ĐIỆN từ TRƯỜNG

Thời trị tc chronaxie:• Để đặc trưng cho xung điện về mặt thời gian, dùng khái niệm thời trị t c • Đó là độ rộng xung điện gây co cơ có cường độ gấp đôi Ir • Có ý nghĩa trong điện trị li

3.1 Dẫn nhập:

• Phương Đông:

Kinh Vedas (Hindu),

2000 BC:

đá nam châm chữa bệnh

Veda Vyasa, người dịch kinh Vedas

• Phương Tây: cá điện, lươn điện giảm đau

Cá điện

Ban nhạc rock Sốc cá điện

• Galvani (1791): “điện sinh học”

(cơ đùi ếch)

Luigi Galvani (1737-1798)

• TK 19: bản chất dòng điện trong cơ thể

(ion trong dung dịch)

• Từ những năm 1950: điện sinh học trong cấu trúc hóa và chức năng hóa hoạt động sống

Tại sao sự sống do tương tác điện từ chi phối?

Khoa học >< Nghệ thuật?

Bốn tương tác vũ trụ:

Hấp dẫn Mạnh Yếu Điện từ

Rắn tự nuốt đuôi của Glashow

Hấp dẫn sinh học:

Sự thật hay lừa gạt?

Hai tương tác hạt nhân:

• Tương tác yếu (tạo phóng xạ):

hạt mang: 3 boson trung hòa

R tt ~ 10 -15 cm (cực nhỏ)

I ~ 10 -5 (khá lớn)

“Tình yêu mang lực điện em ơi!”

cả hút và đẩy → triệt tiêu nhau !

Then chốt ở khoảng giữa cái rất lớn và rất nhỏ → SỰ SỐNG !

Tương tác điện từ:

Hào quang quanh cơ thể?

Ảnh Kirlian

Trường sinh học?

Trường sinh học?

Trường điện từ !

Tương tác

điện từ:

• Khí công?

Phát sóng điện từ !

Earth at Night:

• Quan điểm kinh điển:

Nơ-ron: thông tin hóa; không tân sinh

TB đệm: bảo vệ và dinh dưỡng

• Quan điểm mới:

Nơ-ron: tân sinh liên tục

(nhất là sau vận động

tinh thần & thể chất: healthy

life style!)

(Lenin: Học, học, học!

Cần bổ sung: Chơi, chơi, chơi!)

6 cách cải thiện bộ não: vận động, dinh dưỡng,

chất kích thích, video games, âm nhạc, thiền

TB đệm: tham gia thông

tin hóa (bộ não Einstein: đệm và thể chai)

Bộ não Einstein (1955)

Giảm nhẹ hoặc ngăn ngừa khiếm khuyết.

Cải thiện, khôi phục hoặc tăng cường chức năng thể chất.Ngăn ngừa hoặc giảm thiểu nguy cơ đối với sức khỏe.Tối ưu hóa toàn trạng, sự sung sức hoặc cảm giác hạnh phúc

Therapeutic exercises

• Loại hình:

1 Vận động tăng sức bền tổng quát (điều kiện hóa ưa khí)

2 Vận động tăng hiệu suất cơ: tập tăng sức mạnh, công suất và

sức bền

3 Vận động tăng độ linh động: tập theo tầm vận động, kéo giãn*

4 Vận động cải thiện kiểm soát và điều hòa thần kinh cơ

5 Vận động kiểm soát tư thế, cơ học cơ thể và sự cố định

6 Vận động rèn luyện thăng bằng và sự nhanh nhẹn

WHO (2010), Global Recommendations on Physical Activity for Health

• Ba độ tuổi: Trẻ em và vị thành niên (5-17 tuổi)

Người trưởng thành (18-64 tuổi)Người cao tuổi (65 trở lên)

• Người trưởng thành:

1) Tối thiểu 150 phút vận động ưa khí cường độ trung bình

(hoặc 75 phút cường độ mạnh)

2) Mỗi lần không ít hơn 10 phút

3) Tăng thời gian lên 300 (150) phút: thu được lợi ích bổ sung.4) Tập mạnh các nhóm cơ chính tối thiểu 2 lần/tuần

Therapeutic exercises for athletic purposes

American College of Sport Medicine:

Xác định nhịp tim tối đa

Xác định nhịp tim tập: 65-90% nhịp tim tối đa

Tối thiểu 40 phút (10 warm up + 20 tập + 10 warm down)

Tần suất: 3-5 lần/tuần

Tăng tiến không quá 10% một tuần

Khám phá mới: Hệ tế bào gương tại nhiều vùng vỏ não vận động

Rizzolatti et al (đầu 1990s):

Khám phá mang tính Copernicus:

• Cơ sở của việc xây dựng và phát triển văn hóa (imitation!)

