Đặt vấn đề Hiện nay, với chế độ ăn và vận động không lành mạnh đã dẫn đến việc tăng acid uric trong máu làm tỉ lệ mắc bệnh gout và một số bệnh khác có chiều hướng ngày càng gia tăng và đang trẻ hóa. Đa số mắc bệnh ở nam giới độ tuổi từ 40 – 60 tuổi, nhưng hiện nay có nhiều người trẻ ở độ tuổi 30 cũng mắc bệnh này [1]. Trong nghiên cứu khảo sát tình trạng sức khỏe quốc gia và đánh giá dinh dưỡng (National Health and Nutrition Examination Survey, NHANES) năm 2007 – 2008 đã cho thấy có khoảng 3,9% người trưởng thành (trên 20 tuổi) ở Mỹ tự báo cáo bị gout [3]. Tình hình bệnh ở Canada chiếm khoảng 3% [2].
Tại châu Âu, Hy Lạp là quốc gia có tỉ lệ bệnh cao nhất, với mức độ lưu hành bệnh là 4,75% ở người trưởng thành. Trong báo cáo chăm sóc sức khỏe ban đầu, thuộc hệ thống dữ liệu nghiên cứu thực hành lâm sàng (Clinical Practice Research Data) của Anh [3], tỉ lệ bệnh gout là 3,22% ở người trưởng thành (trên 20 tuổi) và trong toàn bộ dân cư là 2,49%. Tỉ lệ bệnh tương tự cũng quan sát được ở Tây Ban Nha và Hà Lan [4]. Trong khi đó, mức độ lưu hành bệnh ở Pháp rất thấp, chỉ khoảng 0,9% khi nghiên cứu trên nhóm dân cư sống ở thành thị.
Tỉ lệ mắc bệnh thấp nhất được ghi nhận ở các nước Bồ Đào Nha, Cộng hòa Czech, với mức độ lưu hành bệnh là 0,3% [3]. Ở Nhật Bản và Hàn Quốc, tỉ lệ mắc bệnh gout không quá cao, khoảng 0,4% ở người trưởng thành. Tuy nhiên, tình trạng bệnh ở Đài Loan, Hồng Kông và Singapore ở mức phổ biến với tỉ lệ bệnh cao hơn rất nhiều. Năm 2001, khoảng 5,1% người lớn ở độ tuổi 45 – 59 tuổi ở Hồng Kông được báo cáo có bệnh gout [4].
Tỉ lệ này ở người lớn, trên 60 tuổi là 6,1%. Tỉ lệ bệnh ở người Singapore ở độ tuổi 45 – 74 tuổi là 4,1% [5]. Tỉ lệ lưu hành bệnh ở Đài Loan cao. Đặc biệt, ở một số nhóm dân tộc ở Đài Loan, tỉ lệ mắc bệnh lên tới trên 10% [4].
Tại Việt Nam, tỷ lệ bệnh gout là 0,14% dân số trong năm 2003; 1,0% dân số (940.000 bệnh nhân) vào năm 2014. Trong đó 96% là nam giới, 38% ở lứa tuổi 40, với 75% trong độ tuổi lao động [6]. Từ các thống kê trên, chúng ta thấy được tỉ lệ mắc bệnh gout (nguyên nhân chính là do tăng nồng độ acid uric trong máu) ngày càng gia tăng và ngày càng trẻ hóa. Vì vậy, nhu cầu về các phương pháp giúp đo nồng độ acid uric trong máu ngày càng tăng lên.
Hiện 3 nay có khá nhiều phương pháp giúp xác định nồng độ acid uric trong máu. Các phương pháp đang có hiện nay có thể xác định chính xác nồng độ tuy nhiên lại có một số nhược điểm như phức tạp, tốn nhiều thời gian, chi phí cao hay phải dùng các phương pháp xâm lấn [9,10]. Do đó việc tìm hiểu, nghiên cứu các phương pháp xác định nồng độ acid uric trong máu có độ chính xác cao, nhanh chóng, đơn giản, chi phí thấp và ít hay không xâm lấn là rất cần thiết. Đó là lí do phương pháp xác định nồng độ acid uric trong máu bằng quang học được nghiên cứu trong luận văn này.2 Mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và phạm vi đề tài 1.1 Mục tiêu nghiên cứu Với sự phát triển của lĩnh vực kỹ thuật y sinh, nhu cầu về việc phát hiện sớm, hiệu quả về các bệnh lý ngày càng cao.
