Đang tải... (xem toàn văn)
Như chúng ta biết thực trạng trang thiết bị y tế của nước ta hiện nay là rất hạn chế và không thể đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn về nhu cầu điều trị và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng. việc nhập về các máy rất đắt tiền đôi khi cũng không giải quyết được một cách triệt để nhu cầu do tình trạng bệnh lí rất đa dạng của người dân và khả năng sử dụng các trang thiết bị đôi khi không tận dụng được một cách hiệu quả. Việc tự chế tạo các trang thiết bị điều trị ở trong nước đã được tiến hành và đang có xu hướng ngày càng phát triển vì giá thành phù hợp và hiệu quả sử dụng cao có thể đáp ứng nhu cầu điều trị cho một số lượng lớn nguời bệnh. Hiện nay một trong các phương pháp điều trị hiệu quả, an toàn, giá thành thấp phục vụ đông đảo bệnh nhân nghèo các tuyến tỉnh và huyện đó là điều trị bằng dòng điện xung với việc sử dụng kết hợp nhiều dạng sóng điều trị tại khoa vật lý trị liệu. Trung tâm Điện tử Y sinh học đã tiến hành khảo sát, nghiên cứu và chế tạo thành công máy điều trị điện xung tần số thấp BK eT2, là một trong những thành viên tham gia trong quá trình nghiên cứu và chế tạo thành công máy điều trị điện xung BK eT2, nay em làm đồ án thạc sỹ với tên đề tài: XÂY DỰNG PHẦN MỀM CHƯƠNG TRÌNH TẠO CÁC DÒNG XUNG ĐIỀU TRỊ DÙNG TRONG VẬT LÝ TRỊ LIỆU để trình bày mục đích, lí do và toàn bộ quá trình thiết kế cũng như ứng dụng và triển khai thực tiễn trên máy điều trị điện xung BK eT2.
MỞ ĐẦU Như biết thực trạng trang thiết bị y tế nước ta hạn chế đáp ứng nhu cầu ngày lớn nhu cầu điều trị chăm sóc sức khoẻ cộng đồng việc nhập máy đắt tiền không giải cách triệt để nhu cầu tình trạng bệnh lí đa dạng người dân khả sử dụng trang thiết bị không tận dụng cách hiệu Việc tự chế tạo trang thiết bị điều trị nước tiến hành có xu hướng ngày phát triển giá thành phù hợp hiệu sử dụng cao đáp ứng nhu cầu điều trị cho số lượng lớn nguời bệnh Hiện phương pháp điều trị hiệu quả, an toàn, giá thành thấp phục vụ đông đảo bệnh nhân nghèo tuyến tỉnh huyện điều trị dòng điện xung với việc sử dụng kết hợp nhiều dạng sóng điều trị khoa vật lý trị liệu Trung tâm Điện tử Y sinh học tiến hành khảo sát, nghiên cứu chế tạo thành công máy điều trị điện xung tần số thấp BK- eT2, thành viên tham gia trình nghiên cứu chế tạo thành công máy điều trị điện xung BK- eT2, em làm đồ án thạc sỹ với tên đề tài: XÂY DỰNG PHẦN MỀM CHƯƠNG TRÌNH TẠO CÁC DÒNG XUNG ĐIỀU TRỊ DÙNG TRONG VẬT LÝ TRỊ LIỆU để trình bày mục đích, lí toàn trình thiết kế ứng dụng triển khai thực tiễn máy điều trị điện xung BK- eT2 CHƯƠNG I: CÁC DÒNG ĐIỆN XUNG TẦN SỐ THẤP I.1 ĐỊNH NGHĨA Dòng điện xung nhiều xung điện liên tiếp tạo nên Các xung điện dòng điện không trì liên tục, mà tồn khoảng thời gian ngắn, xen kẽ khoảng nghỉ dòng điện Tên dòng điện xung gọi theo tên xung điện theo cách mà người ta tạo dòng điện đơn giản gọi theo tên tác giả tìm dòng điện xung Theo chiều hướng vận động dòng điện ta có dòng điện xung chiều dòng xung xoay chiều Hình 1: Các dòng xung điện a Xung chiều b Xung xoay chiều I.2 