MỞ ĐẦU 1.1 Lý do thực hiện đề tài 1.1 Cơ sở thực tiễn Tuyến tiền liệt là một bộ phận quan trọng chỉ tồn tại ở nam giới, đó là một thành phần quan trọng của hệ sinh dục nam, chịu trách nhiệm sản xuất tinh dịch và hormone nam. Có hình dạng giống như quả óc chó, tuyến tiền liệt nằm ở phía dưới của bàng quang, kết hợp cả tính chất tuyến và cơ. Từ bàng quang đến dương vật, niệu đạo đi qua trung tâm của tuyến tiền liệt để dẫn nước tiểu ra ngoài. Tuyến tiền liệt chịu trách nhiệm sản xuất tinh dịch, giúp nuôi dưỡng và bảo vệ tinh trùng, và thải ra ngoài dưới dạng tinh dịch trong quá trình xuất tinh [1-3].
Trong lĩnh vực bệnh lý, rối loạn tuyến tiền liệt được chia thành ba loại chính: • Viêm tuyến tiền liệt: Tuyến tiền liệt bị viêm, sưng lên và nhạy cảm do nhiễm trùng. Thường xảy ra ở độ tuổi từ 25 đến 45. • Phì đại tiến tuyến liệt lành tính: Sự phát triển quá mức của tuyến tiền liệt gây áp lực ở niệu đạo, tạo ra vấn đề về tiểu tiện. Thường xuất hiện ở giai đoạn tuổi trung niên từ 50 tuổi trở đi.
• Ung thư tuyến tiền liệt: Thường xảy ra ở tuổi 50 trở lên, đây là loại ung thư phổ biến ở nam giới, có sự tăng sinh không kiểm soát của tế bào mô. Các phì đại thường phát triển ở phần bên ngoài của tuyến tiền liệt. Tăng sinh quá mức và không kiểm soát của tuyến liệt ở cả hai loại rối loạn, phì đại tuyến tiền liệt lành tính và ung thư tuyến tiền liệt, ngày càng trở nên phổ biến hơn ở nam giới trung niên từ 50 tuổi trở lên [1, 4, 5]. Đặc biệt, với phì đại tuyến tiền liệt lành tính, tỷ lệ nam giới có triệu chứng chỉ chiếm khoảng 8% ở độ tuổi 30-39, nhưng tăng lên đến 50% ở độ tuổi 50-59 [6].
Do đó, vấn đề về tuyến tiền liệt trở thành mối quan tâm sức khỏe cộng đồng, ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của nam giới. Trong những năm gần đây, nghiên cứu và áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để điều trị sự tăng sinh không kiểm soát ở cả hai dạng rối loạn trong tuyến tiền liệt là phì đại tuyến liệt lành tính và ung thư tuyến tiền liệt, bao gồm hóa trị, xạ trị… ở các trường hợp ung thư ác tính và sử dụng tân dược (thuốc chẹn alpha, thuốc hormone…), đông dược, hay các phương pháp điều trị 1 ngoại khoa như phẫu thuật ở dạng phì đại tuyến tiền liệt lành tính. Mặc dù các phương pháp điều trị này chứng minh được hiệu quả tích cực, nhưng không thể phủ nhận rằng mỗi phương pháp đều có nhược điểm như chi phí cao và tác dụng phụ không mong muốn [7, 8]. Trái lại, các phương pháp điều trị dựa trên ánh sáng như quang điều biến (PBM) hay liệu pháp laser công suất thấp (LLLT) mang lại hiệu quả tích cực trong điều trị mà không gây tác dụng phụ.