Do vậy, các phương pháp khám sàng lọc, chẩn đoán bệnh sớm, nhanh và hiệu quả là mối quan tâm hàng đầu nhằm phục vụ nhu cầu chăm sóc sức khỏe của con người. Trong các phương pháp này phải kể đến phương pháp đo lường không xâm lấn các chỉ số của cơ thể người trong đó có chỉ số về lượng acid uric. Đây là chỉ số liên quan tới bệnh gout. Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn này là thiết kế được mạch đo chỉ số acid uric của cơ thể người dùng phương pháp không xấm lấn, và dùng ánh sáng cận hồng ngoại.
Kết quả của nghiên cứu là mạch cứng đo lường thử nghiệm chỉ số acid uric dựa trên các liệu pháp sử dụng dung dịch acid uric và tiến tới đo thử nghiệm trên cơ thể người tình nguyện.2 Đối tượng nghiên cứu Thực hiện thực nghiệm trên cuvet (ống nghiệm) chứa dung dịch acid uric được pha theo các tỉ lệ khác nhau đã được đong đo sẵn từ trước vào một lượng nước cố định. Từ kết quả thực nghiệm trên cuvet, đối tượng thực nghiệm được mở rộng là trên đầu ngón tay của người tình nguyện, mẫu nước tiểu hoặc mẫu nước bọt của người bệnh gout sẽ được phát triển trong các nghiên cứu trong tương lai gần.3 Phạm vi đề tài 1.1 Phạm vi về nội dung Tập trung nghiên cứu về sự thay đổi nồng độ của acid uric và khả năng hấp thụ ánh sáng cận hồng ngoại, tạm thời bỏ qua các chất khác trong máu, hoặc coi sự hấp thụ ánh sáng cận hồng ngoại của các chất khác trong máu là không đáng kể.2 Phạm vi về thời gian Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 03 năm 2022 đến tháng 11 năm 2022 4 1.3 Ý nghĩa của đề tài Xét nghiệm acid uric được thực hiện để chẩn đoán các bệnh lý gây biến đổi nồng độ acid uric trong cơ thể, nhằm phát hiện sớm một số loại bệnh lý: – Chẩn đoán bệnh gout khi bệnh nhân có các triệu chứng lâm sàng phù hợp. Xét nghiệm acid uric trong máu cũng được thực hiện theo định kỳ để theo dõi người bệnh gout trong quá trình điều trị. – Theo dõi chức năng thận sau một tổn thương, chẩn đoán các rối loạn chức năng thận hoặc tìm nguyên nhân gây ra sỏi thận.
– Theo dõi bệnh nhân trước và sau khi điều trị ung thư bằng hóa trị, xạ trị để chắc chắn acid uric trong máu không tăng quá cao.4 Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu tập trung nghiên cứu các vấn đề sau : – Nghiên cứu chỉ số acid uric trong cơ thể người và ảnh hưởng của sự gia tăng acid uric tới sức khỏe con người. – Nghiên cứu phương pháp đo chỉ số acid uric trong cơ thể người sử dụng phương pháp xâm lấn và không xâm lấn. – Nghiên cứu, thiết kế mạch đo acid uric trong cơ thể người sử dụng phương pháp không xâm lấn.5 Kết quả dự kiến Kết quả dự kiến của nghiên cứu là mạch cứng đo nồng độ acid uric bằng phương pháp không xâm lấn ứng dụng ánh sáng cận hồng ngoại.6 Kết luận chương Nội dung chương này đã trình bày khái quát về thực trạng các bệnh gây ra do tăng nồng độ acid uric trong máu, tỉ lệ mắc bệnh gout ngày càng gia tăng và ngày càng trẻ hóa. Vì vậy, nhu cầu về các phương pháp giúp đo nồng độ acid uric trong máu ngày càng tăng lên.
