Nâng cấp đánh giá thiết bị phục hồi chức năng chi trên tại bệnh viện 198

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

--------

LÊ MINH HOÀN

NÂNG CẤP ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ PHỤC HỒI
CHỨC NĂNG CHI TRÊN TẠI BỆNH VIỆN 198

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH

Hà Nội - 2019
1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

--------

LÊ MINH HOÀN

NÂNG CẤP ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ PHỤC HỒI
CHỨC NĂNG CHI TRÊN TẠI BỆNH VIỆN 198
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TS. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Hà Nội - 2019
2


Mục Lục
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ,CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................ 2
DANH SÁCH BẢNG BIỂU.................................................................................................. 4
DANH SÁCH HÌNH VẼ ....................................................................................................... 5
PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................. 10
1.1 Phục hồi chức năng .................................................................................................... 10
1.1.1. Vai trò của phục hồi chức năngtrong hệ thống chăm sóc sức khỏe ................... 10
1.1.2 Định nghĩa phục hồi chức năng .......................................................................... 10
1.1.3. Mục đích của phục hồi chức năng ..................................................................... 12
1.2 Nhu cầu thực tế. ......................................................................................................... 13
1.3 Xây dựng đề tài nghiên cứu. ...................................................................................... 15
CHƯƠNG II. LÝ THUYẾT GIẢI PHẪU CHI TRÊN ....................................................... 16
2.1. Lý thuyết giải phẫu hệ cơ chi trên ............................................................................ 16
2.1.1. Cơ vùng nách ..................................................................................................... 16
2.1.2. Cơ vùng cánh tay ............................................................................................... 18
2.1.3. Cơ vùng cẳng tay ............................................................................................... 19
2.1.4. Các cơ bàn tay .................................................................................................... 20
2.2. Xương khớp chi trên ................................................................................................. 20
2.2.1. Tổng quan .......................................................................................................... 20
2.2.2. Phức hợp khớp vai ............................................................................................. 21
2.2.3. Phức hợp cánh tay và cẳng tay........................................................................... 22
2.2.4. Phức hợp cổ tay và bàn tay ................................................................................ 26

2.3. Bài tập phục hồi chức năng...................................................................................... 30
2.3.1. Khái niệm về chuỗi chuyển động. .................................................................... 30
2.3.2. Tập vận động tư thế nằm – tập vận động thụ động cho chi trên. ....................... 31
2.4 Kết Luận .................................................................................................................... 36
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ NÂNG CẤP THIẾT KẾ CƠ KHÍ ...................................... 37
3.1 Thiết kế cơ khí cũ ...................................................................................................... 37
3.1.1. Thiết kế khung cơ khí ........................................................................................ 37
3.1.2 Ý tưởng ban đầu .................................................................................................. 41
3.1.3 Truyền chuyển động ........................................................................................... 43
3.2 Sản phẩm trong thiết kế cũ ........................................................................................ 45


3.3. Đánh giá thiết kế cũ .................................................................................................. 46
3.4. Thiết kế cơ khí thiết bị mới ....................................................................................... 47
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ, NÂNG CẤP MẠCH ĐIỀU KHIỂN ........................................ 50
4.1 Mạch Điều Khiển Cũ ................................................................................................. 50
4.1.1 Khối nguồn ......................................................................................................... 50
4.1.2 Động cơ ............................................................................................................... 50
4.1.3 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cũ ........................................................................... 55
4.2. Đánh giá thiết kế mạch điện tử ................................................................................. 58
4.3 Thiết kế mạch điều khiển mới ................................................................................... 59
4.3.1 Khối bàn phím và hiển thị................................................................................... 60
4.3.2 Khối điều khiển động cơ ..................................................................................... 62
a.Khối vi xử lý .............................................................................................................. 64
b. Khối nguồn và khối RS232....................................................................................... 67
c. Khối điều khiển động cơ và cảm biến góc encoder ................................................. 68
4.3.3 Thiết kế mạch in ................................................................................................. 69
CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ........................................................................ 73
5.1. Thử nghiệm hệ thống ................................................................................................ 73
5.2 Kết luận ...................................................................................................................... 76

KẾT LUẬN.......................................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 78


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, tất cả các số liệu và những kết quả nghiên cứu
trong luận văn này đều do tơi nghiên cứu, số liệu hồn tồn trung thực, không trùng
lặp với các đề tài khác và chưa được sử dụng để bảo vệ bất kỳ luận văn nào.
Tôi xin cam đoan mọi thông tin, số liệu trích dẫn trong luận văn đều
chính xác và được chỉ rõ nguồn gốc, mọi sự giúp đỡ, tạo điều kiện cho việc thực hiện
luận văn đều đã được cảm ơn!