Ngoài ra, với sự phát triển của kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo để mô hình hóa sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học, khả năng ánh sáng lan truyền đến mô cần thiết và tác dụng kích thích sinh học đã được chứng minh [9-11]. Điều này củng cố sự tin cậy của các phương pháp điều trị bằng ánh sáng như PBM hay LLLT. Ngày nay, với sự phát triển của các kỹ thuật quang học trong việc điều trị và chẩn đoán hình ảnh y sinh, mô hình hóa sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học dựa trên kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo được coi là một công cụ mạnh mẽ, mang lại cái nhìn tổng quan trong quá trình điều trị, chế tạo thiết bị và đưa ra sự nhìn nhận cơ bản trong nghiên cứu về chẩn đoán hình ảnh.2 Cơ sở khoa học Những năm gần đây, kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo đã trở thành công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để khảo sát sự lan truyền ánh sáng trong các mô sinh học ở cơ thể người, từ đó đưa ra các ứng dụng trong điều trị, chế tạo thiết bị và chẩn đoán hình ảnh.
Trong các nghiên cứu hiện nay, việc mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong mô sinh học thường được thực hiện trên các mô hình cơ bản, trong đó các lớp mô sinh học được giả định song song với nhau. Ví dụ, kỹ thuật Monte Carlo để khảo sát sự lan truyền ánh sáng trong các bộ phận khác nhau như khớp gối, đĩa đệm ở lưng, xương đùi và tuyến tiền liệt [11]. Nghiên cứu này đã cung cấp các định hướng trong việc điều trị dựa trên phương pháp laser công suất thấp và chế tạo thiết bị. Tuy nhiên, các mô hình mô phỏng này vẫn còn hạn chế, chưa mang đầy đủ ý nghĩa trong việc điều trị cũng như cung cấp thông tin hỗ trợ trong việc chế tạo thiết bị hay chẩn đoán hình ảnh.
Ngoài ra, một số nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật Monte Carlo để mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong các mô hình phức tạp ba chiều. Ví dụ, nghiên cứu của S. El Gohary đã sử dụng kỹ 2 thuật này để mô phỏng sự lan truyền ánh sáng trong đầu dò quang âm [12]. Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ khảo sát mô phỏng ở bước sóng 1.064 nm và ở vị trí chiếu nhất định.
Do đó, cần có các nghiên cứu khảo sát sự lan truyền ánh sáng vào trong mô tuyến tiền liệt sâu hơn ở vùng bước sóng cận hồng ngoại ở các vị trí khác nhau ở các dạng xung khác nhau từ liên tục tới dạng xung. Các nghiên cứu này sẽ giúp đưa ra các định hướng trong việc nghiên cứu các điều trị tuyến tiền liệt bằng các phương pháp quang trị liệu hay chế tạo các thiết bị. Một số đề xuất cụ thể cho các nghiên cứu tiếp theo bao gồm: • Sử dụng các mô hình mô phỏng ba chiều phức tạp hơn, phản ánh chính xác hơn cấu trúc của mô tuyến tiền liệt. • Khảo sát sự lan truyền ánh sáng ở các bước sóng khác nhau trong vùng cận hồng ngoại, từ đó lựa chọn bước sóng phù hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể.
• Khảo sát sự lan truyền ánh sáng ở các vị trí chiếu khác nhau trong tuyến tiền liệt, từ đó xác định vị trí chiếu tối ưu để đạt hiệu quả điều trị cao nhất. • Khảo sát sự lan truyền ánh sáng ở các dạng xung khác nhau, từ đó lựa chọn dạng xung phù hợp nhất cho từng phương pháp điều trị cụ thể.3 Tổng quan về phì đại tuyến tiền liệt lành tính Phì đại tuyến tiền liệt lành tính đề cập đến sự gia tăng về kích thước của tuyến tiền liệt, một hiện tượng thường xuất hiện từ độ tuổi (45 - 50) và phát triển theo quá trình lão hóa, đặc biệt ảnh hưởng đến nam giới ở giai đoạn (60 - 70) và gần 80% ở tuổi trên 80. Vấn đề này đóng góp một phần lớn vào ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của những người bị mắc bệnh. Khi tuyến tiền liệt phì đại lành tính, xuất hiện hai loại triệu chứng chính: • Triệu Chứng Tắc Nghẽn: dòng nước tiểu yếu, chiếm 91% trên tổng số bệnh nhân; khó khăn khi khởi động tiểu, chiếm 67%; cảm giác còn nước tiểu ngay sau khi vừa tiểu xong, chiếm 60%; són tiểu, chiếm 56%.
