Thiết bị từ trị liệu tần số thấp M310

CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU CHUNG VỀ TỪ TRƯỜNG TRONG
ĐIỀU TRỊ
Cơ thể sống là một môi trường có thành phần cấu trúc rất phức tạp, trên cơ
sở của những tác dụng cơ bản thì từ trường có thể gây ra các tác dụng sinh lý
đối với cơ thể sống.
Từ trường là một tác nhân vật lý mang năng lượng và thông tin đối với cơ
thể sống nào đó. Khi tương tác với hệ thống sống tuỳ theo bản chất vật lý cụ
thể mà tác nhân vật lý này có thể làm thay đổi phân bố điện tích, thay đổi tính
thấm màng, ....dẫn tới thay đổi chức năng hoạt động, cấu trúc hệ thống sống,
thay đổi trạng thái của từng cơ quan trong toàn bộ cơ thể sống.
Từ trường có thể gây ra nhiều tác dụng, tuy nhiên ta có thể khai thác
những tác dụng có lợi trong việc điều trị và hạn chế những tác dụng có hại cho
cơ thể sống. Việc ứng dụng các tác dụng có lợi của từ trường vào điều trị được
gọi là phương pháp từ trị liệu.
1. Đặt điểm chung của tương tác từ trường – cơ thể
1.1. Khái quát về từ trường
1.1.1. Định nghĩa
Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt sinh ra quanh các điện
tích chuyển động hoặc do sự biến thiên của điện trường hoặc có nguồn gốc từ
các mômen lưỡng cực từ như nam châm. Ở đây, chúng ta sẽ tập trung chủ yếu
vào các từ trường tần số thấp.
Các trường điện từ khác nhau chủ yếu ở tần số, sau nữa mới đến các đặc
trưng khác (ví dụ cường độ).
1.1.2. Đơn vị đo

1


Để đặc trưng định lượng cho từ trường về mặt tác dụng, người ta dùng
khái niệm cường độ. Ví dụ cường độ từ trường H. Vì từ trường còn có đặc

trưng cảm ứng (sinh ra các trường cảm ứng khi nó biến thiên theo không gian
hoặc thời gian), người ta thường dung khái niệm cảm ứng từ B. Giữa B và H có
mối liên hệ như sau:
B = µµ0H
trong đó µ0 là độ từ thẩm chân không, µ là độ từ thẩm tương đối của môi
trường (đối với chân không).
Đơn vị của H trong hệ quốc tế SI là Ampere/meter (A/m), còn trong hệ vật
lý CGS (centimetre-gram-second system) là Oested (Oe), trong đó:
1 Oe

= 79,6 A/m

hay 1 A/m = 0,013 Oe
Trong hệ SI, B có đơn vị tesla (T), còn trong hệ quốc tế là Gauss (Gs), với
tương quan định lượng:
1 T = 104 Gs
Nếu xét trong không khí, về mặt giá trị, ta có sự tương đương như sau:
1 mT ~ 10 Oe ~ 10 Gs ~ 796 A/m
Trong thực tế lâm sàn, thường người ta dùng đơn vị mT để đặc trưng độ
lớn của từ trường cho tiện lợi, vì từ trường điều trị thường có độ lớn khoảng vài
chục mT.
1.1.3 Đo lường
Độ chính xác nhỏ nhất đối với phép đo từ trường đến nay (2013) thực hiện
được là cỡ atto tesla (10−18 tesla); từ trường lớn nhất tạo ra được trong phòng
thí nghiệm tồn tại trong thời gian rất ngắn (nam châm điện bị phá hủy) là cỡ
2,8 kT (viện VNIIEF ở Sarov, Nga, 1998), trong khi từ trường lớn nhất tồn tại

2

trong thời gian ngắn (nam châm điện không bị phá hủy) có độ lớn xấp xỉ 100 T
(phòng thí nghiệm Los Alamos, Hoa Kỳ, 2011). Từ trường của một số thiên thể
như sao từ cao hơn rất nhiều; độ lớn từ 0,1 đến 100 GT (108 đến 1011 T).
Từ kế là thiết bị dùng để đo hướng và độ lớn từ trường cục bộ lân cận với
thiết bị. Dựa trên nguyên lý hoạt động có các loại từ kế như sử dụng lõi quay,
từ kế Hall, từ kế cộng hưởng từ, từ kếSQUID, và la bàn từ thông. Từ trường
của các thiên thể trong vũ trụ được đo thông qua ảnh hưởng của nó lên các hạt
điện tích chuyển động. Ví dụ, electron chuyển động xoắn ốc trên đường sức từ
phát ra bức xạ đồng bộ trong miền sóng vô tuyến.
1.1.4 Đường sức từ
Đường sức từ là những đường biểu diễn hình dạng của từ trường. Nơi nào
có từ trường mạnh thì đường sức từ sẽ dày, từ trường yếu thì đường sức từ
thưa.
Công việc vẽ bản đồ từ trường của một vật là đơn giản về nguyên lý. Đầu
tiên, đo độ lớn và hướng của từ trường tại rất nhiều vị trí trong không gian. Sau
đó đánh dấu mỗi vị trí bằng một mũi tên (hay vectơ) chỉ theo hướng của từ
trường cục bộ và độ lớn tỉ lệ với độ lớn của từ trường tại điểm đó.
Có một số cách nhằm thể hiện các đường sức từ. Ví dụ, khi rắc các mạt sắt
lên một tờ giấy trên thanh nam châm thì các chúng sẽ sắp xếp theo hình dáng
thể hiện các “đường sức”.

3


Hình 1.1
Đường sức cũng là một công cụ để miêu tả lực từ. Trong vật liệu sắt
từ như sắt và trong plasma, lực từ có thể được hiểu như là những đường sức tác
dụng một lực kéo (giống như kéo/thả dây cao su) dọc theo chiều dài, và áp suất
vuông góc với các đường đó lên những đường lân cận.
1.1.5. Phân loại

Theo xuất xứ: tự nhiên, nhân tạo, sinh thể
Theo sự thay đổi theo thời gian: cố định, biến thiên, xung…
Theo sự thay đổi trong không gian: đồng nhất, không đồng nhất
Theo cường độ từ trường: yếu (<10Gs), trung bình (10 - 500Gs),
mạnh (500 - 2000Gs), rất mạnh (>2000Gs).
1.2. Đặc điểm tương tác
Có thể nêu ra các đặc điểm sau, đặc trưng cho tương tác giữa từ trường và
cơ thể:
- Tác dụng của từ trường lên cơ thể là đa dạng, đồng thời lên nhiều hệ
chức năng khác nhau, tạo nên sự kết năng giữa các tác dụng riêng lẻ.