1


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ,CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT TÊN VIẾT TẮT

TÊN ĐẦY ĐỦ

1

VĐK

VI ĐIỀU KHIỂN

2

PIC

Programmable Intelligent Computer

3

AVR

Advanced Virtual RISC

4

ADC

Analog digital convert

5

V

Volt

6

A

Ampe

7

C

Celsius

8

CPU

Central Processing Unit

9

PWM

Pulse-width modulation

10

ADC

Analog digital convert

11

UART

Universal Asinchonus Receiver Transmitter

12

SPI

Serial Peripheral Interface

13

I/O

Inpu/output

14

ALU

Arithmetic and logic unit

15

RAM

Random Access Memory

16

DRAM

Dynamic RAM

17

ROM

Read-only memory

18

EEPROM

Electrically

Erasable

Programmable

Memory
19

R

Resistor

20

RTD

Regional Transportation District

21

JTAG

Joint Test Action Group

22

R/W

Read/Write

23

RS

Register Select

24

EN

Enable

25

ms

Mili second

26

W

Watt

2

Read-Only


27

PCB

Printed circuit board

28

I2C

Inter-Intergrated Circuit

29

NTC

National Telecommunications Conference

30

LCD

Liquid Crystal Display

31

ASCII

American Standard Code for Information Interchange

32

LED

Light Emitting Diode

33

VCC

Voltage Controlled Clock

34

GND

Ground

35

PD1

PortD 1

36

MHZ

Megahertz

37

K

Kilo

38

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

39

ADN

Axit Deoxiribo Nucleic

40

ARN

Axit ribonucleic

41

GIFR

General Interrupt Flag Register

42

MCUCR

MCU Control Register

43

GICR

General Interrupt Control Register

44

NO

Nomal open

45

NC

Normal close

46

C

Common

47

TIMSK

Timer/Counter Interrupt Mask Register

48

TCNT

Timer/Counter Register

50

PID

Proportional Integral Derivative

51

PHCN

Phục hồi chức năng

52

TƯQĐ

Trung ương quân đội

53

TVĐ

Tầm Vận Động

54

CPM

Continuous Passive Motion

55

MCP

Metacarpophalangeal

3


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 4. 1 Thông số kỹ thuật của động cơ STEPSYN ..............................................54
Bảng 4. 2 Các họ vi điều khiển có trên thị trường ....................................................64

Bảng 5. 1 Kết quả thực nghiệm không tải…………………….……………………75
Bảng 5. 2 Kết quả chạy có tải ...................................................................................76

4


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Buổi tập phục hồi chức năng tại bệnh viện 198 ........................................11
Hình 1. 2 Thiết bị Kinetec 6080 Elbow CPM ...........................................................14
Hình 2. 1 Các cơ vùng nách………………………………………………………..16
Hình 2. 2 Cơ vùng cánh tay.......................................................................................18
Hình 2. 3: Cơ vùng cẳng tay .....................................................................................19
Hình 2. 4: Xương chi trên .........................................................................................20
Hình 2. 5: Tầm vận động của khuỷu .........................................................................23
Hình 2. 6: Góc mang .................................................................................................24
Hình 2. 7: Tầm vận động khớp cẳng tay ...................................................................24
Hình 2. 8: Ví dụ vặn chặt ốc .....................................................................................25
Hình 2. 9: Gấp cánh tay.............................................................................................25
Hình 2. 10: Phân tích một trạng thái cánh tay ...........................................................26
Hình 2. 11: Duỗi cánh tay .........................................................................................26
Hình 2. 12: Xương cổ tay và bàn tay ........................................................................27
Hình 2. 13: Khớp cổ tay ............................................................................................27
Hình 2. 14: Tầm vận động cổ tay ..............................................................................28
Hình 2. 15: Hoạt động của cổ - bàn tay ....................................................................29
Hình 2. 16: Hoạt động của ngón cái ..........................................................................30
Hình 2. 17: Tập gấp ...................................................................................................32
Hình 2. 18: Tập dạng khép ........................................................................................32
Hình 2. 19: Tập xoay .................................................................................................33
Hình 2. 20: Tập động tác nâng và duỗi khớp vai. .....................................................33
Hình 2. 21: Tập vận động khớp khuỷu .....................................................................34

Hình 2. 22: Tập sấp ngửa cẳng tay............................................................................34
Hình 2. 23: Tập vận động khớp cổ tay ......................................................................34
Hình 2. 24: Tập nghiêng trụ và nghiêng quay...........................................................35
Hình 2. 25: Tập gấp duỗi...........................................................................................35
Hình 2. 26: Tập dạng khép ........................................................................................35
5


