MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu Đột quỵ hay còn gọi là tai biến mạch máu não là căn bệnh do lưu lượng máu đến não giảm đi dẫn đến việc chết tế bào, là căn bệnh rất phổ biến và nguy hiểm trong xã hội hiện đại. Có hai loại đột quỵ chính: thiếu máu cục bộ do thiếu máu cung cấp cho cơ quan trong cơ thể và xuất huyết do chảy máu. Đột quỵ là nguyên nhân hàng đầu gây ra khuyết tật ở người trưởng thành, với 65% trong số gần bốn triệu người ở Hoa Kỳ sống sót sau một cơn đột quỵ sống với các khuyết tật từ nhẹ đến nặng.
Theo số liệu của Hội Đột quỵ Thế giới, cứ 6 người sẽ có 1 người bị đột quỵ. Ở Việt Nam, mỗi năm có 200.000 người bị đột quỵ, tỷ lệ tử vong do đột quỵ ở nam giới là 18% và ở nữ giới là 23%. Đột quỵ là chứng bệnh vô cùng nguy hiểm nó đến bất ngờ khiến người bệnh có thể tử vong nếu không biết cách cấp cứu kịp thời. Nếu may mắn được cứu sống, bệnh nhân có nguy cơ cao mắc các biến chứng nguy hiểm như rối loạn nhận thức, mất khả năng vận động, nhiễm trùng đường tiết niệu, khó khăn trong việc nói hoặc nuốt, rối loạn tâm lý, không có khả năng di chuyển hoặc cảm giác ở một bên của cơ thể, có vấn đề hiểu hoặc nói, chóng mặt hoặc mất thị lực sang một bên… Ngoài ra, còn ảnh hưởng nặng nề đến tình hình tài chính và tinh thần của người nhà bệnh nhân bị đột quỵ.
Theo thống kê của Hội phòng chống tai biến mạch máu não Việt Nam, mỗi năm có 200.000 ca nhập viện vì tai biến, một nửa trong đó là tử vong, 92% bệnh nhân trong số những người còn sống sót thì mắc di chứng yếu liệt tay chân, trong đó 27% là những ca di chứng nặng. Nhiều phương pháp trị liệu truyền thống đặc biệt là vật lý trị liệu đã được sử dụng trong phục hồi chức năng cũng như thúc đẩy quá trình phục hồi chức năng. Lợi ích của vật lý trị liệu Tùy thuộc vào mục đích điều trị, lợi ích của vật lý trị liệu bao gồm: Kiểm soát đau mà giảm dần việc sử dụng thuốc giảm đau opioid Tránh phẫu thuật Cải thiện khả năng vận động và di chuyển Phục hồi sau chấn thương. Phục hồi sau đột quỵ hoặc tê liệt 1 Luan van Cải thiện cân bằng Phòng ngừa các tình trạng sức khỏe liên quan đến tuổi.
Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh trị liệu dựa trên thủ công hoặc trị liệu truyền thống, các bài tập phục hồi chức năng được cung cấp bởi nhà vật lý trị liệu với sự chú ý một-một giữa nhà trị liệu và bệnh nhân. Thực hành này dẫn đến kiệt sức vật lý trị liệu trong thời gian dài và thiếu hụt những nhà vật lý trị liệu. Thêm vào đó, chi phí phục hồi chức năng và chi phí lao động đang diễn ra quá cao đối với bệnh nhân và gia đình họ trên toàn thế giới. Thêm vào đó, các bài tập phục hồi chức năng truyền thống lặp đi lặp lại dễ dẫn đến nhàm chán và mất điều kiện trong đào tạo phục hồi chức năng dài hạn.
