trị các khối u trên thường sử dụng phương pháp phẫu thuật Theo chúng tôi, phẫu thuật là biện pháp sau cùng, sau khi đã điều trị bằng các phương pháp khác thất bại

Từ những phân tích trên đây, phòng thí nghiệm Công nghệ laser – Khoa Khoa học ứng dụng đề xuất việc “Nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp trong điều trị một số bệnh phụ khoa”

Chương trình nghiên cứu trên chia làm ba giai đoạn chính

- Giai đoạn thứ nhất:

Với ý tưởng sử dụng chùm tia laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp để điều trị: các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ theo phương thức không xâm lấn Chính vì vậy, trong giai đoạn này, việc tìm các bước sóng thích hợp của laser bán dẫn loại phun để phục vụ cho công tác điều trị đóng vai trò hết sức quan trọng

Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi tiến hành mô phỏng sự lan truyền chùm tia laser bán dẫn làm việc ở bước sóng khác nhau với công suất thấp trong mô bằng phương pháp Monte Carlo ở vùng ngực và vùng chậu hông

- Giai đoạn thứ hai:

Sau khi xác định được bước sóng cần thiết để phục vụ cho điều trị, tiến hành xây dựng cơ sở lý luận của phương pháp điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và khối u lành tính ở hệ sinh dục và ngực của nữ bằng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp Trên cơ sở lý luận của phương pháp điều trị, tiến hành thiết kế

và chế tạo thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục của nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp

- Giai đoạn thứ ba:

Tổ chức triển khai sử dụng thiết bị nghiên cứu chế tạo được trong điều trị lâm sàng

để đánh giá toàn diện về thiết bị nghiên cứu chế tạo được

2.2 Mục tiêu của đề tài

Ở nữ giới, cơ quan sinh dục liên hệ chặt chẽ với việc sinh sản và nuôi dưỡng con cái Chính vì vậy, việc điều trị các bệnh ở cơ quan này phải đảm bảo:

- Hiệu quả điều trị cao

- Bảo toàn tuyệt đối chức năng sinh lý của chúng;

- Hoàn toàn không để lại bất kỳ di chứng nào

Chính vì vậy, đề tài được thực hiện với 3 mục tiêu:

Thứ nhất, sử dụng phương thức điều trị không xâm lấn, được thực hiện trên nền

kỹ thuật cao, nhằm đạt hiệu quả tốt nhất trong điều trị Đồng thời, bảo tồn tuyệt đối chức năng sinh lý của các cơ quan cần điều trị

Thứ hai, xây dựng hoàn chỉnh cơ sở lý luận của phương pháp điều trị, nhằm mang

lại hiệu quả cao trong chữa trị, đồng thời không gây tai biến và phản ứng phụ trong và sau điều trị Trên cơ sở ấy, tiến hành thiết kế và chế tạo thiết bị mẫu

Cuối cùng là tổ chức triển khai sử dụng thiết bị nghiên cứu chế tạo được trong

điều trị lâm sàng Trên cơ sở kết quả thu được từ quá trình điều trị lâm sàng, tiến hành đánh giá toàn diện về thiết bị nghiên cứu chế tạo được

2.3 Nhiệm vụ chính của đề tài

Để thực hiện tốt các mục tiêu vừa nêu trên, chúng tôi sử dụng chùm tia laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp trong điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa và khối u lành tính ở ngực và hệ sinh dục nữ theo phương thức không xâm lấn

Chính vì vậy, nhiệm vụ chính của đề tài gồm:

2.1.1 Mô phỏng sự lan truyền của chùm tia laser làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp bằng phương pháp Monte Carlo ở mô vùng ngực

và mô vùng chậu hông Từ kết quả mô phỏng cho phép lựa chọn được bước sóng thích hợp của laser bán dẫn phục vụ cho việc điều trị một số bệnh phụ khoa theo phương thức chữa trị không xâm lấn

2.1.2 Xây dựng cơ sở lý luận của phương pháp điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp

2.1.3 Trên cơ sở lý luận của phương pháp điều trị, tiến hành thiết kế thô và chi tiết thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn làm việc ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp

2.1.4 Tiến hành chế tạo thiết bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối

u lành tính ở ngực và bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp

2.1.5 Tổ chức nghiên cứu sử dụng thiết bị chế tạo được trong điều trị lâm sàng 2.1.6 Trên cơ sở kết quả điều trị lâm sàng, tiến hành đánh giá toàn diện về thiết

bị điều trị các bệnh viêm nhiễm phụ khoa, các khối u lành tính ở ngực và

bộ phận sinh dục nữ bằng laser bán dẫn công suất thấp

2.1.7 Kết luận

CHƯƠNG 3: TƯƠNG TÁC CỦA CHÙM TIA LASER VỚI MÔ SINH HỌC

Ánh sáng đã được sử dụng để chữa bệnh từ nhiều thế kỷ trước Những người Hy Lạp, La mã và Ai cập cổ đại đã sử dụng liệu pháp chữa bệnh ánh sáng tác động vào những điểm bị đau trên thân thể con người để làm dịu đi các triệu chứng của nhiều hội chứng Chúng ta biết rằng khi ánh sáng mặt trời chiếu vào da, toàn bộ cơ thể của chúng ta cảm nhận được những tác động của nó Các nhà khoa học hiểu rõ hơn về bản chất của ánh sáng và tác động tích cực của nó lên cơ thể, do đó họ có khả năng để phát triển những kỹ thuật và những thiết bị sử dụng ánh sáng như là một phần của quá trình để chữa bệnh

Năm 1903, Nils Finsen, một tiến sĩ y học người Đan Mạch, được trao tặng giải thưởng Nobel cho thành công trong điều trị bệnh lao, bệnh còi xương và luput thông thường bằng ánh sáng tử ngoại Đây là ứng dụng đầu tiên được thừa nhận đối với ánh sáng nhân tạo dùng để điều trị bệnh