• Y khoa: Motor imagery

Chức năng của các cấu trúc:

Khe khớp (synapse) giữa các nơ-ron: 20 nm

Trong một nơ-ron: điện (xung thần kinh)

Giữa các nơ-ron: hóa (các chất truyền đạt thần kinh)

→ điện thế màng (- 60 mV)

• Màng ở trạng thái nghỉ: thế nghỉ, thế phân cực

• Kích thích màng:

Kích thích màng → khử phân cực

→ điện thế khử cực (kích thích, hoạt động): 120 mV

Xung thần kinh?

Sự lan truyền thế tác dụng dọc nơ-ron

Khả năng thông tin hóa của bộ não?

• Một nơ-ron có khả năng kết mạng

với 100 triệu nơ-ron khác!

• Số mạng nơ-ron?

N = M x M x M x … x M (một trăm triệu tỷ lần)

(Viết dạng tường minh:

chồng sách cao 1 triệu km ! )

• M = 10 110 : số khổng lồ

M = 10 80 x 10 30

10 80 : số hạt cơ bản trong vũ trụ nhìn thấy

1030: tuổi vũ trụ nhìn thấy tính ra pico giây (10 -12 )

Một số huyền thoại về bộ não và tâm trí:

• Bộ não mới sử dụng 10% (50%?) năng lực của mình?

• Một số người thiên về não trái, một số thiên về não phải?

(Bí ẩn bộ não và tâm trí)

Kim Peek, nhà bác học không biết tự mặc quần áo

Trí tuệ nhân tạo (robot)? (Định lý không đầy đủ Godel, 1931)

Bộ não không thể tự hiểu bản thân!

3.3 Các tương quan và công cụ cơ bản:

3.3.1 Các quy luật cơ bản:

Định luật Fick (khuếch tán)

Định luật Ohm

Hệ thức Einstein

Godel và Einstein

3.3.2 Điện thế nghỉ cho một ion:

3.4 Mô hình mạch điện của màng tế bào:

• Mô hình hóa là một phương

pháp nghiên cứu của khoa học:

• Tại sao?

Màng có 3 tính chất

điện thụ động

Sức điện động Trở kháng

Điện dung

• Sức điện động?

Thế Nernst với từng loại ion, E

• Trở kháng?

Mỗi loại kênh ion có độ dẫn riêng Nghịch đảo của nó là điện trở R

→ Màng như mạch điện gồm nguồn E (thế Nernst với một

loại ion) mắc nối tiếp với trở kháng R của loại ion đó

• Điện dung?

Bào tương và dịch kẽ là chất dẫn điện, lớp lipid kép là vật cách điện → Tụ điện và điện dung C đặc trưng cho nó

Sơ đồ mạch điện của màng:

(Thêm bơm Na+-K+)

3.5 Mô hình Hodgkin - Huxley của thế tác dụng:

1952, Hodgkin và Huxley: 5 công trình về thực nghiệm trên axon khổng lồ của mực ống châu Âu (giải Nobel 1963)

Mực ống châu Âu Bạch tuộc Paul

• Tại sao axon khổng lồ mực ống?

Ba nguyên nhân:

1 Kích thước lớn (1 mm)

→ dễ thao tác

2 Sống lâu trong nước biển 6,3oC (in vitro)

3 Chỉ có 2 kênh phụ thuộc điện thế

và thời gian

Sir Andrew Huxley tại ĐH Ba ngôi, (Trinity College), Cambridge, 7-2005

• Hai kỹ thuật quyết định:

Cố định không gian: Giữ Vm hằng định trên một diện tích

màng lớn

Cố định điện thế: Giữ Vm không thay đổi theo sự khử cực

Đo cái gì? Sự phụ thuộc độ dẫn vào thời gian

Tính toán từ số liệu thực nghiệm:

Sự phụ thuộc của thế màng và độ dẫn Na+ và K+ vào điện thế và thời gian

Với các loại tế bào khác?