Do những hạn chế này, liệu pháp phục hồi chức năng dựa trên công nghệ trở thành một lựa chọn khả thi. Sử dụng công nghệ trong phục hồi chức năng cung cấp một số lợi thế như: Trong môi trường mà chi phí lao động tiếp tục tăng và chi phí của công nghệ đang giảm, việc sử dụng công nghệ chắc chắn sẽ có hiệu quả về chi phí trong thời gian dài. Hơn nữa, chỉ có các liệu pháp dựa trên công nghệ mới có thể cung cấp các bài tập có động lực lặp đi lặp lại mà không gây nguy cơ mệt mỏi cho nhà trị liệu. Thêm vào đó, chỉ có điều trị phục hồi chức năng dựa trên công nghệ mới có thể kích thích dẻo não để phục hồi nhanh chóng các chức năng vận động.
Do đó, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm phát triển hệ thống phục hồi dựa trên công nghệ, nó sẽ thu hẹp khoảng cách của những thiếu sót hiện tại như chi phí cao, thiếu nhân lực và các bài tập phục hồi truyền thống nhàm chán, giúp cho người bệnh dễ dàng hơn trong việc phục hồi chức năng các chi, giảm bớt gánh nặng cho người nhà và rộng hơn là hệ thống y tế. Mục tiêu của đề tài 1.1 Mục tiêu tổng quát Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm giải quyết nhu cầu cấp thiết về việc phục hồi chức năng các chi cho bệnh nhân bị đột quỵ hoặc có các tổn thương về hệ thần kinh bằng cách áp dụng công nghệ thực tế ảo (VR). Việc kết hợp nền tảng phương pháp tập luyện có sự hỗ trợ của VR cùng với những hiểu biết sâu sắc về phục hồi chức năng hệ thần kinh, sẽ là giải pháp tiên phong cho sự chuyển đổi mô hình hoạt động 2 Luan van phục hồi chức năng mang lại tính hiệu quả cao cho bệnh nhân. Robot sẽ cung cấp các bài tập phục hồi chức năng đa dạng dưới hình thức trò chơi tương tác, giúp cho bệnh nhân thích thú tập luyện.
Ngoài ra, robot cũng có chế độ giúp bệnh nhân dùng tay bình thường tập cho tay bị đột quỵ, mang lại cảm giác vận động tốt hơn cho bệnh nhân, từ đó giúp kết quả hồi phục tốt hơn.2 Mục tiêu cụ thể a) Chế tạo một thiết bị vật lý trị liệu mới theo công nghệ robotic, dành riêng cho việc hỗ trợ phục hồi chức năng chuyển động của chi trên và chi dưới cho bệnh nhân bị đột quỵ hoặc có các tổn thương về hệ thần kinh. Robot giúp người bệnh chuyển động lặp đi lặp lại tạo phản xạ feedback ngược về não và có thể chuyển động nhiều hơn so với điều trị thông thường. b) Tăng hiệu quả điều trị và phục hồi bằng cách lập trình để robot cung cấp các liệu trình vật lý trị liệu phù hợp với cơ địa của từng bệnh nhân. Tự điều chỉnh mức độ khó (cường độ và mức độ phức tạp của chuyển động) trong điều trị dựa trên khả năng của bệnh nhân.
Cung cấp nhiều chế độ tập luyện, được thiết lập tùy theo mức độ tổn thương bệnh lý cũng như sự tiến bộ trong quá trình tập luyện. c) Sử dụng được với dải bệnh nhân rộng: mãn tính và bán cấp tính d) Thông qua robot, thiết kế các trò chơi phục hồi chức năng hấp dẫn, hiệu quả cao với chương trình đa chức năng 3D cho phép bệnh nhân chủ động tập luyện thông qua các trò chơi một cách dễ dàng hơn và thú vị hơn. e) Có chức năng lên kế hoạch tập luyện, tăng hiệu quả điều trị. f) Giảm thiểu sự can thiệp của nhân viên y tế, giúp bệnh nhân có thể tự tập luyện ở nhà nhưng vẫn có được sự giám sát của bác sĩ.