Hình 2. 27: Tập gấp duỗi các khớp ngón cái ............................................................36
Hình 2. 28: Tập đối chiếu các ngón cái với ngón khác .............................................36
Hình 3. 1 Chọn loại bản vẽ ………………………………………………………..38
Hình 3. 2 Chọn mặt phẳng 2D ..................................................................................38
Hình 3. 3 Bản vẽ 2D ..................................................................................................39
Hình 3. 4 Dựng mơ hình 3D......................................................................................39
Hình 3. 5 Chọn bề dày cho vật thể ............................................................................39
Hình 3. 6 Vật thể được tạo thành ..............................................................................40
Hình 3. 7 Chọn bản vẽ tháo lắp .................................................................................40
Hình 3. 8 Chọn đường dẫn đến các chi tiết đã vẽ .....................................................41
Hình 3. 9 Ý tưởng ban đầu ........................................................................................41
Hình 3. 10 Hồn thiện ý tưởng đợt 1 ........................................................................42
Hình 3. 11 Hồn thiện ý tưởng đợt 2 ........................................................................42
Hình 3. 12 Thiết kế cơ khí hồn thiện của thiết bị cũ ...............................................43
Hình 3. 13 Cơ cấu vitme ...........................................................................................43
Hình 3. 14 Nguyên lý hoạt động của vitme ..............................................................44
Hình 3. 15 Sản phẩm thực tế .....................................................................................45
Hình 3. 16 Cấu tạo thiết bị cũ ...................................................................................45
Hình 3. 17 Thiết kế cơ khí thiết bị mới .....................................................................47
Hình 3. 18 Phối cảnh 3D của thiết bị .......................................................................48
Hình 3. 19 Bản vẽ thiết kế thiết bị mới .....................................................................49
Hình 4. 1 Sơ đồ khối mạch điều khiển thiết bị cũ………………………………….50

Hình 4. 2 Sơ đồ điều khiển động cơ bước .................................................................51
Hình 4. 3 Điều khiển động cơ bước ..........................................................................52
Hình 4. 4 Điều khiển góc ..........................................................................................53
Hình 4. 5 Động cơ bước dùng trong luận văn ...........................................................54
Hình 4. 6 Tính tốn lực .............................................................................................55
Hình 4. 7 Sơ đồ ngun lý thiết bị cũ .......................................................................56
Hình 4. 8 Lưu đồ thuật tốn điều khiển động cơ ......................................................57

6


Hình 4. 9 Mạch in hồn chỉnh ...................................................................................57
Hình 4. 10 Mạch thực tế ............................................................................................58
Hình 4. 11 Thiết kế Panel ..........................................................................................58
Hình 4. 12 Sơ đồ khối mạch điều khiển ....................................................................59
Hình 4. 13 Mạch bàn phím và hiển thị ......................................................................61
Hình 4. 14 Sơ đồ nguyên lý khối LCD và khối RS232.............................................61
Hình 4. 15 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển.............................................................62
Hình 4. 16 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động cơ ...............................................63
Hình 4. 17 Vi điều khiển Atmega 128 ......................................................................65
Hình 4. 18 Khối vi xử lý ...........................................................................................66
Hình 4. 19 Khối nguồn và RS232 .............................................................................67
Hình 4. 20 Khối điều khiển động cơ và cảm biến góc ..............................................68
Hình 4. 21 Cách ly quang TLP521 ...........................................................................68
Hình 4. 22 Cấu tạo Opto ...........................................................................................69
Hình 4. 23 Phần mềm thiết kế mạch tự động Altium Designer ................................70
Hình 4. 24 Sơ đồ mạch in bo mạch bàn phím và hiển thị và hình ảnh mạch thực tế 71
Hình 4. 25 Sơ đồ mạch in bo mạch điều khiển động cơ được thiết kế trên Phần mềm
Altium Designer. .......................................................................................................71
Hình 4. 26 Hình ảnh mạch thực tế của bo mạch điều khiển .....................................72

Hình 5. 1 Mạch điều khiển và mạch hiển thị………………………………………73
Hình 5. 2 Màn hình hiển thị thiết bị ..........................................................................73
Hình 5. 3 Ghép nối thực hiện thử nghiệm hệ thống ..................................................74
Hình 5. 4 Thước đo góc 180 độ ................................................................................74
Hình 5. 5 Thực hiện chạy có tải ................................................................................75