Hiện nay có khá nhiều phương pháp giúp xác định nồng độ acid uric trong máu. Các phương pháp đang có hiện nay có thể xác định chính xác nồng độ tuy nhiên lại có một số nhược điểm như phức tạp, tốn nhiều thời gian, chi phí cao hay phải dùng các phương pháp xâm lấn. Điều này đặt ra ý tưởng phải nghiên cứu một phương pháp đo acid uric không xâm lấn để khắc phục nhược điểm của phương pháp xâm lấn hiện nay, từ đó đưa ra đánh giá và nêu ra các phương hướng thiết kế trong thực tiễn. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong chương này, tác giả trình bày khái niệm về acid uric, cấu tạo phân tử, các thuộc tính của acid uric.
Tác giả cũng trình bày về hình thành acid uric trong cơ thể, quá trình tổng hợp và hấp thụ acid uric, các chỉ số acid uric của người bình thường và người bệnh gout. Sự thay đổi nồng độ acid uric trong máu có thể gây ra nhiều hệ lụy cho cơ thể, gây ra các bệnh nguy hiểm, ảnh hưởng lớn tới cuộc sống của người bệnh trong đó có bệnh viêm khớp. Cuối cùng tác giả trình bày về các phương pháp khảo sát nồng độ acid uric trong cơ thể, có bốn phương pháp phổ biến đang được ứng dụng và nghiên cứu hiện nay là: xét nghiệm nước tiểu, phương pháp chụp cắt lớp vi tính năng lượng kép dựa trên CT scan không xâm lấn (DECT), phương pháp xác định nồng độ acid uric trong nước bọt của người và phương pháp đo nồng độ acid uric sử dụng phương pháp đo quang phổ cận hồng ngoại.1 Khái niệm về acid uric Acid uric là một hợp chất dị vòng của cacbon, nitơ, ôxi, và hyđrô với công thức phân tử là C 5 H 4 N 4 O 3 , cấu trúc phân tử acid uric được thể hiện như trong Hình 2. Acid uric là một hợp chất lần đầu tiên được phân lập từ sỏi thận vào năm 1776 bởi nhà hóa học người Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele [7].
Nhà hóa học người Ukraina Ivan Horbaczewski lần đầu tiên tổng hợp acid uric bằng cách nấu chảy urê bằng glycine vào năm 1882 [8]. Acid uric được tạo thành trong cơ thể do quá trình thoái giáng các nhân purin.1 Cấu tạo phân tử acid uric [3] Là một acid yếu nên thường bị ion hóa thành muối urate hòa tan trong huyết tương, đại đa số tồn tại dưới dạng monosodium urate. Sau đó chúng được hòa tan trong máu và 6 đưa đến thận và thải ra ngoài qua nước tiểu. Acid uric tăng có thể do quá trình tăng cung cấp, tăng tạo hoặc giảm thải trừ acid uric qua thận hoặc cả hai quá trình này.
Khi nồng độ acid uric tăng cao kéo dài trong máu có thể dẫn đến một dạng viêm khớp được biết đến với tên bệnh gout [11]. Các hạt lắng đọng trong và xung quanh các khớp dẫn đến hậu quả viêm, sưng và đau khớp, lắng đọng dưới da tạo nên các hạt tophi, có thể tạo sỏi thận và suy thận [10]. Acid uric thể hiện tautome lactam-lactim (cũng thường được mô tả là tautome keto- enol) [13]. Mặc dù dạng lactim dự kiến sẽ có một số mức độ acid uric thơm kết tinh ở dạng lactam, với hóa học tính toán cũng chỉ ra rằng tautome là ổn định nhất.
Acid uric là một acid lưỡng cực có pKa1 = 5.3, do đó ở pH sinh lý, nó chủ yếu tồn tại dưới dạng ion urat đơn sắc [12]. Ở người, chỉ số acid uric có khả năng quyết định chẩn đoán về bệnh gout mà bệnh nhân có mắc phải hay không, phản ảnh rõ mức độ nghiêm trọng người bệnh đang ở giai đoạn nào [2].