Đề tài Thiết bị Laser điều trị đa bước sóng

ư trong cuộc chiến ở Irắc vừa qua, người Mỹ dùng laze để điều khiển các tên lửa và kích cho nó nổ khi đã đến mục tiêu v.v..  Qua đây ta thấy, laze dùng trong quân sự là khá nguy hiểm. Nếu những nghiên cứu của các nước giầu nêu trên thành công thì trở thành mối lo ngại cho loài người. Cũng phải nói thêm rằng, kể từ năm 1997, Bộ quốc phòng Mỹ ngang nhiên xem xét đạo luật “coi khoảng không gian gần trái đất là vùng quyền lợi của nước Mỹ” (!) Một mặt, họ đẩy nhanh việc phóng vệ tinh lên đây và dự kiến đến 2010 sẽ có 1.700 vệ tinh trên đó là của người Mỹ. Mặt khác, họ tăng cường vũ khí laze ở trên vùng này để bảo vệ “quyền lợi” của họ... II, Tình hình ứng dụng của Laser ở Việt Nam: 1, Trong lĩnh vực y học: Máy laser đầu tiên ra đời nǎm 1960 và được ứng dụng trong nhãn khoa nǎm 1963. Laser y học nhanh chóng phát triển trên các lĩnh vực chẩn đoán, điều trị, phẫu thuật, đặc biệt 20 nǎm gần đây góp phần to lớn xây dựng nền y học hiện đại, mở ra rất nhiều triển vọng trong chữa bệnh và làm đẹp con người. Ở Việt Nam, máy laser đầu tiên được dùng trong thực nghiệm nhãn khoa là laser Ruby nǎm 1976, nhưng thực sự được nghiên cứu ứng dụng từ các đề tài nghiên cứu khoa học liên ngành giữa Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 với các cơ sở khoa học trong và ngoài quân đội từ 1984, nǎm đánh dấu thời kỳ ứng dụng laser trong y học nước ta. 16 nǎm qua laser y học liên tục phát triển ở hầu hết các bệnh viện quân dân y và cơ sở y tế phục vụ hàng trǎm nghìn người bệnh, dần dần hình thành chuyên ngành laser y học Việt Nam, bước đầu đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ trên cả 2 lĩnh vực chế tạo và ứng dụng. Hệ thống thiết bị laser y tế được ứng dụng tại Việt Nam Đến tháng 6/2000 đã có hơn 600 thiết bị laser y tế được ứng dụng tại các bệnh viện trung ương, tỉnh, quân đội và một số y tế tư nhân. Phần lớn là máy laser được lắp ráp, cải tiến, sản xuất trong nước của các cơ sở khoa học: Viện nghiên cứu vật liệu thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia, Trung tâm công nghệ laser thuộc Viện nghiên cứu công nghệ, Bộ Khoa học công nghệ và Môi trường, Viện kỹ thuật quân sự - Bộ Quốc phòng, Trung tâm vật lý y sinh học - Bộ Quốc phòng, trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh. Điều này đã xác minh tiềm nǎng lớn lao của các nhà vật lý công nghệ Việt Nam. Số máy laser từ nguồn nước ngoài không nhiều như YGA: Nd, Argon, Ruby. Gần đây có laser hơi vàng, Excimer... Laser y tế hiện nay gồm 2 nhóm chính: 1. Laser điều trị (công suất thấp) như: He-Ne, bán dẫn GaAs, nitrogen, HeCd, chiếm khoảng 80%, đặc biệt laser He-Ne và bán dẫn chiếm phần lớn. 2. Laser phẫu thuật công suất cao như CO2, YAG: Nd, rubi, argon, hơi vàng, hơi đồng, Excimer, đặc biệt laser CO2 chiếm phần lớn. Nhìn chung thiết bị laser y học chúng ta còn ở giai đoạn đầu nhất là các hệ laser phẫu thuật - hướng phát triển chủ yếu của laser y học còn ít. Tuy nhiên sự hình thành và phát triển laser y học nước ta có phần đóng góp rất cơ bản của các nhà vật lý đặt nền móng laser y học nước ta như Nguyễn Vǎn Hiệu, Phan Hồng Khôi, Vũ Xuân Quang... các cơ sở khoa học trong nước đã cung cấp cho y tế nước nhà một số lượng khá lớn các loại máy laser, đồng thời tạo điều kiện cho các nhà y học hiểu biết và tiếp cận với laser trong giai đoạn đầu. Theo ước tính sơ bộ đến tháng 6/2000 số lượng máy laser y tế đã được ứng dụng: Laser He-Ne: 350 Laser bán dẫn GaAs: 140 Laser nitrogen: 6 Laser HeCd: 2 Laser CO2: 135 Laser YAG:Nd: 5 Laser hơi vàng: 1 Laser hơi đồng: 2 Laser argon: 2 Laser ruby: 1 Kết quả nghiên cứu ứng dụng laser y học Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, y học là một trong các lĩnh vực ứng dụng công nghệ laser lớn nhất và có hiệu quả nhất hiện nay, mang lại giá trị kinh tế đến hàng tỷ USD mỗi năm. Laser trong y học được ứng dụng trong tất cả các quá trình: Trị liệu, phẫu thuật và chẩn đoán. Năm 1976, lần đầu tiên nước ta tiếp nhận và sử dụng một thiết bị laser Rubi do một tổ chức nhân đạo của Mỹ trao tặng, giao cho Viện Mắt Trung ương sử dụng và quản lý. Tuy nhiên, do lúc đó chúng ta chưa có đội ngũ cán bộ có thể tiếp nhận và khai thác công nghệ này nên các ứng dụng mới chỉ được thử nghiệm trên thỏ. Đến năm 1984, nhờ chính sách đổi mới, lần đầu tiên Viện Khoa học Việt Nam đã hoàn thiện được một thiết bị laser He-Ne công suất 30mW và đưa vào ứng dụng ở Khoa răng - Viện 108. Thiết bị này được sử dụng để chữa bệnh viêm nha chu - một bệnh hay tái phát và khó chữa. Kết quả đã chữa khỏi cho hàng trăm bệnh nhân mắc bệnh này. Năm 1985, các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật Quân sự (nay là Trung tâm