Cơ sở lý thuyết chung về thiết bị vật lý trị liệu

1

GVHD: SVTH:











CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU











2

GVHD: SVTH:

1.1 Tổng quan về vật lý trị liệu
Vật lý trị liệu (VLTL) là một chuyên ngành lâm sàng của y học , ứng dụng các kỹ thuật
dựa trên các nhân tố vật lý , sinh lý , tâm lý …tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp lên cơ thể nhằm
gây kích thích và điều trị một số bệnh .
Với những ưu điểm đặc biệt , điều trị bệnh mà không cần dùng thuốc , VLTL đã nhanh
chóng chiếm được ưu thế . Tổng quát ,có thể nói những hi
ệu ứng phụ khi dùng thuốc hay các
phương pháp hoá trị liệu tất nhiên dẫn đến xu huớng sử dụng các phương pháp chữa bệnh dựa
trên những yếu tố tự nhiên . Nhiều bệnh nhân cũng hy vọng sử dụng các biện pháp vật lý để trì
hoãn hay tránh phẫu thuật .Hơn nữa do tuổi thọ ngày càng cao,phân bố tuổi tác trong cộng đồng
dân cư cũng đã khác, chuyển mạnh theo xu thế ngày càng có nhiều người cao tuổ
i trong cộng
đồng .Vì vậy số người mắc bệnh mãn tính ngày càng tăng cao, nhất là những bệnh sinh ra như
kết quả của quá trình thoái hoá .Chính với những bệnh này, phương pháp VLTL tỏ rõ những ưu
việt của mình . Nhờ sử dụng lặp lại một cách liên tục cơ chế kích thích – phản ứng , khả năng tự
tổ chức của cơ thể được phát huy và tăng sức phòng vệ,uy lực đề
kháng vốn vẫn tiềmẩn trong
con người.Cũng cần nhấn mạnh vai trò VLTL trong tổng thể y học phục hồi nói chung.VLTL và
y học phục hồi là hai phương pháp điều trị gắn bó chặt chẽ và bổ sung cho nhau .Người ta tính ra
rằng , hầu hết các phương pháp sử dụng trong y học phục hồi liên quan đến các tác nhân vật lý.
Cuối cùng,VLTL cũng có nhiều dạng ứng dụng trong y học dự phòng đối với nhiều lo
ại
bệnh khác nhau.Trong điều trị ngày nay có nhiều quá trình chuyển tiếp một các linh hoạt , bao
gồm cả việc phòng bệnh cho những người chưa phải là đối tượng của bệnh viện.
Lẽ đương nhiên, VLTL cần phải được hiểu và được nhìn nhận trong mối quan hệ
nhất quán với tất cả các phương pháp trị liệu khác, trong đó nhiều trường hợp nó chỉ là một
phương pháp đi
ều trị bổ sung hay thay thế và cũng nhiều khi nó là phương pháp không thể thay
thế.Sự thống nhất giữa các nhà VLTL và các bác sĩ thuộc nhiều chuyên khoa khác là một đảm
bảo quan trọng cho thành công của phương pháp này.Ngoài ra,một môi trường tin cậy giữa bệnh

nhân và nhà VLTL cũng là nhân tố có ý nghĩa lớn khiến cho sự hợp tác đôi bên là cơ sở cần thiết
để đạt tới hiệu quả mong muốn .
Hiện nay khái niệm “vật lý trị
liệu” (VLTL) thường gắn liền với “phục hồi chức
năng”(PHCN)
3

GVHD: SVTH:
1.2 Lịch sử vật lý trị liệu
Vật lý trị liệu ra đời vào 2500 BC tại Trung Quốc, Hippocrates mô tả mát xa và
hydrotherapy trong 460 BC và có thể nói là một phiên bản của các cổ VLTL hiện đại ngày nay.
Ban đầu VLTL khởi nguồn từ việc mát xa nhằm xoá tan cơn mệt mỏi rồi những bài tập thể dục
đơn giản nhằm hạn chế sự suy giảm chức năng đem lại hiệu quả khá rõ rệt. Khi công nghệ
khoa học phát triển thì VLTL không còn đơn thuần chỉ là nhữ
ng động tác thểdục đơn giản nữa
con người đã biết áp dụng khoa học và công nghệ vào VLTL , bắt đầu xuất hiện những thiết
bị y khoa . Những thiết bị này được ngày càng được cải thiện và không ngừng nâng cao những
tính năng ,công dụng của chúng.
Trong 3 phương pháp trị liệu chính thống của y học bao gồm ngoại khoa, hoá trị liệu và
VLTL thì VLTL có lịch sử lâu đời và thăng trầm hơn cả
. Hàng ngàn năm trước công nguyên
một số tác nhân vật lý như nhiệt, lạnh,từ trường của đá nam châm tự nhiên, … đã được dùng để
chữa bệnh. Đến tận cuối thế kỷ 17 chúng vẫn được xem là những trị liệu cơ bản của y học
(Beckeer,1990).
Tuy nhiên hơn 40 năm trở lại đây, những phát triển mới của khoa học và công nghệ đã giúp
các nhà khoa học phát hiện những quy luậ
t mới liên quan đến sự sống. Khám phá của
Fukuda và Yasuda về hiệu ứng áp điện của xương (Fukuda và Yasuda,1957), khám phá của
Becker về sự tăng trưởng và sự tái sinh có bản chất điện sinh học (Becker 1990),những đo đạc
trường điện từ của các cơ quan trong cơ thể sống,…cùng với sự khám phá đã đi vào lịch sử của