7


PHẦN MỞ ĐẦU
Theo Hội phòng chống tai biến mạch máu não Việt Nam, hàng năm tại Việt
Nam, đột quỵ khiến hơn 200.000 trường hợp mắc mới, trong đó gần 11.000 người
chết và để lại nhiều dị tật cho số còn lại. Theo thống kê, cứ 45 giây, thế giới có 1
người bị đột quỵ và 3 phút có 1 ca chết do đột quỵ. Đột quỵ đang ảnh hưởng đến
khoảng 20% dân số thế giới. Hiện tại ở Việt Nam có 486.000 người bị đột quỵ đang
cịn sống nhưng phần lớn bị mất sức lao động, tàn tật do mất khả năng vận động. Do
đó việc phục hồi chức năng cho họ lấy lại khả năng vận động là rất cần thiết. Phục
hồi chức năng đã thu hút nhiều nhóm nghiên cứu và một loạt các công ty từ nhiều
lĩnh vực nghiên cứu. Mục đích chính của họ là phát triển cơng nghệ mới để giúp
những người sống sót sau đột quỵ để thực hành các bài tập phục hồi chức năng hàng
ngày của họ một cách hiệu quả hơn, hoặc ở nhà hoặc ở các phòng khám
Ngày nay y học phát triển một phần là nhờ vào khoa học cơng nghệ hiện đại.
Phải kể đến đó là các ngành cơng nghệ thơng tin, điện tử viễn thơng, cơ khí… đã
đóng góp to lớn trong việc nghiên cứu thiết kế các máy móc phục vụ cho việc khám
chữa bệnh và chăm sóc sức khoẻ cho người dân. Tuy nhiên những kỹ thuật này chủ
yếu phục vụ cho việc khám chữa bệnh còn những thiết bị cho phục hồi chức năng rất
hạn chế. Do đó, tơi đã nghiên cứu đề tài: Nâng cấp đánh giá thiết bị phục hồi chức
năng chi trên tại bệnh viện 198.
Mục đích của đề tài: Nghiên cứu cấu tạo chi trên người , chuyên ngành phục
hồi chức năng và thiết bị cũ đã chế tạo trước đó, từ đó đưa ra phương pháp cụ thể,

đánh giá nâng cấp thiết kế chế tạo thiết bị phục hồi chức năng cho người bệnh. Yêu
cầu là chế tạo ra được một thiết bị có thể gập duỗi một cách linh hoạt theo cử động
của khớp khuỷu tay nhờ vào chuyển động của động cơ truyền qua trục vitme.
Đối tượng: là những người gặp chấn thương chi trên cần được hồi phục hoạt
động để giúp họ có thể lao động và hòa nhập cộng đồng..
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên lý thuyết và làm sản phẩm thực tế.

8


Đây là một đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn, có tính khả thi, có thể phát triển lên
thành sản phẩm thương mại trên thị trường .
Để có được thành quả này, tôi xin được cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận
tình của thầy GS. TS. Nguyễn Đức Thuận, thầy đã cung cấp cho tôi những tài liệu,
kiến thức quan trọng trong quá trình làm luận văn. Với sự đốc thúc tiến độ của thầy
đã phần nào giúp tơi hồn thiện luận văn này.
Luận văn gồm 5 chương
Chương 1: Giới thiệu chung
Chương 2: Lý thuyết giải phẫu chi trên
Chương 3: Đánh giá nâng cấp thiết kế cơ khí
Chương 4: Đánh giá, nâng cấp mạch điều khiển
Chương 5: Thử nghiệm hệ thống

Học viên
Lê Minh Hoàn

9


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

Chương này sẽ giới thiệu một cách tổng quan nhất về chuyên ngành phục hồi
chức năng, mục đích và yêu cầu đặt ra với thiết bị cần chế tạo nâng cấp của luận văn.
Đồng thời cũng giới thiệu một số thiết bị phục hồi chức năng chi trên hiện tại đang
có mặt trên thị trường.

1.1 Phục hồi chức năng
1.1.1. Vai trò của phục hồi chức năngtrong hệ thống chăm sóc sức khỏe
Sức khỏe là trạng thái hoàn toàn thoải mái về thể chất, tinh thần và xã hội, chứ
khơng chỉ bó hẹp là tình trạng thiếu vắng bệnh tật.
Trước đây, ngành y tế chỉ mới chú trọng vào hai lĩnh vực phòng bệnh và chữa
bệnh mà chưa quan tâm đúng mức đến lĩnh vực phục hồi chức năng (PHCN). Nhiều
thầy thuốc chỉ quan tâm đến việc cứu sống người bệnh, còn việc sau này họ sẽ sống
ra sao thì khơng hề để ý tới. Trong những năm gần đây, người ta thường nói đến một
ngành mới đang phát triển khá mạnh mẽ đó là ngành PHCN hay còn gọi là bước thứ
3 của y học. Bước thứ 3 khơng có nghĩa là đi sau hai bước kia, mà về phạm trù y học
hiện đại, cả 3 bước cơ bản là phòng bệnh, chữa bệnh và PHCN phải được lồng ghép
chặt chẽ, song song với nhau.
Phục hồi chức năng là một ngành được xây dựng trên cơ sở y học hiện đại. Trải
qua nhiều năm nghiên cứu, ứng dụng và phát triển, ngành Phục hồi chức năng đã
chứng minh vai trị của mình trong y học là khơng chỉ góp phần cộng thêm năm tháng
để kéo dài đời người mà cịn đóng góp tích cực vào việc cộng thêm cuộc sống sinh
động cho năm tháng. Rất nhiều người khuyết tật đã được phục hồi và tái hội nhập trở
lại cuộc sống.
1.1.2 Định nghĩa phục hồi chức năng
Phục hồi là một từ kép bao gồm hai từ gần đồng nghĩa, PHỤC là trở lại, trở về,
HỒI là trả lại, trở lại. Như vậy, theo một nghĩa hẹp cụ thể thì từ phục hồi được áp