Khoa học Kỹ thuật-Công nghệ Quân sự-Bộ Quốc phòng) đã triển khai ứng dụng laser He-Ne chữa các bệnh về mắt, phụ khoa, da liễu, ứng dụng trong vật lý trị liệu tại các Viện 103, 108; đồng thời tiến hành các thực nghiệm mổ bằng laser CO2 trên thỏ. Lúc này, vấn đề nghiên cứu và ứng dụng laser ở nước ta đã được quan tâm, thể hiện qua việc thành lập Viện Công nghệ Laser (trực thuộc Viện Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia) năm 1984, trong đó việc nghiên cứu, ứng dụng laser phục vụ ngành y tế là một trong những định hướng hàng đầu của Viện. Năm 1988, Viện đã phối hợp với Bộ Quốc phòng, Viện Quân y 108 thành lập một dự án: "Ứng dụng laser He-Ne trong y học" do cố GS-TSKH Nguyễn Huy Phan và TS Trần Đình Anh làm đồng chủ nhiệm với tổ thư ký gồm TSKH Vũ Công Lập, TS Trần Công Duyệt và TS Trần Ngọc Liêm. Đến năm 1991, Dự án đã nghiên cứu chế tạo được 300 thiết bị laser loại này và chuyển giao cho các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh trong cả nước. Đây là lần đầu tiên sản phẩm của các nhà khoa học trong nước đã có chỗ đứng trong các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh và được đánh giá cao. Kết quả triển khai Dự án đã vượt xa dự đoán ban đầu về hiệu quả điều trị và khả năng áp dụng cho nhiều chuyên khoa. Tất cả các bệnh viêm nhiễm bề mặt cấp tính hoặc mãn tính, các bệnh loét, vết thương lâu lành, các bệnh ngoài da đều được chữa khỏi với tỷ lệ trên 90%, vượt xa các phương pháp điều trị thông thường. Cũng nhờ kết quả của Dự án này mà Trung tâm Vật lý y sinh học đã được thành lập tại Thành phố Hồ Chí Minh năm 1990, trở thành một trung tâm mới chuyên về ứng dụng laser trong y học. Năm 1992, lần đầu tiên một hội nghị cấp quốc gia về ứng dụng laser trong y tế được tổ chức tại Quy Nhơn. Đây là một sự kiện đánh dấu cho việc “bùng nổ" các ứng dụng của laser He-Ne trong y tế và khởi đầu cho việc triển khai chế tạo laser CO2 phục vụ phẫu thuật. Thời điểm này đã có thêm 300 thiết bị laser He-Ne nữa được chế tạo và đưa vào ứng dụng trong thực tiễn. Cũng chính từ lúc này, Bộ Y tế đã bắt đầu "vào cuộc", hỗ trợ tích cực cho các nghiên cứu về laser. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) cũng hỗ trợ cho các nghiên cứu này thông qua các lớp tập huấn nhằm phổ biến rộng rãi các nghiên cứu, ứng dụng về laser cho các nước trong khu vực. Năm 1994, Viện Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia đổi tên thành Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ trực thuộc Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ KH&CN), các viện thành viên trở thành các trung tâm, trong đó có Trung tâm Công nghệ Laser. Ngay từ lúc đó, Bộ KH,CN&MT đã rất quan tâm hỗ trợ cho việc nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ laser bằng nhiều chương trình, đề tài nghiên cứu. Nhờ vậy mà chúng ta đã sản xuất ra được nhiều thiết bị laser y tế công nghệ cao như laser rắn Nd:YAG, laser Rubi, laser hơi vàng, laser hơi đồng, laser khí Argon... Năm 1998, lần đầu tiên Việt Nam đăng cai tổ chức một hội nghị quốc tế về ứng dụng laser trong y tế - Đại hội lần thứ 8 của Hội Laser Y học Châu Á Thái Bình Dương. Điều đó đã phần nào chứng tỏ vị thế của Việt Nam lúc này trong lĩnh vực công nghệ laser đã được nâng cao và coi trọng so với khu vực và thế giới. Cũng trong năm này, Trung tâm Công nghệ Laser đã chế tạo thành công được một thiết bị công nghệ cao là laser Nd:YAG 60W dùng để chữa bệnh về cột sống (thoát vị đĩa đệm) và laser Nd:YAG xung điều trị trong chuyên khoa mắt (đục thuỷ tinh thể). Ngay sau đó là việc ứng dụng laser Excimer để chữa các bệnh về mắt (cận, viễn, loạn thị). Có thể nói, đến năm 2000, lĩnh vực laser y học ở Việt Nam đã được định hình một cách rõ nét và vững vàng. Có thể điểm qua một số thiết bị và công nghệ laser y tế nổi bật của Trung tâm Công nghệ Laser - một đơn vị nghiên cứu ứng dụng lớn nhất trong cả nước về laser - đã và đang được ứng dụng rộng rãi tại nhiều bệnh viện và cơ sở khám chữa bệnh trong cả nước: * Thiết bị laser Nd:YAG 60 W (định vị bằng tia laser He-Ne): Sử dụng rộng rãi để cắt mô, bốc bay, dùng trong điều trị da liễu, thẩm mỹ (là phẳng các sẹo lồi, u máu...), phẫu thuật nội soi, thoát vị đĩa đệm, giải phẫu thần kinh, các bệnh của tai-mũi-họng, răng-hàm-mặt .... * Thiết bị laser CO2 40 W phẫu thuật siêu xung: Thiết bị này có thể dùng bóc tách cực mỏng các tổ chức mà không cần đến gây tê. Dùng trong điều trị da liễu, thẩm mỹ, sản phụ khoa. Do ưu điểm có thể quang đông cầm máu, bốc bay tổ chức tức thời nên sử dụng tia laser còn tránh cho bệnh nhân không bị nhiễm các bệnh lây qua đường máu; vết thương chóng lành; không để lại sẹo, vết thâm. * Thiết bị laser He-Ne 15 mW điều trị đa