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT Một dòng điện xung cấu thành từ yếu tố sau đây: - Dạng xung tạo nên dòng xung - Tần số dòng - Biên độ dòng - Cách pha trộn xung (điều biến xung) I.2.1 Dạng xung Một xung điện có tham số sau đây: - Hình thể xung: có dạng xung xung vuông (chữ nhật), xung gai nhọn (tam giác), xung hình sin, xung lưỡi cày Hình thể xung định tính chất kích thích xung điện Những xung có độ dốc lớn (xung vuông, xung gai) có khả kích thích mạnh chi phối thần kinh tốt, xung có độ dốc thấp (xung lưỡi cày) phù hợp với bị giảm chi phối thần kinh Xung hình sin dạng trung gian loại trên, có tác dụng điều hoà tốt Hình 2: Các dạng xung a- Xung vuông; b- Xung gai ; c- Xung hình sin ; d- Xung lưỡi cày - Thời gian xung: bao gồm thời gian dốc lên (t a), thời gian trì (ti), thời gian xuống (tb) khoảng nghỉ (tp) bắt đầu xung Tổng hợp yếu tố tạo thành chu kỳ xung (t) Hình 3: Các giai đoạn xung Biên độ xung: độ lớn xung điện, phản ánh khả kích thích mạnh, nhẹ xung - Dòng điện xung liên tục, biên độ, tần số ngắt quãng, có biến điệu tần số hay biên độ (hình 2.4) Hình 4: Sự thay đổi dạng kiểu xung điện a Dòng điện xung liên tục b Dòng điện xung ngắt quãng c Dòng điện xung biến điệu biên độ Kết hợp yếu tố hình thể, thời gian biên độ xung định lượng điện tích truyền tải từ xung điện tới tổ chức thể (tác dụng dinh dưỡng), tính chất khả kích thích Có thể thấy dạng xung hình sin dạng đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn đây, vừa có tác dụng cảm giác, co, vừa có tác dụng dinh dưỡng; đồng thời kích thích tổ chức bình thường tổ chức mà khả phản ứng bị giảm sút, nhờ có độ dốc lên dốc xuống giữ vừa phải tăng giảm từ từ, dạng xung thông dụng ứng dụng lâm sàng I.2.2 Tần số dòng Là số chu kỳ xuất khoảng thời gian giây (đơn vị tính Hz) Mỗi dòng điện xung có kiểu tần số đặc trưng riêng, phản ánh tính chất tác dụng đặc thù loại dòng Tần số dòng thay đổi từ vài xung vài ngàn xung giây Tuy nhiên, tần số từ 3.000Hz tác dụng tần số không khác nữa, tổ chức thể không kịp đáp ứng với thay đổi nhanh dòng (ức chế Wedensky) Nhưng dòng điện xung có tần số 1.000 Hz gọi dòng điện xung tần số thấp Những dòng điện xung có tần số từ 1.000Hz đến 10.000Hz gọi dòng điện xung tần số trung bình I.2.3 Biên độ dòng Hình 5: Biên độ dòng a- Dòng DF dòng có biên độ ổn định suốt trình tồn b- Dòng giao thoa dòng có biên độ biến đổi theo nhịp (dòng AMF) Là biên độ tất xung tạo nên dòng điện xung Biên độ dòng ổn định suốt trình tồn dòng xung biến đổi theo nhịp định trước I.2.4 Cách pha trộn xung Chúng ta biết trì dạng kích thích đơn điệu, nhanh chóng dẫn đến tình trạng thích ứng (hiện tượng quen dòng) thể Điều biến xung (pha trộn tần số biên độ xung) tạo nên đa dạng kích thích, chống quen làm tăng cường hiệu tác dụng dòng điện xung Hiện nay, thực hành vật lý trị liệu có dòng điện xung sau đây: - Dòng xung vuông (dòng Ledue) - Dòng xung gai nhọn (dòng Faradie) - Dòng xung lưỡi cày (dòng Lapie, dòng Exponentiel) - Dòng xung hình sin (dòng Bernard, dòng Diadynamic) - Dòng 2-5 trabert (dòng Ultra-reiz) - Dòng giao thoa (dòng