4


- Các cá thể khác nhau, các cơ quan khác nhau sẽ phản ứng khác nhau với
từ trường, đó là đặc tính cá thể của từ trường.
- Tác dụng chỉnh lý điều hòa, hoạt hóa hay ức chế của trường tùy thuộc
vào trạng thái ban đầu của đối tượng tác dụng. Đó là đặc trưng thông tin (thông
tin điều khiển) của tác dụng.
- Tác dụng lên các quá trình sống mang tính chất nhịp. Điều này là dễ hiểu
nếu chú ý tới đặc tính thông tin nêu trên. Từ trường đóng vai trò nguồn thông
tin điều khiển chủ yếu qua tác dụng lên hệ điều hòa thần kinh-thể dịch, và hệ
điều hòa này, về bản chất là có tính chất nhịp, đặc biệt là nhịp 24 giờ.
- Tác dụng phụ thuộc vào các đặc trưng vật lý của từ trường như tần số,
cường độ, dạng xung và thời gian tác dụng.
- Tác dụng phụ thuộc vào môi trường, đặc biệt là các điều kiện ánh sang,
trường địa từ địa phương, ồn từ thành phố.
- Tác dụng phụ thuộc vào trạng thái chức năng của đối tượng tác động như
tính chất điện từ của mô, vi tuần hoàn, cường độ chuyển hóa, trạng thái thần
kinh-thể dịch.

- Tác dụng có tính chất lượng tử với sự tồn tại các ngưỡng tác dụng, các
hiện tượng cộng hưởng.
- Tác dụng có tính chất tồn lưu, với hiệu quả có thể còn kéo dài sau tác
dụng.
- Trường xung có tác dụng rõ rệt hơn các trường không đổi. Điều này là dễ
hiểu cả trên phương diện vật lý (các định luật cảm ứng điện từ) lẫn phương
diện sinh học (đặc trưng thông tin của tác dụng).
Tóm lại, từ trường có đặc trưng thông tin khi tác dụng lên cơ thể và tác
động cuối cùng hoàn toàn tùy thuộc vào cá đặc trưng vật lý của trường và các
đặc điểm sinh lý của đối tượng.
5


2. Phương pháp từ trị liệu
2.1. Khái quát
Từ trường trị liệu là phương pháp áp dụng các tác dụng của từ trường đối
với cơ thể sống thông qua các thiết bị từ trị liệu nhằm điều trị và hỗ trợ điều trị
cho bệnh nhân.
Về cơ bản, các tác dụng từ trường trị liệu đều có chung cơ chế tương tác
giữa từ trường và cơ thể sống.
2.2. Cơ chế tương tác từ trường và cơ thể sống
2.2.1. Cơ chế vật lý
Từ trường chỉ có tác dụng lên cơ thể thông qua các hiệu ứng vật lý sơ cấp,
các hiệu ứng này tùy thuộc vào đặc trưng của từ trường về mặt độ lớn. Về
cường độ từ trường, ta có các hiệu ứng sau:
2.2.1.1. Hiệu ứng từ thủy động
Khi các chất lỏng dẫn điện chuyển động vuông góc với một từ trường,
theo định luật cảm ứng điện từ, các dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong lòng
chất lỏng. Tương tác Lorentz giữa từ trường ngoài và các dòng cảm ứng đó sẽ
sinh ra lực ma sát cản trở chuyển động của chất lỏng. Áp dụng cho các chất

lỏng sinh lý, đặc biệt là dòng máu trong động mạch, tốc độ dòng máu sẽ giảm
dưới tác dụng của từ trường. Tuy nhiên, sự cản trở nếu có, chỉ xuất hiện dưới
tác dụng của các trường cường độ rất lớn. Ví dụ, tốc độ dòng máu sẽ giảm 25%
nếu từ trường ngoài có độ lớn 10 T.
2.2.1.2. Hiệu ứng định hướng
Nói chung các đại phân tử sinh học trong cơ thể đều có tính dị hướng từ,
trong đó các đại phân tử có chức năng sinh lý quan trọng như enzyme, các thụ
quan, … Dưới tác dụng của từ trường, chúng sẽ khuếch tán trong dung dịch và
định hướng lại. Ở mức độ cao, quá trình này sẽ dẫn tới những thay đổi sinh học
6


vĩ mô. Nhưng những tính toán đã chỉ ra rằng, sự định hướng chỉ rõ rệt khi
trường tác động đến các đối tượng chứa nhiều chất sắc từ như bồ câu, cá mập
và một số động vật có xương sống bậc thấp khác; và cảm ứng từ phải nằm
trong giới hạn 1-10T.
2.2.1.3. Hiệu ứng tinh thể lỏng
Sự định hướng như trên không dẫn tới những thay đổi cấu trúc nội tại của
các yếu tố định hướng lại. Sự việc sẽ khác đi nếu xét đến cấu trúc tinh thể lỏng
của các màng sinh học, đặc biệt là màng tế bào, nơi được xem là đích tác động
của nhiều tác nhân hóa học, vật lý và sinh học. Ở cấu trúc này có các domen
(vùng phân tử) với sự định hướng ưu tiên của các phân tử. Bình thường do
chuyển động nhiệt, các domen định hướng hoàn toàn hỗn loạn. Khi có từ
trường ngoài, các domen sẽ sắp xếp lại theo hướng của từ trường, dẫn đến sự
thay đổi cấu trúc và tính chất của hệ tinh thể lỏng. Điều này sẽ làm cho các quá
trình vận chuyển chất, năng lượng và thông tin bị tác động, dòng thông tin qua
màng và giữa các tế bào có thể bị ảnh hưởng, … Những nghiên cứu trên màng
mô hình đã chỉ ra rằng, trường 0,8T song song với màng lipid kép làm tăng độ
dẫn ion 50%; trường 1,3T tăng 40% sự khuếch tán các phân tử hợp chất qua
màng đa lớp. Các nhà khoa học thống nhất rằng, hiệu ứng này có vai trò chính

với những trường 0,1-1T.
2.2.1.4. Hiệu ứng tập trung
Hiệu ứng này đặc trưng cho tác dụng của từ trường không đồng nhất.
Trường không đồng nhất có cường độ khác nhau ở các vùng khác nhau, dẫn
đến sự tập trung khác nhau các phân tử ở từng vùng. Nếu đó lại là phân tử có
vai trò sinh học quan trọng (enzyme, cơ chất, …), các phản ứng hóa sinh và các
quá trình sinh lý sẽ chịu ảnh hưởng. Với protid và các chất có trọng lượng phân
tử lớn, sự thay đổi là không đáng kể, đặc biệt khi trường ngoài có cường độ
không đủ lớn.

