MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu đề tài Ngày nay, trong công tác khám và chữa bệnh vấn đề can thiệp vào mạch máu bệnh nhân xảy ra rất thường xuyên như tiêm các loại thuốc, truyền dịch, lấy máu. Các trường hợp cấp cứu khẩn cấp đòi hỏi việc tác động vào mạch máu phải được thực hiện nhanh chóng, chính xác. Tuy nhiên việc xác định vị trí mạch máu chủ yếu dựa vào kinh nghiệm các y bác sĩ. Theo khảo sát gần đây trong khoảng 500 triệu lượt tiêm thì có khoảng 14 triệu thất bại trong lần đầu tiên.
Đặc biệt là đối với bệnh nhân cao tuổi, trẻ em hoặc bệnh nhân bị bệnh béo phì. Việc thất bại trong lần tiêm tĩnh mạch đầu tiên dẫn đến việc tiêm lặp lại nhiều lần, gây ra đau đớn hay khó chịu cho bệnh nhân [1]. Trong thực tế có rất ít các thiết bị kỹ thuật như: máy chụp cắt lớp vi tính (CT-Computed Tomography), máy chụp cắt lớp phát xạ điện từ (PET-Positron Emission Tomography), máy chụp cộng hưởng từ (MRI-Magnetic Resonance Imaging) và máy siêu âm có thể được sử dụng để xác định tĩnh mạch.Tuy nhiên, những phương pháp này khá tốn kém, phức tạp, có sự ảnh hưởng nhất định tới cơ thể người và chỉ thích hợp cho việc xác định các tĩnh mạch ở sâu bên trong bề mặt da. Công nghệ hồng ngoại gần là một công nghệ mới hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y sinh học mà không sử dụng bức xạ ion hóa.
Gần đây ngày càng có nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để xác định hình ảnh tĩnh mạch. Hình ảnh hồng ngoại gần thu được cho phép các bác sĩ hình dung được các tĩnh mạch dưới da của bệnh nhân phát hiện các vấn đề của tĩnh mạch, lập bản đồ các tĩnh mạch bình thường và bất thường trong điều trị rối loạn, hoặc chẩn đoán các bệnh liên quan. Việc xác định hình ảnh tĩnh mạch bằng công nghệ hồng ngoại gần hoạt động dựa trên các nguyên tắc của quá trình truyền ánh sáng thông qua sự hấp thụ, phản xạ và phân tán trong các lớp khác nhau của da. Khi chiếu ánh sáng hồng ngoại có bước GVHD: TS.
Phạm Thị Hải Miền, Ths. Trần Văn Tiến HVTH: Phan Tuấn Dũng 1 Xây dựng mô hình thiết bị xác định tĩnh mạch bằng kỹ thuật hồng ngoại gần sóng từ 750-940 nm đi qua cánh tay bệnh nhân thì có một số phần sẽ hấp thụ nhiều hơn những bộ phận khác. Hầu hết các mô có khả năng hấp thụ thấp đối với ánh sáng hồng ngoại gần và sẽ được hiện thị như một vùng sáng, nhưng đối với mạch máu do các hemoglobin trong máu hấp thụ đáng kể lượng ánh sáng hồng ngoại gần sẽ hiển thị như một vùng tối. Ngoài ra ánh sáng hồng ngoại gần có thể bị tán xạ bởi tất cả các mô.
Đặc biệt là ánh sáng cận hồng ngoại là bức xạ không ion hóa, có thể được áp dụng nhiều lần trên bệnh nhân mà không có bất kỳ tác động có hại nào. Trong những nghiên cứu khoa học gần đây có 5 xu hướng chính trong việc sử dụng công nghệ hồng ngoại gần để nắm bắt các mạng lưới tĩnh mạch dọc theo các bộ phận khác nhau của cơ thể bệnh nhân. Hướng thứ nhất, là các nghiên cứu tập trung chủ yếu trong việc xây dựng mô hình hệ thống thu hình ảnh tĩnh mạch bằng cách sử dụng các kỹ thuật, phương pháp chiếu sáng khác nhau như: truyền qua, tán xạ hay kết hợp giữa truyền qua và tán xạ. Hướng thứ hai, là những nghiên cứu trong việc sử dụng nhiều nguồn sáng với bước sóng trong phạm vi hồng ngoại gần để xác định sự kết hợp của những bước sóng đó sẽ làm tăng độ tương phản của hình ảnh [3,5,11,14].