Nemec, dòng Interferentiel) - Dòng kích thích Nga (Russian stim) - Dòng TENS - Dòng chiều tần số 8000Hz I.3 ĐẶC TÍNH SINH LÝ I.3.1 Phản ứng thể dòng điện xung Ngưỡng tượng quen dòng: tác dụng dòng điện xung thể khoẻ mạnh bao trải qua giai đoạn sau đây: - Giai đoạn cảm giác: đáp ứng nhanh sau thiết lập điện trường tổ chức thể Lúc cường độ dòng thấp, vàima người bệnh có cảm giác râm ran kiến bò mặt da, rõ dần kim châm chích Giai đoạn qua nhanh cường độ dòng tiếp tục tăng lên - Giai đoạn co cơ: cường độ dòng đủ mạnh tạo đáp ứng co từ mức độ nhẹ đến mạnh mà người bệnh cảm thấy rõ , giống rung lên theo nhịp dòng điện mặt khác, người kỹ thuật viên điều trị nhận thấy tượng co rút cách nhìn sờ trực tiếp vào vùng điều trị, thấy co rút vồng lên theo nhịp dòng điện xung - Giai đoạn đau: biểu đáp ứng mức dòng cường độ vượt giới hạn cho phép Từ co rút êm dịu chuyển thành cảm giác xoắn vặn cơ, gây đau thắt khó chịu dẫn tới tác dụng phụ khó lường trước Bởi vậy, đau biểu cần tránh trình điều trị Các giai đoạn đáp ứng gọi “ngưỡng” tổ chức thể dòng điện xung, quy luật chung cho tất loại dòng điện xung, không phụ thuộc vào thông số kỹ thuật dòng Tuy nhiên, mức độ biểu đáp ứng lại tuỳ theo cảm ứng riêng người tình trạng bệnh lý tổ chức thể Hình 6: Vùng có hiệu lực điều trị Các ngưỡng điện xung liên tục tăng lên trình điều trị Điều phản ánh đặc tính tổ chức thể, tượng thích nghi (hay quen) với tác nhân kích thích ngoại lai (ở tác nhân điện), xảy nhanh chóng sau bắt đầu điều trị, đặc biệt dòng có tần số cao (dòng có tần số trung bình) Hiện tượng thích nghi làm cho tác dụng dòng xung điện bị giảm sút, vấn đề cần phải khắc phục thực hành điều trị Có số biện pháp để tránh quen thường áp dụng là: - Liên tục tăng cường độ dòng theo nhiều nấc để trì mức cường độ phạm vi từ ngưỡng cảm giác tới ngưỡng đau Đây phạm vi cường độ có hiệu điều trị tốt (cong gọi “khoảng hiệu lực điều trị”) - Điều biến xung cách phối hợp xen kẽ nhóm xung tần có số khác (dòng CP, dòng LP, dòng giao thoa), ngắt quãng khoảng nghỉ dòng (nhịp thể dục, dòng Burst - TENS, dòng kích thích nga), tạo biên độ dòng theo nhịp (dòng AMF, dòng uốn sóng-surge…) - Giới hạn thời gian điều trị biện pháp đơn giản có hiệu quả, phần phụ thuộc vào ý thức chủ quan người kỹ thuật viên điều trị Cần khắc phục tâm lý phải kéo dài thời gian điều trị có nhiều hiệu thực tế số dòng cần có thời gian điều trị tương đối dài (như dòng TENS), nói chung thời gian cho lần điều trị thường không 10 phút (trung bình từ 4-6 phút), đợt điều trị không 10 ngày, cần phải điều trị nhièu đợt phải cánh từ đến tuần - Phản ứng với dòng chiều dòng xoay chiều: khác biệt chủ yếu chỗ dòng chiều gây tác dụng điện phân điện cực (tác dụng galvanie), dòng xoay chiều không gây tác dụng cường độ cao, tác dụng điện phân nhiều gây đau điều làm cho cường độ dòng chiều bị hạn chế với dòng xoay chiều, vấn đề không xảy ra, đặt cường độ cao nhiều mà không bị đau điều đặc biệt có lợi điều trị kích thích cơ, nơi cần có cường độ dòng cao Một khác biệt dòng chiều dòng xoay chiều tính phân cực với dòng xoay chiều, điện cực cực