năng, nội mạch: Do tính đơn sắc cao nên khi chiếu laser này lên bề mặt da hoặc vết thương sẽ gây kích thích sinh học đặc trưng như: Giãn mạch, điều chỉnh hệ thần kinh thể dịch và nội tiết, tăng cường trao đổi chất, giảm đau, giảm phù nề, do vậy làm tăng khả năng miễn dịch và tái tạo của cơ thể. Dùng trong việc điều trị các bệnh rối loạn tuần hoàn não, tai biến mạch máu não, hỗ trợ cai nghiện ma tuý... * Thiết bị laser He-Ne công suất cao (trên 700 mW) dùng cho điều trị ung thư theo phương pháp quang động học. * Thiết bị laser Diod 5 mW đến trên 500 mW dùng trong châm cứu: Khi tác dụng lên huyệt, bức xạ laser sẽ kích thích quá trình trao đổi chất, làm thay đổi trạng thái sinh lý của huyệt và có khả năng khuếch tán hay lan truyền các hiệu ứng tương tác bằng cơ chế trao đổi thông tin tế bào. Phương pháp châm cứu bằng laser này có hiệu quả tương đương phương pháp châm cứu cổ điển mà lại tránh được các bệnh lây truyền qua đường máu. * Thiết bị laser đa bước sóng gồm nhiều laser: Laser He-Ne, laser He-Cd, laser bán dẫn màu xanh. Đặc biệt có kết quả cao trong việc điều trị bệnh nhân phong, da liễu. * Ngoài ra, còn có các thiết bị laser khác như: Laser PDT (chẩn đoán và điều trị ung thư), laser KTP (điều trị phì đại tuyến tiền liệt không cần gây mê, không gây chảy máu...), laser Diod dùng trong phẫu thuật... Về những ứng dụng lâm sàng đáng ghi nhận nhất của laser trong thời gian gần đây là việc ứng dụng laser trong chuyên khoa mắt, đặc biệt đối v?i bệnh cận thị, viễn thị và loạn thị bằng phương pháp Lasik - dùng tia laser Excimer xung cực ngắn chỉnh sửa độ cong của giác mạc siêu tinh tế không chảy máu. Đến nay tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đã có trên 10 Trung tâm laser Excimer, điều trị có hiệu quả cao cho hàng chục ngàn bệnh nhân. Một phương pháp khác rất tiết kiệm cho điều trị các trường hợp cận thị nhẹ là sử dụng các laser hồng ngoại công suất thấp. Đây là phương pháp vật lý trị liệu chữa cận thị học đường đầu tiên ở Việt Nam, được tiến hành tại Viện Mắt Trung ương từ tháng 6/2003. Các ứng dụng lâm sàng khác như chữa liệt nửa người bằng quang châm laser bán dẫn đã được thử nghiệm thành công trên 250 bệnh nhân tại thành phố Hồ Chí Minh và Tiền Giang với tỷ lệ hồi phục hơn 75%. Ưu điểm của kỹ thuật này là không gây đau và cảm giác khó chịu cho bệnh nhân, tránh được sự lây nhiễm các bệnh viêm gan B, HIV/AIDS, không gây tai biến và phản ứng phụ có hại. Cuối năm 2003, tại Viện 108 đã điều trị bằng laser cho gần 300 bệnh nhân bị u nốt ruồi, u gai, u máu và u vàng. Kết quả là 83% bệnh nhân có kết quả tốt, chỉ có 12% tái phát, 5% để lại sẹo. Ca mổ chữa động kinh bằng laser đầu tiên của Việt Nam được thực hiện tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định từ giữa năm 2002. Sau khi được dùng laser CO2 công suất cao để phẫu thuật cắt bỏ sẹo động kinh, đến nay bệnh nhân hoàn toàn tỉnh táo và không bị tái phát. Trước đó, Bệnh viện này cũng cắt bỏ thành công một khối u não (8x8cm, nặng 300 g) cho một bệnh nhân ở Tân Cảnh - Kon Tum. Đây cũng là ca mổ u não bằng tia laser CO2 đầu tiên ở Việt Nam. Do khối u quá lớn, lại nằm ở vị trí đặc biệt nên việc mổ bằng phương pháp thông thường có thể dẫn tới rối loạn thị giác, gây mù. Do vậy bệnh nhân đã được quyết định mổ bằng laser CO2 công suất cao, kết quả bệnh nhân hồi phục rất tốt. Trên thế giới, từ cuối năm 2001 các nhà khoa học của Xinhgapo đã tìm ra phương pháp chống sâu răng bằng tia laser, đem lại hiệu quả đến 98%. Tại Viện Lawrence Liverinore Laboratory (Mỹ) đã chế tạo thành công một mũi kim laser để "truy lùng" các tế bào ung thư vú. Phương pháp này cho kết quả chính xác không thua kém kỹ thuật sinh thiết. Đặc biệt nó tiện lợi hơn cho bệnh nhân vì không phải làm thủ thuật cắt tế bào vú để sinh thiết. Mới đây, kỹ thuật Nano laser đã được các nhà khoa học ở Đại học Harvard - Mỹ thực hiện thành công trong việc giải phẫu tế bào: Dùng laser xung kéo dài trong thời gian 1/1015 của một giây để làm cho cấu trúc bên trong tế bào bốc hơi mà không làm phương hại đến chính tế bào đó. Điều đó mở ra hy vọng sẽ chữa khỏi ung thư ngay trong thời gian đầu tiên. Tại Đức, các nhà khoa học đã thực hiện thành công kỹ thuật chụp võng mạc bằng tia laser, qua đó có thể phát hiện sẹo, vết xước hoặc dị vật lạ, chụp điểm vàng võng mạc....Còn tại Viện Nghiên cứu Thực phẩm Anh, người ta đã chế tạo máy dùng tia laser để quét hình ảnh cơ thể con người, qua đó phát hiện u, những vùng có mỡ thừa, những bệnh của gan, tim mạch. Theo các nhà khoa học, hiệu quả của laser trong y học được thể hiện rõ nhất ở 3 lĩnh vực sau: Một là, những bệnh ở đáy mắt, bệnh bong võng mạc, biểu hiện tân tạo mạch máu do bệnh đái tháo