Sau đó, vào năm 1916, Albert Einstein

đề xướng nguyên lý cơ bản của việc vận hành laser Phát minh về laser có thể có từ năm

1958 với sự công bố qua bài báo khoa học, Infrared and Optical Masers, bởi Arthur L.Schawlow và Charles H.Townes, những người làm việc tại phòng thí nghiệm Bell Labs Tuy nhiên, cho đến năm 1960, Swiftly Maiman đã tạo ra laser ruby đỏ đầu tiên

Từ "LASER" là một từ viết tắt của Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation, nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức

Năm 1923, một nhà nghiên cứu người Nga, Alexander Gurwitsch là người đầu tiên khám phá ra rằng những tế bào phát ra những ánh sáng hồng ngoại như một phương tiện truyền thông bên trong tế bào Ông ta nhận xét rằng ánh sáng này có thể được truyền từ một ống nghiệm tới ống nghiệm khác kề bên mà không có bất kỳ sự tiếp xúc vật lý nào giữa chúng Ông ta gọi điều này là sự phát xạ hồng ngoại “mitogenetic radiation” hay

“bức xạ gây phân bào”

Vào năm 1967, Dr Andre Mester, một giáo sư giải phẫu thuộc Đại học Semmelweis ở Hungary, đã thực hiện một loạt các thí nghiệm mang tính cách mạng, trong đó minh chứng được mô tả bằng tài liệu đầu tiên là hiệu ứng làm lành vết thương bằng laser Ông được xem như là cha đẻ của việc trị liệu bằng laser Trong những nghiên cứu sớm nhất của mình, ông ta đã khám phá ra rằng sự tăng trưởng của mô được gia tốc cùng với laser trị liệu Những thí nghiệm tiếp theo của ông ấy đã chứng minh không

những cải thiện việc làm lành bằng phép chữa bệnh ánh sáng mà còn chứng tỏ rằng việc chữa khỏi là một hiện tượng có tổ chức và không phải là một hiện tượng cục bộ Công việc của ông đã khiến nhiều nhà nghiên cứu khác ở Châu Âu và Đông Âu quan tâm đến giá trị của phép chữa bệnh laser, rất lâu trước khi nó được quan tâm ở Châu Á, Châu Phi

Một làn sóng gần đây bắt đầu sử dụng các laser y học khắp thế giới, đặc biệt trong giải phẫu, nha khoa và vật lý trị liệu Có hai loại laser y học: công suất cao và công suất thấp Trong những lĩnh vực y học và nha khoa, laser công suất cao được sử dụng như những dụng cụ cắt vô cùng chính xác, làm nhỏ đi chấn thương so với giải phẫu truyền thống Trong lĩnh vực vật lý trị liệu, laser công suất thấp được sử dụng bởi những bác sĩ chuyên khoa, những người nắn cột sống, những người thao tác trị liệu và những người châm cứu vật lý vì khả năng giảm đau của nó, kích thích việc làm lành, và tạo ra nhiều tác động tích cực có tổ chức thông qua hiệu ứng kích thích sinh học

3.1 Cơ sở tương tác của laser với mô sinh học [4]

Laser được sử dụng trong y học với mục đích chính là thay đổi mô một cách triệt

để Trong tất cả các trường hợp, năng lượng điện từ được hấp thụ bởi mô hoặc bởi các tác nhân ngoại sinh Những quá trình kế tiếp có thể được phân loại theo quang hóa, nhiệt, hay quang cơ Quá trình trội được xác định bởi tốc độ mà tại đó năng lượng được hấp thụ trên một đơn vị thể tích mô Đối với sự hấp thụ tuyến tính, lượng này đơn giản là tích của hệ

số hấp thụ của mô và mật độ công suất tại chỗ chiếu Cả hai thông số này có thể thay đổi nhiều về độ lớn để có thể cho các kết quả chữa trị trong một phạm vi rộng Sự tối ưu hóa các quá trình này yêu cầu kiến thức về những tính chất quang học mô và sự lan truyền ánh sáng

a Sự hấp thụ

Những ứng dụng laser trong lâm sàng trải dài trên dải phổ với bước sóng từ 193nm (laser excimer tử ngoại) đến 10,6µm (laser CO2 hồng ngoại) Năng lượng photon tương đương là 6,4-0,12eV Sự hấp thụ của một photon bởi một nguyên tử hay phân tử có thể xảy ra khi năng lượng của nó phù hợp với sự chênh lệch năng lượng giữa những trạng thái lượng tử riêng biệt của nguyên tử hay phân tử Những quá trình hấp thụ này (và những sự kiện kế tiếp) thường được miêu tả trong một sơ đồ Jablonski (Lakowicz 1999) Hình 3.1

cho thấy một sơ đồ tiêu biểu cho một phân tử hữu cơ Trạng thái nền singlet được biểu diễn bởi S0 và những trạng thái kích thích điện tử singlet đầu tiên và thứ hai là S1 và S2 tương ứng Những mức dao động 0, 1, 2… được liên kết với mỗi trạng thái điện tử Trong

sơ đồ, những sự chuyển tiếp điện tử liên quan đến sự hấp thụ photon được chỉ ra bởi những mũi tên thẳng đứng Đối với phân tử theo giả thuyết này, trạng thái kích thích singlet đầu tiên có thể được di chuyển bởi sự hấp thụ tại bốn bước sóng khác nhau tương ứng với những sự chuyển tiếp từ trạng thái nền đến mỗi mức dao động Những sự hấp thụ này xảy ra trên một thang thời gian khoảng 10-15 giây Sự kích thích tới mức dao động bậc cao hơn được theo sau bởi một sự phân rã không bức xạ đến mức thấp nhất