Các mô hình khác

Không nổi tiếng như mô hình Hodgkin-Huxley

(Nhà khoa học và nghiên cứu mở đường !)

Trung tâm: dương

Ngoại biên: âm

Dòng điện vết thương:

khởi phát quá trình tái sinh

3.6.2 Bí ẩn của tái sinh:

Tái sinh ở động vật bậc thấp:

• Thủy tức:

• Giun dẹt:

Tái sinh ở kỳ nhông:

1940-1960: tái sinh chi kỳ nhông

Marcus Singer, ĐH Harvard:

Tái sinh chỉ xẩy ra khi khối lượng

tổ chức thần kinh ngoại biên

còn hoạt động không dưới

ngưỡng 30%

→ xung thần kinh không có vai trò

Khả năng tái sinh giảm dần

trên thang tiến hóa?

• Tỷ lệ hệ thần kinh so với

cơ thể về khối lượng:

như nhau ở hầu hết động vật

• Động vật tiến hóa cao:

tập trung hóa ở TKTW

→ thần kinh ngoại biên giảm

→ khả năng tái sinh giảm dần

trên bậc thang tiến hóa Oscar Pistorius,

người không chân nhanh nhất

→ dòng điện âm là biểu hiện

của sự tái sinh

Kỳ nhông tái sinh

chi như thế nào?

• Cầu nối thần kinh

Tạo NEJ → Dòng điện âm → Khử biệt hóa →

→ Tạo tế bào mầm → Biệt hóa lại → Tái sinh →

→ Tạo NEJ mới

Tại sao người không

tái sinh đầy đủ?

Hai điều kiện tiên quyết:

Dòng điện âm (hệ thần kinh

đệm)

Các tế bào tích cực (xương)

3.7 Các hiện tượng điện

ở xương:

Xương: tổ chức duy nhất

ở động vật có vú có thể

tái sinh đầy đủ

Cấu trúc và siêu cấu trúc:

Hữu cơ (một phần ba)

Vô cơ (hai phần ba)

Hữu cơ: chất căn bản, collagen,

tế bào xương

Vô cơ: apatite

[Ca3(PO4)2 ].Ca(OH)2(chủ yếu)

Hiệu ứng áp điện:

Tinh thế áp điện:

Áp lực cơ học → tín hiệu điện: hiệu ứng thuận

Tín hiệu điện → biến dạng cơ học: hiệu ứng nghịch

Hiệu ứng áp điện ở xương:

Fukuda và Yasuda (1957)

Áp lực cơ học → tín hiệu điện

→→ điều hòa quá trình sinh &

hủy xương

Điện ở đâu?

Collagen hơn là apatite

Nhà du hành vũ trụ Phạm Tuân:

Phạm Tuân & Nguyễn Thanh Liêm

Ý nghĩa trong điều trị:

Kích thích điện không đặc hiệu

↓Hoạt tính điện sinh học của xương

↓Phân chia và di cư tế bào

↓Hình thành can xương

↓Chữa lành vết gãy xương

Kỹ thuật điện từ trường trong CT-CH

1979: FDA (Food and Drug

- Không dùng được với vết gãy nhiễm trùng

- Phản ứng điện hóa tại điện cực

Không chỉ định:

• Khớp giả hoạt dịch

• Chỗ gãy bất động

kém do vị trí giảiphẫu khó khăn và bệnh nhân không hợp tác

• Khe gãy rộng hơn

½ thân xương

Dị tật bẩm sinh?

Tốt cả về chức năng và thẩm mỹ

Cái gì quyết định sự thành công?

• Tính hiệu quả

• Mức độ tiện dụng (hóa trị liệu)

• Sự chấp nhận của cộng đồng:

+ Người bệnh+ Bác sỹ

+ Các hãng dược và thiết bị

Ảnh hiển vi điện tử quét H Pylori

(Bài học khuẩn Helicobacter Pylori và bệnh loét dạ dày - tá tràng)

3.8 Kích thích điện trong y học:

Phân loại các dòng diện dùng trong y học theo tần số:

tần số thấp f ≤ 1000 Hz tần số trung bình f ≤ 10.000 Hz tần số cao f ~ trăm ngàn Hz

Phân loại theo cơ chế tác dụng sinh học sơ cấp:

kích thích điện hạ và trung tần (kích thích thần kinh) tạo nhiệt cao tần (~ 200 kHz)

