Nghiên cứu chế tạo thiết bị kích thích điện tổ hợp

VIỆN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
VIỆN VẬT LÝ Y SINH HỌC

W U X




BÁO CÁO TỔNG KẾT

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO
THIẾT BỊ KÍCH THÍCH
ĐIỆN TỔ HỢP


CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: Đại tá Lê Mạnh Hải
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Viện Vật lý Y Sinh học
CƠ QUAN QUẢN LÝ: Sở Khoa học Công nghệ TP. HCM

NĂM 2011

I


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IV
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V
Chương 1- CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1
1.1. Một số quy luật cơ bản 1
1.1.1. Quy tắc Arndt-Schulz. 1
1.1.2. Quy tắc của Wilder về trạng thái ban đầu 2
1.1.3. Quy tắc về đặc trưng cá thể: 3
1.1.4. Các quy tắc về chuyển trạng thái: 4
1.2. Điều trị bằng tác nhân điện: 6
1.2.1. Những cơ sở vật lý: 6
1.2.2. Cơ sở sinh học: 8
1.2.3. Điện trị liệu, hay điều trị bằng tác nhân điện: 10
Chương 2- KHẢO SÁT CÁC DÒNG ĐIỀU TRỊ BẰNG DÒNG ĐIỆN CỦA
THIẾT BỊ CHATTANOOGA 15
2.1. Các thiết bị sử dụng trong khảo sát 15
2.2. Các thông số kỹ thuật 15
2.2.1. Trung tần giao thoa 15
2.2.2. Tens 16
2.2.3. MF 18
2.2.4. DF 19
2.2.5. CP 20
2.2.6. Trung tần điều biên 21

2.2.7. GALVANIC 26
2.2.8. Trabert 27
2.2.9. Triangular 28
2.2.10. Vi dòng 29
2.3. Các phác đồ điều trị dựng sẵn 30
2.3.1. Đau cấp (kiểm soát cổng) 30
2.3.1.1. Trung tần giao thoa 30
2.3.1.2. Tens 30
2.3.2. Đau mạn (giải phóng morphin nội sinh) 31
2.3.2.1. Trung tần điều biên 31
2.3.2.2. Tens 31
2.3.3. Tái huấn luyện cơ 31
2.3.3.1. VMS – Muscle Atrophy 31
2.3.3.2. Dòng kích thích cơ mạnh – mất phản xạ 31
2.3.3.3. Một pha – mất lien hệ thần kinh 32
II

2.3.4. Làm mạnh cơ 32
2.3.4.1. Dòng kích thích cơ mạnh - Làm mạnh cơ theo nhịp 32
2.3.4.2. Dòng kích thích cơ mạnh - Tăng trương lực cơ 32
2.3.5. Co thắt cơ 33
2.3.6. Nề 33
2.3.6.1. Đau sâu 33
2.3.7. Đau mạn (giải phóng morphin nội sinh) 33
2.3.8. Điều trị mô 34
2.3.8.1. Dòng điện áp cao - Lành vết thương 34
2.3.8.2. Đưa thuốc bằng dòng Galvanic 34
2.3.9. Tổn thương bên trong 34
2.3.10. Tổn thương kinh niên 34
2.4. Các thiết kế kỹ thuật 34

2.4.1. Bo mạch chủ 34
2.4.2. Bo mạch tín hiệu 35
2.4.3. Thiết kế cơ khí – bố cục máy 36
2.5. Kết chương 37
Chương 3- MẠCH ĐIỀU KHIỂN 38
3.1. Vi điều khiển 38
3.2. Phụ kiện 39
3.3. Mạch giao tiếp 40
3.4. Biến đổ số - tương tự (DAC) 41
3.5. Mạch in PCB 42
3.5.1. Mặt linh kiện (mặt trên) 42
3.5.2. Mặt dưới 42
3.5.3. Bố trí linh kiện 43
3.6. Kết chương 43
Chương 4- LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 44
4.1. Sơ đồ khối (sơ đồ chức năng) 44
4.2. Thiết bị và màn hình điều khiển 45
4.2.1. Thiết bị 45
4.2.2. Các giao diện thao tác 48
4.2.2.1. Màn hình hiển thị thông tin của kênh điều trị 48
4.2.2.2. Màn hình chọn kênh điều trị 48
4.2.2.3. Màn hình chọn dòng điều trị 49
4.2.2.4. Màn hình thông số của dòng trung tần giao thoa 49
4.2.2.5. Màn hình thông số của dòng Tens 50
4.2.2.6. Màn hình thông số của dòng MF 50
4.2.2.7. Màn hình thông số của dòng DF 51
4.2.2.8. Màn hình thông số của dòng CP 51
4.2.2.9. Màn hình thông số của dòng trung tần điều biên 51
4.2.2.10. Màn hình thông số của dòng GALVANIC 52
III

4.2.2.11. Màn hình thông số của dòng Trabert 52
4.2.2.12. Màn hình thông số của dòng Triangular 52
4.2.2.13. Màn hình thông số của dòng Vi dòng 53
Chương 5- CÁC THÔNG SỐ ĐO KIỂM 54
Chương 6- THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG 57
Chương 7- KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
PHỤ LỤC A 62
PHỤ LỤC B 63
PHỤ LỤC C 64
PHỤ LỤC D 90
PHỤ LỤC E 149
PHỤ LỤC F 154
PHỤ LỤC G 155

IV

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT Từ viết tắt Diễn giải
1 TBVLTL Thiết bị vật lý trị liệu
2 PHCN Phục hồi chức năng


V

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Tác dụng kích thích sinh học phụ thuộc vào liều kích thích 1
Hình 1.2 Thay đổi nhịp tim, nhịp hô hấp ở trạng thái nghỉ tĩnh của 134 bệnh nhân 2
Hình 1.3. Sự phụ thuộc của quá trình điều hoà nhiệt vào cấu trúc cơ thể. 3