g) Dựa trên các kết quả tập vận động, Robot sẽ lưu trữ, phân tích tự động và đưa ra các sơ đồ trực quan về mức độ cải thiện của bệnh nhân theo thời gian thực và có phản hồi ngay lập tức cho bác sĩ và cả bệnh nhân. h) Robot cho phép bệnh nhân có thế sử dụng chính bàn tay khỏe mạnh của họ để luyện tập lặp lại những chuyển động tương tự cho bàn tay bị liệt. i) Robot có tính năng an toàn rất cao vì sẽ được trang bị bộ phận cảm biến tự động ngắt khi có vận động đột ngột ngoài lập trình. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Để nghiên cứu và phát triển một thiết bị tập phục hồi chức năng cổ tay và cẳng tay, phương pháp nghiên cứu được trình bày một cách ngắn gọn như sau: + Dựa trên cơ sở y học và đặc tính chuyển động của khớp cổ tay và cẳng tay: hai chuyển động này là chuyển động xoay, hoàn toàn độc lập và trục của khớp xoay vuông góc với nhau.
+ Chế tạo thiết bị: Sử dụng các thiết bị gia công tiên tiến để gia công các chi tiết đảm bảo cơ tính và đạt độ chính xác cao. Sử dụng máy ép nhựa trục vít kết hợp với gia công khuôn mãu để gia công các chi tiết đặc thù bằng nhựa, máy phay CNC và tiện CNC để gia công các chi tiết kim loại có biên dạng đơn giản, … + Thử nghiệm sản phẩm: Sản phẩm được thực nghiệm dựa trên 2 nhóm người: nhóm người có cơ tay khỏe mạnh bình thường và nhóm người bị liệt cổ tay, cẳng tay hoặc cả cổ tay và cẳng tay. Dữ liệu được đưa về máy tính và phân tích, kết hợp với độ ngũ y bác sĩ có kiến thức về y học và vật lý trị liệu sẽ đánh giá mức độ hồi phục của nhóm bệnh nhân thứ hai. Thông qua đó đánh giá được độ tin cậy của thiết bị.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Với khả năng và các điều kiện cho phép, đề tài này chỉ nghiên cứu những bệnh nhân bị tai biến vừa và nhẹ, chưa bị liệt hoàn toàn 2 chi trên và 2 chi dưới. Các bài tập cũng đa dạng ở mức tương đối và sẽ phát triển tiếp trong thời gian tới. CHƯƠNG 2: NỀN TẢNG GIẢI PHẨU HỌC TRONG VẬT LÝ TRỊ LIỆU CHI 2. Giới thiệu Chương này bao gồm phần giới thiệu cơ bản về hệ thần kinh của con người và những thiệt hại liên quan đến hệ thần kinh khi bị tai biến.
Phương pháp phục hồi từ những thiệt hại này sẽ được xem xét thông qua các công nghệ tiên tiến có sẵn đặc biệt là phục hồi chức năng chi trên. Ngoài ra, chương này cũng sẽ xem xét các hệ thống phục hồi định hướng sinh học thông qua phương pháp học máy. Chương này cũng sẽ nêu ra những thiếu sót trong các hệ thống hiện có mà nghiên cứu này nhằm khắc phục.1 Rối loạn thần kinh Bất kỳ tổn thương hoặc thiệt hại trong con đường xung thần kinh sẽ dẫn đến rối loạn thần kinh, trong đó bất thường về cấu trúc, sinh hóa hoặc điện được gây ra trong não, tủy sống hoặc các dây thần kinh ngoại biên khác. Rối loạn thần kinh có thể được phân thành hai loại chính: rối loạn thần kinh trung ương và rối loạn PNS.
Các rối loạn thứ nhất ảnh hưởng đến não hoặc tủy sống trong đó tổn thương do chấn thương, nhiễm trùng, thoái hóa, khiếm khuyết cấu trúc, khối u, rối loạn tự miễn và đột quỵ. Các rối loạn thứ hai làm tổn thương các dây thần kinh do các bệnh hệ thống, thiếu vitamin, chấn thương, bệnh hệ thống miễn dịch hoặc nhiễm virus.