Galvanic về các dòng điện sinh lý của hệ thần kinh –c
ơ đã làm xuất hiện một quan điểm mới về
bản chất của sự sống,bên cạnh các quá trình hoá học còn là các quá trình vật lýmà chủ yếu là các
quá trình điện từ (Becker,1987).Khi đó có thể tác động cơ thể sống bằng các trường điện từ
ngoại sinh thích hợp cũng như đánh giá trạng thái sống bằng cách nhận các tín hiệu điện từ nội
sinh nhỏ bé và khó nắ
m bắt
Hiện nay ngành VLTL đang được quan tâm phát triển mạnh dựa trên nền tàng kiến thức vật
lý ứng dụng mới . Đồng thời với nguyên lý chủ yếu là ít chịu sự tác động từ các yếu tố bên ngòai
(ngoại khoa , thuốc ) , phương pháp sử dụng trong thời gian lâu dài và có tác dụng tốt với các
chứng bệnh mãn tính nên VLTL ngày càng phát triển mạnh và ứng dụng rộng rãi .


4

GVHD: SVTH:
1.3 Các phương pháp điều trị trong vật lý trị liệu :
* Các tác nhân vật lý :
– Quang trị liệu (lighttherapy): dùng các ánh sáng hồng ngoại, tử ngoại, tia Laser:
(laser chất rắn, laser khí,laser chất lỏng)
– Nhiệt trị liệu (thermo therapie): là một phương pháp điều trị của vật lý trị liệu, trong
đó sử dụng các tác nhân gây nhiệt để mang lại hiệu quả điều trị. Tùy theo nhiệt độ của tác nhân
gây nhiệt, chia thành 2 loại: nhiệt nóng (có nhiệt độ từ trên 37°C đến khoảng 45-50°C) và nhiệt
lạ
nh (thường dưới 15°C).
– Điện trị liệu (electrotherapy): dòng điện một chiều, dòng điện xung, điện trường cao
tần, điện trường cao áp, điện cảm ứng, dòng galvanic, các dòng điện giảm đau (dòng siêu kích
thích điện – xoa bớp, dòng diadynamic, dòng giao thoa), kích thích điện thần kinh cơ,… Sử dụng
hiện tương tạo ra dịch chuyển ion, thay đổi điện thế màng, kích thích sợi thần kinh, chi phối d
ẫn

truyền thần kinh qua sinap, hiện tượng điện di, … trong điều trị
– Siêu âm trị liệu (ultrasound therapy): dùng sóng nén.
– Thuỷ trị liệu (hydrotherapy): các kỹ thuật như ngâm, tắm, vòi tia, uống, khí dung
– Từ trị liệu (magnetotherapy): điện từ trường, nam châm vĩnh cửu,…
– Oxy cao áp trị liệu (hyperbaric oxygentherapy –HOT)

* Cơ động học trị liệu (mechanical dynamic therapy) : xoa bớp, kéo dãn, nắn chỉnh bằng
tay, máy kéo dãn cột sống, máy rung cơ học,…
– Tác động lực c
ủa đôi bàn tay, thay đổi áp lực tạo nên bởi siêu âm, rung cơ học của
máy rung lắc, áp lực thuỷ động và đối lưu trong thuỷ trị liệu,…tác động lên các đầu tận cùng
thần kinh cảm giác và các thụ cảm xúc giác từ da tạo nên các luồng xung động hướng tâm đến
trung ương. Những tác dụng cơ học cho ta hàng loạt các tác dụng sinh học như vận động mạch
tăng tuần hoàn máu, tăng chuyển hoá, giãn cơ, giả
m đau,…

*Vận động trị liệu và phục hồi (therapeutic exercises): sử dụng các bài tập vận động cơ thể
nhằm duy trì hay phục hồi các họat động thông thường của cơ thể . Phương pháp này thường
được sủ dụng song song với các phương pháp khác VLTL trong trường hợp bị tổn thương hệ vận
động do chấn thương hay thoái hóa.
5

GVHD: SVTH:

CHƯƠNG 2
ĐIỀU TRỊ BẰNG DÒNG ĐIỆN
(ĐIỆN MỘT CHIỀU,ĐIỆN XUNG)