Hình 3.1:Sơ đồ Jablonski tiêu biểu cho một hợp chất hữu cơ thơm Minh họa quá trình của sự hấp thụ, phát huỳnh quang, lân quang và intersystem crossing

Xác suất của sự hấp thụ tại một bước sóng có thể được biểu thị như một tiết diện hiệu dụng của phân tử, σ Giả thiết mật độ photon tại một vị trí là H [photon.cm-2.s-1

] và nồng độ phân tử là N [cm-3] Số lượng các photon được hấp thụ trên một đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian là HNσ Tích Nσ có đơn vị là [cm-1] và được gọi là hệ số hấp thụ tuyến tính, µa Nghịch đảo của hệ số hấp thụ là đường đi tự do trung bình (mean free path) cho sự hấp thụ, vì vậy xác suất của sự hấp thụ photon qua một lộ trình vô cùng nhỏ

dx là µadx Đồ thị của hệ số hấp thụ là hàm theo bước sóng và được gọi là phổ hấp thụ Phổ hấp thụ tương ứng với sơ đồ Jablonski của hình 3.1 được minh họa trong hình 3.2 Bốn sự chuyển tiếp tới trạng thái kích thích singlet đầu tiên cho kết quả là bốn đỉnh trong phổ hấp thụ Với năng lượng photon đủ lớn cũng có khả năng kích thích trạng thái singlet thứ hai và các mức dao động có liên quan Phổ trong hình 3.2 tiêu biểu cho những phân tử hữu cơ thơm trong vùng tử ngoại, khả kiến và vùng hồng ngoại gần Ngoài khoảng 900nm, sự kích thích của những kiểu dao động là cơ chế sơ cấp của sự hấp thụ

Hình 3.2: Phổ hấp thụ (nét liền) và phát xạ huỳnh quang (nét chấm) tương ứng với

sơ đồ Jablonski

Chú ý rằng sự hấp thụ năng lượng thấp nhất và sự phát xạ năng lượng cao nhất không xuất hiện chính xác tại cùng bước sóng vì những sự tương tác của trạng thái kích thích với những phân tử xung quanh

Khi mật độ công suất ánh sáng rất lớn, sự hấp thụ nhiều photon cũng có thể xảy ra Chẳng hạn, nếu trạng thái singlet đầu tiên tương ứng tới năng lượng photon là 2eV (tương ứng với bước sóng 620nm), sự kích thích có thể đạt được bởi sự hấp thụ đồng thời của hai photon, năng lượng của mỗi photon là 1eV (tương ứng với bước sóng 1240nm) Những mật độ công suất đủ cao có thể đạt được với những laser xung và sự kích thích được hội

tụ nhưng sự tán xạ ánh sáng giới hạn sự hấp thụ nhiều photon để làm mỏng những lớp mô hay những lớp trên mặt Ứng dụng cơ bản là sự kích thích nhiều photon cho sự dùng kính hiển vi huỳnh quang Vì sự kích thích huỳnh quang bị hạn chế đối với vùng mật độ công suất cao, có thể đạt được độ phân giải không gian cao hơn

tổ chức nhiều tế bào vĩ mô trên một milimet Tán xạ ánh sáng bởi mô là một hiện tượng phức tạp vẫn còn là một lĩnh vực cần được tích cực nghiên cứu

Năng lượng tán xạ toàn phần theo tất cả các phương bằng năng lượng của sóng tới trên một vùng σs, vùng này được gọi là tiết diện tán xạ của phần tử Tỷ số của tiết diện tán

xạ với tiết diện hình học thực tế của phần tử (chiếu lên mặt phẳng vuông góc với phương

lan truyền của sóng tới) được gọi là hiệu suất tán xạ, Qs Vi phân tiết diện tán xạ dσs /dΩ

mô tả lượng ánh sáng bị tán xạ theo một phương nào đó trên một đơn vị diện tích góc khối Nếu vi phân tiết diện tán xạ được bình thường hóa để tích phân của nó theo tất cả các phương là 1, thì hàm kết quả được gọi là hàm pha, p(Ω′, Ω), nghĩa là:

Nếu có N phần tử tán xạ giống hệt nhau trên một đơn vị thể tích và mỗi phần tử có một tiết diện tán xạ là σs, thì µs = Nσs được gọi là hệ số tán xạ Nghịch đảo của hệ số tán

xạ là đường đi tự do trung bình giữa các tán xạ và µsdx là xác suất của sự khuếch tán photon qua một lộ trình vô cùng nhỏ dx Hệ số tán xạ tuyến tính là một thuộc tính của môi trường (nghĩa là các phần tử và vật chất lơ lửng trong môi trường) Hệ số tán xạ có thể được định nghĩa và được đo đối với nhiều môi trường phức tạp hơn Chẳng hạn, nếu các phần tử phân bố dày đặc (nằm cách nhau nhỏ hơn vài đường kính của phần tử) chúng sẽ không tán xạ một cách độc lập và µs sẽ không đơn giản là tích của N và σs

a Hệ số hấp thụ

Hệ số hấp thụ tuyến tính của mô có thể được xác định từ nồng độ và tiết diện phân

tử của tất cả các chất hóa học có mặt trong mô Những chất này lần lượt sẽ có một phổ đặc trưng đối với một nhóm mang màu (chromophore) ảnh hưởng đến sự hấp thụ tại một bước sóng và có thể không ảnh hưởng nhiều tại những bước sóng khác Trong vùng tử ngoại, phổ hấp thụ của mô bị ảnh hưởng bởi các protein Không chỉ là nồng độ của những protein cao phân tử, amino axit phenylalanin, tirosin và tryptophan là những chất hấp thụ hiệu quả trong khoảng 250nm tới 300nm Thậm chí tại những bước sóng ngắn hơn, chính liên kết peptit có ảnh hưởng lớn đến phổ hấp thụ Khi bước sóng tăng, sự hấp thụ protein giảm đi nhanh chóng và các chromophore khác, đặc biệt là hemoglobin, trở nên trội Những đỉnh hấp thụ riêng lẻ của hemoglobin và sự thay đổi trong phổ với sự bão hòa oxy