Hình 1.4. Các phương thức chuyển trạng thái của hệ sinh vật 4
Hình 1.5.Đường cong trong phép ghi thể tích (Theo Lampert) 6
Hình 1.6: Tính điện dung của cơ thể sống với các cấu trúc màng điển hình, nó tương đương
hai tụ
điện mắc nối tiếp 9
Hình 1.7 : Sự dịch chuyển các ion dưới tác dụng của lực điện trường 12
Hình 1.8 : Các loại điện cực thường sử dụng trong trị liệu bằng tác nhân điện. 12
Hình 1.9 : Các cách bố trí điện cực khác nhau: dọc và ngang 12
Hình 1.10 : Sơ đồ bố trí điện cực trên cơ thể khi thực hiện phương pháp Galvanic và điện
phân: 13
Hình 2.1 Xung Tens 1 17
Hình 2.2 Xung Tens 2 18
Hình 2.3 Xung MF
19
Hình 2.4 Xung DF 20
Hình 2.5 Xung CP 21
Hình 2.6 Trung tần điều biên (1) 23
Hình 2.7 Trung tần điều biên (2) 24
Hình 2.8 Trung tần điều biên (3) 24
Hình 2.9 Trung tần điều biên (4) 25
Hình 2.10 Trung tần điều biên (5) 25
Hình 2.11 Trung tần điều biên (6) 26
Hình 2.12 Trung tần điều biên (7) 26
Hình 2.13 Xung GALVANIC 27
Hình 2.14 Xung Trabert 28
Hình 2.15 Xung Tam giác 29
Hình 2.16 Xung Vi dòng 30
Hình 2.17 Bo mạch chủ chính 35
Hình 2.18 Bo tín hiệu kênh 1 35
Hình 2.19 Bố trí cơ khí 36

Hình 3.1 Vi điều khiển MSP430F169 38
Hình 3.2 Mạch kết nối linh kiện điện tử 39
Hình 3.3 Các cổng giao tiếp trên m
ạch điều khiển 40
Hình 3.4 Mạch điều khiển DAC 41
Hình 3.5 Mặt trên mạch in 42
Hình 3.6 Mặt dưới mạch in 43
Hình 3.7 Bố trí linh kiện 43
Hình 4.1 Sơ đồ thành phần chức năng 44
Hình 4.2 WAFER-945GSE của IEI 45
Hình 4.3 AFL-408B-N270 của IEI 46
Hình 4.4 Lưu đồ hoạt động các màn hình trạng thái 47
Hình 4.5 Cường độ và thời gian điều trị 48
Hình 4.6 Màn hình chọn kênh điều trị 49
Hình 4.7 Màn hình chọn dòng điều trị 49
VI

Hình 4.8 Màn hình thông số của dòng trung tần giao thoa 50
Hình 4.9 Màn hình thông số của dòng TENS 50
Hình 4.10 Màn hình thông số của dòng MF 50
Hình 4.11 Màn hình thông số của dòng DF 51
Hình 4.13 Màn hình thông số của dòng trung tần điều khiển 52
Hình 4.14 Màn hình thông số của dòng GALVANIC 52
Hình 4.15 Màn hình thông số của dòng TRABERT 52
Hình 4.16 Màn hình thông số của dòng Triangular 52
Hình 4.17 Màn hình thông số của dòng Vi dòng 53
Hình 6.1 Điều trị bằng thiết bị kích thích điện tổ hợp 57

1

Chương 1- CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương này giới thiệu một số cơ sở lý luận trên quan điểm tác nhân vật lý
(điện) lên cơ thể sống thông qua các hiệu ứng sinh học. Các cơ sở lý luận này được
công bố trong các tài liệu nghiên cứu chuyên ngành cũng như các sách giáo khoa về
điều trị bằng dòng điện. Dưới đây là một số nguyên lý cơ bản được công bố trong
[1].
1.1. Một số quy luật cơ bản.
1.1.1. Quy tắc Arndt-Schulz.
Quy tắc này nói rằng, liều kích thích yếu không có tác dụng,liều đủ mạnh
sinh ra hiệu ứng kích thích,liều mạnh quá gây ra hiệu ứng kìm hãm,còn liếu quá
mạnh thậm chí có thể kết thúc sự sống. Quy tắc này là chúng ta hiểu rõ,muốn thành
công trong vật lý trị liệu,bên cạnh việc chọn liệu trình điều trị và tác nhân đúng,việc
xác định chính xác liều kích thích có vai trò quan trọng,nghĩa là phải chọn các tham
số của các tác nhân vật lý th
ật hợp. Một thí dụ tương đối đơn giản: Nhiệt liệu pháp.
Khi lượng nhiệt thích hợp,hiệu ứng là kích thích với tác dụng tăng cường tuân hoàn
máu ngoại vi;nhiệt lượng nhiều quá khiến cho mạch máu bị dãn quá rộng và kết quả
lại là ứ trệ tuần hoàn;còn nhiệt rất lớn lại sinh bỏng,chết tế bào(hoại tử).
Thí nghiệm thường được trích dẫn để mô tả
định luật Arndt- Schulz là thí
nghiệm của Lembke và Boenike.Tác giả đã chiếu xạ quần thể sinh vật nuôi cấy ( tế
bào nấm men ) bằng bức xạ tử ngoại giải C ( UVC, bước sóng 254 nm ) ở nhiệt độ
hằng định 20
0
C. Sự sinh trưởng tế bào nấm men phụ thuộc rất rõ vào liều chiếu
(Hình 1.1. )


Hình 1.1 Tác dụng kích thích sinh học phụ thuộc vào liều kích thích.
2

(Mô phỏng lại thí nghiệm của Lembke và Bonick)
Ta nhận thấy rõ ràng các vùng liều khác nhau sinh ra các hiệu ứng hoàn toàn
khác nhau.Có những liều không có tác dụng (vùng 1), có những liều kích thích tăng
sự sinh trưởng của quần thể (vùng 2), sau đó là liều kìm hãm và thậm chí là độc hại
khi sinh ra hiệu ứng ngược (vùng 3).