6

GVHD: SVTH:
2.1 Cơ sở vật lý
2.1.1 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 ký hiệu là U.
- Đại lượng đặc trưng cho dòng điện là cường độ dòng điện I, cho biết lượng điện tích chạy
qua tiết diện vật dẫn trong một đơn vị thời gian (s, giây). Nếu điện lượng vận chuyển q = 1C
trong khoảng thời gian t = 1s thì cường độ dòng là 1A. Đại lượng này rất hay dùng trong điện trị
liệu. Cường độ dòng cho chúng ta biết dòng mạnh hay yếu .
- Có nhiều loại dòng điện khác nhau. Một trong những tiêu chí để phân loại dựa vào dáng
điệu của cường độ I. Đầu tiên người ta phân ra hai loại dòng điện xoay chiều và dòng điện một
chiều và sau đó là dựa vào tính chất của từng dòng mà phân loại thành dòng liên tục và dòng
xung. Các dòng dùng để chữa bệnh thường là các dòng xung có dạng tương đối phức tạp. Mỗi
dòng có hình dáng riêng và có thể đặc trưng bởi các tham số :

• Biên độ xung : đó là độ lớn của xung - cường độ dòng điện khi xung tác dụng
• Độ kéo dài của xung : thời gian khi có dòng điện tác dụng vào
• Khoảng cách thời gian giữa hai xung
• Tần số hay biên độ của cả dãy xung

Hình 2.1 : Dòng điện không đổi và dòng biến đổi tuần hoàn theo kiểu hình sine

7

GVHD: SVTH:

Hình 2.2



Hình 2.3 : Dãy xung, khoảng cách giữa các xung, thời gian và chu kỳ

8

GVHD: SVTH:
2.1.2. Dòng một chiều đều
a. Khái niệm.
- Dòng điện một chiều đều (còn gọi là dòng Galvanic) là dòng điện có cường độ và chiều không
đổi theo thời gian.

b. Các đại lượng đặc trưng cho dòng Galvanic:
+ Cường độ (I): đơn vị là Ampe (A), Miliampe (mA).
+ Hiệu điện thế (U): là mức độ chênh lệch điện thế giữa hai điện cực của nguồn điện (đơn vị
là Volt - V).
+ Điện trở (R): là sức cản dòng điện của dây dẫn.
- Theo định luật Ôm, cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở: I=U/R.

2.1.3 Dòng điệ
n xung
a. Khái niệm.
-Xung điện là một dòng xung không liên tục trong một thời gian ngắn có xung sau đó là khoảng nghỉ.
Dòng điện xung là dòng điện có nhiều xung điện liên tiếp tạo ra. Dòng điện xung không đổi hướng là
dòng điện xung một chiều, dòng xung luôn đổi hướng gọi là dòng điện xung xoay chiều.
b. Các đặc trưng của dòng điện xung.

- Hình dạng xung: thường dùng 3 loại hình thể là xung tam giác, xung chữ nhật, và xung hình
sin. Ngoài ra còn có các xung cải biên như: xung hình thang, hình lưỡi cày, exponentiel Hình
dạng xung khác nhau thì mức độ tác dụng kích thích hay ức chế cũng khác nhau.


Hình dạng các dòng điện xung
9

GVHD: SVTH:

Thành phần một xung
-Các thành phần của một xung, bao gồm:
+ Thời gian dốc lên: ta.
+ Thời gian đỉnh xung: ti.
+ Thời gian dốc xuống: tb.
+ Thời gian xung: tx = ta + ti + tb.
+ Thời gian nghỉ: tp.
+ Thời gian một chu kỳ xung T = tx + tp
- Sự thay đổi các cấu phần của một xung điện có ảnh hưởng đến tác dụng sinh lý và điều trị.
- Tần số xung (F): là số chu kỳ xung trong một giây (F=1/T), đơn vị là Hz. Tần số xung có ý nghĩa
rấ
t quan trọng đối với điều trị bằng dòng điện xung
- Dòng điện xung dùng trong điều trị là dòng xung thấp tần (dưới 1000Hz) và dòng xung trung tần
(1000-10000Hz).
+ Với tần số <20Hz thì dòng điện xung gây co cơ từng cái một
+ Với tần số từ 20-50Hz thì gây co cơ liên tục,
+ Với tần số >50Hz thì gây co cơ kiểu răng cưa,
+ Với tần số >1000Hz thì không gây co cơ.
- Cường độ xung (I): là điể
m biên độ xung đạt cao nhất. Cường độ xung trung bình là cường độ

bình quân theo thời gian, bao giờ cũng thấp hơn biên độ đỉnh xung .Khi tăng cường độ dòng điện
xung lên thì cảm giác của bệnh nhân sẽ thấy các ngưỡng sau:
+ Ngưỡng cảm giác: thấy cảm giác lăn tăn như kiến bò.
+ Ngưỡng rung cơ: cơ bắt đầu có đáp ứng.
+ Ngưỡng co cơ dễ chịu: cơ co dễ chịu có tác dụ
ng giảm đau rõ rệt.
+ Ngưỡng đau: thấy cảm giác đau buốt hay đau rát.