có thể được quan sát dễ dàng trong cơ thể sống Sự hấp thụ hồng ngoại của mô chiếm ưu thế bởi nhóm chromophore phong phú nhất của nó là nước Những mode dao động của liên kết O-H tạo ra một chuỗi các đỉnh với cực đại xuất hiện tại 2,95 micron Hình 3.3 cho thấy hệ số hấp thụ của ba chromophore thiết yếu tại các nồng độ "tiêu biểu" Tất nhiên nồng độ của chúng sẽ thay đổi từ mô này đến mô khác và những sắc tố khác nhau có thể

quan trọng trong những cơ quan như gan và da, nhưng hình 3.3 dự đoán chính xác độ lớn của sự hấp thụ của mô và những đặc tính chính của sự phụ thuộc của nó vào bước sóng

Hình 3.3: Phổ hấp thụ của ba thành phần quan trọng của mô: protein (albumin huyết thanh bò tại 170mg/g), oxyhemoglobin (40µM) và nước (40M) Hình bình hành bao quanh các giá trị hệ số tán xạ của các mô mềm (Cheong 1990)

b Hệ số tán xạ

Mô là một môi trường phức tạp mà trong đó chiết suất thay đổi một cách phức tạp trên những chiều dài khác nhau đối với những loại mô khác nhau Những giá trị tiêu biểu tại những bước sóng khả kiến là 10 tới 50mm-1, tương ứng với một đường đi tự do trung bình (mean free path) từ 20 đến 100 micron Nói chung, hệ số tán xạ giảm một cách đơn điệu khi bước sóng tăng mặc dù vài nghiên cứu đã được thực hiện trên một dải phổ rộng Ngoại trừ trong vùng tử ngoại và hồng ngoại, hệ số tán xạ lớn hơn hệ số hấp thụ Mối quan hệ này được miêu tả trong hình 3.3 và là một yếu tố quyết định chính của sự phân bố mật độ công suất của bức xạ laser trong mô

3.2 Mô hình vật lý của sự lan truyền ánh sáng trong mô

Khi sử dụng laser trong điều trị y học, đặc biệt là laser công suất thấp, mức độ xảy

ra các phản ứng quang hóa cũng như các quá trình đáp ứng của cơ thể phụ thuộc vào liều hấp thụ trong mô sinh học Để ước lượng được phân bố liều hấp thụ bên trong mô đòi hỏi một sự hiểu biết và nghiên cứu cặn kẽ về việc truyền bức xạ trong môi trường hấp thu và tán xạ

Xây dựng mô hình vật lý của sự lan truyền ánh sáng trong mô có thể dự đoán sự phân bố mật độ công suất trong thời gian chữa bệnh, sự giải thích của những kết quả từ một phép đo chẩn đoán, xuất xứ của những tính chất quang học cơ bản của mô hay mô

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

hình cho sự tối ưu hóa của những ứng dụng cả trong chẩn đoán lẫn trong chữa bệnh Đa

số sự lan truyền ánh sáng trong môi trường tán xạ định hướng được đặc trưng bằng phương trình vận chuyển bức xạ điện từ RTE

Phương trình lan truyền bức xạ RTE

Xem xét sự cân bằng năng lượng trong một mô thể tích nhỏ, có thể dẫn xuất ra phương trình vận chuyển bức xạ (radiative transport equation – RTE) Trong phương trình này, đại lượng cơ bản là bức xạ, L(r,Ω), là một hàm theo vị trí r và phương lan truyền Ω Nói chung bức xạ cũng là một hàm của năng lượng photon hay bước sóng Bức

xạ là năng lượng được truyền đi trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị góc khối trên một đơn vị diện tích (vuông góc với phương lan truyền) Bỏ qua sự tán xạ không đàn hồi

và sự phát quang, bức xạ có thể được giảm bớt bởi sự hấp thụ và tán xạ đàn hồi trong thể tích này, và được gia tăng bởi những nguồn bức xạ và sự tán xạ đàn hồi của bức xạ từ những phương khác vào phương đang quan tâm Phương trình vận chuyển phụ thuộc vào thời gian được biểu diễn trong phương trình (3)

mô như các sợi quang được cấy dưới da Số hạng này thường cần thiết để xem xét hoạt động của bức xạ tại những ranh giới giữa những loại mô khác nhau hay giữa mô và môi trường khác như không khí Hoạt động này bị ảnh hưởng bởi các phương trình Fresnel mô

tả sự phản xạ và khúc xạ tại các ranh giới như vậy Về mặt toán học, các phương trình này dẫn tới những điều kiện biên phải được áp dụng vào cách giải đối với phương trình (3)

Đối với mô, hàm pha được sử dụng là hàm pha Henyey- Greenstein

2

3 2

2

)cos21

(

1)

(

θ

θ

g g

g p

−+

−

=

(4)

3.3 Mô phỏng Monte Carlo sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học

Một trong những phương pháp hiệu quả để giải phương trình RTE là mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong môi trường tán xạ bằng phương pháp Monte Carlo Phương pháp này liên quan tới một kỹ thuật thống kê lần đầu tiên được đề xướng bởi Metropolis

và Ulam để mô phỏng những quá trình vật lý sử dụng mô hình ngẫu nhiên Từ sau khi

Wilson và Adam [5] lần đầu tiên đề xuất áp dụng đối với các tương tác giữa laser và mô sinh học, phương pháp Mone Carlo ngày càng trở nên phổ biến, được cải tiến và áp dụng rộng rãi trong việc mô phỏng sự lan truyền của ánh sáng trong mô sinh học nhất là các tính toán cơ sở cho việc điều trị bằng ánh sáng laser