1.1.2. Quy tắc của Wilder về trạng thái ban đầu

Wilder khẳng định :”Nếu sự kích thích của thần kinh thực vật hay sự hoạt động
của cơ quan chịu sự chi phối của thần kinh thực vật càng mạnh thì khả năng kích
thích với những liều gây kích thích càng ít và khả năng đáp ứng với những liều kìm
hãm càng lớn”. Mệnh đề dài dòng và phức tạp này sẽ trở
thành dễ hiểu nếu ta lấy
một thí dụ cụ thể. Chẳng hạn ta xét bề mặt da, đang ở trạng thái hoạt động cao,
nghĩa là tuần hoàn máu ngoại vi khá mạnh. Nếu bây giờ tăng thêm nhiệt, thì hiệu
quả gia tăng tuần hoàn máu sẽ thu được rất ít.Nhưng hiệu ứng sẽ mạnh hơn hẳn, nếu
sử dụng kích thích lạnh làm co mạch.
Chính từ quy tắc này chúng ta sẽ hiể
u rõ vì sao cùng một phương pháp, cùng
một tác nhân mà có thể sinh ra những hiệu ứng ngược chiều (hiệu ứng đối song
song của các tác nhân vật lý). Nguyên do thật đơn giản: trạng thái ban đầu của hệ là
khác nhau, thậm chí là đối ngược nhau ở cùng một cơ quan chức năng. Do vậy, nếu
trạng thái ban đầu là huyết áp cao thì hiệu ứng sẽ là giảm huyết áp. Còn nếu trạng
thái ban đầu là huyết áp quá thấp, thì tác dụng của tác nhân vật lý là tă
ng huyết áp
lên. Nói chung, xu hướng tổng quát của vật lý trị liệu là bình thường hoá các hoạt
động chức năng đang bị rối loạn của cơ thể. Trên hình 2.2. ta thấy rõ những số liệu
điều trị thực tế minh hoạ quy tắc này. Sau 4 tuần điều trị bằng tác nhân vật lý theo
chế độ an dưỡng, nhịp tim, nhịp hô hấp của tổng thể 134 bệnh nhân đều được đưa

dần trở về trạng thái bình thường.


Hình 1.2 Thay đổi nhịp tim, nhịp hô hấp ở trạng thái nghỉ tĩnh của 134 bệnh nhân
sau 4 tuần an dưỡng ( Theo số liệu của Hildebrandt ).
3

Tất cả các đường thẳng mô tả sự biến đổi của các tham số đều chạy về chính
giữa cho ta thấy xu hướng bình thường hoá chức năng của các tác dụng kích
thích.Tất cả các giá trị quá lớn so với bình thường đều được thu nhỏ dần.Tất cả
những giá trị quá nhỏ được nâng cao. Những giá trị ban đầu vốn bình thường không
thể hiện một sự thay đổi nào đáng k
ể.
Các số trong khung chỉ số bệnh nhân tương ứng, số ngoài khung bên phải là số %
bệnh nhân có chuyển biến tương ứng.
1.1.3. Quy tắc về đặc trưng cá thể:
Một đặc điểm rất quan trọng trong vật lý trị liệu là những phản ứng mang
đặc trưng độ nhậy cảm cá thể. Mỗi cá thể có đặc tính rất riêng của riêng mình, và
thậm chí ngay ở từng bệnh nhân ph
ản ứng ở từng giai đoạn cũng có thể không
giống nhau. Cho nên, như đã nói ở trên, bên cạnh sự hiểu biết kiến thức khoa học,
bên cạnh việc nắm vững phương pháp, trong vật lý trị liệu người ta rất hay đề cao
độ nhậy cảm của bác sĩ và sự trao đổi thông tin thường xuyên giữa bác sĩ và bệnh
nhân. Sau này, khi đi vào sử dụng các tác nhân cụ thể, cảm giác của bệnh nhân là
một chỉ dẫn quan trọng cho điều trị. ở đây người ta nói tới dạng phản ứng của từng
người.
Ta lấy một thí dụ dễ hiểu để minh hoạ thêm cho quy tắc này: người béo và
người gầy, trong tương quan với qúa trình điều hoà nhiệt.Với người béo, tỷ lệ diện
tích mặt da so với khối lượng cơ thể có giá trị nhỏ, trong khi ở người g
ầy, con số

này tương đối lớn. Kết quả là, ở người dạng béo chỉ có một khả năng không lớn lắm
cho bức xạ nhiệt và thoát mồ hôi: thải nhiệt kém trong môi trường nóng. Nhưng khi
bị lạnh, người béo lại có lợi thế: anh ta mất nhiệt cũng chậm hơn. Ngược lại, người
gầy dễ chịu khi bị nóng và nhanh chóng rét run trong môi trừơng lạnh. Chính vì lý
do này mà Kowarschik ( 1958 ) đã gọi người béo là “
no nhiệt” và người gầy là “đói
nhiệt”. Mô tả trên hình 1.3. cho ta hiểu rõ điều này hơn.



Hình 1.3. Sự phụ thuộc của quá trình điều hoà nhiệt vào cấu trúc cơ thể.
a) Người béo với cơ thể khá lớn và bề mặt da nhỏ. Diện tích trao đổi
nhiệt tương đối nhỏ. Loại phản ứng: kém chịu nhiệt nhưng ưa lạnh
4

b) Người gầy với cơ thể tương đối nỏ và diện tích bề mặt tương đối lớn.
Thải nhiệt tương đối thuận lợi. Loại phản ứng: dễ bị lạnh nhưng chịu
nóng giỏi.

