Luận án tiến sĩ vật lý kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH TRẦN HỒNG DUYÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP TRONG ĐIỀU TRỊ ĐAU VÙNG THẮT LƯNG DO THOÁT VỊ ĐĨA ĐỆM, ĐAU KHỚP GỐI DO GAI XƯƠNG GỐI VÀ ĐIỀU TRỊ TÁI TẠO XƯƠNG Ở VÙNG BỊ GÃY LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH TRẦN HỒNG DUYÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP TRONG ĐIỀU TRỊ ĐAU VÙNG THẮT LƯNG DO THOÁT VỊ ĐĨA ĐỆM, ĐAU KHỚP GỐI DO GAI XƯƠNG GỐI VÀ ĐIỀU TRỊ TÁI TẠO XƯƠNG Ở VÙNG BỊ GÃY Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật Mã số chuyên ngành: 62520401 Phản biện độc lập: PGS.

Vũ Thị Bích Phản biện độc lập: PGS. Phạm Thị Thu Hiền Phản biện: PGS. Lâm Quang Vinh Phản biện: TS. Lê Minh Hoàng Phản biện: PGS.

Lê Quang Trí NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Trần Minh Thái 2. Trần Thị Ngọc Dung ii LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Tiến sĩ Trịnh Trần Hồng Duyên iii TÓM TẮT Hiện nay, việc điều trị bảo tồn chức năng của chi bị tổn thương vẫn luôn là vấn đề quan tâm đáng kể cho các nhà vật lý trị liệu. Bộ khung của cơ thể bao gồm bộ xương và các khớp với trục trặc bệnh lý sẽ trực tiếp làm giảm chất lượng cuộc sống của người bệnh. Đề tài luận án trình bày nghiên cứu sử dụng phương pháp laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị đau vùng thắt lưng do thoát vị đĩa đệm, đau khớp gối do gai xương gối và điều trị tái tạo xương.

Nghiên cứu thử nghiệm đã sử dụng quang trị liệu bằng laser bán dẫn công suất thấp kết hợp với laser bán dẫn công suất thấp nội tĩnh mạch trong điều trị cho 424 bệnh nhân bị đau bị đau vùng thắt lưng do thoát vị đĩa đệm và 25 bệnh nhân bị đau khớp gối do gai xương gối. Đối với những bệnh nhân bị đau vùng thắt lưng do thoát vị đĩa đệm, thời gian điều trị trung bình là (12.85) ngày với tỉ lệ giảm và khỏi 98.67%; sau khi kết thúc điều trị, mức độ đĩa đệm giảm thoát vị trên hình ảnh MRI được cải thiện rõ rệt. Đối với những bệnh nhân bị đau khớp gối do gai xương gối, thời gian điều trị trung bình của một bệnh nhân là (19.33) ngày với tỉ lệ giảm và khỏi 96%; sau khi kết thúc điều trị, khe khớp được mở rộng và giảm chèn ép gây đau khớp. Đối với việc tái tạo xương bằng laser công suất thấp, dưới tác động của hiệu ứng hai bước sóng đồng thời đã làm tăng cường vi tuần hoàn máu tại ổ gãy, thúc đẩy quá trình tạo can xương của những bệnh nhân ở nhóm 1 (nhóm được điều trị bằng laser công suất thấp), thời gian điều trị trung bình là (28.19) ngày – nhanh hơn so với những bệnh nhân ở nhóm 2 (nhóm chỉ bó bột và theo dõi tại nhà) – 60 ngày.

Ghi nhận chung ở các kết quả nghiên cứu trên là không có tai biến cũng như phản ứng phụ có hại cho bệnh nhân trong suốt quá trình điều trị ở các nhóm được điều trị bằng laser công suất thấp. Những kết quả đạt được của đề tài nhằm đưa ra hướng đi mới cho việc lựa chọn điều trị bảo tồn chức năng của đĩa đệm vùng cột sống thắt lưng, bảo tồn chức năng khớp gối, phục hồi chức năng và bảo tồn chi sau gãy xương, tối ưu hoá một phương thức điều trị mới dễ thực hiện và không gây tác dụng phụ. iv ABSTRACT At present, the functionally conservative treatment of the injured limb is still a matter of concern for physiotherapists. The malfunctioning skeletal system of the human body including bone and joints system will directly reduce the patient's quality of life.

The thesis introduces a new therapeutic method using low-level laser therapy (LLLT) in the treatment of low back pain due to disc herniation, knee pain due to knee spurs, and bone regeneration. Experimental studies have used low-level laser phototherapy combined with intravenous low-level laser therapy in the treatment of 424 patients with low back pain due to disc herniation and 25 patients with arthralgia knee due to bone spurs. For patients with low back pain due to disc herniation, the mean duration of treatment is (12.85) days with the recovery ratio of 98. After the end of treatment, the reduction of the herniated disc on the MRI image is markedly improved.

For patients with knee pain due to knee spurs, the average duration of treatment for one patient is (19.33) days with the recovery ratio of 96%. After the end of the treatment, the joint space was widened and no bone spurs were observed at the joint edges. For bone regeneration with low-level laser phototherapy, the influence of the two- wavelength effect has increased blood microcirculation at the fracture site, promoting the bone formation of patients in group 1 who treated by LLLT with the average treatment duration (28.19) days – is faster than that of patients in group 2 (casting only and home monitoring) – 60 days. During and after the treatment period of mentioned studies, no complications as well as harmful side effects for patients were observed.