10

dụng cho người bệnh, có nghĩa là trả lại cho họ chức năng đã bị mất do hậu quả của
bệnh hay chấn thương.
“Phục hồi chức năng bao gồm các biện pháp y học, kinh tế, xã hội, giáo dục
hướng nghiệp và kỹ thuật phục hồi nhằm làm giảm tác động của giảm khả năng và
tàn tật, đảm bảo cho người tàn tật hội nhập xã hội, có những cơ hội bình đẵng và tham
gia đầy đủ các hoạt động của xã hội.”
Phục hồi chức năng không chỉ huấn luyện người tàn tật thích nghi với mơi
trường sống mà cịn tác động vào môi trường và xã hội tạo nên khối thống nhất cho
quá trình hội nhập của người tàn tật.
Phục hồi chức năng là trả lại các chức năng bị giảm hoặc bị mất cho người tàn
tật hoặc là giúp họ xử trí tốt hơn với tình trạng tàn tật của mình khi ở nhà hoặc ở cộng
đồng. Như ở hình 1.1 ta có thể thấy được một buổi tập phục hồi chức năng tại bệnh
viện 198.

Hình 1. 1 Buổi tập phục hồi chức năng tại bệnh viện 198

11


1.1.3. Mục đích của phục hồi chức năng
Mục đích của phục hồi chức năng bao gồm
- Hoàn trả lại một cách tối đa các chức năng đã bị giảm hoặc bị mất cho người bệnh,
tăng cường khả năng còn lại của họ để giảm hậu quả của tàn tật.
- Tác động làm thay đổi tích cực suy nghĩ, thái độ của xã hội, tạo nên sự chấp nhận
của xã hội đối với người tàn tật, coi họ như một thành viên bình đẳng trong cộng
đồng.
- Tác động làm cải thiện các điều kiện nhà ở, nơi làm việc, nơi công cộng, cầu cống,
đường xá, trường học… để người tàn tật có thể tham gia lao động sản xuất, học hành
và đến được những nơi mà họ cần đến để tham gia các sinh hoạt xã hội (chuyển từ
biện pháp đơn thuần y học sang biện pháp xã hội).

- Làm cho người khuyết tật thích ứng tối đa với hồn cảnh của họ, làm cho xã hội ý
thức được trách nhiệm của mình để người khuyết tật có cuộc sống độc lập ở gia đình
và cộng đồng.
Các mục tiêu khác của việc điều trị này bao gồm:
-

Cải thiện sự trao đổi chất chung

-

Phịng ngừa cứng khớp

-

Thúc đẩy q trình tái tạo và chữa bệnh của sụn và dây chằng bị hư hỏng

-

Nhanh hơn tụ máu / dịch tái hấp thu

-

Cải thiện bạch huyết và tuần hồn máu

-

Dự phịng huyết khối và nghẽn mạch

-

Ngăn ngừa bệnh tật thứ phát.

Nói ngắn hơn, PHCN là một phương pháp sáng tạo cả về khoa học lẫn nghệ thuật,
giúp người bệnh tiến triển và tận dụng tối đa có thể được những khả năng cịn lại về
thể chất, tinh thần, kinh tế, xã hội để tự giúp mình trở thành người có ích, gia nhập
trở lại cộng đồng.