đường. Những bệnh nhân này nếu không được điều trị bằng laser sẽ bị mù loà. Theo thống kê của WHO, có trên 10 triệu người đã được điều trị bằng laser và nhìn thấy trở lại. Hai là, những bệnh về tim mạch như tổn thương mạch vành, xơ vữa động mạch. Ba là, ứng dụng laser công suất thấp điều trị những bệnh khó chữa như rối loạn tuần hoàn não, gim cholesterol trong máu, suy giảm hệ thống miễn dịch. Có thể nói, việc ứng dụng laser trong chẩn đoán, phẫu thuật và trị liệu đã mang lại hiệu quả rất cao, nhiều trường hợp không thể dùng phương pháp khác thay thế. Đó là một bước phát triển cao của y học mà không chỉ những nước có trình độ tiên tiến mới có thể áp dụng. Điều đó đã được chứng minh qua các sản phẩm laser y tế của các nhà khoa học Việt Nam, đặc biệt là Trung tâm Công nghệ Laser và các cơ sở nghiên cứu về laser khác như Viện Vật lý, Viện Khoa học Vật liệu (Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia - nay là Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Phân viện Vật lý Kỹ thuật, Phân viện Vật lý Y Sinh học (Trung tâm Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Quân sự - Bộ Quốc phòng), Khoa Khoa học ứng dụng - Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh... Tới nay laser y học được ứng dụng khá rộng rãi, có thể tóm tắt những kết quả thu được: 1. Laser điều trị công suất thấp: với hiệu ứng sinh học đã điều trị có kết quả cho hàng trǎm nghìn người như: - Chống viêm nhiễm cục bộ ở tổ chức nông như da, niêm mạc (vết thương, vết loét, viêm da, eczema, zona, vẩy nến, viêm lợi, viêm tai mũi họng, tuyến cổ tử cung, loét ổ gà ở bệnh nhân phong, loét do phóng xạ điều trị ung thư...) - Một số bệnh lý mắt (viêm giác mạc, loét giác mạc) - Hạn chế tắc mạch nhỏ sau vi phẫu. - Chiếu vào huyệt vị kinh lạc thay vì châm kim (laser châm) chữa cơn hen phế quản và một số rối loạn chức nǎng. - Bước đầu ứng dụng lazer He-Ne nội mạch. 2. Laser phẫu thuật công suất cao: Với hiệu ứng nhiệt (quang động, quang bóc lớp, bào mòn, bốc bay) trong phẫu thuật như: - Phẫu thuật một số bệnh lý ở da: tổn thương tǎng sắc tố, u gai, nốt ruồi, hạt cơm, u máu, các tổn thương dày sừng, tẩy xǎm da, u vàng, u xơ tuyến bã, sẹo lồi quá phát... kết quả tốt đạt 80-90%. - Phẫu thuật thẩm mỹ. - Phẫu thuật đục bao sau thể thủy tinh, cắt mống mắt chu biên, điều trị thiên đầu thống, hàn bong võng mạc. - Phẫu thuật nội soi tai mũi họng: hạt dây thanh, polip dây thanh, u dây thanh, chít hẹp thanh quản, u nang hạ họng, u máu hạ họng, áp xe hạ họng do dị vật... đạt kết quả tốt 80-90%. - Bước đầu điều trị ung thư não bằng quang động học (PDT) laser hơi vàng giảm áp đĩa đệm cột sống bằng laser YAG: Nd, điều trị u máu phẳng bằng laser hơi đồng. - Gần đây sử dụng laser Excimer trong điều trị tật khúc xạ mắt. 3. Các thực nghiệm với laser: song song với ứng dụng lâm sàng, những nǎm qua chúng ta đã tiến hành nhiều nghiên cứu thực nghiệm trên vật sống để làm sáng tỏ cơ chế tác dụng của laser như: - Sự phục hồi cấu trúc giác mạc thỏ bị bỏng kiềm dưới ảnh hưởng của bức xạ laser He-Ne. - Những biến đổi cấu trúc mô vạt da lưng chuột cống trắng dưới ảnh hưởng của laser He-Ne. - Nghiên cứu ảnh hưởng của laser He-Ne lên một số chỉ tiêu sinh học trên bệnh nhân bị các bệnh viêm nhiễm. - Nối mạch máu nhỏ bằng laser CO2. - Mổ thực nghiệm với laser YAG:Nd. - Một vài nhận xét về ảnh hưởng của laser nitrogen đến sự phục hồi vạt da nhiễm khuẩn ở chuột cống trắng. - Tác dụng sinh học của laser nitrogen lên quá trình liền vết thương bỏng thực nghiệm. Tuy các thiết bị laser còn thô sơ đã giúp cho các nhà y học dần tiếp cận với laser y học hiện đại, góp phần chữa trị cho hàng vạn người bệnh, trong đó có một số bệnh trước nay điều trị rất khó khǎn, một sự đóng góp quí giá làm phong phú nền y học Việt Nam. Khái quát lịch sử nghiên cứu ứng dụng laser y tế trong lâm sàng ở Việt Nam Nǎm Loại laser Cơ sở ứng dụng Lĩnh vực ứng dụng 1976 Ruby laser Viện Mắt trung ương Thực nghiệm trên mắt thỏ 1984 He-Ne laser Bệnh viện TƯQĐ 108 Điều trị nha chu viêm 1985 He-Ne laser Bệnh viện TƯQĐ 108 Vật lý trị liệu, da liễu Viện quân y 103 Viêm phần phụ Laser Nd: thủy tinh xung Viện quân y 103 Eczema, viêm da, vẩy nến 1987 Ga-As laser diode Viện YHCT TƯ Châm cứu chữa đau 1990 He-Ne laser Viện YHCT quân đội Châm cứu YAG: Nd xung laser Trung tâm mắt TP. HCM Chữa đục bao sau, glôcôm 1991 Nitơ laser Bệnh viện TƯQĐ 108 Vật lý trị liệu Argon laser Crypton laser Trung tâm mắt TP. HCM Phẫu thuật mắt 1992 CO2 laser 40W Bệnh viện Qui Nhơn Mổ trĩ, xóa xǎm, nốt ruồi 1993 YAG: Nd laser 100W Bệnh viện TƯQĐ 108 Y học thực nghiệm (phẫu thuật) 1994 He-Ne laser nội mạch TT vật lý y sinh học (Bộ Quốc phòng) Các bệnh tim mạch và tuần hoàn não 1997 