7


2.2.1.5. Hiệu ứng từ - spin
Các nhà khoa học Swenberg của Đại học New York và Burachenco ở
Novosibirsk đã chỉ ra rằng, với các phản ứng hóa sinh trải qua giai đoạn có sự
tham gia của các hạt thuận từ (các gốc tự do, các phân tử triplet, các ion thuận
từ của kim loại), từ trường có thể tác động qua hiệu ứng từ spin. Từ trường có
thể làm thay đổi tốc độ chuyển dời giữa các trạng thái spin của các hạt thuận từ,
do đó làm thay đổi động học các phản ứng hóa sinh.
2.2.1.6. Các hiệu ứng tập thể quy mô rộng
Để giải thích tác dụng của trường điện từ nói chung và từ trường nói riêng
lên các dòng ion qua màng và dọc màng, nhiều nhà nghiên cứu đã đưa ra lý
thuyết các hiện tượng tập thể quy mô rộng (long-range cooperative events
theory). Theo lý thuyết này, các tín hiệu điện từ yếu sẽ được các protein xoắn
ốc (helical) trong màng tiếp nhận. Các tín hiệu này sẽ kích thích sinh ra các
sóng soliton Davydov-Scott, một kiểu dao động phi tuyến của các protein nhận
tín hiệu (Adey, 1990). Soliton có thể xem như một trạng thái dao động được
lan truyền dọc màng nhờ tương tác giữa các hợp phần điện của các đại phân tử
bề mặt màng. Trạng thái dao động này sinh ra các giả hạt (quasiparticle) chạy

qua các vòng amide bội ba của phân tử protein. Các soliton này không chịu tác
động của các dao động ngẫu nhiên của các hạt chúng chạy qua và thậm chí của
các soliton khác. Và như vậy tập hợp các nguyên tử thực hiện việc trao đổi
năng lượng điện và năng lượng dao động trong quá trình sinh các giả hạt và các
sóng dao động, có thể đóng vai trò chủ yếu trong việc xử lý và truyền các thông
tin nhận được vào nội bào, trong việc tàng trữ và trao đổi năng lượng,…
2.2.1.7. Các hiệu ứng địa phương
Cũng nhằm giải thích tác dụng của từ trường lên các dòng ion có vai trò
sống còn trong hoạt động sống ở mức tế bào như dòng Na+, K+, hay Ca+, một
số nhà khoa học đã đưa ra lý thuyết tác dụng địa phương với hai mô hình sau:
8


2.2.1.7.1. Vi điện di các ligand mang điện
Dưới tác dụng của điện từ trường hiệu dụng (tổng hợp của từ trường ngoài
và trường sinh lý địa phương), các ligand mang điện sẽ chuyển động theo các
đường sức dưới tác dụng của các lực cảm ứng điện từ Lorentz. Điều đó sẽ làm
nhiễu loạn năng lượng liên kết giữa ligand và thụ quan cũng như hằng số tốc độ
của các phản ứng điện hóa.
2.2.1.7.2. Các hiệu ứng cộng hưởng
a. Cộng hưởng từ
Theo định luật cảm ứng điện từ, một vật dẫn chiều dài l chuyển động với
vận tốc v trong trường có cảm ứng từ B sẽ nhận được một năng lượng :
E = Bvl
gọi là năng lượng từ. Nếu năng lượng từ này đúng bằng năng lượng hấp
dẫn của vật dẫn E = mc2, ta sẽ có hiện tượng cộng hưởng từ. Tóm lại, với hiệu
ứng cộng hưởng từ ta có :
mc2 = Bvl
Dựa vào hệ thức trên, Jacobson tính toán giá trị cảm ứng cộng hưởng từ
cho một số loại nucleotide như adenine, guanine, cytosine, ... và một số

globulin miễn dịch. Nói chung chúng xấp xỉ giá trị của từ trường sinh lý (10 -7
G).
b. Cộng hưởng cyclotron
Giả thuyết về cộng hưởng cyclotron được McLeod và Liboff đưa ra nhằm
giải thích tác dụng của từ trường ngoài lên các ion ở mặt ngoài màng tế bào,
chủ yếu là với ion canxi điện tích +2.
Dưới tác dụng của từ trường trái đất B0, một ion có khối lượng m và điện
tích q sẽ dao động với tần số :

9


Ω0 = qB0/m
được gọi là tần số cyclotron. Nếu trường ngoài tác động hệ màng có tần số
đúng bằng tần số cộng hưởng cyclotron, năng lượng của nó sẽ được cung cấp
để ion có thể chuyển động theo các kênh qua màng một cách dễ dàng. Khi đó
tính thấm của màng thay đổi và quá trình vận chuyển vật chất, năng lượng và
thông tin được hoạt hóa, dẫn tới những thay đổi toàn bộ ở tế bào.
Ion Ca++, vừa là ion điều phối tính thấm màng, vừa là chất truyền tin thứ
hai, được quan tâm trước hết. Tần số cộng hưởng của nó là 17,6 Hz. Tính đúng
đắn của giả thuyết đã được khẳng định khi các nghiên cứu cho thấy từ trường
16 Hz cho đáp ứng sinh lý cực đại, trong khi ở vùng tần số lân cận, hiệu ứng
giảm đi rất nhanh và có thể biến mất (Rozek và Liboff, 1987).
c. Cộng hưởng Shumann
Từ 1971, Konig đã nêu giả thuyết cộng hưởng Shumann để giải thích cơ
chế tác động của trường điện từ yếu lên hành vi, tính cách và quá trình tâmsinh lý con người. Theo lý thuyết này, một trường tần số cực thấp có khả năng
lan truyền trong ống dẫn sóng trái đất – tầng ion khí quyển với độ tản mát
không đáng kể. Ở vùng thấp hơn trong dải tần thấp, khi bước sóng đạt tới chu
vi trái đất, một hiện tượng duy nhất sẽ xảy ra : cộng hưởng Shumann với các
cực đại nằm ở 7.8, 14.1, 20.3, 26.4 và 32.5 Hz. Các giá trị này thay đổi theo