• Triệu Chứng Kích Thích: tiểu nhiều vào ban đêm, chiếm 90%; tiểu nhiều trong ngày, chiếm 83%; nước tiểu vẫn nhỏ giọt sau khi vừa tiểu xong. 3 Nguyên nhân gây phì đại tuyến tiền liệt lành tính vẫn chưa được xác định một cách rõ ràng đến nay. Có nhiều giả thiết, trong đó nổi bật là tác động của nội tiết tố androgen (bao gồm testosterone và các hormone liên quan). Tuy nhiên, hai yếu tố quan trọng không thể bỏ qua là sự tồn tại của tinh hoàn và tác động của tuổi già.
Nhiều học thuyết về nguyên nhân bao gồm sinh học, xơ cứng động mạch, viêm nhiễm, nội tiết học và các yếu tố thể hình, chủng tộc, xã hội và chuyển hóa dinh dưỡng, nhưng phần lớn vẫn chưa được chấp nhận rộng rãi [1-8]. Đa số học giả hiện nay đều theo quan điểm của học thuyết nội tiết. Thực tế, việc loại bỏ tinh hoàn trước thanh niên có thể ngăn chặn sự phát triển của tuyến tiền liệt, và việc cắt bỏ tinh hoàn sau khi tuyến tiền liệt tăng sinh có thể giảm thiểu hiện tượng này. Mặc dù không gây nguy hiểm đến tính mạng, nhưng việc điều trị phì đại tuyến tiền liệt lành tính ở nam giới cao tuổi vẫn là một vấn đề quan trọng và cần thiết, nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân.4 Trị liệu laser công suất thấp Trị liệu laser công suất thấp (LLLT) là một phương pháp điều trị sử dụng ánh sáng laser có công suất thấp để kích thích các tế bào trong cơ thể.
Ánh sáng laser có bước sóng và cường độ phù hợp sẽ đi qua da và tác động đến các tế bào đích, từ đó tạo ra các hiệu ứng sinh học mong muốn. Cửa sổ quang học (optical window) ở hình 1.1 là vùng mà các nhóm mang màu chính của mô (nước, melanin, và hemoglobin) có độ hấp thụ thấp hơn so với các vùng khác. Nước hấp thụ mạnh ánh sáng ở bước sóng lớn hơn 1100 nm. Vì vậy, các ứng dụng LLLT ở người hầu như chỉ tập trung trong vùng màu đỏ và hồng ngoại gần (NIR) 600-1100 nm [13].
1: Phổ hấp thụ của các chromophore chính trong mô sống Trị liệu laser công suất thấp (LLLT) là một phương pháp điều trị sử dụng ánh sáng laser có công suất thấp (thường dưới 500 mW) để tác động lên các mô sống. LLLT đã được chứng minh là có hiệu quả trong điều trị nhiều loại bệnh lý, bao gồm đau, viêm, sẹo, và các bệnh thần kinh. Cơ chế tác dụng sinh học của LLLT được chia thành hai loại chính: • Hiệu ứng quang hóa: Khi ánh sáng laser được hấp thụ bởi các phân tử mang màu (quang thụ thể), các photon sẽ kích thích các điện tử trong phân tử chuyển từ trạng thái năng lượng thấp sang trạng thái năng lượng cao. Điều này có thể dẫn đến một số phản ứng hóa học, bao gồm: o Tăng cường sản xuất ATP: ATP là phân tử cung cấp năng lượng cho các tế bào.
Khi ATP được sản xuất nhiều hơn, các tế bào sẽ có nhiều năng lượng hơn để thực hiện các chức năng của mình. o Tăng cường sản xuất các yếu tố tăng trưởng: Các yếu tố tăng trưởng là các protein cần thiết cho quá trình sửa chữa và tái tạo mô.