10

GVHD: SVTH:
.
- Điều trị bằng dòng điện xung là kết hợp các yếu tố trên qua tác động lên cơ thể để đạt những
đáp ứng mong muốn.
2.1.4.Các loại dòng điện xung thường dùng.
a.Dòng xung một chiều
- Xung tam giác, hay gai nhọn (Faradic).
- Xung hình chữ nhật (Leduc): là xung một chiều đều.
* Dòng gai nhọn và chữ nhật đều có tác dụng kích thích thần kinh cơ trong điều trị liệt, đặc
biệt là ở cực âm. Còn dùng trong chẩn đoán điện cổ điển.
- Xung lưỡi cày (Lapique): dốc lên nhanh, dốc xuống từ từ. Có tác dụng giảm đau mạnh.
- Xung hình sin Diadynamic hay Bernard, bao gồm:


Các dòng Diadynamic
11

GVHD: SVTH:

+ Dòng xung một pha cố định 50Hz MF (monophase fixe).

+ Dòng xung hai pha cố định 100Hz DF (diphase fixe).
+ Dòng chu kỳ ngắn CP (courtes périodes): 1giây MF + 1 giây DF .
+ Dòng chu kỳ dài LP (longues périodes): 6 giây MF + 6 giây DF (Hình 4.7).
* Trong đó nhóm xung 6 giây 100Hz có thể biến điệu cường độ.
* Dòng Diadynamic có tác dụng giảm đau nhanh và rõ rệt, đặc biệt là khi kết hợp CP và LP.
Để có tác dụng kích thích thần kinh cơ, người ta kết hợp các nhóm MF theo nhịp cách: cứ 1 giây
MF xen kẽ với 1 giây nghỉ (dòng thể dục điện).
- Dòng xung Traebert (dòng 2-5, còn gọi là dòng Ultra Reiz - UR): là dòng xung hình chữ
nhật m
ột chiều, có thời gian xung 2ms và thời gian nghỉ 5ms, nghĩa là tần số khoảng 143Hz .
Dòng này có tác dụng chống đau nhanh và kéo dài. Tuy nhiên đây là dòng cố định nên trong khi
điều trị phải tăng cường độ dòng liên tục.

Dòng xung Traebert
Trong thực hành người ta sử dụng dòng 2-5 theo phản xạ đốt đoạn tại vùng cột sống như sơ đồ sau

12

GVHD: SVTH:

- Xung một chiều trung tần (ID: intermittent current). Là xung một chiều đều có tần số
4000-8000Hz, dùng trong điện di thuốc hợp sinh lý hơn và có thể đạt được cường độ cao
hơn so với dòng một chiều đều.


Dòng một chiều trung tần

b. Dòng xung xoay chiều
- Xung kích thích thần kinh (TENS – Transcutanous Electro Neuro Stimulation): gồm 3 loại
như sau

• Dòng TENS có tác dụng kích thích thần kinh cơ rõ rệt, được dùng trong điều trị
phục hồi chức năng thần kinh cơ. Dòng TENS khi được điều biến tần số theo nhóm xung (Burst -
TENS) gọi là dòng kích thích thần kinh bột phát, dòng này có tác dụng giảm đau mạnh.
- Dòng điện xung trung tần xoay chiều (AMF Amplitude Modulated Frequency): là dòng điện
xung xoay chiều tần số từ 1000-10000Hz. Theo Wedenski, cơ không thể đáp ứng với những xung
trung tần, do
đó để có đáp ứng cần phải biến điệu tạo nên các nhóm xung tần số thấp. Tần số nhóm
13

GVHD: SVTH:
xung có thể biến điệu tùy theo yêu cầu, nên còn gọi là dòng biến điệu biên độ theo nhịp AMF hay
xung bọc, có tác dụng kích thích chọn lọc sợi thần kinh dầy

Dòng trung tần xoay chiều biến điệu AMF
• Dòng AMF có thể điều biến bằng cách luôn thay đổi tần số xung bọc trong một khoảng
nhất định (gọi là khoảng tần số quét), và chương trình quét là cách thức biến đổi tần số AMF
trong khoảng tần số quét đó. Ví dụ một số chương chình quét


Các chương trình quét của dòng AMF

• Ngoài ra dòng AMF còn có thể biến điệu theo độ sâu điều biến: 25%, 50%, 75% và 100%


Các kiểu biến điệu của dòng AMF

14

GVHD: SVTH:
- Dòng điện xung giao thoa (IF-interferential còn gọi là dòng Nemec): khi cho hai dòng điện
xung xoay chiều trung tần, có tần số khác nhau, chẳng hạn 4000Hz và 4200Hz, cùng tác động
vào một vùng cơ thể, sẽ xuất hiện hiện tượng giao thoa giữa 2 dòng điện để tạo thành một dòng
xung như dòng AMF với tần số nền là 4100Hz và tần số nhóm xung là 200Hz. Dòng giao thao
có thể điều biến như dòng AMF
- Dòng xung kích thích kiểu Nga: (RS: Russian stimulation): Là dòng xung xoay chiều có tần
số 2500Hz ngắt quãng thành nhóm xung có tầ
n số 50Hz, có thời gian 1 chu kỳ xung là 20ms trong
đó thời gian xung / thời gian nghỉ là 1/1 và 1/5.Dòng Nga được sử dụng rộng rãi để phục hồi cơ
trong chỉnh hình, chống teo cơ.