Trong phạm vi luận văn này việc giải thích tỉ mỉ “làm thế nào để mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học bằng phương pháp Monte Carlo?” sẽ không được đề cập Các chương trình mô phỏng được thực hiện lại dựa trên các nghiên cứu và các chương trình MCML, CONV đã công bố trước đây trên thế giới [6]-[8] Chương trình được viết bằng ngôn ngữ C kết hợp thư viện MPI trên nền hệ điều hành UNIX để thực hiện các tính toán song song trên hệ máy tính Rocks Cluster Chương trình cũng sử dụng một thư viện số ngẫu nhiên SPRNG 2.0 là thư viện thường được sử dụng trong các nghiên cứu mô phỏng Monte Carlo ở các phòng thí nghiệm nổi tiếng trên thế giới Chỉ những vấn

đề chủ yếu nhất làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình tính toán được đề cập dưới đây

Mặc dù phương pháp mô phỏng Monte Carlo đã được sử dụng để giải quyết những vấn đề khác nhau trong vật lý về sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học Tuy nhiên, không có định nghĩa ngắn gọn và chuẩn xác cho điều này Định nghĩa được chấp nhận nhiều nhất do Lux và Kobinger [9] phát biểu: “Trong tất cả các ứng dụng của phương pháp Monte Carlo, một mô hình ngẫu nhiên được xây dựng mà giá trị mong đợi của một biến số ngẫu nhiên (hoặc của một sự kết hợp vài biến số) là tương đương với giá trị của một đại lượng vật lý đã được xác định Giá trị mong muốn này sau đó được ước lượng bởi giá trị trung bình của nhiều mẫu độc lập tiêu biểu cho biến ngẫu nhiên đã được giới thiệu

ở trên Đối với việc xây dựng những chuỗi mẫu độc lập, các số ngẫu nhiên được sử dụng

để ước lượng phân bố của các biến”

Phương pháp Monte Carlo áp dụng cho việc vận chuyển bức xạ ánh sáng có cơ sở

là phương trình RTE và những tính toán được mô phỏng bởi máy tính sự lan truyền photon trong môi trường hấp thu và tán xạ Phương pháp này coi những photon như những hạt và bỏ qua bản chất sóng Do đó, những tham số về pha và phân cực của ánh sáng thường không được kể đến Trong trường hợp đơn giản nhất, những photon được đưa vào một môi trường độc lập và quá trình di chuyển của nó được ghi nhận cho đến khi

nó bị hấp thu hoặc tán xạ ra khỏi vùng quan sát

Tuy kết quả có độ chính xác cao, phương pháp này đòi hỏi phải lặp lại các tính toán nhiều lần để đạt được độ chính xác mong muốn, dẫn đến tiêu tốn rất nhiều thời gian

Ví dụ, để đạt độ chính xác 1% thì quá trình dịch chuyển của 10.000 photon phải được ghi nhận

Một phương pháp mô phỏng kinh điển được mô tả bởi Prahl và lập trình bởi Wang

và Jacques để tạo ra chương trình MCML và CONV Phương pháp này sử dụng kỹ thuật bắt photon ẩn, được biết đến như “trọng lượng tồn tại” Không dừng ở việc cho mỗi

photon tán xạ đến khi nó kết thúc bởi một quá trình hấp thụ, những photon này được cho trước một “trọng lượng ban đầu” và giảm dần theo các bước di chuyển, tại mỗi vị trí tán

xạ Điều này cải thiện rõ rệt hiệu quả thống kê của phương pháp, khi nó tránh được việc tính toán quá trình của những photon dịch chuyển rất nhiều bước để rồi chỉ kết thúc trong một quá trình hấp thụ

Đường đi của một photon di chuyển trong mô sinh học nhìn chung là một đường đi ngẫu nhiên liên tục Mẫu đường đi ngẫu nhiên đơn giản nhất đề cập đến một hạt di chuyển trong một loạt các bước; với chiều dài đường đi và hướng của đường đi là độc lập với nhau và độc lập với các hướng đi trước Một mẫu tinh vi hơn đối với các hướng đi ngẫu nhiên liên tục, hướng đi sau phụ thuộc vào hướng đi trước, thường được gọi là “Sự khuếch tán định hướng” Mẫu này biểu diễn chính xác cho sự lan truyền của ánh sáng trong mô sinh học

Các mô phỏng Monte Carlo dựa vào các hệ số quang học vĩ mô, được giả thiết là đồng nhất trên các thể tích rất nhỏ của mô sinh học Có thể xem là toàn bộ mô sinh học được lấy làm mẫu cho các đặc tính trung bình của sự lan truyền photon Quãng đường tự

do trung bình giữa những vị trí tương tác giữa photon và mô tiêu biểu trong khoảng từ 10 – 1000 µm (100 µm là giá trị tiêu biểu trong vùng phổ khả kiến và hồng ngoại gần) Các photon được coi như các hạt cổ điển và cả hai hiện tượng phân cực và sóng bị bỏ qua Việc xét cấu trúc bất đẳng hướng trong các thành phần của mô như là các sợi cơ hoặc sợi collagen vượt quá phạm vi của luận văn này, mặc dù góc tán xạ bất đẳng hướng cũng có trong mẫu