điều kiện địa lý và điều kiện thời tiết. Tác động của cộng hưởng Shumann lên
hành vi con người được giải thích trên cơ sở sự giống nhau giữa các dạng sóng
này và các dạng EEG của não người. Ví dụ tần số Shumann khi thời tiết tốt là
8-10 Hz phù hợp với hoạt tính sóng alpha của người , còn tần số cộng hưởng
thời tiết xấu 4 Hz có tần số cùng với hoạt tính delta của não bộ. Sự tương đồng
đó khiến các tín hiệu ngoài được các hệ nhận tin của cơ thể chấp nhận và gây ra
các biến đổi chức năng tiếp sau.

10


2.2.2. Hệ điều hòa tế bào
Có thể nói màng tế bào đóng vai trò hàng đầu trong việc thể hiện tác động
của các yếu tố ngoại sinh và nội sinh lên hệ điều hòa hoạt động tế bào. Các
quan niệm về cấu trúc màng đã được hoàn thiện dần từ mô hình Davson –
Danielli 1952 xem nó như một phức hợp lipoprotein đến mô hình hiện đại nhất
của Singer và Nicolson 1972, xem màng như một cấu trúc tinh thể lỏng. Trong
mô hình này, phía ngoài lớp lipid kép có các glycoprotein từ các hạt trong
màng hướng ra phía ngoài tạo nên một lớp bề mặt đa anion (dư điện âm), vì
những tận cùng đường amino của chúng. Các hạt trong màng có liên hệ bên
trong với mạng lưới các vi sợi dưới màng, mà một số chúng có tính tuần hoàn
giống actin. Chúng nhạy cảm dị thường với ion canxi. Mối liên hệ chức năng
giữa các hạt trong màng và các yếu tố của bộ khung tế bào đã được giả thuyết
nhằm đưa ra một kênh liên lạc trực tiếp giữa các thụ thể màng với các bào quan
quan trọng, kể cả nhân.
Với cấu trúc như vậy, các kích thích ban đầu (trường điện từ tần số thấp,
cường độ yếu ở mặt màng hay các phân tử nội tiết) ở hệ receptor sẽ sinh các
biến dạng có tính tập thể cao của liên kết Ca++ với glycoprotein dọc mặt màng.
Sự biến dạng này là giai đoạn khuếch đại mà nhờ nó, kích thích yếu ban đầu sẽ
được biến thành sự thăng giáng lớn của dòng Ca++ qua màng. Nhờ đó tín hiệu

tác động được truyền hoặc qua màng vào trong tế bào, hoặc trở thành tín hiệu
liên tế bào. Nếu tín hiệu liên bào này có đặc trưng phù hợp với các tín hiệu hóa
học và điện từ vẫn được các tế bào dùng để “nói chuyện” với nhau theo một
ngôn ngữ riêng đảm bảo sự phát triển làm mạnh của mô, nó sẽ có tác dụng
dương tính đến các cấu trúc trên tế bào (mức tổ chức).
Như vậy, bằng các cơ chế cộng hưởng hay các hiệu ứng lượng tử khi tác
động lên hệ receptor màng, các tín hiệu điện từ đã được truyền qua màng nội
bào. Ở đó thông qua các hệ truyền tin thứ hai (AMP vòng, adelylate cyclase,

11


protein kinase) lên các hệ enzyme của tế bào, chúng sẽ tác động tới các quá
trình chuyển hóa tế bào. Tóm tắt những điều vừa nêu, có thể đưa ra sơ đồ thể
hiện tác dụng của trường điện từ nói chung và từ trường nói riêng lên hoạt tinh
tế bào như sau:

Sơ đồ 1.1: Tác dụng của trường điện từ lên đến hoạt tính tế bào

Sơ đồ trên có thể được giải thích ngắn gọn như sau, trường điện từ, thông
qua các tác dụng lượng tử sơ cấp, sẽ có tác dụng đồng thời và kết năng lên hệ
receptor, các điện tích tự do có moment từ điện tử riêng. Những tác dụng đó sẽ
làm thay đổi tính thấm của màng tạo điều kiện cho dòng thông tin qua màng
12


hay chạy dọc màng được dễ dàng. Các thông tin qua màng, qua hệ truyền tin
thứ hai, sẽ làm thay đổi hoạt tính tế bào và tới những thay đổi ở mức tế bào
(như tổng hợp năng lượng, tổng hợp AND, ARN, protein, …). Trong khi các
thông tin dọc màng có thể biến thành thông tin liên tế bào, góp phần vào việc

điều hòa các hoạt động ở mức trên tế bào. Những thay đổi ở mức tế bào và trên
tế bào đó, đến lượt mình lại có thể ảnh hưởng tới cấu trúc, chức năng và tính
thấm của màng thông qua cơ chế phản hồi ngược.
2.3. Tác dụng từ trị liệu
2.3.1. Tác dụng lên hệ xương
2.3.1.1. Hiệu ứng áp điện của xương
Việc ứng dụng điện từ trường xung và kích thích điện trong chấn thương
chỉnh hỉnh, nhất là trong kích thích sinh xương, bắt nguồn từ khám phá hiệu
ứng áp điện của xương những năm 1950 tại Nhật. Năm 1954, bác sĩ Iwao
Yasuda thấy xương là một cấu trúc áp điện, tức có khả năng biến tín hiệu cơ
học thành tín hiệu điện học (hiệu ứng thuận) và ngược lại (hiệu ứng nghịch).
Năm 1957, cùng với nhà vật lý Eiichi Fukuda, ông khẳng định thực tế đó. Với
công trình tiếng Nhật đó, các nhà chấn thương Mỹ như Becker hay Bassett
không chỉ khám phá hiệu ứng chi tiết hơn, mà còn tìm hiểu ý nghĩa của các thế
áp điện dưới ngôn ngữ của định luật Wolff cuối thế kỷ 19 (xương đáp ứng với
áp lực bằng cách phát triển thành một dạng cấu trúc phù hợp nhất với ngoại lực
đó). Hơn nữa họ còn thành công trong việc dùng dòng điện âm một chiều kích
thích sinh xương.
2.3.1.2. Thế áp điện và điều hòa sinh xương
Định luật Wolff dẫn ra gợi ý rằng, khi xương biến dạng do ngoại lực, phải
có sự hủy xương ở phía bị kéo giãn và sự sinh xương ở phía bị nén ép. Căn
nguyên của hiện tượng đó, Becker và Bassett cho rằng, chính thế áp điện là
nguyên nhân của định luật. Và họ đã chứng minh được rằng, trên thực tế điện
13


tích âm kích thích các tạo cốt bào, do đó kích thích sự sinh xương; còn điện
tích dương kích thích các hủy cốt bào, do đó kích thích quá trình tiêu hút
xương. Kết quả là xương cấu trúc lại theo xu hướng phù hợp với ngoại lực đã
gây ra sự biến dạng.