Hướng thứ ba, là những nghiên cứu để cải thiện hệ thống quang học mục tiêu làm giảm những yếu tố gây ảnh hưởng đến độ tương phản và chất lượng hình ảnh tĩnh mạch thu được. Như sự chói mạnh khi chiếu LED hồng ngoại gần trực tiếp vào da là một trong những lý do gây ra sự suy giảm độ tương phản của hình ảnh tĩnh mạch. Do đó kính phân cực được sử dụng để loại bỏ lượng ánh sáng chói đi qua camera hồng ngoại. Ngoài ra còn có thể sử dụng kính lọc cường độ (Neutral density filter) để giảm bớt độ sáng hoặc sử dụng bộ lọc khuếch tán (Diffuser filter) để tán sáng ra xung quanh [2,3,15].
Hướng thứ tư, là những nghiên cứu về các kỹ thuật và thuật toán hình ảnh nhằm nâng cao chất lượng hình ảnh và độ tương phản của hình ảnh tĩnh mạch [4,6,9,13]. Hướng thứ năm, là những nghiên cứu trong việc thiết kế chế tạo ra những thiết bị xác định hình ảnh tĩnh mạch bằng công nghệ hồng ngoại gần ứng dụng trong khám chữa bệnh y tế, khoa học, đời sống. Dựa trên những cơ sở đó mục tiêu của đề tài này là sẽ kế thừa và phát triển những ưu điểm của những nghiên cứu gần đây trong việc cải thiện mô hình quang GVHD: TS. Phạm Thị Hải Miền, Ths.
Trần Văn Tiến HVTH: Phan Tuấn Dũng 2 Xây dựng mô hình thiết bị xác định tĩnh mạch bằng kỹ thuật hồng ngoại gần học thu hình ảnh tĩnh mạch sử dụng công nghệ hồng ngoại gần như nâng cao độ tương phản cũng như chất lượng hình ảnh tĩnh mạch thu được. Và sau đó dựa trên những hình ảnh thực nghiệm thu được ở ba phương pháp: truyền qua, tán xạ và kết hợp giữa truyền qua và tán xạ, dựa vào những tiêu chí khác nhau sẽ phân tích so sánh độ tương phản giữa da và tĩnh mạch ở cả 3 phương pháp. Bên cạnh đó sẽ khảo sát và so sánh độ tương phản về các trạng thái vận động của gân như: co lại, xòe ra và duỗi thẳng. Và cuối cùng, dựa trên cơ sở đó sẽ xây dựng và thiết kế mô hình thiết bị xác định hình ảnh tĩnh mạch bằng công nghệ hồng ngoại gần với giá thành thấp, mang tính cơ động cao, nâng cao khả năng xác định tĩnh mạch của bệnh nhân.
Giúp đỡ y tá, bác sĩ biết được rõ ràng đường đi, độ “mềm yếu” hay “đàn hồi và chắc chắn” của tĩnh mạch, hạn chế các yếu tố bất lợi và thời gian khi tiêm cũng như tăng khả năng chuẩn đoán các bệnh liên quan.2 Mục tiêu đề tài Xác định hình ảnh của tĩnh mạch bằng cách sử dụng 3 phương pháp khác nhau như: truyền qua, tán xạ và kết hợp truyền qua – tán xạ. Phân tích so sánh và đánh giá được kết quả hình ảnh thu được ở 3 phương pháp dựa trên độ tương phản của tĩnh mạch và da. Khảo sát một số trạng thái vận động của gân mặt ngoài bàn tay: co lại, xòe ra và duỗi thẳng. Xây dựng mô hình thiết bị xác định tĩnh mạch bằng công nghệ hồng ngoại gần.3 Nhiệm vụ Khảo sát tổng quan một số thiết bị xác định tĩnh mạch đã có trên thị trường và trong nghiên cứu thử nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết về tĩnh mạch, cơ sở giải phẫu của bàn tay, cánh tay, sự hấp thụ tia hồng của mạch máu (chủ yếu là: oxyhemglobin và hemoglobin). Tiến hành thí nghiệm xác định hình ảnh tĩnh mạch sử dụng đèn LED hồng ngoại có bước sóng 850 nm bằng 3 phương pháp: phương pháp tán xạ, phương pháp GVHD: TS. Phạm Thị Hải Miền, Ths. Trần Văn Tiến HVTH: Phan Tuấn Dũng 3 Xây dựng mô hình thiết bị xác định tĩnh mạch bằng kỹ thuật hồng ngoại gần truyền qua và kết hợp giữa phương pháp tán xạ và phương pháp truyền qua.