Hơi vàng PDT laser Viện quân y 103 Thực nghiệm diệt ung thư trên chuột 1998 Hơi vàng PDT laser Bệnh viện Việt Đức Điều trị ung thư não 1999 Ruby laser Trung tâm nghiên cứu laser Thực nghiệm xóa các nám đen và nâu YAG: Nd laser TT vật lý y sinh học (Bộ Quốc phòng) Giảm áp đĩa đệm cột sống Hơi đồng laser TT vật lý y sinh học (Bộ Quốc phòng) Chữa các u máu phẳng 2001 Excimer laser Trung tâm mắt Tật khúc xạ 2, Trong lĩnh vực công nghiệp: Do sự tiến bộ vượt bậc về công nghệ và kỹ thuật laser cũng như các công nghệ khác có liên quan, những năm gần đây, việc ứng dụng laser trong công nghiệp đã được quan tâm một cách đặc biệt. Nhiều nước trên thế giới đã thành lập các trung tâm, viện chuyên ngành, nhiều chương trình nghiên cứu lớn về phát triển và ứng dụng công nghệ laser. Các nước châu Âu có "Eurolaser", Nhật Bản có đề án "Tổ hợp laser công nghiệp", Trung Quốc có "Chương trình vào thế kỷ 21" trong đó có một phần rất lớn cho Tự động hoá và laser.... Các ứng dụng của laser trong công nghiệp được thực hiện nhờ khai thác triệt để các tính chất đặc thù của laser như: Độ đơn sắc, tính kết hợp cao; có thể tạo được những bức xạ có cường độ lớn ở vùng phổ nhìn thấy, hồng ngoại, tử ngoại; có mật độ năng lượng cao ở chế độ liên tục và xung. Trong các ngành công nghiệp, laser được sử dụng rộng rãi trong công nghệ cắt, khắc, xử lý nhiệt và hàn các vật liệu kim loại, phi kim loại.... Ở nước ta, laser được ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực căn chỉnh, đo đạc; gia công vật liệu và thông tin quang mà đi đầu là Trung tâm công nghệ laser. Từ năm 1996 đến nay, Trung tâm đã nghiên cứu chế tạo các hệ laser CO2 liên tục, dùng để gia công các vật liệu phi kim loại. Thiết lập được các bảng biểu Atlas định hướng công nghệ cho việc cắt các loại gỗ dán, cao su, thuỷ tinh hữu cơ, mika GAT Đài Loan dày tới 15 mm; cho việc khắc gỗ thông, cáctông, gỗ mỡ, thuỷ tinh hữu cơ. Mới đây, Trung tâm đã chế tạo được 2 thiết bị laser CO2 100W, 150W (dùng trong cắt khuôn mẫu bao bì, cắt chữ, đồ chơi xếp hình...) và đã chuyển giao cho 2 nhà máy ở Hà Nội. Đặc biệt việc triển khai những công nghệ Hologram trong khắc dấu, tem bằng laser đã cho ra các loại con dấu, tem chính xác, năng suất cao, dễ dàng trong tự động hoá và cho phép mã hoá các điểm cần thiết trong con dấu, tem để chống làm giả. Bên cạnh đó, Trung tâm cũng nghiên cứu công nghệ gia công kim loại trên cơ sở laser CO2 công suất 1,5kW. Do vậy đã thực hiện được công nghệ cắt thép cácbon trung bình dạng tấm dầy 6mm, tôi cứng thép với hàm lượng cácbon trung bình. Dựa trên nguyên lý ánh sáng truyền theo một đường thẳng trong không khí, Trung tâm đã thiết kế chế tạo được các thiết bị lấy mức cho ngành xây dựng (gồm một laser bán dẫn cùng một hệ quang tạo ra tia laser màu đỏ và một mặt phẳng nằm ngang thay thế cho nivô truyền thống); thiết bị trợ giúp căn tâm trục tàu thuỷ (một laser He-Ne, hệ quang và hệ vi chỉnh) cho các nhà máy đóng tàu thuỷ; thiết bị dò tìm tâm tia laser dạng Gauss; thiết bị quét tia laser theo một số quỹ đạo dùng cho trang trí, triển lãm... Phòng thí nghiệm đầu tiên về thông tin quang của nước ta đã được thành lập tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia (nay là Viện ứng dụng công nghệ). Đây cũng chính là nơi đã thử nghiệm đường truyền tín hiệu về Audio, Video bằng cáp quang. Mỗi năm, trên thế giới lĩnh vực thông tin quang chiếm thị phần hơn 10 tỷ USD. Còn ở nước ta sự đầu tư cho lĩnh vực này chưa tương xứng, do vậy các sản phẩm của ta còn chưa vươn ra được thị trường thế giới. III, Cơ sở lý thuyết về Laser:(Light Application By Stimulated Emission Of Radiation) 1, Lý thuyết về sự hấp thụ và bức xạ của Einstein     2, Sự phát xạ tự nhiên:    3, Bức xạ cảm ứng:    4, Hoạt động của Laser: Laser là gì Ðó là sự khuếch đại lượng phôton ánh sáng của một môi trường nào đó bằng cách dùng ánh sáng kích thích có cùng tần số với tần số của phôton được bức xạ từ trong môi trường đó. Trong thực tế, Laser là sự tạo ra một chùm hạt phôton được phát xạ từ một số vật thể thỏa mản các điều kiện sau đây: 1-Tất cả các phôton phát ra đều có cùng bước sóng giống nhau. (ta gọi đây là sự đơn sắc) 2- Tất cả các phôton đều có cùng pha dao động. Nói cách khác là các phôton phải được tạo ra vào cùng một thời điểm như nhau. 3- Tất cả các phôton đều cùng phân cực theo một phương .             