tính Nếu dùng hai điện cực có kích thước tác dụng hai điện cực nhau, điện cực dùng làm điện cực kích thích Với dòng chiều, điện cực có cực tính, nghĩa có cực âm cực dương Có khác tác dụng điện cực điện cực âm kích thích mạnh hơn, thường dùng làm điện cực tác dụng - Phản ứng với dòng tần số thấp dòng tần số trung bình: biết điện trở da chia làm hai loại: • Trở kháng (r0): phụ thuộc vào tần số dòng có giá trị tương đối ổn định 1000 ohm (Ω) • Dung kháng (r0): điện trở biến đổi tuỳ theo dung tích lớp tổ chức nông tần số dòng dung kháng giảm khả tần số dòng mối quan hệ tần số dung kháng thể qua công thức sau: Trong đó: rc: dung kháng f: tần số dòng Rc = chức 2.π.f c Dòng có tần số thấp (chằng hạn 50Hz) đáp ứng với RC khoảng 3200Ω Theo luật dòng theo đường có điện trở thấp Do theo đường trở kháng điện trở lớn, tác dụng xay bề mặt nông, gây kích thích da mạnh Hình 7: Đường dòng xung a- Đường dòng xung tần số thấp b- Đường dòng xung tần số trung bình Dòng có tần số trung bình (chẳng hạn 4000Hz) đáp ứng với r c khoảng 39,8 Ω Theo luật trên, theo đường dung kháng Vì điện trở thấp, nên dòng qua dễ dàng vào tới lớp tổ chức sâu hơn, mà kích thích da tất Như vậy, tần số kích thích da mạnh, tác dụng nông, tần số trung bình kích thích da ít, tác dụng sâu 10 255 mi m1 a0 a1 ai-1 T an-1 an Hình 15: Quá trình lượng tử hóa Trong thiết kế, mức tín hiệu đầu thiết kế cực đại 5V tương ứng với giá trị 255( bít đầu vào DAC0808 trạng thái cao), số mẫu chọn n, với mẫu có giá trị biên độ mi tính : • Giá trị đầu vào chuyển đổi số DAC : 255 (III.1.5.1) mi = x i n • Giá trị điện áp tương ứng đầu DAC : (III.1.5.2) mi = x i n III.1.6 Số hóa tín hiệu Có thể thấy từ công thức (III.1.5.1) ta thấy mẫu a i có tương ứng giá trị biên độ a i, với công thức tính giá trị m i số không nguyên mức đầu vào tương ứng DAC 256 mức có giá trị từ đến 255, giá trị m i không nguyên làm tròn với giá trị gần nhất, ví dụ mi = 4,2531 lấy giá trị nguyên gần với m i 75 = 125,753 lấy giá trị tương đương 126 Vậy sau số hóa tín hiệu mi có giá trị nguyên nằm dải từ đến 255 Dưới số liệu sau số hóa tín hiệu cho dạng sóng DF với thang lượng tử 128 mức từ đến 127, với số mẫu n = 32; Bảng số hóa tín hiệu cho chu kì dạng sóng DF: a0 a8 90 a16 127 a24 90 a1 12 a9 98 a17 127 a25 81 a2 24 a10 106 a18 125 a26 71 a3 37 a11 112 a19 122 a27 60 a4 48 a12 118 a20 118 a28 48 a5 60 a13 122 a21 112 a29 37 a6 71 a14 125 a22 106 a30 24 a7 81 a15 127 a23 98 a31 12 III.1.7 Xây dựng phần mềm trung gian Đối với dạng sóng có nhiều tham số phức tạp có điều chế tần số biên độ từ dạng sóng cần thiết tạo bảng số liệu số hóa nói trên, tất trình phải thực tính toán hoàn toàn tay Tuy nhiên với dạng sóng có quy luật đơn giản điều chế tín hiệu toàn trình từ dạng sóng cần thiết kế để tạo lên bảng sở liệu dạng số hóa thực ngắn gọn phần mềm đơn giản ngôn ngữ C Dưới là đoạn chương trình thực việc tạo sở liệu cho dạng sóng xây dựng dạng sóng sine #include #include #define PI 3.1415927 76 #define MAX 1024 #define BYTE 255 main() { FILE *fp, *fopen(); double x,y; fp= fopen(“sine51.scr”,”w”); for (x = 0, x