Khi nói về độ nhậy cảm cá thể trong vật lý trị liệu cũng nên nói tới tình trạng
phản ứng của cá thể đó. Tình trạng này phụ
thuộc vào rất nhiều yếu tố.Đó là tuổi
theo lịch và tuổi sinh học của bệnh nhân, là chế độ dinh dưỡng, là tình trạng tâm lý
và tinh thần Chỉ một nhiễm trùng da do vết thương cũng đủ làm thay đổi hoàn
toàn tình trạng bệnh nhân. Điều đó có nghĩa là, trong mỗi lần trị liệu, phải quan tâm
không chỉ các đặc tính cá thể của con bệnh, mà ngay cả trạng thái phản ứng tức thời
củ
a bệnh nhân ấy. Một thay đổi kịp thời trong toàn bộ quá trình điều trị là cần thiết.

1.1.4. Các quy tắc về chuyển trạng thái:

Gubanov (1978) đã mô tả ba dạng khả dĩ trong chuyển trạng thái của hệ sinh
vật, bao gồm cả quá trình phản ứng của cơ thể đối với tác dụng của tác nhân vật lý
(Hình 1.4.). Đáng chú y là ba dạng đường cong này rất phù hợp với các tiến trình
điều trị thường găp phải trong lâm sàng.Trong hầu hết các sách giáo khoa hay
chuyên luận về vật lý trị liệu, các tác giả c
ũng thường viết về các giai đoạn khủng
hoảng hay các nghịch lý sinh ra do tác nhân vật lý. Đấy chính là các hiện tượng liên
quan đến xuất phát giả hay độ lệch dư.Nắm được quy luật về chuyển trạng thái,
bệnh nhân sẽ không còn hoang mang trong những diễn biến có tính thử thách như
thế, đặc biệt là ở các trường hợp xuất phát giả.



Hình 1.4. Các phương thức chuyển trạng thái của hệ sinh vật
a) Đường tiệm tiến: giá trị tăng dần
b) Xuất phát giả: trước khi tăng, có sự giảm giá trị
c) Độ lệnh dư: trước khi về giá trị ổn định, tăng quá trong một
giai đoạn ngắn.

Trong các hiệu ứng liên quan đến tác nhân vật lý, xung huyết (hyperemie) là
một hiệu ứng thường gặp, đặc biệ
t là xung huyết dưới da. Các dạng xung huyết là
5

rất phong phú, xung huyết có thể sinh ra dưới tác động của nhiều tác nhân có bản
chất khác nhau, xung huyết là nền tảng của nhiều hiệu ứng sinh lý có tác dụng chữa
bệnh về sau
Mối liên hệ chặt chẽ giữa kích thích và phản ứng khiến nhiều tác giả sử
dụng mạch máu trong da để nghiên cứu các quy luật trong lĩnh vực vật lý trị liệu.
Mỗi kích thích, dù là cơ, nhiệt hay điện, đều gây ra ở

các mạch máu trên da trước
hết là một phản ứng định xứ.Sau đó hiệu ứng được truyền tới các mô hay cơ quan
nằm sâu phía dưới qua con đường thần kinh, kết quả là tất cả các tổ chức này đều bị
kích thích. Một kỹ thuật được dùng là phép ghi biến đổi thể tích (plethysmography).
Đây là tiến trình ghi những thay đổi thể tích một chi khi có thay đổi trong mạch.
Một nghiên cứu theo phương pháp này của Lampert sẽ được trình b
ầy dưới đây
(Hình 1.5).
Khi có kích thích nhiệt, mạch máu sẽ dãn nở và lượng máu tới tăng cường sẽ
có vai trò “dòng lạnh” để ngăn chặn quá tình nóng lên ở da.Tác dụng đó có tính chất
bảo vệ, vì protein bắt đầu biến tính ở + 44
0
C. Nếu tác dụng lạnh, mạch máu sẽ co
lại. Biện pháp bảo vệ trong trường hợp này là ngược lại: hạn chế máu tới bề mặt da,
hạn chế toả nhiệt và qua đó giúp cơ thể giữ thân nhiệt ở giá trị cân bằng.
Tuy nhiên,chi tiết quá trình còn có thể phức tạp hơn (Lampert). Khi tác dụng
nhiệt (hay cơ, điện) nhanh và mạnh,trước hết xẩy ra quá trình co mạch, cả mao
mạch, độ
ng mạch và tĩnh mạch- được mô tả như hiệu ứng sơ cấp. Sau một thời gian
ngắn tính bằng giây), mới xẩy ra hiện tượng dãn mạch- gọi là hiệu ứng thứ cấp. Đây
chính là quá trình xung huyết mà ta thường nói tới (Hình 1.5.a).
Tuy nhiên, nếu tác dụng nhiệt không xẩy ra đột ngột, chẳng hạn bệnh nhân
nằm trong bể nước mà nhiệt độ tăng từ từ, thì mạch sẽ dần d
ần tăng bán kính mà
không trải qua gian đoạn co lại ở hiệu ứng sơ cấp (Hình 1.5. b).Liệu pháp điển hình
trong trường hợp này đã được Schweninger- bác sĩ riêng của Bismarck thực hiện Để
thay đổi mối tương quan giữa oxy đưa vào và oxy sử dụng tại cơ tim, ông ngâm tay
trái bệnh nhân vào trong nước và tăng nhiệt độ nước lên từ từ.Đó là một cách chữa
bệnh thiếu máu cơ tim biểu hiện
ở cơn đau thắt ngực. Tuy nhiên, nếu tăng nhiệt độ

lên mãi thì sẽ có hiện tượng bão hoà, mạch máu tăng đến mức cực đại và các cơ
thành mạch đã đến mức tê liệt, da từ mầu đỏ chuyển sang mầu tím xẫm.Đó là phản
ứng của thành mạch máu “mạnh khoẻ”. Khi thành mạch tổn thương phản ứng sẽ
hoàn toàn khác (Hình 1.5.c).Mạch máu trong trường hợp này bị co lạ
i và không có
giai đoạn dãn mạch tiếp theo.Mức độ co mạch hết sức khác nhau tùy theo bệnh
nhân.

