MỞ ĐẦU Nội soi là phương pháp trong đó hình ảnh thực của các cơ quan bên trong cơ thể được quan sát bằng một dụng cụ gọi là ống nội soi. Hình ảnh thu được từ ống nội soi sẽ hiển thị trên màn hình. Phương pháp nội soi có thể được ứng dụng trong chẩn đoán hình ảnh, trong các thủ thuật sinh thiết, điều trị đặc thù. Trước đây, khi chưa có phương pháp phẫu thuật nội soi, hầu hết các ca phẫu thuật đều tiến hành theo phương pháp mổ hở.
Phương pháp mổ hở để lại vết mổ rất lớn nên thời gian hồi phục của bệnh nhân rất lâu, bên cạnh đó còn tiềm ẩn nguy cơ nhiễm trùng vết mổ gây nguy hiểm cho bệnh nhân. Phương pháp phẫu thuật nội soi ra đời đã khắc phục được nhược điểm này. Đối với phương pháp phẫu thuật nội soi, vết mổ có đường kính rất nhỏ nên thời gian hồi phục của bệnh nhân rất nhanh, từ đó giảm tối đa các nguy cơ nhiễm trùng vết mổ sau khi phẫu thuật. Vì thế, hiện nay phương pháp phẫu thuật nội soi đã dần thay thế phương pháp mổ hở truyền thống trong một số loại phẫu thuật.
Chính vì những lợi ích và những tiềm năng to lớn của phương pháp nội soi mang lại trong lĩnh vực y học, nên có rất nhiều đơn vị, doanh nghiệp đầu tư vào lĩnh vực này, từ đó cho ra đời rất nhiều thương hiệu lớn chuyên sản xuất các trang thiết bị, dụng cụ nội soi. Để có thể tiến hành một quá trình nội soi, ta cần sử dụng một hệ thống nội soi bao gồm nhiều thiết bị, dụng cụ như nguồn sáng, ống nội soi, camera, màn hình hiển thị, … Chúng được sử dụng kết hợp với nhau một cách đồng bộ và được kết nối với nhau thông qua các cổng kết nối nằm ngay trên thiết bị, dụng cụ nội soi. Điều đặc biệt là đối với từng hãng sản xuất khác nhau, thông số kỹ thuật về cấu tạo và kích thước của các cổng kết nối này hoàn toàn khác biệt; hay nói cách khác, với cùng một loại thiết bị, dụng cụ thì các thiết bị, dụng cụ nội soi của hãng sản xuất này không thể kết nối vào một hệ thống nội soi của hãng sản xuất khác. Khi xem xét thực trạng tại Việt Nam, đa số các đơn vị khám chữa bệnh có sử dụng phương pháp nội soi trong chẩn đoán hình ảnh hoặc điều trị thường trang bị các 2 thiết bị, dụng cụ nội soi của nhiều hãng sản xuất khác nhau.
Điều này có thể do đơn vị khám chữa bệnh mua sắm trang thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau ở những thời điểm khác nhau hoặc do một số nguyên nhân khác. Từ đây, có một vấn đề được đặt ra như sau: Khi đơn vị khám chữa bệnh bất chợt xảy ra hư hỏng một thiết bị, dụng cụ nào đó trong hệ thống nội soi và tại đơn vị hiện giờ chỉ đang có sẵn thiết bị, dụng cụ cùng loại, nhưng là của một hãng sản xuất khác. Vì hầu hết các hãng sản xuất thiết kế các cổng kết nối hoàn toàn khác biệt nên việc tích hợp thiết bị, dụng cụ khác vào để sử dụng chung trong hệ thống rất khó khăn. Trong trường hợp này, đa số các đơn vị phải mua sắm mới trang thiết bị, dụng cụ của cùng hãng sản xuất với hệ thống nội soi đang gặp sự cố, điều này gây ra sự lãng phí về thời gian và chi phí không đáng có, và phương án này là không hiệu quả đối với các trường hợp khẩn cấp.
Trong tình huống này, cần thiết có một giải pháp hiệu quả hơn, để có thể nhanh chóng tích hợp các thiết bị, dụng cụ có sẵn tại đơn vị khám chữa bệnh để lập tức thay thế các bộ phận bị hư hỏng trong hệ thống nội soi. Giải pháp này sẽ được nghiên cứu và trình bày chi tiết trong đề tài luận văn này. Ý tưởng ban đầu của giải pháp là sẽ tạo ra một bộ phận trung gian để giúp các thiết bị, dụng cụ của các hãng sản xuất khác nhau có thể kết nối được với nhau. Ngoài giải quyết vấn đề trên, giải pháp này còn giúp cho các đơn vị có nhiều lựa chọn hơn khi họ muốn mua sắm trang thiết bị, dụng cụ nào đó trong hệ thống nội soi vì họ không nhất thiết phải chọn trang thiết bị, dụng cụ của cùng một hãng sản xuất, mà họ có thể lựa chọn trang thiết bị với nhiều tiêu chí hơn, sao cho phù hợp với điều kiện của đơn vị mình.
Với tính cấp thiết trên, mục tiêu của đề tài luận văn là đưa ra một giải pháp để có thể tích hợp các thiết bị, dụng cụ của các hãng sản xuất khác nhau trên cùng một hệ thống nội soi. Để có thể hoàn thành mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài đã đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu chính sau: - Khảo sát, nghiên cứu hệ thống nội soi của một số hãng sản xuất. 3 - Thiết kế một bộ phận trung gian để có thể kết nối các thiết bị, dụng cụ nội soi của các hãng sản xuất khác nhau. - Thử nghiệm đánh giá tính khả thi và hiệu quả khi kết nối thiết bị, dụng cụ nội soi của các hãng sản xuất khác nhau.
Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài luận văn này là vị trí kết nối giữa các thành phần trong một hệ thống nội soi cứng (Rigid endoscopy), bao gồm: Vị trí kết nối giữa nguồn sáng nội soi và dây cáp dẫn sáng; Vị trí kết nối giữa ống nội soi cứng và dây cáp dẫn sáng; Vị trị kết nối giữa ống nội soi cứng và coupler nội soi; Vị trí kết nối giữa coupler nội soi và camera nội soi. Tại các vị trí này các thông số như cơ cấu kết nối, cấu tạo và kích thước cổng kết nối sẽ được khảo sát để nghiên cứu chế tạo ra bộ phận trung gian kết nối trang thiết bị nội soi của các hãng sản xuất khác nhau. Trong một hệ thống nội soi có rất nhiều loại kết nối khác nhau, trong đề tài luận văn này chỉ tập trung vào các loại kết nối cơ học, không đề cập đến các loại kết nối bằng tín hiệu điện. Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất trang thiết bị nội soi, tuy nhiên đề tài luận văn này chỉ khảo sát và nghiên cứu các hãng sản xuất trang thiết bị nội soi đang được sử dụng phổ biến tại các cơ sở y tế ở Việt Nam.
4 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các thành phần trong hệ thống nội soi ống cứng 2.1 Ống nội soi cứng Phương pháp nội soi sử dụng ống nội soi cứng được ứng dụng trong phần lớn các ca phẫu thuật nội soi, để có thể quan sát được bề mặt của các cơ quan, những mạch máu xung quanh và những sự thay đổi về bệnh lý bên trong cơ thể [1]. Phương pháp nội soi ống cứng có thể được thực hiện trên nhiều vị trí khác nhau trên cơ thể, gồm có: nội soi tai mũi họng, nội soi ổ bụng, nội soi lồng ngực, nội soi sọ não, nội soi khớp, nội soi tiết niệu [2]… 2.1 Phân loại ống nội soi cứng Ống nội soi cứng có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau tùy theo đặc tính riêng của ống nội soi. ➢ Phân loại theo góc nhìn của ống nội soi cứng: Ống nội soi cứng được thiết kế với nhiều loại góc nhìn khác nhau, trong đó các góc nhìn được sử dụng chủ yếu là: 0o, 30o, 45o, 70o, 90o.1 Một số loại góc nhìn của ống nội soi [3] Ống nội soi với góc nhìn 0o là ống nội soi với góc nhìn trực diện cùng phương với trục của ống nội soi. Các ống nội soi với các góc nhìn khác sẽ 5 quan sát theo phương lệch với trục ống nội soi một góc bằng với góc nhìn của ống nội soi.
Mục đích thiết kế các ống nội soi với góc nhìn rộng hơn nhằm quan sát được cấu trúc không gian của các cơ quan, tại các vị trí khuất mà ống nội soi góc nhìn 0o không thể quan sát được [3]. ➢ Phân loại theo đường kính của ống nội soi cứng: Ống nội soi có nhiều loại đường kính khác nhau để phù hợp với từng vị trí thực hiện phương pháp nội soi. Đường kính của ống nội soi có sự khác biệt nhỏ đối với các nhà sản xuất khác nhau, nằm trong khoảng 2 mm đến 10 mm, trong đó có một số loại đường kính được sử dụng phổ biến là: 2,7 mm, 4 mm, 10 mm, … 2.2 Cấu tạo ống nội soi cứng: Hình 2.2 Cấu tạo ống nội soi cứng [4] Cấu tạo của một ống nội soi cứng cơ bản được mô phỏng như trên hình 2. Ống nội soi cứng bao gồm 2 kênh: kênh dẫn hình ảnh và kênh dẫn ánh sáng.
Kênh dẫn hình ảnh bao gồm hệ thống các thấu kính để dẫn truyền hình ảnh đưa đến cảm biến hình ảnh. Kênh dẫn ánh sáng bao gồm bó sợi quang học bọc xung quanh hệ thống các thấu kính, ngay bên trong lớp vỏ kim loại ngoài cùng [5].3 Nguyên lý hoạt động của ống nội soi cứng Nguyên lý hoạt động của ống nội soi cứng chủ yếu dựa trên hoạt động của 2 thành phần cấu tạo chính của ống nội soi: bó sợi quang học và hệ thống các thấu kính. 6 Bó sợi quang học đưa ánh sáng từ nguồn sáng vào bên trong cơ thể và các hình ảnh bên trong cơ thể sẽ được phản xạ đến hệ thống các thấu kính của ống nội soi và hình ảnh này được dẫn truyền đưa đến cảm biến hình ảnh. ➢ Bó sợi quang học: Bó sợi quang học bao gồm rất nhiều các sợi quang học có đường kính vài chục µm phân bố xuyên suốt chiều dài của thân ống nội soi.
Vai trò của bó sợi quang học là dẫn truyền ánh sáng từ nguồn sáng đi vào bên trong cơ thể dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần bên trong lòng của sợi quang học.3 Hiện tượng phản xạ toàn phần bên trong sợi quang học [6] Sợi quang học có cấu tạo gồm lớp lõi bên trong với chiết suất n1 và lớp phủ bên ngoài có chiết suất n2 (n1 > n2). Vì vậy, khi ánh sáng chiếu tới với một góc lớn hơn góc tới giới hạn sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Từ đó, ánh sáng từ nguồn sáng sẽ phản xạ xuyên suốt chiều dài của bó sợi quang học bên trong ống nội soi để đi vào bên trong cơ thể. ➢ Hệ thống các thấu kính: Hệ thống các thấu kính nằm ở trung tâm của ống nội soi cứng, các thấu kính này được phân bố dọc theo chiều dài thân ống nội soi như trên hình 2.