Việc chọn môi trường thích hợp là rất cần thiết cho hoạt động của từng loại Laser và đồng thời nó cũng qui định màu sắc và công suất cụ thể của từng loại Laser. Sự khuếch đại phôton được giải thích theo quan điểm của Einstein như sau: Ðối với phôton tồn tại một bức xạ cảm ứng. Phôton trong điều kiện nào đó khi vừa được tạo ra do kích thích nó sẽ kích thích trở lại các nguyên tử vật chất của môi trường hoạt tính làm cho các nguyên tử nầy từ trạng thái kích thích trở về trạng thái có mức năng lượng cơ bản và lại cho ra thêm một phôton thứ cấp có cùng pha với phôton ban đầu. Sau đó, cả hai phôton ban đầu và phôton thứ cấp tiếp tục kích thích các nguyên tử khác làm cho nó chuyển từ mức kích thích về mức cơ bản để sinh ra nhiều phôton nửa. Đây chính là quá trình nhận phôtôn còn gọi là khuếch đại phôtôn. Quá trình này phải được đi kèm quá trình kích thích môi trường hoạt tính liên tục để electron vừa chuyển về mức cơ bản lập tức bị kích thích trở lên mức năng lượng kích thích. Vì thế mật độ của nguyên tử ở mức kích thích là không đổi và luôn cao hơn mật độ ở mức cơ bản. Người ta gọi đó là quá trình làm đảo ngược mật độ trong Laser.             Ðể tăng xác suất của phôton gặp và kích thích electron của nguyên tử, người ta dùng hai gương phẳng hoặc hai gương cầu đặt chắn trên đường đi của các phôton với mục đích làm các phôton phản xạ qua gương nhiều lần. Vậy phôton sẽ đi qua lại nhiều lần trong môi trường hoạt tính trước khi cho nó phát ra bên ngoài bằng một của sổ nhỏ gắn lên một trong hai gương. Ngoài ra hai gương còn có tác dụng hướng các chùm phôton nằm theo cùng một hướng chuyển động giúp các tia sáng khi ra ngoài sẽ phân cực theo cùng một hướng.             Các phôton trước khi thoát ra cửa sổ đều có cùng pha dao động là vì các phôton chuyển động với vận tốc rất lớn gần với vận tốc ánh sáng. Ta có thể xem như chúng cùng phát ra khỏi máy Laser vào cùng một thời điểm. B, Thiết bị Laser điều trị đa bước sóng: Thiết bị Laser điều trị đa bước sóng: Từ năm 1991 Việt Nam đã ứng dụng laser He- Ne để điều trị loét ổ gà cho bệnh nhân phong rất hiệu quả, giảm 80% tỉ lệ không phải cắt cụt chi cho bệnh nhân. Năm 1999, Trung tâm Công nghệ (TTCN) laser đã nghiên cứu đề tài "Chế tạo hệ thống laser trị liệu đa bước sóng và ứng dụng lâm sàng". Thiết bị đã được đưa vào sử dụng tại khu điều trị phong Vân Môn (Thái Bình) và thu được kết quả rất khả quan. Laser đa bước sóng là loại laser có nhiều hơn một bước sóng. Thiết bị laser đa bước sóng do TTCN laser chế tạo đã kết hợp, sử dụng hiệu ứng hai bước sóng của laser He-Ne và He-Cd. Laser He-Cd là loại laser hơi kim loại mới được sử dụng ở Việt Nam. Trong quá trình điều trị bằng laser đa bước sóng, tế bào sẽ thay đổi hoạt tính phân gián, các quá trình tổng hợp sinh học...làm cho hiệu quả điều trị cao hơn. Ví dụ: Đối với bệnh nhân phong, thời gian điều trị sẽ được rút ngắn do thời gian phát triển tổ chức hạt, biểu mô phát triển và sẹo liền nhanh. Thực tế đã chứng minh tại khu điều trị phong Vân Môn, Thái Bình với bệnh nhân có các bệnh như: Loét ổ gà lòng bàn chân, bệnh ngoài da, bỏng... Tỉ lệ khỏi bệnh cao hơn so với chỉ dùng loại laser He - Ne (tức chỉ dùng một bước sóng). Đó chính là ưu điểm của laser đa bước sóng. Đây là phương pháp chữa bệnh mới hiệu quả. Hơn nữa, thiết bị sử dụng cũng phù hợp với các cơ sở y tế, nhất là đối với các trung tâm da liễu. I,Phương thức điều trị: Bề mặt da bị tổn thương sẽ được chiếu trực tiếp laser đa bước sóng, chiếu liên tiếp các vùng ở những nơi bị thương tổn rộng trong vòng 30 phút (mỗi vùng chiếu 1 phút). Cụ thể, bệnh nhân được chiếu laser He-Cd, sau đó nghỉ 20 phút, rồi lại tiếp tục chiếu laser He-Ne. Những bệnh nhân viêm tấy có mủ, vết thương bẩn cần tháo mủ, có xương viêm lấy xương viêm (điều kiện cho phép) trước khi điều trị. II,Cơ sở khoa học ứng dụng Laser trong điều trị lâm sàng: Như ta đã biết Laser He-Ne, Laser diode công suất thấp, tác dụng lên cơ thể sống đã được nghiên cứu kỹ và là cơ sở úng dụng trong y học. Đối với từng loại Laser cơ chế tác dụng, cơ sở lý luận và ứng dụng cuả nó trong lâm sàng đã được làm sáng tỏ(Các tác động đối với cơ thể sống, tác động vào mô, cơ, tế bào…) Đối với sự kết hợp hai loại Laser cũng được nghiên cứu là cơ sở khoa học để ứng dụng nó trong điều trị. Một ví dụ về thiết bị phát Laser He-Ne Điều chỉnh hoạt động chức năng của tế bào bằng chiếu xạ Laser cường độ thấp: Kể từ khi lý thuyết trong y học xuất hiện học thuyết về bệnh học tế bào của VIRHOP thì ý kiến cho rằng sự phá vỡ các chức năng của tế bào trong việc xuất hiện và tiến triển nhiều bệnh khác nhau có vai trò quan trọng đã được khẳng định. Do đó phương hướng nâng cao hiệu quả chữa bệnh của các phương pháp nhằm vào hướng tìm cách dùng các phương tiện và phương pháp này để phục hồi nhanh chóng các chức năng tế bào bị phá vỡ. Các số liệu trong sách vở và các khái niệm sinh học đại cương cho ta kết luận rằng điểm chốt của hiệu quả điều trị Laser cường độ thấp là đưa hoạt động của tế bào về trạng thái bình thường. Các