Mô phỏng Monte Carlo có thể được sử dụng cho cả hai ứng dụng chẩn đoán và điều trị của laser và các nguồn quang học khác trong y sinh Ví dụ, phương pháp Monte Carlo mô phỏng sự phản xạ khuếch tán có thể được dùng để suy luận ra các thuộc tính quang học của các mô sinh học, hoặc có thể được sử dụng để phân biệt các mô ung thư với mô thường Phương pháp Monte Carlo mô phỏng sự truyền năng lượng quang học vào trong các mô có thể được sử dụng để tính toán liều chiếu cho các phép chữa bệnh quang động học hay phân bố mật độ công suất trong mô sinh học ứng dụng cho các phương pháp điều trị bằng laser

Việc mô phỏng Monte Carlo được mô tả ở đây đề cập đến sự lan truyền của một tia sáng laser vô cùng hẹp, phân bố Gaussian, chiếu vuông góc tới một mẫu mô sinh học nhiều lớp như trong hình 3.4 Những lớp mô này song song với nhau, rộng vô hạn và

được đặc trưng bởi các thông số sau: độ dày d, chiết suất n, hệ số hấp thụ µ a (cm-1), hệ số

tán xạ µ s (cm-1) và hệ số bất đẳng hướng g Các chiết suất của môi trường xung quanh bên

trên và bên dưới mô (ví dụ như không khí) cần phải được cho trước Mặc dù mô thật sự không bao giờ rộng tới vô cùng, nó có thể được coi như rộng vô cùng trong điều kiện so sánh về mặt không gian đối với sự phân bố chùm photon

Hệ số hấp thụ µa và hệ số tán xạ µs là các hàm mật độ xác suất, và nghịch đảo của chúng có thể được giải thích như đường đi tự do trung bình [cm] tương ứng đối với sự hấp thụ và sự tán xạ Hệ số tương tác tổng µt, tổng của hệ số hấp thụ µa và hệ số tán xạ µs, đặc trưng cho số tương tác trung bình của photon trên một đơn vị chiều dài đường đi Hệ

số bất đẳng hướng g, là giá trị trung bình của cosine của góc lệch – góc giữa hướng của photon bị tán xạ và photon tới, đặc trưng cho tính đẳng hướng của môi trường

có lẽ đã gây ra ung thư ở chuột Ông ấy đã cạo lông ở lưng, chia chúng thành hai nhóm và

sử dụng liệu pháp với một laser hồng ngọc công suất thấp (694 nm) đối với một trong hai nhóm Chúng không bị ung thư, và điều làm ông ấy ngạc nhiên là lông trên lưng của nhóm chuột được điều trị mọc nhanh hơn nhóm không được điều trị Ông ta gọi đó là

"Laser kích thích sinh học"

Hiện chưa có một tên gọi thông nhất cho liệu pháp này như laser trị liệu (laser therapy), quang trị liệu (phototherapy) hay "photobiomodulation", còn được biết đến như

là liệu pháp điều trị laser công suất thấp (low level laser therapy (LLLT)), liệu pháp laser lạnh (cold laser therapy) hay laser kích thích sinh học (laser biostimulation) Đây là một

kỹ thuật mới trong y học sử dụng ánh sáng laser công suất thấp hay ánh sáng LED ở các bước sóng đặc biệt (đỏ và hồng ngoại gần) để cung cấp năng lượng cho các tế bào của cơ thể nhằm kích thích hay ngăn chặn những chức năng của tế bào nhằm đem lại một hiệu ứng trị liệu lâm sàng tích cực mà không làm tổn thương hay phá hủy tế bào Những hiệu ứng này bao gồm việc rút ngắn thời gian điều trị, sự giảm đau, tăng tuần hoàn …

Laser trị liệu đã được sử dụng một cách thành công trên khắp thế giới cũng như tại phòng thí nghiệm Công nghệ Laser – ĐH Bách Khoa Tp.HCMtrong hơn 30 năm qua, với khả năng chữa khỏi những tổn thương nhanh hơn 60%, đồng thời cũng giảm bớt chi phí điều trị và không có một báo cáo nào về những tác dụng phụ kéo dài hay không thể hồi phục

Laser trị liệu là một liệu pháp chữa bệnh không gây đau đớn, không xâm lấn, không gây tổn thương và không sử dụng thuốc điều trị, được sử dụng để điều trị nhiều hội chứng đau, những tổn thương và những bệnh lý thần kinh Nó có thể được sử dụng bất kỳ khi nào bệnh nhân cần đến hoặc trong trường hợp cần một liệu pháp giảm đau không dùng thuốc, hay khi những phép chữa bệnh truyền thống đã không hiệu quả, hay khi cần tăng tốc việc làm lành vết thương

Năng lượng cung cấp cho cơ thể dưới dạng những photon không nhiệt thermal photon) của ánh sáng Ánh sáng được truyền xuyên qua các lớp của da (mô liên kết, biểu bì và mô dưới da hay mô mỡ dưới da) tại tất cả các bước sóng trong vùng khả kiến và hồng ngoại gần Tuy nhiên, những bước sóng ánh sáng trong vùng hồng ngoại gần NIR có khả năng xuyên sâu hơn các bước sóng trong vùng khả kiến Khi ánh sáng laser công suất thấp thâm nhập sâu vào da, sẽ dẫn đến sự tối ưu hóa những đáp ứng miễn dịch trong máu Nó bao gồm cả hai hiệu ứng chống viêm và hiệu ứng kích thích miễn dịch

(non-(immunostimulate effect) M ột thực tế khoa học cho thấy rằng, khi ánh sáng được truyền tới máu theo cách này sẽ gây những hiệu ứng tích cực khắp toàn bộ thân thể, cung cấp oxi và năng lượng sống tới mọi tế bào