Dòng Kích thích kiểu Nga

- Vi dòng: là xung xoay chiều có cường độ rất thấp (mA), điện thế rất cao, hay dùng ở Mỹ.
• Với dòng điện, định luật quen thuộc nhất đối với chúng ta là định luật Ôhm :

I = U/R
I là cường độ dòng (A)
U là điện áp trong mạch (V)
R là điện trở đo bằng Ω
- Điện trở của tế bào, mô và hệ cơ quan trong cơ thể số
ng đóng vai trò quan trọng trong điện trị
liệu. Với dòng một chiều điện trở da khá cao, da ướt có trở thấp. Với dòng điện biến đổi xuất hiện
cơ chế dẫn theo kiểu tụ điện và người ta cho rằng chính màng tế bào là một tụ điện. Tần
số càng cao
thì điện trở màng tế bào càng giảm và dòng đi qua sẽ càng lớn. Đặc tính này khá quan trọng
15

GVHD: SVTH:
khi xét tác dụng của các loại dòng điện lên cơ thể sống.
2.2 Cơ sở sinh học
- Các phân tử cơ bản cấu tạo nên cơ thể sống là protit, glucit và lipit hay ta thường gọi là
chất đạm, chất đường và chất béo 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 nội bào, dịch gian bào). Trong thành phần của các
dịch này ngoài các chất keo hữu cơ còn các dung dịch đi
ện lý. Các dịch này dẫn điện cao và do đó
các phân tử cơ bản cấu tạo nên chất sống cũng là vật dẫn tương đối tốt, theo nguyên tắc : càng chứa
nhiều dịch thì 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.
Bảng dưới đây cho ta giá trị độ dẫn
điện {đơn vị đo 1/(ohm cm)} của một số mô cơ bản

Dịch não tuỷ 0.018
Huyết thanh 0.014
Máu 0.006
Cơ 0.005
Các cơ quan nội tạng 0.002 - 0.003
Mô não và thần kinh 0.0007
Mô mỡ 0.0003
Da khô 7.10
-7
Xương không màng 1.10
-9
Để so sánh ta ghi nhớ rằng độ dẫn điện của dung dịch đẳng trương ở 37°C là 0.019.
- Các mô trong cơ thể được cấu tạo từ các tế bào được bao bọc bởi dịch mô (dịch gian bao).
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 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.
16

GVHD: SVTH:

Điện dung của cơ thể sống với cấu trúc màng điển hình, tương đươnghai tụ điện mắc nối tiếp
- Từ đó ta thấy tế bào có độ dẫn điện không phải 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 có giá trị lớn hơ
n nhiều. Hơn nữa tần số càng tăng thì giá trị của dòng điện 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 chức dẫn điệ
n kém,ở hai mặt của chúng lại
có các mô dồi dào dịch - tức là dẫn điện tốt. Do đó dẫn điện theo kiểu tụ điện là một tính chất cơ
bản về mặt điện của cơ thể sống. Người ta nói các mô của cơ thể mang tính điện dung rõ rệt.
- Nhờ các tính chất điện thụ động của cơ thể sống nh
ư đã miêu tả ở trên có thể dùng các
sơ đồ
tương đương khi nghiên cứu các dòng điện chạy qua cơ thể. Một mạch điện
tương đương với
phần mô nằm giữa hai điện cực đặt lên bề mặt cơ thể phải chứa các thành phần có độ dẫn điện
như điện dung tức là phải có các điện trở và các tụ điện
mắc nối tiếp hay mắc song song. Mạch
tương đương hay được sử dụng nhất là là
mạch gồm tụ điện C mắc nối tiếp với trở R’ rồi tất cả
mắc song song với trở R (hình vẽ minh họa một thí dụ cho lớp da và các đám tế bào dưới da cùng

với lớp lót giữa điện cực và da). Một khả năng khác cho mạch tương đương là hình b : điện trở R
mắc song song với tụ điện C thường dùng cho các mô nằm sâu, trở kháng toàn mạch đố
i với
dòng xoay chiều hình sin có tần số f là :

17

GVHD: SVTH:
Theo biểu thức này, giả sử R và C không đổi, khi tần số tăng lên thì trở kháng sẽ giảm
xuống. Trong các điều kiện thông thường ở liệu pháp dòng một chiều thì trở kháng có giá trị
trong khoảng 1000 - 5000Ω, còn với các liệu pháp cao tần trở kháng giảm xuống chỉ còn vài
trăm thậm chí vài chục Ω. Điều cuối cùng chúng ta cần lưu ý là các thông số biểu thị các đặc tính
điện (độ dẫn và điện dung) của các cơ quan và mô trong cơ thể phụ thuộc vào nhiều trạng thái
sinh lý của chúng. Chẳng hạn cường độ dòng máu trong mạch ngoại vi ảnh hưởng rất nhiều đến
độ dẫn điện của mô có dòng máu chảy qua. Đây cũng là một nguyên tắc sử
dụng trong lưu huyết
não đồ.

Sơ đồ tương đương
a. Cho lớp sát da
b. Cho các mô nằm sâu dưới da
- Trong điện thụ động với tư cách là một tụ điện, mang tế bào giữ vai trò quan trọng trong độ
dẫn điện của cấu trúc sống. Trong điện sinh lý do cấu trúc bán thấm của màng và cơ chế vận
chuyển tích cực qua màng khi tiêu thụ năng lượng nhờ phân huỷ 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 màng 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.