ÁP LỰC CƠ HỌC

SINH
XƯƠNG

BIẾN DẠNG
COLLAGEN

HIỆU ỨNG ÁP ĐIỆN

HỦY
XƯƠNG

TÍN HIỆU ĐIỆN MỘT
CHIỀU

TÍN HIỆU HAI PHA

CHỈNH LƯU

CẦU NỐI PN
APATITE - COLLAGEN

Sơ đồ 1.2: Hệ điều khiển định luật Wolff.

14


Cho đến nay người ta đã có thể đưa ra một sơ đồ tổng quát giải thích cơ chế

điều hòa hoạt động của các của các dòng tế bào khác nhau trong xương với sự
tham gia của các hiện tượng điện, với một hệ thống nhiều thành phần, tuân thủ
các nguyên lý hồi tác và khuếch đại tín hiệu.

Dòng điện phôi
Dòng điện vết thương
Điện thế hoạt động
Thiết bị điện
Địa từ

Lực cơ học
Hiệu ứng áp điện
Hiệu ứng điện động
Thay đổi cấu
trúc

Dòng điện biến
thiên

Thay đổi hoạt
tính tế bào
Định hướng các
sợi collagen

Điện từ trường xung

Chuyển động các
điện tích đặc biệt
là ion Ca+2

Cộng hưởng đại
phân tử theo tần số

Khuếch đại
Tín hiệu

Phân ly điện tích
trái dấu trên phạm
vi cục bộ

Hệ truyền tin thứ
hai (AMP vòng,...)

Thay đổi hoạt tính tế bào

Di cư, tổng hợp ADN và phân chia tế bào,
tổng hợp ARN và protein, tổng hợp chất
căn bản xương, hình thành các thụ thể đặc
biệt, ...

Sơ đồ 1.3: Cơ chế điều hòa hoạt động của các dòng tế bào trong
15
xương.


Sơ đồ 1.2 và 1.3 có nhiều ý nghĩa trong sinh học và y học. Đầu tiên chúng
có thể giải thích khả năng tự bình chỉnh của xương, tức xu hướng tái khôi phục
hình dạng trước khi sương bị biến dạng. Chúng giải thích tại sao trẻ em lại có
khả năng sửa chữa các can xương bị lệch. Tiếp theo chúng lý giải được nguyên
nhân loãng xương do thiếu vận động và do tình trạng không trọng lực: trong cả

hai trường hợp, do thiếu các áp lực tác động lên xương, nên hệ điều khiển điện
sinh học bị rối loạn, dẫn tới quá trình sinh và hủy xương cũng rối loạn theo.
Tuy nhiên ý nghĩa lớn nhất nằm ở chỗ, các tín hiệu điện từ ngoại sinh có
thể tăng cường quá trình tái tạo mô xương, theo sơ đồ nguyên tắc sau:

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

Sơ đồ 1.4: Tín hiệu điện chữa lành vết gãy

16


2.3.1.3. Các kỹ thuật từ trường trong chấn thương chỉnh
hình
Có nhiều phương pháp dùng điện từ trường trong kích thích và tái tạo mô
xương. Nhưng vì đang nghiên cứu về máy từ trị liệu tần số thấp nên chúng ta
chỉ chú trọng vào phương pháp cảm ứng điện từ.
Phương pháp cảm ứng điện từ tần số cực thấp đang được phổ biến rộng rãi
nhất hiện nay. Với một hoặc hai cuộn dây cảm ứng đặt trên vùng xương gãy,
khi cho dòng điện xung chạy cuộn dây, một điện từ trường xung sẽ được tạo ra
và do sự cảm ứng điện từ, nó sẽ gây ra trên vật dẫn điện là xương một dòng
điện cảm ứng có các đặc trưng phụ thuộc vào dòng điện ngoài.

Như vậy việc tạo dòng điện bên trong xương và điều khiển các tham số kỹ
thuật của nó trở nên khá đơn giản và quan trọng nhất là không cần phải mổ.
Ngoài ra bột bó cũng như các dụng cụ kết xương đều là các vật liệu thấu từ,
nên không ảnh hưởng đến sự cảm ứng của xương. Hơn thế nữa điện từ trường
xung còn làm vật ghép trong xương, như kim loại và gốm xứ, liên kết với
xương chặt chẽ hơn. Tuy nhiên có nhược điểm là đòi hỏi sự hợp tác của người
bệnh trong việc mang cuộn dây và thiết bị, đây là giải pháp hợp lý nhất để kích
thích điện các vùng tổ chức xương bất kì.
Phương pháp cảm ứng điện từ được dung cho nhiều dạng bệnh lý như gãy
xương mới, gãy xương cũ chậm và không liền, khớp giả xương chày bẩm sinh
hay hoại tử đầu xương đùi.
Cần lưu ý rằng, với tư cách một điều trì đơn thuần không kết hợp với mổ
ghép xương, trong điều trị xương gãy không liền, có ba trường hợp không chỉ
định phương pháp trên gồm:
- Khớp giả hoạt dịch.