thông số quyết định đến quá trình điều trị bệnh bằng laser là: độ dài bước sóng, mật độ công suất thời gian chiếu và trạng thái chức năng tế bào xác định hướng và giá trị biến đổi quá trình phân gián. Do đó khi muốn dùng Laser để điều khiển quá trình sinh học trong các đối tượng được bức xạ cần chú ý các yếu tố trên. Phương pháp nâng cao hiệu quả chữa bệnh của các phương tiện và phương pháp nhằm vào hướng tìm cách dùng các phương tiện và phương pháp để phục hồi nhanh chóng các chức năng tế bào bị phá vỡ. Các thông số thực nghiệm cho thấy điểm chốt hiệu quả của điều trị laser cường độ thấp là đưa chức năng của tế bào về trạng thái bình thường. Trong phần này đưa ra các kết quả nghiên cứu cho thấy các thông số tối ưu của các loại laser dùng để kích thích vào phân gián tổng hợp axit nucleic thay đổi tính chất bám dính bề mặt, phục hồi các cơ quan di truyền và các quá trình khác. Trong các thí nghiệm đã chú ý tới việc tìm các phương pháp hiệu quả nhất để điều chỉnh các quá trình này của tế bào và trên cơ sở đó đề xuất ra các phương pháp điều trị có hiệu quả. 1, Hoạt tính phân gián của tế bào: Một trong những thông số quan trọng nhất của chuỗi phản ứng phức tạp xác định tốc độ sính truởng của tế bào, tạo máu, hoạt tính của hệ thống miễn dịch và các quá trình biến đổi khác là tăng sinh tế bào. Nghiên cứu cường độ quá trình tăng sinh ra khi tác động của ánh sáng laser vào đối tượng sinh học cho phép ta thu được những thông tin quí giá về cơ chế trị liệu và xác định các thông số tối ưu khi kích thích chùm laser vào cơ thể. Trong phần này đối tượng nghiên cứu là các tế bào của mô đa cơ của phôi người được nuôi. Các đơn màng tế bào sinh trưởng trong các phiến thủy tinh đặt trong môi trường dinh dưỡng và được coi như một mô hình thuận tiện để phân tích ảnh hưởng của bức xạ laser với các công suất, bước sóng, năng lượng khác nhau. Cần thấy rằng phản ứng của tế bào bị phân lập đối với tác động vật lý là tương ứng với cảm giác của cơ thể nói chung. Để đánh giá tác động kích thích của bức xạ laser cường độ thấp với các bước sóng khác nhau ở vùng nhìn thấy ở đây đã dùng các loại laser He-Ne(=632.8 nm), laser He-Cd (=441.6 nm) và cho tác động vào hoạt tính phân gián của tế bào. Như ta đã biết cường độ bức xạ ánh sáng, đơn vị cơ bản để đánh giá chung là mật độ năng lượng tính bằng J/m2. Nhưng trên thực tế bao giờ người ta cũng lấy đơn vị dẫn xuất của chúng là W/cm2 và thời gian tác động tính bằng giây hoặc bằng phút. Khi thực nghiệm chiếu xạ phân gián tế bào đã dùng laser He-Ne với mật độ công suất 30mW/cm2(Bảng 1). Trong trường hợp này với thời gian chiếu là 2 đến 5 phút thì tốc độ phân chia không đáng kể. Với thời gian chiếu 10 phút thì chỉ số phân gián cả tế bào tăng đáng kể, với thời gian chiếu 30 phút thì thấy tác dụng ức chế rõ ràng của Laser đến quá trình tăng sinh. Từ các kết quả thu được ta thấy rằng với bước sóng xác định để đạt được kết quả sự thay đổi hoạt tính phân gián tế bào theo ý muốn cần chọn thời gian thích hợp, ngoài ra cần chọn mật độ công uất tối ưu. Để phân tích mật độ công suất bức xạ của laser He-Ne, ta thay đổi bằng cách hội tụ hoặc làm tán xạ chùm tia trên bề mặt lớp tế bào. Trong thí nghiệm có sự thay đổi mật độ công suất ta để thời gian chiếu là 10 phút ở bảng 2 ta thấy, với mật độ công suất khác nhau bức xạ Laser có tác dụng kích thích và cả tác dụng ức chế, với mật độ công suất 30, 100 và 500mW/cm2 ta thấy có sự tăng chỉ số phân gián tế bào so với mẫu. Bảng 1: Hoạt tính phân gián tế bào người với thời gian chiếu khác nhau của Laser He-Ne với mật độ công suất 30mW/cm2 Thời gian chiếu(phút) Tế bào đuợc phân tích Chỉ số phân gián % % so với mẫu Mẫu Thử Mẫu Thử 2 28600 26200 1,40,07 1,50,08 107 5 35400 33800 1,60,07 1,70,08 106 10 38100 34000 1,80,08 2,20,09 123 30 36000 38700 1,50,07 1,10,06 74 Bảng 2: Hoạt tính phân gián tế bào người với mật độ công suất khác nhau của Laser He-Ne với thời gian chiếu là 10 phút. Mật độ công suất(mW/cm2) Tế bào đuợc phân tích Chỉ số phân gián % % so với mẫu Mẫu Thử Mẫu Thử 5 18600 17200 2,30,12 2,20,12 96 30 20900 19300 2,70,12 2,80,12 105 100 26700 33190 2,80,11 3,20,10 115 500 32400 28500 2,20,09 2,60,10 118 2000 14400 12000 3,20,15 3,00,16 74 Từ số liệu ở hai bảng trên ta thấy muốn đạt được hiệu quả về ức chế hoặc kích thích hoạt tính phân gián tế bào ta cần chọn thời gian chiếu và mật độ công suất thích hợp. Một trong những tham số cơ bản quyết định hiệu quả bức xạ là chọn độ dài bước sóng Laser. Để so sánh hiêu quả thay đổi chỉ số phân gián tế bào đã dùng Laser He-Cd với =441.6 nm. Thực nghiệm cho thấy với thời gian chiếu là 10 phút, với mật độ công suất từ 5 đến 2000mW/cm2 có thể do điện tích của mặt cắt