- Các phép đo chính xác đã chứng minh rằng, giữa phía trong và phía ngoài của màng tế bào
sống bao giờ cũng tồn tại một hiệu điện thế. Về giá trị, hiệu điện thế này là 70mV. Về hướng phía
trong màng tế bào tích điện âm còn phía ngoài màng tế bào tích điện dương. Đi
ện thế này gọi là
điện thế nghỉ. Nếu điện thế màng không còn thì tế bào cũng không thể bị kích thích, sự
sống của
tế bào chấm dứt. Về cơ bản điện thế màng tế bào do ion Kali sinh ra. Trong cơ thể
người nồng
độ Kali trong tế bào cao hơn ngoài tế bào chừng 50 lần và tồn tại dưới dạng các ion tích điện
18

GVHD: SVTH:
dương - gọi là các cation. Các ion gắn bó với ion Kali và trung hòa nó về mặt điện tích
là các đại phân tử protein hay axít amin (gọi là các anion). Tuy nhiên màng tế bào có tính bán
thấm : các ion Kali có thể dễ dàng chui qua trong khi các đại phân tử bị chặn lại. Do nồng độ ion
Kali ở trong tế bào nhiều nên chúng chuyển ra ngoài để hướng tới cân bằng. Kết quả là phía trong
tế bào mất đi các điện tích dương và thừa ra các điện tích âm. Từ đó hình thành một điện trường
có xu hướng ngăn cản sự chuyển dời của ion ion Kali từ trong ra ngoài tế bào. Tới một lúc nào đó
hai quá trình ngược chiều này sẽ cân bằng và trạng thái dừng được hình thành. Các ion Kali ở trạng
thái dừng như vậy tạo nên một điện thế giữa hai phía màng tế bào. Điện thế này có thể tính được và
cũng có thể đo được. Đó chính là điện thế nghỉ mà ta đã nói ở trên.
- Nếu phía trong t
ế bào nồng độ Kali lớn hơn bên ngoài thì ở ngoài tế bào nồng độ Natri và
ion Clo lại vượt trội. Tuy nhiên ion Clo không đóng vai trò gì đáng kể trong điện thế màng.
Trong trạng thái nghỉ bình thường nồng độ Natri bên ngoài lớn gấp 10 lần nồng độ Natri bên
trong tế bào. Tuy nhiên ở trạng thái nghỉ này màng tế bào lại không
cho phép ion Natri đi qua
nên Natri không đóng góp gì trong điện thế nghỉ. Tình hình sẽ hoàn toàn khác đi trong trạng thái
màng bị kích thích, chẳng hạn nhờ một dòng điện, khi đó màng thay đổi tính chất và cho phép ion
Natri đi qua.

Điện thế nghỉ trên màng tế bào sống
Bên trái : giá trị đo được Bên phải : cơ chế hình thành
Do chênh lệch nồng độ vừa nói ở trên, ion Natri đi từ ngoài vào trong tế bào theo cơ chế
khuếch tán dưới dạng một đám mây và tạo nên một điện thế dương bên trong và âm bên ngoài tế
bào. Vì ngược dấu với điện thế nghỉ (vốn dương bên ngoài và âm bên trong tế bào) quá trình này
19

GVHD: SVTH:
được gọi là đảo cực. Thế hình thành lúc đó gọi là thế hoạt động. Đi vào chi tiết ta sẽ có các quá
trình sau :
•
Giảm điện thế màng. Trước hết thế nghỉ giảm dần xuống dưới một giá trị hiệu
dụng
nhờ một kích thích điện từ bên ngoài hay một dòng cục bộ bên trong một hoạt động tự phát nhờ
đó độ thấm qua của màng đối với Natri tăng lên. Trong quá trình này vai trò của Natri là quyết định
thông qua các kênh dẫn mở ra đột ngột.
• Đảo cực trên màng. Dòng chuyển vận Natri từ ngoài vào trong màng tăng lên liên tục đến
lúc điện thế bên ngoài màng trở nên âm so với bên trong tế bào. Tăng điện thế hoạt
động. Quá
trình vận chuyển ion Natri mang tính chất bão táp. Đây là hai quá trình song song hỗ trợ cho
nhau : độ thấm của màng đối với Natri tăng lên và điện thế màng tiếp tục theo hướng đảo cực.
Người ta nói đây là quá trình tự khuếch đại. Kết quả quá trình là dư thừa điện tích dương trong tế
bào lên
đến mức tương điện thế +40, +50mV. Nếu kể điện thế nghỉ là -70mV thì tổng biên độ
của điện thế hoạt động sẽ lên tới 110, 120mV.