12


1.2 Nhu cầu thực tế.
Số lượng người bị các chấn thương liên quan đến vận động chi trên và chi dưới
thường chiếm đa số trong các trường hợp chấn thương về xương khớp. Với những
chấn thương nặng cần phải có phác đồ điều trị hợp lý và không thể thiếu đi sự trợ
giúp của hoạt động phục hồi chức năng từ bác sĩ, người nhà hoặc máy móc, thiết bị.
Trong bối cảnh hiện nay, để hạn chế lãng phí thời gian và nhân lực, nhu cầu
trang bị các loại máy phục hồi chưc năng là rất lớn. Trên thế giới, rất nhiều hãng thiết
bị Vật lý trị liệu – Phục hồi chức năng đã quan tâm nghiên cứu sản xuất các dịng sản
phẩm mới, ứng dụng cơng nghệ tiên tiến, hiện đại nhất hiện nay như công nghệ tạo
chuyển động, công nghệ gia lực, công nghệ điều khiển… Ở trong nước, cũng đã có
một số đơn vị được đầu tư các thiết bị tập luyện hiện đại, ứng dụng vào thực hành
lâm sàng thu được nhiều kết quả khả quan, như Bệnh viện TƯQĐ 108, Bệnh viện
Quân Y 175, Bệnh viện Y học Thể thao, Trung tâm Y tế Dầu khí Vũng Tàu,bệnh viện
198… Tuy nhiên, thực tế việc triển khai cũng chưa thật sự được phổ cập đúng với
nhu cầu sử dụng của các đơn vị Phục hồi chức năng hiện nay. Một phần có thể do
chúng ta cịn thiếu những thông tin cần thiết.
Việc sử dụng các thiết bị phục hồi chức năng tại các bệnh viện còn khá ít, trên
thế giới có khá nhiều loại máy phục hồi chức năng với nhiều kiểu dáng và chủng loại
khác nhau. Ta có thể kể đến một thiết bị phục hồi chức năng được sử dụng nhiều đó
là thiết bị Continuous Passive Motion(CPM) - Kinetec 6080 Elbow CPM của hãng

Kinetec như hình 1.2. Đây là loại thiết bị vận động liên tục (dùng cho khớp khuỷu
tay). Các thiết bị CPM là thiết bị được sử dụng trong giai đoạn đầu của phục hồi chức
năng sau phẫu thuật khớp hoặc chấn thương, làm tăng sự chuyển động ban đầu giới
hạn của khớp. Liệu pháp này đảm bảo các bài tập an tồn trong suốt q trình chữa
bệnh và phục hồi các mô bằng cách cung cấp chuyển động thụ động, làm giảm đau
sau mổ và giảm thiểu nguy cơ viêm nhiễm. Bên cạnh đó CPM cũng có thể giúp những
bệnh nhân bị khớp chấn thương, nó cung cấp một tác dụng kích thích chữa lành gân
và dây chằng, tăng cường chữa lành vết mổ khớp, tăng bôi trơn chất lỏng hoạt dịch
của khớp và do đó làm tăng tỷ lệ chữa lành và sinh ra sụn nội khớp.
13


Hình 1. 2 Thiết bị Kinetec 6080 Elbow CPM
Cấu tạo thiết bị
G. Chân đế thiết bị có bánh xe có thể di chuyển được
F: Hộp điều khiển
C: Pittong điều khiển độ cao
D: Động cơ và cơ cấu chuyển động
A: Giá đỡ cẳng tay
B: Giá đỡ cánh tay
E: Tay cầm
1: Điều chỉnh độ cao thiết bị
2: Điều chỉnh góc gập của thiết bị
Xuất phát từ thực tế trên ta thấy nhu cầu sử dụng thiết bị phục hồi chức năng
với các tính năng thiết yếu phục vụ được ở các bệnh viện tại Việt Nam là rất lớn

14


Hiện nay có một số loại máy PHCN cũng đã có mặt tại Việt Nam tuy nhiên do

giá thành cao nên nó đã trở thành rào cản lớn cho việc mua về và sử dụng tại các bệnh
viện.
Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, chúng ta cần tính đến một giải pháp mang
tính khoa học cơng nghệ ứng dụng vào chun ngành phục hồi chức năng này. Chính
vì thế, tơi sẽ thiết kế một chiếc máy phục hồi chức năng cho chi trên để có thể thay
thế cho các phương pháp truyền thống, góp phần làm giảm sức lao động con người
cũng như có thể làm tăng hiệu quả điều trị, tiết kiệm chi phí nhập thiết bị ngoại.

1.3 Xây dựng đề tài nghiên cứu.
Hướng đi của đề tài là làm thế nào để làm ra được một sản phẩm thiết bị phục
hồi chức năng chi trên với chức năng chuyển động các khớp nối một cách linh hoạt
theo cử động của chi trên dựa trên thiết kế trước đó, có thể thay đổi độ dài theo kích
thước tay của từng bệnh nhân, có thể điều chỉnh các chế độ điều trị một cách linh hoạt
với chi phí ít nhất có thể dựa trên thiết kế của một thiết bị cũ. Để làm được điều đó ta
cần giải quyết được những vấn đề sau:
 Tìm hiểu lý thuyết giải phẫu chi trên
 Phân tích đánh giá thiết kế cơ khí của thiết bị phục hồi chức năng cũ
 Thiết kế nâng cấp thiết bị mới.
 Đánh giá phân tích mạch điều khiển cũ
 Xây dựng mạch điều khiển mới
 Lắp ráp điều chỉnh vận hành mơ hình trên thực tế.
 Sản xuất thiết bị hồn chỉnh từ mơ hình thực tế và thử nghiệm đánh giá sản
phẩm tại bệnh viện 198.