17


- Chỗ gãy bất động kém do vị trí giải phẫu khó khăn và do bệnh nhân
không hợp tác.
- Khe gãy rộng hơn ½ thân xương.
Trong các trường hợp đó, không chỉ định không phải do điện từ trường
xung gây hại trực tiếp, mà do biết trước kết quả không đạt, chỉ gây lãng phí
thời gian và công sức.
2.3.2. Tác dụng lên hệ thần kinh – thể dịch
Độ nhạy cảm của hệ thần kinh - thể dịch với từ trường là lớn nhất trong
toàn bộ các hệ thống chức năng của cơ thể. Ở đó, qua các kênh thông tin thần
kinh và thể dịch, trường có thể thể hiện tác dụng lên nhiều hệ chức năng, ở
nhiều cấp độ tổ chức của cơ thể, còn qua cơ chế khuếch đại, các tín hiệu yếu ớt

ban đầu có thể biến thành một đáp ứng vĩ mô thỏa đáng. Và qua cơ chế phản
hồi thần kinh ngược âm tính, nó giúp cơ thể duy trì được sự ổn định nội môi
lành mạnh của mình trước mọi thăng giáng nội ngoại sinh không có lợi cho quá
trình sống.
2.3.2.1 Một số tác dụng sơ bộ của từ trường lên hệ thần
kinh – thể dịch
Các nghiên cứu về độ nhạy cảm cho thấy, nó khác nhau ở các vùng khác
nhau của bộ não. Theo độ giảm dần có thể nêu: 1/ dưới đồi, 2/ vỏ não, 3/ các
tác nhân đặc hiệu và không đặc hiệu của đồi thị, 4/ thể lưới của não giữa. Các
hệ thần kinh phân đốt và trên phân đốt, các tổ chức đệm, các hạch thần kinh, hệ
thần kinh ngoại vi, … cũng đều nhạy cảm với từ trường, đặc biệt là từ trường
ELF (Extremely low frequency – tần số cực thấp, nhỏ hơn 300 Hz), Trường có
tác động tích cựa nhất lên vùng dưới đồi, mà hiệu quả là đồng bộ hóa hoạt động
các tế bào chế tiết, điều hòa chức năng chế tiết thần kinh, điều hòa hoạt động
của các nhân đặc hiệu.

18


Akimova Y. M. M. và Novikova T. A. (1988) đã nghiên cứu tác dụng của
từ trường yếu tần số thấp (0,5 mT và 3,12 Hz) lên sự thay đổi hình thái ở vỏ
bán cầu đại não và thấy những biến đổi đầu tiên thuộc về tổ chức đệm, sau nữa
đến các neuron khi có tác dụng nhiều lần. Khi tác động một lần, chỉ các tế bào
hình sao và mỏm mấu của chúng thay đổi : số lượng tế bào tăng lên, trong khi
cấu trúc các mỏm thay đổi. Các bào quan cũng biến đổi với sự nở rộng của
than, ty thể. Xuất hiện các không bào do các bào quan hấp thụ bào tương. Tăng
số lần tác dụng thấy ở thân neuron xuất hiện các biến đổi dưới vi mô như kênh
giữa các lưới nội tương được mở rộng, tăng lượng không bào và lizosome, biến
đổi vỏ thân. Những thay đổi như vậy cho phép nói về sự biến đổi ở tương quan
nhân – bào tương, vốn là cơ sở của các quá trình sinh tổng hợp, dẫn tới kích

thích dinh dưỡng tế bào, kích thích quá trình tái sinh ở neuron và thần kinh
đệm.
Tác dụng kích thích phát triển axon, myelin hóa sợi ngoại vi tổn thương,
kìm hãm phát triển các mô liên kết cũng đã nhận thấy ở từ trường không đổi,
độ lớn 15 – 30 mT (Ulachik V. S., 1986).
Một số nghiên cứu cho thấy từ trường hoạt hoạt hóa sự trao đổi nitơ và
photpho – carbon, tăng sự ổn định của tế bào thần kinh với sự giảm oxy mô.
Kết quả mang tính điều biến, phụ thuộc vào các đặc trưng của trường như
cường độ, tần số và thời gian tác dụng. Các nghiên cứu của Vlaxova Y. G.,
Frolov V. A., 1988, xem xét ảnh hưởng của các trường cường độ thấp (xấp xỉ
trường địa từ) tần số 0.05, 0.1, 0.25 và 5 Hz lên hoạt tính điện của neutron, biểu
hiện không chỉ ở sự thay đổi tham số chức năng neutron mà còn ở sự chuyển
đến chế độ phát mới, phát các xung khác hẳn về chất. Với các tần số nhỏ hơn,
quá trình kích thích trội hơn ức chế với những biệu hiện như xuất hiện nhiều
xung nhóm kết lại với nhau, với tần số nằm trong một dải rộng 5 – 10 Hz . Khi
dùng tần số 5 Hz, sự ức chế dần chiếm ưu thế và nếu thời gian tác động kéo dài
(hơn 30 phút), có thể chấm dứt hoàn toàn sự sinh xung. Kiểu tác động mang
19


tính điều biến như thế cũng quan sát thấy ở các neuron khổng lồ của mũ tai
dưới tác động của trường không đổi, ban đầu 16 mT (kích thích) và sau đó 110
mT (ức chế).
Những thay đổi hoạt tính điện như vậy có cơ sở ở tác dụng điều biến tính
thấm màng với các ion Ca++, Na

, K++ của trường, ở những thay đổi mức tế

++

bào (tăng hoạt tính của cholinesterase, hoạt hóa cấu trúc nhân và quá trình tân
tạo màng các bào quan). Tác dụng lên dòng Ca++, trường có tác dụng điều hòa
hoạt động tế bào nhờ một loạt enzyme ở màng và nội bào có hoạt tính phụ
thuộc vào ion này.
Bên cạnh những tác động trực tiếp tới các mô não, trường còn tác dụng
theo cơ chế phản xạ. Theo các dây hướng tâm, thông tin về tác động của trường
ở các cơ quan ngoại vi sẽ dẫn truyền về các trung khu thần kinh tương ứng. Ví
dụ khi dùng trường tác động vào vùng ngực để điều chỉnh huyết áp ở bệnh
nhân cao huyết áp, thông tin sẽ truyền về trung tâm vận mạch, ở đó nó sẽ được
xử lý để điều khiển sự đáp ứng: làm giảm khả năng co bóp của tim hoặc làm
giảm trương lực ngoại vi trong trường hợp khả năng co bóp của tim vẫn bình
thường.
Tuy nhiên cần thấy rằng những tác động trực tiếp của từ trường lên các
trung khu thần kinh, các mô, các loại tế bào thần kinh tuy đa dạng nhưng không
quan trọng bằng tác động gián tiếp qua một receptor từ đặc hiệu của hệ thần
kinh, đó là tuyến tùng.
2.3.2.2. Tuyến tùng như một thụ quan từ đặc hiệu
2.3.2.2.1. Cấu trúc
Ở động vật có xương sống, tùng được phát triển từ các tế bào mào thần
kinh của phần mái não bên dưới thể chai, ở phần sau các thất III, nằm giữa các
gò trên của củ não sinh tư. Nhu mô của tuyến này chứa các yếu tố tùng và các
yếu tố thần kinh đệm. Hợp phần chính là các pinealocyte đảm nhiệm vai trò
20