• Tái phân cực và quay trở về thế nghỉ ban đầu. Thế hoạt động đạt giá trị cực đại khi màng
đạt trạng thái cân bằng mới với Natri giống như cân bằng Kali trong trạng thái nghỉ, dòng Natri
không còn nữa, hệ Natri chấm dứt hoạt động đồng thời quá trình vận chuyển ion Kali từ trong ra

ngoài màng lại phát huy tác dụng. Một cân bằng mới dần được hình thành, kết quả là cả hệ quay
trở về tr
ạng thái ban đầu, thế nghỉ được tái xác lập, màng tế bào cũng quay trở về trạng thái ban
đầu. Dấu hiệu còn lại sau một kích thích : lượng ion Kali trong tế bào ít hơn trước khi hoạt động
một chút còn lượng ion Natri trong tế bào cũng hơi nhiều hơn.
Hình vẽ dưới đây sẽ cho ta thấy toàn bộ quá trình xảy ra có liên quan đến kích thích đến
sự hình thành thế hoạt động. Lượng Natri và Kali dự trữ trong tế bào thần kinh đủ cho hàng chục
ngàn lần thực hiện những kích thích như vậy. Tuy nhiên giữa các kích thích vẫn cần có thời gian để
hệ phục hồi hoàn toàn trạng thái ban đầu.





20

GVHD: SVTH:


Thế hoạt động
Hình trên : phân cực màng
Hình dưới : điện thế hoạt động
•
Nếu kích thích là dưới ngưỡng, nghĩa là cường độ kích thích quá nhỏ, sẽ có hiện
tượng
đảo cực tại chỗ. Nếu hệ vận chuyển Natri được kích tới mức dòng Natri chiếm ưu thế so với dòng
Kali sẽ xảy ra quá trình đảo cực trên cả màng. Giá trị ngưỡng hiệu
dụng là 55mV nghĩa là phải có
đảo cực lớn hơn 15mV mới có thể sinh ra thế hoạt
động. Nếu đảo cực lớn hơn nữa thì sự hình

thành thế hoạt động vẫn sẽ diễn ra như cũ. Đây là quy luật rất phổ biến trong hiện tượng kích thích :
“Tất cả hay không có gì”.
• Sau một lần kích thích như vậy màng tế bào ở trạng thái trơ tuyệt đối (không thể bị kích
thích) hay trơ tương đối (ngưỡng kícht hích tăng). Trơ tuyệt đối là do tính bất
hoạt của hệ Natri.
Còn trong tình trạng trơ tương đối vẫn cần một kích thích dưới
ngưỡng nhưng thời gian tác
dụng phải dài gấp ba mới có thể sinh kích thích nối tiếp.Đấy chính là thời gian để hệ Natri phục
hồi. Nhìn chung một sợi dây thần kinh có thể chuyển tải những kích thích có tần số 500 xung/giây .
Nhờ những dòng điện tròn cục bộ, kích thích có thể truyền dọc theo sợi thần kinh hay sợi cơ. Vùng
vừa bị kích thích sẽ ở trạng thái trơ, vùng chưa bị kích thích sẽ được kích thích b
ằng dòng điện tròn
và trở nên kích thích (khử cực, sinh thế hoạt động,…). Cứ như vậy kích thích sẽ được truyền theo
21

GVHD: SVTH:
một hướng xác định (hình vẽ bên dưới). Tốc độ truyền kích thích cũng là một tham số đặc trưng
cho các sợi thần kinh.



Ngưỡng kích thích (a) và lan truyền kích thích (b)




22

GVHD: SVTH:

CHƯƠNG 3
SỰ HẤP THU ION QUA MÀNG TẾ BÀO
:












23

GVHD: SVTH:
3.1 Màng tế bào
3.1.1 Cấu trúc màng tế bào
- Màng tế bào là một khái niệm lý thuyết đã xuất hiện vào giữa thế kỷ 19 (1935)
nhưng về cơ sở tế bào học đã được nêu ra từ thế kỷ thứ 17 (Robert Hook, 1655) và
sau đó là quan sát bằng hiển vi quang học của A.Van Leeuwen Hoek (1674).

- Màng tế bào có đặc tính thấm chọn lọc, có bản chất hóa học. Lipid và protein liên
kết với nhau theo các tỷ lệ khác nhau, hình thành một lớp mỏng lipid kép có cấu trúc
bất đối x
ứng cả về thành phần cấu tạo và cách sắp xếp các phân tử lipid và protein.
- Mô hình cấu trúc về màng sinh chất tế bào đã được nghiên cứu từ đầu thế kỷ
20, được nêu ra lần lượt đáng chú ý là Gorter, Greden với lớp lipid kép đơn giản
(1925), tiếp theo là Danielli-Davson (1935) với lớp lipid kép gắn thêm các phân tử
protein, sau đó là Robertson (1960) và cuối cùng hoàn thiện hơn cả là mô hình màng
khảm lỏng của Singer và Nicolson (1972)
- Màng tế bào đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động trao đổ
i chất của
tế bào. Màng tế bào phải có cấu trúc đáp ứng được yêu cầu của quá trình trao đổi vật chất
và năng lượng giữa tế bào với môi trường, đảm bảo thực hiện các chức năng sống của tế
bào. Mô hình khảm lỏng được S. Jonathan Singer và Garth Nicolson đưa ra năm 1972.
Theo mô hình này, khung của màng vẫn là lớp kép các phân tử lipid có các đầu phân cực
hướng về bên ngoài và đuôi không phân cực hướng vào trong. Tuy nhiên, các phân tử
phospholipid có thể di
động tự do với điều kiện giữ nguyên hướng phân bố trong một
nửa lớp kép của chúng. Cholesterol sẽ hạn chế ở một mức độ nhất định sự di chuyển
của phospholipid và do đó có chiều hướng tạo sự ổn định cho cấu trúc màng. Protein
(cả dạng cầu và dạng sợi) sẽ phân bố không đồng đều trong cấu trúc kép lipid đó. Một
số protein xuyên qua màng, một số khác bám cố
định vào màng ở một nửa của lớp kép
hoặc chỉ bám vào bề mặt màng tuỳ vào chức năng của chúng .
- Mô hình cấu trúc này giải thích được nhiều tính chất của màng và rất phù hợp
với tính linh động của một cấu trúc sinh học. Chính vì vậy, đây là mô hình phổ biến
nhất hiện nay.