6


Hình 1.5.Đường cong trong phép ghi thể tích (Theo Lampert).
2.5a ): Kích thích nhiệt ( 43
0
C ) trong 10 sec, trước hết thể tích tay giảm do
co mạch.Sau đó thể tích tăng dần.Có hiệu ứng xung huyết.
2.5. b): Trong bồn tắm, nhiệt độ nước tăng dần dần ( từ 35
0
C tới 44
0
C ).
Không còn quá trình co mạch ban đầu.
2.5. c ): Bệnh nhân tiểu đường đã có dấu hiệu hoại thư.Kích thích như
trường hợp 1.5. a, tuy nhiên không có hiệu ứng dãn mạch.

1.2. Điều trị bằng tác nhân điện:
Điện là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất và phổ biến nhất của vật lý
học.Phạm vi ứng dụng của điện trong xã hội và trong đời sống có thể nói là phong
phú đến mức vô giới hạn, do điện năng có thể biến đổi thành hầu hết các dạng năng
lượng khác. Từ điện năng- một dạng năng lượng dễ sản xu

ất, truyền tải và phân
phối, nhờ các thiết bị khác nhau, chúng ta có thể thu được cơ năng, hoá năng, quang
năng, nhiệt năng, từ năng.Nói gọn lại, không thể tưởng tượng cuộc sống của chúng
ta lại không có điện.
Cũng tương tự như vậy, khó tưởng tượng ngành vật lý trị liệu lại thiếu vắng các
phương pháp điều trị bằng tác nhân điệ
n.Cũng có thể phát biểu rằng, điện trị liệu là
bộ phận cấu thành quan trọng nhất trong các phương pháp chữa bệnh vật lý.Thông
thường, trong các cuốn sách về vật lý trị liệu, phương pháp điện trị liệu là phương
pháp mở đầu và chiếm tỷ trọng lớn nhất.

1.2.1. Những cơ sở vật lý:
Điện tích, điện trường:
Dưới khái niệm “điện”, ta hiểu đó là điện tích, dòng điện và điện trường cũng
như trường điện từ.Trong phạm vi cuốn sách này, ta hiểu rằng, trong tự nhiên có
một điện tích nguyên tố- phần điện tích không thể chia nhỏ hơn nữa trong thế giới
vật chất. Đó chính là điện tích chứa trong một điện tử, một trong những hạt cơ bản
cấu tạo nên vật chất. Điện tích này bằng 1,6 x 10
-19
C ( Coulomb ). Trong các
nguyên- phân tử có hai loại điện tích: điện tích âm (ở điện tử) và điện tích dương (ở
7

hạt nhân, cấu tạo bởi proton mang điện dương và notron không mang điện).Thông
thường,các nguyên phân tử trung hoà về điện, nghĩa là tổng điện tích âm bằng tổng
điện tích dương.
Dưới một tác động nào đó của môi trường bên ngoài (nhiệt, ánh sáng, tia phóng
xạ…), điện tử có thể bật ra khỏi các quỹ đạo thuộc cấu trúc nguyên- phân tử. Từ
trạng thái liên kết, điện tử
trở thành tự do trong vai trò một điện tích âm. Phần còn

lại trong nguyên- phân tử cũng mất tính trung hoà về điện và trở thành một ion
dương. Cũng có những ion âm, khi một hay nhiều điện tử được bổ sung vào cấu
trúc vốn cân bằng của nguyên phân tử. Một phân tử cũng có thể tách ra thành ion
dương và ion âm (NaOH phân thành Na
+
và OH
-
, NaCl phân thành Na
+
và Cl
-

).Đây chính là hiện tượng Phân ly trong nước của các phân tử.Trong cơ thể sống,
vai trò của các điện tử, các ion dương và ion âm vô cùng quan trọng.

Dòng điện:
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích trong môi trường
dẫn điện.Có hai môi trường dẫn điện điển hình và quen thuộc: dây dẫn và dung
dịch điện lý.Máu và các dịch sinh học khác dẫn điện như một chất điện lý vì trong
đó có nhiều loại ion khác nhau có độ linh động cao. Muốn có dòng điện phải có sự
chênh lệch điện th
ế hay phải có một hiệu điện thế (thế hiệu, còn gọi là điện áp).Đại
lượng vật lý này được ky hiệu qua chữ U và có đơn vị đo là Vôn (V). Ta thường
nghe nói tới điện áp 110 V hay 220 V là nói tới đại lựơng này. Các điện tích dương
chạy từ nơi có điện thế cao về nơi có điện thế thấp cũng giống như nguyên tắc
“nước ch
ẩy chỗ trũng “vậy. Đó là một quy luật của tự nhiên. Còn điện tích âm bao
giờ cũng chuyển động theo chiều ngược với điện tích dương.
Đại lượng đặc trưng cho dòng điện là cường độ dòng I, cho biết lượng điện tích (
C ) chạy qua tiết diện vật dẫn trong một đơn vị thời gian ( s, giây ). Nếu điện lượng

vận chuyể
n là q= 1 C, thời gian là t= 1s, thì cường độ dòng là 1 A (Amper).
Như vậy: 1 A = 1 C/ s.
Đại lượng này rất hay dùng trong điện trị liệu.Cường độ dòng điện cho chúng
ta biết dòng “mạnh” hay “yếu”.

