Vật lý y sinh và ứng dụng

Thuyết trình
Vật lý y sinh
Thành viên nhóm
Lê Thị Kim Nhung
Trần Phong Thái
Huỳnh Hữu Phúc


VẬT LÝ Y SINH
• Vật lý y sinh hay có thể hiểu là kỹ thuật y sinh là một
lĩnh vực công nghệ liên ngành ứng dụng các nguyên
lý và phương pháp kỹ thuật ( vật lý, cơ khí, điện tử,
hóa học, công nghệ thông tin) trong lĩnh vực y sinh
học, đặc biệt là y khoa.
• Với xu hướng hiện nay, ngoài thiết bị phục vụ chuẩn
đoán và điều trị thì vật lý y sinh hay kỹ thuật y sinh
còn ứng dụng trong vật liệu sinh học, trí tuệ nhân tạo
trong ứng dụng y sinh, quy trình kỹ thuật hỗ trợ chẩn
đoán và điều trị


Các công cụ và hoạt động trong ngành vật lý y
sinh – kỹ thuật y sinh
• Mô hình hóa – mô phỏng – phân tích hệ thống.
• Dò tìm – đo đạc mô hình hóa các tín hiệu sinh lý.
• Xử lí tín hiệu phục vụ cho chẩn đoán.
• Phát triển các thiết bị cho sự thay thế hoặc mở rộng các chức
năng của cơ thể.
• Phân tích bằng máy tính dữ liệu riêng của bệnh nhân để đưa ra
quyết định lâm sàng.
• ảnh y học.

• Tạo ra các
phẩm
sinh
mới.về y sinh để có thể sử dụng các
Cầnsản
phải
có kỹ
sư học
chuyên
công cụ này


Kỹ sư y sinh
• Nghiên cứu – chế tạo vật liệu cho các cơ quan , mô,
vật cấy ghép.
• Phát triển các công cụ chẩn đoán mới.
• Phát triển mô hình tính về các chức năng và hệ thống
sinh lý.
• Thiết kế các hệ thống ảnh,cảm biến, cơ quan, vật cấy
ghép, công cụ.
• Thiết kế các hệ thống điều khiển.


Mốc thời gian của các tiến bộ về kỹ thuật trong y học
• 1895: tia X được phát minh.
• 1899: Asirin được giới thiệu sử dụng.
• 1903: máy ghi âm điện tim ECG được phát minh.
• 1928: Penicilin được phát minh.
• 1931: phát minh ra kính hiển vi điện tử.
• 1932: G.Wolf (R.wolf) giới thiệu ống soi dạ dày nửa cứng nửa mềm đầu tiên

• 1954: cấy ghép thận đầu tiên.
• 1963: Karl Storz kết hợp thấu kính hình que để truyền hình ảnh với các bó
sợi phát quang.
• 1967: CT được phát triển.
• 1973: dòng vô tính DNA được phát minh – khai sinh công nghệ gen.
• 1987: Thiết bị nội soi video ( camera gắn ở thị kính).


GIỚI THIỆU VỀ NỘI SOI
• Nội soi là một kỹ thuật y học hiện đại được
ứng dụng trong việc khám bệnh, chẩn đoán
bệnh bằng việc sử dụng các loại dụng cụ
chuyên biệt để quan sát trực tiếp bên trong các
cơ quan của cơ thể. Với kỹ thuật nội soi, người
ta có thể quay phim, chụp hình bên trong các
cơ quan, lấy dị vật, sinh thiết và thậm chí là
thực hiện phẫu thuật nội soi.


PHÂN LOẠI
Nội soi chia làm 2 loại chính:
– Nội soi ống cứng
– Nội soi ống mềm
• Dùng sợi quang
• Dùng chip thu hình CCD (Charge coupled device
semiconductor detector )


NỘI SOI ỐNG MỀM
• Chia làm 2 loại

– Nội soi quang học
– Nội soi video


CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN

• Hệ truyền dẫn hình ảnh
• Hệ truyền dẫn ánh sáng
• Hệ truyền dẫn lực
• Hệ thu nhận – tiền xử lí dữ liệu
• Hệ thống các kênh trong máy nội soi


CẤU TẠO DÂY NỘI SOI MỀM


CẤU TẠO CHUNG CỦA NỘI SOI ỐNG CỨNG

Được cấu thành từ kính viễn vọng hình ống
Không có khả năng uốn cong


Các nút trên tay cầm


CẤU TẠO BÊN TRONG DÂY SOI

• Đối với loại quang thì “Imaging Bundle” là bó sợi quang còn
loại sử dụng CCD thì là sợi dây dẫn tín hiệu điện.