Yếu tố căn bản là việc xác định sự kết hợp của các bước sóng, cường độ, khoảng thời gian và khoảng cách giữa các lần điều trị cho từng bệnh và từng sự rối loạn chức năng khác nhau … cho đến nay vẫn được tiếp tục nghiên cứu Công suất thường sử dụng nằm trong khoảng 1 đến 500mW, trong khi công suất laser sử dụng trong phẫu thuật là

3000 đến 10000mW

Bước sóng và độ xuyên sâu

Bước sóng được lựa chọn trong chữa bệnh bằng laser phải có khả năng đạt đến nơi

dự định điều trị Da có thể cho ánh sáng trong khoảng 600 nm và 1300 nm truyền qua Do

đó, dải sóng này được xem như "cửa sổ quang học" hay "cửa sổ điều trị" và đa số các bước sóng sử dụng trong điều trị được chọn trong dải sóng này

Độ xuyên sâu của ánh sáng tỷ lệ trực tiếp với bước sóng giữa 600 và 1100 nm Bước sóng càng dài, thì ánh sáng sẽ càng xuyên sâu và phần trăm của ánh sáng laser sẽ được truyền theo hướng tiến về phía trước càng lớn

Độ xuyên sâu của ánh sáng như thế nào? Không có câu trả lời dễ dàng cho câu hỏi

này Tiềm năng của một photon bất kỳ là vô hạn Tuy nhiên, cường độ của ánh sáng/số lượng những photon sẽ dần dần giảm xuống dưới ngưỡng để có thể kích thích một đáp ứng sinh học Chúng ta cũng biết rằng những hiệu ứng sinh học của phép chữa bệnh laser xuất hiện xa hơn và cả những vị trí rất xa không được chiếu laser

mm, cho mật độ công suất vào khoảng 220 mW/cm2 Vậy ở khoảng cách 2 cm dưới vị trí của đầu chiếu laser, công suất laser còn lại khoảng 0,0001 x 0,220 = 2,2 x 10-5 W/cm2 hay

22 µW/cm2 Phần công suất còn lại đã bị hấp thu, tán xạ, phản xạ … Một câu hỏi thú vị đặt ra là “Có bao nhiêu photon trong một giây (N) đi qua một diện tích 1 cm2, tương đương với 22 µW/cm2

, nó gấp 23.000 lần năng lượng cần thiết để tạo một tín hiệu thần kinh trong mắt người Như vậy về mặt lý thuyết hoàn toàn có đủ năng lượng laser cần thiết để tạo những phản ứng hóa học và các chuỗi phản ứng thứ cấp ở các vùng sâu bên trong mô

Những bước sóng xác định của ánh sáng với những cường độ xác định (cho bởi laser, LED hay nguồn đơn sắc khác) sẽ giúp tái sinh mô, chống viêm, giảm đau và sự tăng cường hệ thống miễn dịch Cơ chế chính xác vẫn còn được khám phá và tranh luận nhưng

nó được thống nhất bởi cơ chế quang hoá hơn là cơ chế nhiệt Những hiệu ứng sinh học

và sinh lý học thu được bao gồm những sự thay đổi độ thẩm thấu qua màng tế bào, sự điều chỉnh adenosine triphosphate và oxit nitric…

Những yếu tố về bước sóng, liều hữu hiệu, hiệu ứng chế độ liều, sự xuyên sâu của chùm tia, vai trò của sự kết hợp, chế độ xung (công suất đỉnh và độ lặp lại) cho đến nay vẫn còn được tiếp tục nghiên cứu để áp dụng trên lâm sàng Bước sóng điển hình trong phạm vi 600-1100nm Công suất trung bình của laser được sử dụng trong phạm vi 1-500mW; công suất đỉnh vào khoảng 1-100W, độ rộng xung ngắn trong phạm vi 200ns Mật độ công suất trung bình là 1mW/cm2

- 5 W/cm2 Một vấn đề quan trọng đã được chứng minh bởi nhiều nghiên cứu trong các thí nghiệm nuôi cấy tế bào, mô hình động vật và trong những nghiên cứu lâm sàng là khái niệm của một sự đáp ứng liều hai pha (biphasic dose response) khi kết quả được so sánh với tổng mật độ năng lượng ánh sáng phân bố Người ta đã tìm thấy rằng ở đó tồn tại một liều ánh sáng tối ưu cho bất kỳ ứng dụng đặc biệt nào, và những liều thấp hơn giá trị tối

ưu này, hay lớn hơn giá trị tối ưu sẽ có một kết quả chữa trị nhỏ hơn, đặc biệt đối với những liều cao thì hậu quả tiêu cực có thể xảy ra Bằng chứng cho thấy cả mật độ năng lượng lẫn mật độ công suất là những tham số sinh học then chốt cho hiệu quả của laser trị liệu (vận hành trong điều kiện cả hai thông số đều thỏa giới hạn ngưỡng trên và dưới sẽ

đem lại hiệu quả điều trị bệnh, nếu vượt ra bên ngoài ngưỡng thì liệu pháp laser quá yếu

để có thể tạo bất kỳ hiệu ứng nào hay quá mạnh đến nỗi gây ức chế)

3.5 Cơ chế điều trị của laser bán dẫn công suất thấp [10]

Lý do vì sao gọi là liệu pháp laser công suất thấp là vì những mức tối ưu của mật

độ năng lượng được phân bố là thấp khi so sánh với những liệu pháp laser khác như được thực hiện đối với sự cắt bỏ, giải phẫu và quang đông Nói chung, mật độ công suất được dùng thường thấp hơn so với lượng cần tạo ra để làm nóng mô và điều này còn phụ thuộc vào bước sóng cũng như loại mô