Trường điện từ:
Chúng ta đều biết đến dao động, một dạng đặc biệt của chuyển động tuần
hoàn. Nói đến dao động là người ta nghĩ ngay tới con lắc, như thường thấy ở đồng
hồ. Đấy là dao động cơ học. Trong cuốn sách này, ta quan tâm đến một dạng dao
động khác: dao động điện từ. Như trên đã nói, điện trường và từ trường liên quan
m
ật thiết đến nhau và có thể chuyển hoá lẫn nhau. Sự chuyển hoá này nếu xẩy ra
một cách liên tục thì được gọi là dao động điện từ. Dao động điện từ xảy ra trong
một hệ thống gọi là khung dao động, gồm một cuộn dây có hệ số tự cảm L và một
tụ điện có điện dung C. Chúng ta sẽ không đi sâu vào chi tiết cấu trúc vật lý này vì
nó sẽ làm phức tạ
p thêm vấn đề một cách không cần thiết.
8

Trong khung dao động, điện trường và từ trường biến thiên liên tục.Theo
Maxwell, bất cứ một từ trường biến thiên nào cũng sinh ra một điện trường xoáy,
rồi bất cứ một điện trường biến thiên nào cũng sinh ra một từ trường biến thiên. Cứ
như thế, sẽ sinh ra một trường bao gồm cả hai gọi là trường điện từ. Trường điện từ

chính là một khoảng không gian mà ở đó có cả điện trường lẫn từ trường, biến
thiên liên tục và chuyển hoá lẫn nhau.Khi trường điện từ lan truyền trong không
gian từ điểm này sang điểm khác, chúng ta có sóng điện từ.

1.2.2. Cơ sở sinh học:

Điện chính là phần giao ngành đầu tiên giữa vật lý và sinh học.Chúng ta
thường nghe đến bộ môn điện sinh vật và điện sinh lý.
Xét trên các tiêu chuẩn về điện, cơ thể sống nên được hiểu như thế nào ? Trả lời
cho câu hỏi này, có thể nêu ra hai khả năng tiếp cận.Một: cơ thể sống được đặt vào
trong điện trường có sẵn, khi đó câu hỏi đặt ra là cơ thể sẽ phản ứng ra sao? Hai:
không có bất cứ một trường ngoài nào tác dụng, khi đó các tính chất điện của cơ thể

sẽ thể hiện thế nào? Theo cách đặt vấn đề như thế, sẽ hình thành hai nhánh của điện
sinh vật: các tính chất điện thụ động và các tính chất điện chủ động.Ta chỉ trích ra
những phần thuộc về điện sinh vật liên quan đến trị bệnh bằng tác nhân vật lý.
Tính dẫn điện của tổ chức sống:
Vấn đề cơ bả
n nhất và đơn giản nhất: cơ thể sống có dẫn điện hay không? Và
nếu có, độ dẫn điện của các mô, các hệ cơ quan thể hiện như thế nào?Trong phần
nói về điện trở ở trên chúng ta đã một phần đề cập đến vấn đề này.Các phân tử vật
chất cơ bản cấu tạo nên cơ thể sống là protit, glucit và lipit- hay ta thường gọi là
ch
ất đạm, chất đường và chất mỡ. Trong trạng thái tinh khiết và khô chúng không
dẫn điện hay gọi là các chất điện môi. Tuy nhiên, tất cả các tế bào và mô trong cơ
thể đều chứa hoặc thấm các chất lỏng ( máu và các chất dịch khác nhau như dịch
nội bào, dịch gian bào ).Trong thành phần của các dịch này, ngoài các chất keo hữu
cơ còn các dung dịch điện lý.Các dịch này dẫn điện cao, và do đó các phần tử cơ

bản cấu tạo nên chất sống cũng là vật dẫn tương đối tốt, theo nguyên tắc: càng chứa
nhiều dịch thi độ dẫn điện càng lớn. Độ dẫn điện đối với dòng một chiều là một đại
lượng vật lý đặc trưng cho các loại mô khác nhau của cơ thể sống. Bảng dưới đây
cho ta giá trị độ dẫn điện γ (
đơn vị đo Ohm
-1
cm

-1
) của một số mô cơ bản:

Dịch não tủy 0,018
Huyết thanh 0,014
Máu 0,006
Cơ 0,005
Các cơ quan nội tạng
0,002 – 0,003
Mô não và dây thần kinh 0,0007
Mô mỡ 0,0003
Da khô 7.10
-7

Xương không màng 1.10
-9

9



Để so sánh, ta ghi nhớ rằng độ dẫn điện của dung dịch đẳng trương ở 37
0
C là
0,019. Các mô trong cơ thể được cấu tạo từ các tế bào được bao bọc bởi dịch mô (
dịch gian bào ). Mỗi tế bào liên quan đến hai môi trường dẫn điện tương đối tốt là
dịch gian bào và dịch nội bào ( bào chất ), bị ngăn cách bởi một lớp dẫn điện kém là
màng tế bào Mỗi hệ thống như vậy hoạt động như một tụ điện và được
đặc trưng
bằng một giá trị của điện dung C. Khi có điện trường một chiều tác dụng lên mô thì

ở hai phía của màng có sự tích tụ các ion trái dấu, do đó hệ thống hành xử như một
tụ điện được tích điện




Hình 1.6: Tính điện dung của cơ thể sống với các cấu trúc màng điển hình, nó tương
đương hai tụ điện mắc nối tiếp.