24

GVHD: SVTH:





Mô hình màng khảm lỏng của Sanger và Nicolson (1972)

- Theo các tác giả, màng tế bào là một lớp lipit kép ở trạng thái lỏng còn các phân tử protein
được nhúng (khảm) vào lớp lipit với mức độ nông hoặc sâu khác nhau. Do ở trạng thái lỏng nên
các phân tử lipit và protein có thể di chuyển theo cả chiều dọc lẫn chiều ngang. Tính lỏng của
màng tế bào phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ giữa 3 thành phần cơ bản tham gia vào cấu trúc màng là
photpholipit, cholesteron, protein.
3.1.2 Chức năng chung của màng tế bào
1. Duy trì hình dạng tế bào, che chắn và bảo vệ tế bào.
2. Tham gia vào quá trình phân chia tế bào. Cụ thể màng tế bào được nối với các
nhiễm sắc thể tham gia vào phân chia tế bào.

3. Tham gia vào phản ứng kết dính, màng tế bào có vai trò nhận biết và thực
hiện chức năng tương tác giữa các tế bào.

4. Chức năng enzym: Sự xúc tác của các enzym trong hệ thống enzym gắn mỏ
neo vào màng (màng ti thể, màng lục lạp). Tạo ra năng lượng sinh học, các phản ứng
25

GVHD: SVTH:
năng lượng trên màng và truyền năng lượng (màng ti thể, màng lục lạp).

5. Tham gia truyền tín hiệu quang hoá và tín hiệu điều hoà trao đổi chất (màng

tế bào võng mạc truyền tín hiệu photon trong cơ chế nhìn, màng tế bào gan truyền tín
hiệu thông tin thứ nhất (hormon adrenalin, insulin) qua AMP vòng và protein G tác
động đến điều hoà trao đổi đường trong máu.

6. Giám sát đáp ứng miễn dịch. Trên bề mặt màng có vô số thụ thể và các phân
tử biệt hóa (CD) có chức năng nhận biết và kiểm soát miễn dịch.

7. Vận chuyển các phân tử nhỏ và phân tử lớn qua màng.
- Vận chuyển đại phân tử Protein, lipid, axít nucleic, cấu trúc trên phân tử như vi
khuẩn và virus bằng các cơ chế nuốt và nhập bào.

- Vận chuyển các ion qua màng (K+, Na+, Ca2+) bằng cơ chế bơm ion.
8. Truyền tín hiệu giữa các tế bào và tương tác giữa các tế bào như tín hiệu đáp
ứng miễn dịch: Sự trình diện kháng nguyên, sự hoạt hoá và biệt hoá tế bào bằng các
Cytokin v.v…

(tham khảo từ : sinh học màng tế bào –t/g ĐỖ NGỌC LIÊN-NXB ĐHQG Hà Nội 2007)
3.1.3 Qúa trình vận chuyển Ion qua màng tế bào
- Để hiểu rõ quá trình vận chuyển ion qua màng tế bào cần hiểu biết về :
• Điện thế màng tế bào (điện thế nghỉ , điện thế hoạt động , điện thế tổn thương …)
• Các loại ion và phương pháp vận chuyển ion qua màng tế bào
- Trước khi tìm hiể
u về các loại điện thế sinh vật, ta lưu ý rằng các dịch thểở hai phía trong
và ngoài màng tế bào là các dung dịch điện phân (electrolytic solutions). Nồng độ trung bình của
các anion có giá trị khoảng 155 mEq/l, đồng thời có xuất hiện một nồng độ tương ứng của các
loại cation phát triển theo phía ngược lại.
- Theo cơ chế vận chuyển vật chất qua màng sinh học ta thấy có sự phân bố trở lại của các
anion và cation ở hai phía màng. Đồng thời với quá trình vận chuyển tích cực, thì có cả sự
khuyếch tán của các ion với các độ thấm khác nhau. Kết quả cuối cùng là trong toàn bộ quá trình
hệ có sự chênh lệch nồng độ ion ở hai phía màng, do đó làm xuất hiện một hiệu số điện thế màng

(membranne potential).
Sự khuế
ch tán :