chế tiết. Ngoài ra còn có các tế bào hình sao (astrosyte). Pinealocyte là các tế
bào nhạy sáng cực kỳ linh động. Bản chất tế bào của Pinealocyte còn chưa
được biết rõ mặc dù nó cũng chứa các bào quan thông thường như lưới nội
tương, ty thể, git lipid, … Sự có mặt của kháng nguyên S gốc võng mạc opsin ở
tế bào tùng cho thấy nó có liên hệ chặt chẽ với các tế bào cảm sáng của võng

mạc (Korf HW 1987). Một enzyme đặc hiệu của neuron là enolase cũng thấy ở
các tế bào tùng (Vollroth, 1987).
2.3.2.2.2. Chức năng
Tuyến tùng thực hiện các chức năng của mình trên toàn cơ thể thông qua
chế tiết melatonin. Các nghiên cứu hóa sinh và điện sinh lý cho thấy, hormone
này tác động chủ yếu lên não giữa, dưới đồi, nhân trên chéo thị giác và cả các
vùng khác như hippocampus, chất xám,… Melatonin làm tăng nồng độ các
amine nguồn gốc sinh học và cá amine này, đến lượt mình, lại tham gia vào
nhiều chức năng lúc bình thường và khi bệnh lý của hệ thần kinh trung ương
như các rối loạn tâm trạng và giấc ngủ; nên có thể nói Melatonin thực hiện tác
động của mình lên hệ thần kinh trung ương. Sự tổng hợp và chế tiết tùng không
chỉ theo nhịp ngày đêm, mà còn theo nhịp biến đổi ánh sang theo mùa (Arendt
J., 1987).
Các tế bào tùng được chia làm hai loại, “sáng” và “tối”, trên cơ sở khác
nhau của mật độ điện tử trong dịch chất nền của tế bào ở những bức ảnh nghiên
cứu hình thái bằng hiển vi điện tử. Loại sáng có nền sáng hơn và khi có tác
dụng của trường, nhân của nó biến đổi, ty thể thay đổi hình dạng và biểu hiện
một trạng thái năng động hơn. Ngược lại, tế bào tối có dịch chất nền đậm đặc
hơn, nhân, ty thể,… hầu như không biến đổi dưới tác dụng của trường. Điều đó
cho thấy những thay đổi ở nhịp melatonin là thuộc về tế bào sáng. Dưới tác
dụng của từ trường ngoài, nhịp melatonin được điều biến phụ thuộc vào đặc
trưng cường độ và tần số của trường. Với những giá trị thích hợp, trường có thể

21


kích thích sự tổng hợp và sự chế tiết không chỉ melatonin, mà cả polypeptide,
với những thay đổi cấu trúc thích hợp ở tế bào sáng, như mở rộng các vùng
lưới nội tương kết hạt và tạo các ngăn ở thể Golgi, cũng như xuất hiện các quá
trình tế bào có sự tham gia của các hạt lipid được phún xuất (Milin J., 1988).

Thông qua việc sản sinh các yếu tố hóa thần kinh, tuyến tùng điều khiển
chức năng tuyến yên, tuyến giáp, tuyến thượng thận, cũng như thông qua việc
sản sinh melatonin, serotonin, nó điều chỉnh mức độ hoạt động của toàn bộ hệ
thần kinh trung ương. Như vậy nó đóng vai trò hàng đầu trong việc điều biến
hệ điều hòa thần kinh – thể dịch, trong việc duy trì sự ổn định nội mô. Trong
những trạng tháo bệnh lý hay cực hạn (stress chẳng hạn), nó trở nên nhạy cảm
dị thường với các tác nhân nội ngoại sinh mà lúc bình thường, độ nhạy cảm của
nó với chúng là rất yếu. Có nghĩa nó đóng vai trò là một cơ quan thích nghi nội
sinh (endogenous adaptogene) đảm bảo cho sự thích nghi của toàn bộ cơ thể
đối với tác động ngoài.
Tóm lại, tuyến tùng – một tuyến nội tiết thần kinh quan trọng bật nhất của
cơ thể, lại chính là thụ quan từ đặc hiệu mà nhờ nó, từ trường ngoài có thể biểu
hiện các tác dụng điều biến tâm sinh – sinh lý của mình, kể cả những biến động
rất nhỏ yếu của từ trường tráu đất.
Có thể nói, tác dụng của từ trường lên hệ thần kinh – thể dịch là hết sức
phức tạp, được biểu hiện hoặc ở những thay đổi địa phương hoặc có thể có
đồng thời cả hai biểu hiện đó. Dù ở trường hợp nào thì những tín hiệu điện từ
ngoại sinh yếu ớt ban đầu cũng đều được biến thành một đáp ứng tâm – sinh lý
phù hợp với đặc trưng sinh lý của từ trường và đặc trưng chức năng của cơ thể,
qua một loạt những cơ chế khuếch đại và điều khiển phức tạp hiện vẫn chưa
được biết đến.