Từ đó ta thấy tế bào có độ dẫn điện không phải là cao lắm với dòng một
chiều. Nhưng đối với dòng xoay chiều, dòng điện chủ yếu do sự dao động của các
ion trong dịch nội bào và dịch gian bào tạo nên và có giá trị
lớn hơn nhiều. Hơn
nữa, tần số càng tăng thì giá trị của dòng điện cũng sẽ càng lớn, theo tính chất của
tụ điện. Cấu trúc màng là một cấu trúc tương đối điển hình trong tổ chức của cơ thể
sống, không chỉ ở mức độ tế bào. Chẳng hạn trong các mô còn có các cấu trúc vĩ
mô gồm các mạc mô liên kết khác nhau và các màng ngăn là những tổ ch
ức dẫn
điện kém, ở hai mặt của chúng lại có các mô dồi dào dịch- tức là dẫn điện tốt.
10

Dođó, dẫn điện theo kiểu tụ điện là một tính chất cơ bản về mạt điện của cơ thể
sống. Nói khác đi, người ta nói các mô của cơ thể mang tính điện dung rõ rệt.
Điện sinh lý:
Trong điện thụ động, với tư cách là một tụ điện, màng tế bào giữ vai trò quan
trọng trong độ dẫn điện của cấ
u trúc sống. Trong điện sinh lý, do tính chất bán thẩm
của màng, do cơ chế vận chuyển tích cực qua màng khi tiêu thụ năng lượng nhờ
phân hủy ATP ( bơm Na- K ), sẽ xuất hiện sự phân bố bất đối xứng điện tích qua
màng và từ đó sinh ra điện thế màng tế bào. Sự tồn tại điện thế màng là một đặc

trưng quan trọng của sự sống tế bào, và quá trình biến
đổi của điện thế màng liên
quan chặt chẽ đến các chức năng sống của tế bào. Các tác dụng kích thích lên tế bào
cơ và tế bào thần kinh cùng sự lan truyền kích thích dọc theo các tế bào đó, các
phép đo điện tim- điện não- điện cơ đều liên quan đến điện thế màng tế bào.

1.2.3. Điện trị liệu, hay điều trị bằng tác nhân điện:
Điện trị liệu bao gồm tất cả các phương pháp chữa bệnh trong đó tác nhân
điện được sử dụng một cách trực tiếp. Người ta cho rằng điện trị liệu khởi nguồn từ
sự ứng dụng cá điện để chữa bệnh từ năm 200 trước công nguyên.
Sau này người ta
biết rằng những xung phát ra từ loài các điện có điện áp cỡ 50- 80 V và có tần số
200 Hz. Nhà giải phẫu và sinh lý học người Y là Luigi Galvani ( 1737- 1798 ) đã
tiến hành những nghiên cứu nổi tiếng trên đùi ếch để tìm ra cơ sở điện sinh lý cho
việc chữa bệnh bằng dòng điện một chiều. Đấy là nguyên nhân vì sao cho đến nay
tên ông còn được lưu truyền trong điện trị liệu. Năm 1747, lầ
n đầu tiên dòng một
chiều được sử dụng để đưa thuốc vào cơ thể. Đến cuối thế kỷ 19, dòng galvanic
được sử dụng trong điều trị một cách phổ biến.
Nhà vật lý người Anh Faraday ( 1791-1867) đã phát minh ra dòng xoay chiều.Tên
ông cũng được đặt cho những dòng tần số thấp rất hay dùng trong điện trị liệu.
Năm 1844 kỹ sư người Đức Werner Von Siemens đã chế ra chiếc máy h
ết sức
độc đáo: máy sinh ra dòng Faraday và dùng để chữa bệnh đau răng cho chính em
ông.Thời gian ngắn sau, các nhà kỹ thuật Mỹ đã dùng dòng Faraday để gây tê tại
chỗ và năm 1859 Oliver đã nhận bằng phát minh về máy gây tê điện.Mãi đến năm
1902 Leduc chế tạo ra máy chữa bệnh bằng những chuỗi xung một chiều.
Sau đó, trong một khoảng thời gian khá dài,điện trị liệu nói riêng và vật lý trị
liệu nói chung, tỏ
ra bị lép vế trước các phương pháp chữa bệnh bằng phẫu thuật và

bằng thuốc. Nhưng trong khoảng 40 năm trở lại đây, với sự tiến bộ vũ bão của điện
tử, nhiều dạng xung mới trong dải tần số thấp và tần số trung bình được sử
dụng.Nha sĩ người Pháp Bernard đã có công phục hồi lại sức sống của điệ
n trị liệu
khi phối hợp các dòng galvanic và faradic trong điều trị thành công nhiều loại bệnh
khác nhau vào khoảng cuối những năm 50 của thế kỷ 20.
Tuy vậy, những đóng góp có tính cách mạng trong điện trị liệu thuộc về các nhà
phẫu thuật thần kinh người Mỹ, khi họ cấy điện cực vào trong não và tủy sống để
chống đau, và nhất là khi Melzak phát triển một cơ chế mớ
i về đau (1965). Sau đó
các nhà khoa học lại chứng minh được rằng, bằng phương pháp kích thích thần
11

kinh qua da (TENS)-một phương pháp không can thiệp- cũng có thể thu được kết
quả tương tự.
Song song với tiến trình đó là sự phát triển và ứng dụng các dòng giao thoa và
các dòng cao tần. Ngay từ năm 1891, Nicola Tesla đã chế ra máy phát cao tần đầu
tiên. Chỉ một năm sau, nhà sinh lý người Pháp D’Arsonval đã thử ứng dụng loại
dòng điện mới mẻ này vào lâm sàng. Đó là những dòng có điện thế cao nhưng
cường độ rất nhỏ
. Tác dụng phổ biến nhất của dòng cao tần là tác dụng nhiệt, được
phát minh đồng thời bởi Zeynek (1908) và Nagelschmidt, người đã đặt tên cho
phương pháp này là phương pháp thấu nhiệt.
Những tiến bộ về sau của phương pháp thấu nhiệt liên quan tới các dải bước
sóng càng ngắn đi hay tần số càng cao lên. Lúc đầu là tần số 10
6
Hz, sau lên tới
2x10
9
Hz. Bứoc sóng được dùng hiện nay xuống tới 69 cm (sóng decimet).