Sau đó phân tích so sánh các kết quả thu được. Tiến hành thí nghiệm xác định hình ảnh về gân sử dụng đèn LED hồng ngoại có bước sóng từ 850 nm bằng phương pháp truyền qua. Xây dựng mô hình thiết bị xác định tĩnh mạch bằng công nghệ hồng ngoại gần. Phạm Thị Hải Miền, Ths.
Trần Văn Tiến HVTH: Phan Tuấn Dũng 4 Xây dựng mô hình thiết bị xác định tĩnh mạch bằng kỹ thuật hồng ngoại gần CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tình hình tiêm tĩnh mạch hiện nay 2.1 Giới thiệu Trong hầu hết các trường hợp, việc điều trị hay chuẩn đoán y tế thì yêu cầu lấy máu, tiêm thuốc hay truyền dịch có thể được thực hiện thông qua việc tác động vào tĩnh mạch của bệnh nhân. Ở điều kiện bình thường các bác sĩ và y tá có nhiều thời gian trong việc xác định tĩnh mạch của bệnh nhân nhưng trong những trường hợp cấp cứu y tế ví dụ như xuất huyết, suy thận cấp, hạ huyết áp…việc xác định tĩnh mạch của bệnh nhân cần thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác. Tuy nhiên, ngay cả các bác sĩ và y tá có kinh nghiệm cũng có thể không thành công trong việc xác định tĩnh mạch một cách chính xác ngay lần đầu tiên. Đặc biệt là đối với những bệnh nhân béo phì, người già và trẻ em… có tĩnh mạch khó cảm nhận hay thấy được.
Điều đó dẫn đến việc thất bại trong những lần tiêm đầu tiên, cần phải thực hiện lại nhiều lần gây đau đớn và tâm lý sợ hãi cho bệnh nhân.2 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến việc truy cập tĩnh mạch bệnh nhân Nguyên nhân đầu tiên là do tĩnh mạch của bệnh nhân khó cảm nhận hay thấy được như ở bệnh nhân mắc bệnh béo phì hay bệnh nhân cao tuổi và trẻ em… Đầu tiên đối với bệnh nhân béo phì là do sự tồn tại của các lớp mô mỡ lớn dưới da làm cho các bác sĩ và y tá khó có thể xác định vị trí tĩnh mạch bằng cách quan sát hoặc cảm nhận. Ngoài ra, các mô mỡ thường có xu hướng xuất hiện đè lên những mạch máu ở sâu hơn nên các y tá hoặc bác sĩ được huấn luyện để có thể phân biệt giữa các mô mỡ và tĩnh mạch để tránh tiêm nhầm lẫn. Còn đối với bệnh nhân cao tuổi do tĩnh mạch mất độ đàn hồi nên tĩnh mạch khi bị tác động dễ bị vỡ, trong khi đó trẻ em có tĩnh mạch có độ đàn hồi tốt nhưng lại có kích thước tĩnh mạch rất nhỏ khó cho các y bác sĩ trong việc chèn kim vào. Thêm vào đó việc xác định tĩnh mạch ở trẻ em đặc biệt khó khăn bởi vì hầu hết trẻ em đều có tâm lý sợ hãi trong khi tiêm, việc lo lắng sợ hãi làm cho huyết áp của bệnh nhân tăng lên do đó các mạch máu càng bị thu hẹp lại.
Điều này gây thêm khó khăn trong việc tiêm do mạch máu của trẻ em vốn có kích thước nhỏ. Phạm Thị Hải Miền, Ths.