15


CHƯƠNG II. LÝ THUYẾT GIẢI PHẪU CHI TRÊN
Để có thể thiết kế, chế tạo ra thiết bị phục hồi chức năng cho chi trên ta cần
hiều rõ cơ chế vận động của chi trên. Do đó việc tìm hiểu lý thuyết giải phẫu cơxương khớp chi trên là rất cần thiết.

2.1. Lý thuyết giải phẫu hệ cơ chi trên
Hệ thống cơ chi trên gồm: cơ vùng nách, cơ cánh tay, cơ cẳng tay và các cơ
bàn tay
2.1.1. Cơ vùng nách

Hình 2. 1 Các cơ vùng nách.
Trong số các cơ vùng nách trên, ta chỉ đi sâu tìm hiểu một số cơ quan trọng
chi phối các động tác liên quan đến hoạt động phục hồi chức năng

16


a. Thành ngồi
Thành ngồi hố nách gồm có đầu trên xương cánh tay, cơ nhị đầu cánh tay và
cơ delta (cơ nhị đầu cánh tay được mô tả ở bài cánh tay). Cơ delta có hình giống chữ
delta, bao bọc mặt ngoài của đầu trên xương cánh tay, ngăn cách với cơ ngực lớn bởi
rãnh delta ngực. Nó tạo thành một vùng ở vai gọi là vùng delta.
b. Thành trước
Thành trước của hố nách là vùng ngực gồm bốn cơ xếp thành hai lớp:
 Lớp nơng có cơ ngực lớn được bao bọc trong mạc ngực.
 Lớp sâu có cơ dưới đòn, cơ ngực bé, cơ quạ cánh tay. Các cơ này được bọc
trong mạc đòn ngực.
c. Thành trong:
Thành trong hố nách gồm có bốn xương sườn và các cơ gian sườn đầu tiên và
phần trên của cơ răng trước.
d. Thành sau
Là vùng vai gồm có năm cơ: cơ trên gai, cơ dưới gai, cơ tròn bé, cơ tròn lớn,
và cơ dưới vai. Ngồi ra cịn có đầu dài cơ tam đầu cánh tay chạy vào vùng cánh tay
và cơ lưng rộng đi từ lưng tới.

Thần kinh chi phối cho các cơ trên chủ yếu phát sinh từ đám rối thần kinh cánh
tay. Chức năng của các cơ này có tác dụng là vận động khớp vai
e. Dải gân cơ
Bao khớp vai mỏng và có ít sức mạnh cơ học. Khi các cơ dưới vai, cơ trên gai,
cơ dưới gai và cơ trịn bé đi đến chỗ bám tận thì dính với nhau và dính vào bao khớp,
vì vậy, tạo nên một dải gân cơ và cung cấp một sức mạnh lớn cho khớp vai.
Các cơ của dải nầy giúp giữ chỏm xương cánh tay tại chỗ và là yếu tố gắn kết
quan trọng trong nhiều chuyển động của khớp vai

17


2.1.2. Cơ vùng cánh tay

Hình 2. 2 Cơ vùng cánh tay
Trong số các cơ vùng cánh tay, ta chỉ đi sâu tìm hiểu một số cơ quan trọng chi
phối động tác liên quan đến hoạt động phục hồi chức năng
a. Các cơ vùng cánh tay trước
Gồm ba cơ sắp xếp làm hai lớp: cơ nhị đầu cánh tay, cơ quạ cánh tay và cơ
cánh tay, cả 3 cơ do thần kinh cơ bì điều khiển. Có tác dụng gấp cẳng tay là chính
b. Cơ vùng cánh tay sau
Là cơ tam đầu cánh tay. Cơ gồm có ba đầu nguyên ủy ở ổ chao xương vai và
mặt sau xương cánh tay, bám tận ở mỏm khuỷu. Cơ do dây thần kinh quay chi phối
vận động có nhiệm vụ là duỗi cẳng tay