Mặc dù vẫn còn nhiều tranh cãi, nhiều lý thuyết đã được phát triển và tiếp tục nghiên cứu về cơ chế tác động của laser công suất thấp Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trong điều trị đau, làm lành vết thương, và sự tái sinh tế bào thần kinh, nhưng vẫn chưa cung cấp được về cơ chế chính xác của những tác động và những sự thay đổi sinh lý học xuất hiện tại mức tế bào Trong đó, có 3 lý thuyết thường được đề cập:

Lý thuyết Phát quang sinh học (Bioluminescence theory) - phù hợp với những nhà

nghiên cứu Nga, sự sao chép ADN phát ra ánh sáng 630 nm Bước sóng này rất gần với bước sóng của laser He-Ne, vì thế ánh sáng của laser He-Ne được cho rằng có thể tăng tốc

sự sao chép ADN Việc chiếu laser tại bước sóng này cho là không gây đột biến khi nó không phải trong phạm vi có thể thay đổi chương trình di truyền học bằng việc tác động đến cấu trúc nhiễm sắc thể Điều dễ xảy ra hơn với sự bức xạ cực tím tại 300 tới 400 nm

Lý thuyết dao động Tế bào (Cellular oscillation theory) - chùm laser mang những

dao động điện từ của tần số xác định Khi nó đạt đến mô, những dao động điện từ dần dần

“tác động và kích thích” những tế bào đơn Đây là lý thuyết để giải thích tăng cường dần những quá trình sinh hóa mà cuối cùng tạo nên sự điều chỉnh hoạt động những cơ quan sống khác nhau Những nhà khoa học Liên Xô cho rằng chính tế bào bắt đầu tự phát ra ánh sáng tương tự như những tia sáng của laser, khi sự cộng hưởng bắt đầu

Lý thuyết trường Sinh học (Biological field theory) - những sự liên lạc kết nối giữa

mô và các cơ quan trong cơ thể không bị hạn chế đối với những tác động cơ xương (hệ thần kinh vận động) và những cơ chế thần kinh tự điều khiển (hệ thần kinh sinh dưỡng) Hơn nữa, nó tồn tại một cách thuần nhất xung quanh mọi tế bào, mô, cơ quan và những mức cấu trúc bậc cao bằng cách chuẩn hóa tác động ở mức tế bào mô Hiệu ứng cộng hưởng của laser công suất thấp là lý thuyết để giải thích sự khôi phục tình trạng năng lượng bình thường của sinh vật, đồng nghĩa với việc khôi phục trạng thái sinh lý học bình thường

Tất cả ba lý thuyết tạo ra tiền đề cơ bản mà laser gây ra sự kích hoạt trong tế bào,

mà lần lượt dẫn tới một sự tăng cường các quá trình Điều này làm cho định luật Arndt- Schultz trở nên quan trọng đối với ứng dụng laser công suất thấp

Gần đây, nhiều tiến bộ của khoa học đã hỗ trợ những nghiên cứu cơ chế tác động của laser công suất thấp Như T.Karu, H.Klima, J.Oschman … đã mở rộng và đóng góp

để đi tiếp những bước đầu tiên trong việc khuếch đại tế bào do nhà khoa học đạt giải Nobel Gilman khởi xướng vào 1994 Tuy nhiên vẫn còn có những quan điểm khác nhau

Quan điểm điện từ hay lượng tử

Tất cả tế bào trong cơ thể chúng ta có những bộ phận thu nhận tín hiệu trên màng

tế bào cho phép có thể đọc những tần số khác nhau của năng lượng được chứa đựng trong phạm vi phổ điện từ Bao gồm vùng tử ngoại, hồng ngoại, và ánh sáng nhìn thấy Laser công suất thấp thường cho ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại

Những tần số ánh sáng khác nhau truyền thông tin tới những tế bào, được thu nhận bởi các bộ phận thu nhận trên màng tế bào và trên màng ty thể (bộ máy enzyme của tế bào) Thông tin năng lượng này dần dần đưa đến đến ADN của tế bào, từ đó trực tiếp kiểm soát chức năng tế bào

Vì thế, ánh sáng là năng lượng và năng lượng là thông tin Khi những tế bào có thể nhận được thông tin tốt, chúng làm việc tốt hơn Vì mọi bộ phận đơn lẻ trong cơ thể là tập hợp của những tế bào, và bởi vì ánh sáng laser công suất thấp làm việc ở cấp độ tế bào, năng lượng từ laser công suất thấp có thể ảnh hưởng đến mọi phần và hệ thống trong cơ thể chúng ta

Các nhà khoa học đã cho thấy rằng ánh sáng laser công suất thấp có thể xuyên sâu vào trong cơ thể, và các nghiên cứu đã chứng minh rằng nó có cả những hiệu ứng cục bộ lên chức năng mô lẫn những hiệu ứng mang tính hệ thống được truyền khắp cơ thể bởi máu và có lẽ cũng do những đường kinh trong châm cứu

Theo Oschman, những hiểu biết hiện nay về phân cấp các tầng tín hiệu tế bào và

sự khuếch đại, chính những bộ phận thu nhận tín hiệu trên bề mặt tế bào là vùng sơ cấp của hoạt động của những trường điện từ tần số thấp Chính tại những bộ phận này mà những đáp ứng tế bào được thúc đẩy bởi những hormone, những yếu tố tăng trưởng, những chất truyền thần kinh, những pheromon, hoặc một đơn photon

Tín hiệu màng rất gần với các bộ phận thu nhận, như những adenylcyclaza và những protein G, được coi là những người đưa tin thứ cấp mà kết đôi một phân tử đơn ngay tại bề mặt tế bào để cho một lượng lớn các ion Canxi chảy vào bên trong Những ion Canxi vào trong tế bào kích hoạt các enzyme và có thể tạo ra một loạt tín hiệu nội bào mà khởi đầu, tăng tốc, hoặc ngăn chặn những quá trình sinh học