Results of the thesis persuasively demonstrate a new method for the treatment to preserve the function of the lumbar spine and knee joints, to restore and preserve the function of limbs after fracture, as well as to optimize a new clinical treatment modality being easy to perform and having no side effects. v LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành được đề tài luận án này: 1. Tôi rất biết ơn PGS. Trần Minh Thái, GVC.

Trần Thị Ngọc Dung - người đã tận tình chỉ dạy từ khi tôi còn là sinh viên, cho đến lúc học cao học và theo đuổi việc thực hiện đề tài nghiên cứu sinh. Trân trọng cám ơn BS CKII. Nguyễn Thành Phương – giám đốc bệnh viện đa khoa khu vực Củ Chi đã đồng ý cho tôi thu thập số liệu bệnh nhân được điều trị bằng laser công suất thấp tại khoa Y học cổ truyền của bệnh viện. Xin chân thành cám ơn ThS.

Huỳnh Minh Trí – phòng Vật tư trang thiết bị y tế, cùng với tập thể các bác sĩ, điều dưỡng của Khoa Y học cổ truyền, các anh/chị/em của phòng Tổ chức cán bộ, phòng Quản lý Chất lượng, phòng Công nghệ thông tin của bệnh viện đa khoa khu vực Củ Chi đã tận tình hỗ trợ để tôi thực hiên đề tài luận án của mình. Để thực hiện được phần điều trị gãy xương bằng laser bán dẫn công suất thấp, tôi trân trọng biết ơn Ban Giám hiệu cùng với phòng Khoa học Công nghệ và Dự án của trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM đã tạo điều kiện và hỗ trợ để tôi thực hiện đề tài này. Bên cạnh đó không thể không nhắc đến các thầy/cô, các anh/chị/em đồng nghiệp, các em sinh viên của ngành Vật lý Kỹ thuật cũng như các thầy/cô, các anh/chị/em đồng nghiệp của Khoa Khoa học Ứng dụng, phòng đào tạo Sau Đại học đã hỗ trợ, góp ý để tôi có thể hoàn thành được luận án tiến sĩ của mình. Cám ơn gia đình luôn là nguồn động viên rất lớn để tôi thực hiện được đề tài nghiên cứu sinh.

vi MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH. ix DANH MỤC BẢNG BIỂU. xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. xiii DANH MỤC ĐƠN VỊ ĐO.

xv CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .1 Bối cảnh hình thành đề tài .2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài. 5 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU TRỊ BẰNG LASER CÔNG SUẤT THẤP .1 Cơ sở về laser và ứng dụng laser công suất thấp .2 Cơ chế của phương pháp điều trị bằng laser công suất thấp .3 Khả năng tác động của laser công suất thấp - Đáp ứng liều hai pha .4 Hiệu quả điều trị của laser ở các bước sóng khác nhau với công suất thấp đối với bệnh về xương, khớp .5 Hiệu quả tác động của laser công suất thấp lên máu. 31 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong mô .2 Giới thiệu thiết bị laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị .3 Phương pháp điều trị đau vùng thắt lưng do thoát vị đĩa đệm, đau khớp gối do gai xương gối bằng laser bán dẫn công suất thấp.4 Phương pháp điều trị đau khớp gối do gai xương gối bằng laser bán dẫn công suất thấp .5 Phương pháp điều trị tái tạo xương ở vùng bị gãy bằng laser bán dẫn công suất thấp. 45 vii CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .1 Kết quả mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học bằng phương pháp Monte-Carlo.2 Kết quả điều trị đau vùng thắt lưng do thoát vị đĩa đệm bằng laser bán dẫn công suất thấp .3 Kết quả điều trị đau khớp gối do gai xương gối bằng laser bán dẫn công suất thấp 69 4.4 Kết quả điều trị tái tạo xương ở vùng bị gãy bằng laser bán dẫn công suất thấp.

81 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN .1 Kết luận chung .2 Hướng phát triển của đề tài. 88 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 93 PHỤ LỤC 1: Giấy xác nhận thu thập số liệu tại bệnh viện đa khoa khu vực Củ Chi.

106 PHỤ LỤC 2: Danh sách bệnh nhân điều trị đau thắt lưng do thoát vị đĩa đệm. 107 PHỤ LỤC 3: Tờ điều trị của bệnh nhân. 117 PHỤ LỤC 4: Danh sách bệnh nhân điều trị đau khớp gối do gai xương gối. 119 PHỤ LỤC 5: Danh sách bệnh nhân điều trị gãy xương.

121 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cơ chế của phương pháp laser công suất thấp .2 Các cơ chế tế bào của laser công suất thấp [40] .3 Đường cong Arndt-Schultz [51] .4 Ánh sáng có bước sóng 632.8 nm có ảnh hưởng tích cực đến tốc độ lành vết thương với các mật độ năng lượng 1, 2, 3, 4 và 6 J/cm2, trong khi 8 và 10 J/cm2 có hiệu ứng tiêu cực [68] .1 Mô tả sự lan truyền chùm tia laser vào mô .2 Mô hình cấu trúc song song của các lớp mô trong mô phỏng Monte Carlo .3 Thiết bị trị liệu bằng laser công suất thấp loại hai kênh .4 Thiết bị điều trị nội tĩnh mạch bằng laser công suất thấp.1 Phân bố năng lượng đối với sự lan truyền của chùm tia laser bước sóng 633 nm từ bề mặt da vào đĩa đệm.