18


2.1.3. Cơ vùng cẳng tay

Hình 2. 3: Cơ vùng cẳng tay
a. Vùng cẳng tay trước
Các cơ vùng cẳng tay trước gồm 8 cơ có động tác gấp ngón tay và bàn tay, sấp
bàn tay. Hầu hết do dây thần kinh giữa chi phối vận động ngoại trừ cơ gấp cổ tay trụ
và hai bó trong của cơ gấp các ngón tayq sâu do thần kinh trụ chi phối. Các cơ vùng
cẳng tay trước sắp xếp thành ba lớp:
Lớp nông: cơ gấp cổ tay trụ, cơ gan tay dài, cơ gấp cổ tay quay, cơ sấp tròn.
Lớp giữa: cơ gấp các ngón nơng.
Lớp sâu: cơ gấp các ngón sâu, cơ gấp ngón cái dài, cơ sấp vng.
b. Vùng cẳng tay sau
Các cơ vùng cẳng tay sau xếp thành 2 lớp:
Lớp nông: gồm hai nhóm:
 Nhóm ngồi: cơ cánh tay quay, cơ duỗi cổ tay quay dài, cơ duỗi cổ tay
quay ngắn.
19


 Nhóm sau: cơ duỗi các ngón, cơ duỗi ngón út, cơ duỗi cổ tay trụ, cơ
khuỷu.
Lớp sâu: cơ dạng ngón cái dài, cơ duỗi ngón cái ngắn, cơ duỗi ngón cái dài,
cơ duỗi ngón trỏ, cơ ngữa.
Thần kinh chi phối cho các cơ vùng cánh tay sau là dây thần kinh quay, nhiệm
vụ là ngữa bàn tay duỗi ngón tay và bàn tay.
2.1.4. Các cơ bàn tay
Bàn tay giới hạn từ nếp gấp cổ tay xa nhất đến đầu các ngón tay, được chia
làm hai phần: gan tay và mu tay. Các cơ bàn tay gồm các cơ mô cái, cơ mô út, các cơ
gian cốt mu tay và gan tay và cơ giun. Các cơ này do dây thần kinh giữa và trụ chi
phối vận động.

2.2. Xương khớp chi trên

2.2.1. Tổng quan

Hình 2. 4: Xương chi trên

1. Xương đòn
2. Mỏm quạ xương vai
3. Chỏm xương cánh tay
4. Xương vai
5. Xương cánh tay
6. Mỏm trên ròng rọc
xương cánh tay
7. Xương trụ
8. Mỏm trâm trụ
9. Xương cổ tay
10. Xương đốt bàn tay
11. Xương đốt ngón tay
12. Mỏm trâm quay
13. Xương quay
14. Đài quay
15. Hố trên rồi cầu
16. Mấu động to xương
cánh tay
17. Mỏm cùng vai

20


Xương chi trên gồm có: xương bả vai, xương địn, xương cánh tay, xương trụ,
xương quay, các xương cổ tay, các xương đốt bàn tay, các xương đốt ngón tay.
Giữa các xương tiếp nối với nhau tạo thành các khớp.

2.2.2. Phức hợp khớp vai
a. Khớp ức-đòn
Khớp giữa xương ức và xương địn. Là một khớp trượt hoạt dịch có đĩa sụnxơ. Di chuyển 3 mặt phẳng (3 độ tự do) lên trên (nâng)- xuống dưới (hạ) , tầm vận
động từ 30° đến 40° ra trước (protraction)- ra sau (retraction) ở mặt phẳng ngang,
tầm vận động khoảng 30° đến 35° trong mỗi hướng.
Xương địn có thể xoay ra trước và ra sau dọc theo trục dọc của nó xấp xỉ 40° đến
50°.
b. Khớp cùng vai-đòn
Khớp giữa mỏm cùng vai của xương bả vai và đầu ngồi của xương địn. Là một
khớp trượt hoạt dịch nhỏ, thường có đĩa sụn –xơ. Chịu lực ép vì là nơi xảy ra vận
động giữa xương bả vai lên xương đòn. Yếu tố làm vững: Bao khớp, Các dây chằng
cùng vai đòn, dây chằng quạ-đòn.
c. Khớp bả vai-lồng ngực
Khớp sinh lý giữa xương bả vai và lồng ngực. Là một khớp sinh lý giữa bả vai
và lồng ngực sau. Xương bả vai nằm trên hai cơ: răng trước (serratus anterior) và cơ
dưới vai (subscapularis), bên dưới hai cơ này là thành ngực
Hai chức năng chính của xương bả vai:
Khớp bả vai -lồng ngực làm tăng vận động của xương cánh tay so với lồng ngực (nhịp
bả vai-cánh tay) trong các động tác đưa tay lên trên; tạo thuận vận động quanh khớp
ức đòn và cùng vai đòn.
Là điểm bám của các cơ, tạo vận động ở khớp vai
Vận động xương bả vai phụ thuộc vào vận động ở khớp ức đòn và khớp cùng vai đòn.
Vận động xương bả vai có thể xảy ra ở ba hướng: lên trên (nâng)- xuống dưới (hạ),

21