3.8.1 Tác dụng trên thần

kinh vận động:

• Các tham số:

dạng xungcường độ I (mA)thời gian t (ms)

• Định luật Lapique - Weiss (1909):

Với xung chữ nhật:

I = A/t + B

Đồ thị dạng hyperbol y = 1/x

Đường cong I/t:

Thời trị tc (chronaxie):

• Để đặc trưng cho xung điện

về mặt thời gian, dùng khái

niệm thời trị t c

• Đó là độ rộng xung điện gây

co cơ có cường độ gấp đôi Ir

• Có ý nghĩa trong điện trị liệu:

Chọn độ rộng xung điện không thấp hơn t c loại cơ cần kích thích

Xung tam giác?

• Xung tam giác:

cường độ tăng dần

→ Do sự thích nghi nên

cần I lớn hơn để gây co cơ

• Đường cong I/t có dạng parabol

Ý nghĩa của bốn đặc trưng:

Đường cong I/t (Dáng điệu!)

Tác dụng của co cơ do

kích thích điện ES

• Các mục tiêu:

1 Tái rèn luyện cơ sau

thời gian không hoạt động

2 Tăng khả năng bơm máu

3 Làm chậm quá trình thoái

hóa cơ

4 Tăng sức co cơ

5 Tăng tầm vận động khớp

• Kỹ thuật: Vật lý trị liệu - Phục hồi chức năng

Đỗ Kiên Cường, Nguyễn Thị Tú Lan

Điện trị liệu: Nguyên lý - Thiết bị - Thực hành NXB Đại học Quốc gia TPHCM, HCM 2012

Đau là gì?

• McCaffery, 1968:

“ Đau là bất cứ cái gì người đang đau nói, bất cứ khi nào mà người đó nói”

• Hội nghiên cứu đau quốc tế IASP (International Association of the

Study for Pain), 1979:

“Đau là trải nghiệm cảm giác và cảm xúc khó chịu liên quan với tổn thương mô hiện hữu hoặc tiềm tàng, hoặc được mô tả như một tổn

thương như vậy”

Hội chứng chi ma (phantom limb) !

Bốn quá trình:

• Biến đổi: biến năng lượng của kích thích nhiệt, cơ hoặc hóa

học gây đau thành điện năng của xung thần kinh.

• Dẫn truyền: truyền tín hiệu thần kinh từ vị trí biến đổi (ngoại

biên) về tủy gai và não bộ.

• Cảm nhận: giải đoán tín hiệu tới các trung khu thần kinh cao

cấp là đau.

• Điều biến: tín hiệu ức chế hoặc kích thích từ não đi xuống để

tác động (điều biến) sự dẫn truyền đau tại sừng sau tủy gai.

Biến đổi

Tổn thương mô:

Hóa học của viêm và đau:

Đau do viêm và đau do thần kinh:

Dẫn truyền:

• Từ ngoại biên về tủy gai:

Bốn loại sợi cảm giác

• Từ tủy gai lên não bộ:

Năm con đường đi lên

Từ ngoại biên về tủy gai:

So sánh

bốn sợi cảm giác

Từ tủy gai lên não bộ:

• Thuyết đặc hiệu (Descartes, 1664):

Kiểu kích thích → kiểu receptor

→ kiểu đau

• Thuyết hình thái (Goldscheider, 1894):

Hình thái kích thích quyết định

Thuyết kiểm soát cổng:

(Gate Control Theory of Pain)

• Melzack & Wall (1965):

Science

“Pain Mechanisms:

A New Theory”

Thuyết kiểm soát cổng:

Thuyết kiểm soát cổng:

• Bắt chéo sang sừng trước đối bên và đi lên:

Thuyết kiểm soát cổng:

• Quan niệm cách mạng (1): quan hệ giữa họat tính sợi đau và

sợi không đau quyết định việc đóng hoặc mở cổng tại tủy gai

Kích thích các sợi nhỏ Aδ và C: mở cổng → đau Kích thích sợi lớn Aβ : đóng cổng → giảm đau

(itch and scrath!)

Thuyết kiểm soát cổng:

• Các con đường đi lên:

Gai thị Lưới gai Gai gian não Gai dưới đồi

Cổ thị

Cảm nhận đau:

• Khi xung động đau tới vùng vỏ não cảm giác bản thể đối bên, nó được giải đoán là đau.