22


2.3.3. Phương pháp kích thích từ xuyên sọ
Kích thích từ xuyên sọ TMS (transcranial magnetic stimulation) là một
phương pháp dùng điện từ trường xung trong thần kinh và tâm thần.
2.3.3.1. Kích thích từ xuyên sọ trên thế giới
Phương pháp kích thích từ xuyên sọ hiện đại bắt nguồn từ các nghiên cứu

lý thuyết của Penfield và Jasper trong thập niên 1950. Năm 1985, nhà vật lý y
học Anthony Barker và đồng sự tại Đại học Sheffield nước Anh chế được một
thiết bị điện từ trường xung đủ mạnh để tạo ra dòng điện trong tủy sống. Họ
thấy ngay rằng, thiết bị cũng có thể kích thích não một cách trực tiếp và không
xâm lấn, điều khác với các kích thích điện. Và lĩnh vực TMS ra đời, đóng góp
cho y học một phương pháp kích thích não mới hiệu quả và khá an toàn.
Năm 1995, Mark George (Mĩ) đã tạo một bước đột phá khi dùng phương
pháp TMS trong một điều trị kết hợp cho 6 bệnh nhân trầm cảm kháng thuốc.
Kết quả điều trị được xem là tích cực khi số điểm trên thang lượng giá
Hamilton giảm 26%, từ 23.8 điểm xuống còn 17.5 điểm. Kết quả ban đầu này
đã kích thích khoảng 30 phòng thí nghiệm trên toàn thế giới tập trung nghiên
cứu tác dụng chống trầm cảm của các kích thích từ qua sọ, khiến cho hướng
nghiên cứu này trở thành một trong những lĩnh vực tiền phong của ngành tâm
thần học. Ngoài trọng tâm là trầm cảm, TMS còn được dùng để điều trị tâm
thần phân liệt, Parkinson, đau mạn tính, động kinh với kết quả bước đầu gây
nhiều chú ý.
2.3.3.2. Kích thích từ xuyên sọ tại Việt Nam
Tại Việt Nam, TMS được nghiên cứu từ năm 1999, trên cơ sở hợp tác giữa
Phân viện Vật lý Y sinh học và Bệnh viện Tâm thần Trung ương Biên Hòa. Hai
thế hệ thiết bị TMS đã được thiết kế chế tạo và đưa vào ứng dụng thử nghiệm
tại Biên Hòa. Trên 40 bệnh nhân rối loạn cảm xúc (pha trầm cảm) đã được điều
trị. TMS kết hợp với hóa trị liệu cải thiện tình trạng bệnh lý một cách rõ rang,
23


thể hiện qua việc giảm số điểm cả trên thang lượng giá tâm thần (BPRS) và
thang Hamilton so với nhóm chứng dùng placebo và dược phẩm. Nghiên cứu
đang tiếp tục được tiến hành.
Có thể nói kích thích từ xuyên sọ TMS đang là một phương pháp thời sự
trong hai lĩnh vực thần kinh và tâm thần học. Hy vọng trong thời gian tới,

chúng ta được chứng kiến một sự phát triển mạnh hơn nữa cả về cơ chế tác
dụng và phát triển kỹ thuật, nhằm tạo ra một can thiệp mới trong vật lý y học
nói riêng vày khoa nói chung.
2.3.4. Tác dụng lên hệ tuần hoàn
Tác dụng thứ nhất là tân tạo mạch máu. Điện từ trường xung kích thích
sinh tổng hợp AND và hình thành các cấu trúc tương tự mao mạch trong thời
gian này, so với đối chứng quá trình này kéo dài hàng tháng. Táv dụng này
mạnh tới mức so sánh được với các tác nhân phát triển sinh mạch (growth
factor).
Thứ hai, từ trường thay đổi tính chất dòng chảy trong lòng mạch thông qua
tác dụng lên các hệ thống điện tích cố định của màng tế bào và cấu hình không
gian của các đại phân tử, làm giảm độ nhớt của máu. Tốc độ dòng chảy nói
chung tăng lên, trong đó phần quan trọng nhất là tăng tốc độ ở các vị trí tiếp
giáp với thành mạnh. Các yếu tố này làm tăng vi tuần hoàn, giảm bớt nguy cơ
nghẽn mạch sau chấn thương.
Thứ ba, từ trường gây hiệu ứng sắt từ lên chính phân tử Hemoglobin. Hiệu
ứng tác dụng đáng kể hơn lên những nơi có tốc độ máu chảy chậm và nồng độ
oxy cao. (phía gần động mạch).
Cuối cùng, từ trường sinh hiệu ứng giãn mạch, đặc biệt các vi mạch
và có tác dụng trên hệ đông máu và các cục máu đông. Kết quả là, từ trường cải
thiện rất đáng kể mức độ nuôi dưỡng và phòng vệ ở các tổ chức, các vùng bị
thương tổn, tạo điều kiện cho sự hồi phục. Trong một thí nghiệm, người ta đã
24


chứng minh rằng trên tổn thương ở xương đùi thỏ sau phẫu thuật cắt mạch
máu, sự cung cấp máu nuôi dưỡng ở nhóm chứng chỉ còn lại cỡ 20% so với
bình thường, trong khi đó con số ở nhóm có tác dụng của điện từ trường xung
là 70% sau 14 ngày.
2.3.5. Tác dụng lên hệ miễn dịch

Từ trường có tác dụng lên hệ thống miễn dịch, cả miễn dịch thể dịch và
miễn dịch tế bào. Chẳng hạn các bác sĩ ở bệnh viện Odessa (Liên Xô cũ) đã có
những nghiên cứu rất thú vị trên động vật thực nghiệm. Họ đã chọn được một
số loại điện từ trường xung thích hợp gây ra tăng hoạt tính thực bào (qua các
chỉ số phần trăm bạch cầu thực bào, số hạt trung bình được một bạch cầu thực
bào), thay đổi phản ứng tan bạch cầu, mức bổ thể trong huyết thanh. Sau đó,
các tác giả đã áp dụng điện từ trường xung với thông số chọn để điều trị cho
các bệnh nhân với các vết thương hở xương khớp có mủ, trong một pháp đồ kết
hợp kháng sinh. Thống kê trong vòng 10 năm trên 920 bệnh nhân, cho thấy
phác đồ mới (có sử dụng điện từ trường xung) cho kết quả tốt hơn: tỷ lệ tàn phế
do các biến chứng nhiễm trùng giảm được ba lần so với phác đồ kinh điển.
2.4. Chỉ định và chống chỉ định
Tác dụng sinh học của từ trường lên cơ thể sống là khá đa dạng. Người ta
đã chọn ra những tác dụng sinh vật học hữu ích cho thực tế lâm sàng:
 Chống viêm (nhiễm khuẩn và không nhiễm khuẩn).
 Giảm phù nề.
 Giảm đau (cơ chế trung ương và ngoại vi).
 Kích thích thần kinh và cơ.
 Giãn mạch, tăng tuần hoàn máu ngoại vi, chỉnh áp lực động mạch.
 Giảm độ nhớt máu, hạn chế kết dính tiểu cầu.

25