SỰ TẠO ẢNH NỘI SOI ( VIDEO SCOPE)
• CCD chip gồm có khoảng 33.000 – 100.000 tế bào quang
riêng rẻ ( được gọi là phần tử ảnh hay pixel)
• Các tế bào quang nhận các photon phản hồi từ bề mặt nhầy
và tạo ra các electron tỉ lệ với ánh sáng nhận được


SỰ CHIẾU SÁNG
• Sự chiếu sáng được cung cấp bởi một nguồn sáng cường độ
cao qua một hay nhiều bó sợi dẫn sáng
• Nguồn sáng: bóng đèn xenon 300W hay đèn halogen tim bằng
tungsten (150W)
• Ánh sáng được tập trung lên bề mặt của bó sợi bằng một
gương parabol
• Cường độ sáng truyền đi được điều khiển bằng các bộ lọc hay
màng chắn cơ học


LĨNH VỰC ỨNG DỤNG
Soi thực quản

Thực quản

Soi dạ dày

Dạ dày

Soi tá tràng

Ruột non

Soi đường mật

Đường mật

Soi ruột kết

Trực tràng

Soi khớp

Ổ khớp ( đầu gối, vai)

Soi mũi

mũi


ỨNG DỤNG CỦA SÓNG ÂM
VÀ SIÊU ÂM
TRONG Y HỌC


SƠ LƯỢC VỀ SÓNG ÂM
Sóng âm là những sóngÂm nghe
cơ lan truyền được trong được
các
môi trường
Sóng

âm rắn, lỏng,
khí
Âm không

nghe được

Hạ âm
Siêu âm


Các đặc trưng của âm
Tần số
Đặc trưng
vật lý

Mức cường
độ âm
Đồ thị dao
động âm

Sóng âm

Độ cao
Đặc trưng
sinh lý

Độ to
Âm sắc

Nguồn phát âm
Ở động vật, cơ quan phát âm quan
trọng nhất là thanh quản với các dây
âm thanh. Thanh quản được cấu tạo
bởi các sụn nối với nhau bằng các
khớp, các màng, các dây chằng và
các cơ. Trong đó có 2 dây thanh âm
sẽ rung chuyển và phát ra âm thanh
dưới tác động của luồng không khí
đi qua


CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP ÂM
TRONG CHẨN ĐOÁN
Chẩn đoán gõ

Khi gõ vào các vị trí tương ứng
của các tạng (tim, phổi, gan ...)
trên lồng ngực hay trên thành
bụng, các tạng này sẽ dao động
và phát ra âm. Dựa vào âm phát
ra chúng ta có thể xác định được
vị trí, kích thước của chúng, có
thể xác định được chúng bình
thường hay có bệnh.


CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP ÂM
TRONG CHẨN ĐOÁN
Chẩn đoán nghe

Các âm phát ra từ cơ thể
thường có tần số không quá
1000 Hz, thường dung nghiên
cứu các âm phát ra từ phổi,
tim. Cường độ âm này mạnh
yếu là do hô hấp nông hay
sâu, độ cao của âm tỉ lệ
nghịch với tiết diện khí quản,
cuống phổi. Dựa vào sự thay
đổi đó mà chẩn đoán bệnh


ỨNG DỤNG CỦA SIÊU ÂM

Nguồn phát
siêu âm
Hiệu ứng áp
điện nghịch

Hiện tượng
từ gião


Hiệu ứng áp điện nghịch
Một bản thạch anh được cắt song song
với trục lục giác và vuông góc với quang
trục tạo thành một bản thạch anh áp
điện. Khi nối hai bản điện cực nguồn
xoay chiều có tần số lớn thì bản thạch
anh sẽ liên tục bị biến dạng theo tần số

của dòng điện và phát ra siêu âm khi
tần số trên 20 000Hz.


Hiện tượng từ gião
Một thanh sắt khi bị từ hoá thì độ dài
của nó sẽ ngắn đi chút ít, đó là hiện
tượng từ giảo. Đặt một thanh sắt từ vào
trong lòng một cuộn dây đã nối với
nguồn điện xoay chiều có tần số cao. Từ
trường trong lòng cuộn dây biến thiên
liên tục với tần số bằng tần số của dòng
điện xoay chiều. Do hiện tượng từ giảo,
thanh sắt từ có chiều dài dao động gấp
đôi tần số dao động của dòng điện và sẽ
phát ra siêu âm khi tần số> 20 000Hz.