• Cảm giác đau phụ thuộc vào:

Cường độ, vị trí và đặc tính của kích thích đau Kinh nghiệm quá khứ

Các chiều kích xã hội và văn hóa

• Bí ẩn lớn nhất của khoa học!

Điều biến đau hướng xuống:

• Quan niệm cách mạng (2): Não không thụ động nhận các tín hiệu

đau.

→ Các con đường điều biến đau hướng xuống (ức chế hoặc

kích thích)

Các con đường đi xuống:

Vai trò của chất xám quanh cống PAG trung não

Thuyết kiểm soát cổng:

• Các con đường điều

biến đau hướng xuống:

Cảm xúc (tâm lý) điều biến đau Thuốc chống trầm cảm

Thuyết kiểm soát cổng:

• Morphins nội sinh

Châm cứu giảm đau:

Thí nghiệm tuần hoàn bắt chéo 1973 → thể dịch 1974: phân lập được enkephalin

và endorphin

• Ba nhóm chính:

Enkephalins Endorphins Dynorphins

• Hội chứng cai nghiện:

Thuyết kiểm soát cổng:

Vai trò opioids

Thuyết kiểm soát cổng:

• Châm cứu giảm đau:

Thuyết kiểm soát cổng:

• Đóng cổng

như thế nào?

Đánh giá đau:

Vô cùng nan giải!

• Thang đơn chiều kích:

Thang điểm số (numeric scales)Thang điểm nhìn (visual analog scales)Thang phạm trù (categorial scales): khái niệm; hình ảnh

Thang khuôn mặt Wong - Baker cho trẻ từ 3 tuổi và người khó trao đổi về con số

* Thang đa chiều kích:

• Đánh giá cả ba chiều kích: cảm giác - cảm xúc - nhận thức

• Bảng câu hỏi đau McGill (McGill Pain Questionare):

Melzack, 1975

Melzack (phải)

và Wall (trái)

Kiểm soát và điều trị đau:

Điều trị tăng tiến

• Treatment continuum:

Thuyết kiểm soát cổng:

• Treatment continuum:

Thuyết kiểm soát cổng:

• Kích thích điện giảm đau?

TENS (Transcutanous Electric

Nerve Stimulation):

Kích thích thần kinh bằng điện qua da

TENS kinh điển:

Tần số cao (50-100 Hz) Cường độ thấp (không co cơ) Kích thích sợi lớn: đóng cổng Chất truyền đạt chính: dynorphins

Thuyết kiểm soát cổng:

• TENS kiểu châm cứu:

Tần số thấp (1-5 Hz) Cường độ cao (co cơ):

Kích thích sợi nhỏ: giải phóng endorphins Chất truyền đạt chính: endorphins

Thuyết kiểm soát cổng:

• TENS mạnh:

Tần số cao (150-250 Hz), Cường độ rất cao (gần mức đau):

Kích thích hệ điều biến đau hướng xuống (đau ức chế đau!) Chất truyền đạt chính: serotonin và noradrenaline

(thuốc chống trầm cảm ba vòng!)

Thuyết kiểm soát cổng:

* TENS kết hợp:

TENS kinh điển tải theo tần số thấp 1-5 Hz (TENS kinh điển + TENS kiểu châm cứu) Tần số cao + tần số mang thấp

Cường độ cao (mức co cơ) Đóng cổng và giải phóng endorphins Chất truyền đạt chính: dynorphins và endorphins

Đỗ Kiên Cường, Nguyễn Thị Tú Lan

Điện trị liệu: Nguyên lý - Thiết bị - Thực hành NXB Đại học Quốc gia TPHCM, HCM 2012

3.8.4 Tạo nhiệt (cao tần):

• Bản chất: sinh nhiệt trên bề mặt hoặc sâu trong tổ chức sinh

học

• Ứng dụng:

Ngoại khoa (đốt điện; dao điện)

VLTL-PHCN (thấu nhiệt cao tần)

→→ Cắt hoặc cầm máu (electrocoagulation)

Kháng viêm

…

3.9 Kích thích từ xuyên sọ TMS:

(Transcranial Magnetic Stimulation)

• Chẩn đoán: nhiều ưu điểm so với ES

• Điều trị: Mark George (1996)

Việt Nam: Đỗ KC và đồng sự (2000)

• FDA cấp phép 2011: Trầm cảm (kháng thuốc)

Một số rối loạn khác