Theo đó, điện trị liệu là một lĩnh vực rất rộng rãi, phong phú và phổ biến trong
vật lý trị liệu. Người ta tạm chia thành:

Điều trị bằng dòng tần số thấp (Từ 0 Hz đến 1000 Hz):
- Dòng galvanic
- Điều trị bằng dòng kích thích:
a) Các dòng xung đơn giản: dòng faraday không đổi, các dòng biến
điệu, dòng tam giác (dạng e- mũ).
b) Các dòng xung tổ hợp: dòng diadynamic ( dòng Bernard ), dòng
galvanic- faradic, dòng kích thích giao hoán.

Điều trị bằng dòng tần số trung binh (Từ 1 kHz đến 3 kHz):
Đây là các dòng giao thoa, gồm hai loại:
a) Dòng giao thoa kinh điển
b) Dòng giao thoa động- không gian (stereodynamic).

Điều trị bằng cao tần (Từ 100 kHz đến 300 MHz):
- Điều trị sóng ngắn (11 m hay 27 MHz- cũng có tác giả đề cập đến sóng 22
m): Điều trị bằng trường tụ điện hay cuộn cảm
- Điều trị sóng decimet (69 cm hay 434 MHz): Điều trị
trong trường chiếu
tia.
- Điều trị vi sóng (12,25 cm hay 2450 MHz): Điều trị trong trường chiếu tia.

12



Hình 1.7 : Sự dịch chuyển các ion dưới tác dụng của lực điện trường.

Hình 1.8 : Các loại điện cực thường sử dụng trong trị liệu bằng tác nhân điện.



Hình 1.9 : Các cách bố trí điện cực khác nhau: dọc và ngang.
13



Hình 1.10 : Sơ đồ bố trí điện cực trên cơ thể khi thực hiện phương pháp Galvanic và
điện phân:
1) Vùng cột sống ( a ) và đám rối vai ( b )
14

2) Các khớp ( a- vai, b- khuỷu tay, c- cổ tay, d- các ngón tay, e- háng, f- gối, g- cổ
chân )
3) Vùng tim ( a và b: các biến thể )
4) Vùng hạnh nhân
5) Vùng ruột
6) Vùng lách
7) Vùng dạ dày
8) Vùng thận
9) Vùng bàng quang.

15

Chương 2- KHẢO SÁT CÁC DÒNG ĐIỀU TRỊ BẰNG
DÒNG ĐIỆN CỦA THIẾT BỊ CHATTANOOGA

Chương này báo cáo các kết quả nghiên cứu các tham số vật lý của thiết bị
ngoại nhập cho 9 chương trình điều trị chuẩn của Chattanooga và 10 loại dòng
thông dụng.
2.1. Các thiết bị sử dụng trong khảo sát
Máy đo dạng sóng Ocsiloscope 2 kênh
Điện trở công suất
Đồng hồ điện tử AVO
Máy Chattanooga, tài liệu kỹ thuật
2.2. Các thông số kỹ thuật
2.2.1. Trung tần giao thoa
Tần số cơ bản
Nhận một trong các giá trị sau: 2000 Hz, 2500 Hz, 4000 Hz, 5000 Hz, 10000
Hz.
Giá trị mặc định là 2500 Hz.
Tần số chuyển
Nhận giá trị nằm trong đoạn từ 0 Hz đến 200 Hz.
Giá trị mặc định là 100 Hz.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 Hz.
Thời gian quét
Nhận giá trị là số nguyên dương nhỏ hơn hay bằng 15 giây.
Giá trị mặc định là 10 giây.
16

Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 giây.
Tần số quét thấp
Nhận giá trị là số nguyên dương trong đoạn từ 1 Hz đến 200 Hz, nhưng giá
trị phải nhỏ hơn tần số quét cao.
Giá trị mặc định là 80 Hz.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 Hz.
Tần số quét cao
Nhận giá trị là số nguyên dương trong đoạn từ 1 Hz đến 200 Hz, nhưng giá
trị phải lớn hơn tần số quét thấp.
Giá trị mặc định là 150 Hz.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 Hz.
Thời gian điều trị
Nhận giá trị từ 1 phút đến 60 phút.
Số kênh sử dụng
Bốn kênh.
2.2.2. Tens
Độ rộng xung
Nhận giá trị là số nguyên dương trong đoạn từ 20 us đến 1000 us
Giá trị mặc định là 300 us.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 20 us.
Tần số
Nhận giá trị là số nguyên dương trong đoạn từ 1 Hz đến 200 Hz.
Giá trị mặc định là 80 Hz.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 Hz.
17

Tần số tràn
Nhận giá trị là số nguyên dương nhỏ hơn 10 bps.
Giá trị mặc định là 0 bps.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 bps.

Tần số điều biên
Nhận giá trị mặc định là số nguyên dương trong đoạn từ 0 Hz đến 250 Hz.
Giá trị mặc định là 0 Hz.
Khi tăng hay giảm thì bước tăng(giảm) là 1 Hz.
Thời gian điều trị
Nhận giá trị từ 1 phút đến 60 phút.
Số kênh sử dụng
Hai kênh.
Dạng xung Tens

Hình 2.1 Xung Tens 1
18


Hình 2.2 Xung Tens 2
2.2.3. MF
Thời gian điều trị
Nhận giá trị là số nguyên dương trong đoạn từ 1 phút đến 60 phút.
Giá trị mặc định là 5 phút.
Tần số
Nhận giá trị cố định là 50 Hz.
Độ rộng xung
Nhận giá trị cố định là 10 ms.
Khoảng cách xung
Nhận giá trị cố định là 10 ms.
Số kênh sử dụng
Hai kênh.