chùm Laser nhỏ hơn điện tích lớp tế bào được chiếu. Bảng 3: Hoạt tính phân gián tế bào người với mật độ công suất bức xạ khác nhau của Laser He-Cd với thời gian chiếu là 10 phút. Mật độ công suất(mW/cm2) Tế bào đuợc phân tích Chỉ số phân gián % % so với mẫu Mẫu Thử Mẫu Thử 5 10200 8080 2,10,15 1,80,16 86 30 14700 16100 2,90,15 2,30,13 80 100 29300 27400 2,80,10 2,20,09 78 500 19900 16200 3,00,13 2,90,14 96 2000 12300 11700 2,20,14 2,40,15 108 Bảng 4: Thay đổi hoạt tính phân gián tế bào người khí chiếu Laser He-Cd Với thời gian chiếu khác nhau, mật độ công suất là 33mW/cm2 Thời gian chiếu(s) Tế bào đuợc phân tích Chỉ số phân gián % % so với mẫu Mẫu Thử Mẫu Thử 2,5 9870 12200 3,00,18 3,20,16 106 5 14650 18800 3,20,15 3,50,14 108 10 29600 30200 2,60,10 2,30,09 92 20 10400 8140 2,50,12 2,40,14 95 40 8000 9300 2,20,15 2,00,16 89 Khi so sánh các bảng 3 và 4 ta thấy với cùng mật độ công suất (30mW/cm2) và cùng thời gian chiếu (10 phút), mức độ ức chế của chỉ số phân gián không giống nhau (80 và 92%). Sự khác nhau này không thể giải thích bằng lý do thống kê bởi số lượng tế bào và số lượng thí nghiệm lặp lại là rất lớn. Sự khác nhau này là do trạng thái chức năng của mẫu thử tế bào tạo ra. Các tế bào ở nhóm 1 phân chia mạnh hơn các tế bào ở nhóm 2. Các kết quả trên cho thấy nếu thay đổi chế độ và tham số bức xạ có thể tác động định hướng tới hoạt tính phân gián tế bào của con người, hoạt tính này quyết định cường độ các quá trình sinh học quan trọng nhất ở mức độ mô và toàn cơ thể. Để thu được kết quả thuận nghịch hạ thấp tốc độ phân chia tế bào nên dùng Laser He-Cd phát sóng ở vùng phổ xanh còn muốn tăng cương độ phân chia tế bào thì dùng kết hợp hai loại laser He-Ne và He-Cd. Trong nhiều loại bệnh phát hiện thấy hiện tượng phân giảm cường độ quá trình sinh trong các tổ chức nhất định của cơ thể cùng với sự ức chế các chức năng sinh lý có liên quan tới chúng. Để đưa chúng về trạng thái bình thường cần sử dụng các phương pháp kích thích khác nhau, Laser là một trong các công cụ thực hiện việc đó. Trên cơ sở các kết quả thực nghiệm đã nghiên cứu ta rút ra kết luận trên lâm sàng nên dung các thông số sau đây: Hiêu quả hơn cả là dùng kết hợp hai loại laser He-Cd và He-Ne với khoảng cách thời gian bức xạ10-15 phút, mật độ công suất 100-500mW/cm2. Tốt nhất là nên giảm thời gian chiếu xuống còn vài phút và vài chục giây và tăng mật độ công suất mà không phải là làm ngược lại-giảm mật độ công suất và tăng thời gian chiếu. Các nghiên cứu tiếp theo cho ta thấy với các tham số tác động nhất định còn phát hiện thấy sự hoạt hóa các chức năng tế bào quan trọng nhất. 2, Kích thích quá trình sinh học: Các thành tựu của sinh học hiện đại cho phép ta chú ý đến cơ chế phân tử của các nguyên nhân bệnh và tác nhân gây bệnh của nhiều loại bênh khác nhau. Đặc biệt làm rõ vai trò phá vỡ hệ thống di truyền điều khiển sự chuyển hóa cơ bản cơ chế phát sinh nhiều bênh lý. Một trong những nhiệm vụ cấp bách của sinh học phân tử và y học là tìm ra công cụ và phương pháp căn chỉnh lại sự vi phạm của các quá trình sao chép và giải mã các nguyên liệu gen của tế bào. Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ laser tới chuyển hóa của desoxyribonucleic axit (DNA) và ribonuclei axit (RNA) là rất cần thiết. Thay đổi phản ứng tổng hợp sinh học có thể là một trong những điểm quan trọng nhất xác định tác động của bức xạ laser lên các chức năng của tế bào và mô, lên quá trình phục hồi và tái tạo. Người ta đã nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng axit nucleic trong nhân tế bào của các mô khác nhau của con người. Nghiên cứu này có liên quan đến sự hiểu biết về nguyên nhân hoạt hóa các quá trình tăng sinh và phản ứng của các tế bào và tổ chức, nó cũng cho phép ta tác động định hướng tới hoạt tính chức năng của tế bào bằng cách thay đổi các thông số bức xạ. Để phân tích định lượng hàm lượng và tốc độ tổng hợp sinh học cac axit nucleit người ta dùng phương pháp thăm dò huỳnh quang và đánh dấu phóng xạ đưa vào các thymedin và các unidin. Phương pháp chắc lượng huỳnh quang tế bào được dùng để nghiên cứu các tế bào da cơ bắp của u phôi người. Ta dùng laser He-Cd để kích thích huỳnh quang của chất màu onivomcin có liên quan đến DNA. Với phương pháp này khi chiếu laser He-Cd với mật độ công suất 100mW/cm2 lên hoạt tính tổng hợp sinh học của tế bào ta thấy nếu thời gian chiếu lớn hơn 120 giây thì hàm lượng DNA trong hạt nhân giảm xuống còn thời gian chiếu 30 giây thì DNA tăng. Điều đó tương ứng với tác động tích cực của bức xạ laser với thời gian như vậy tới quá trình phân gián tế bào cảu nguyên bào sợi người. Từ đó có thể nói tới khả năng sử dụng bức xạ năng lượng thấp của laser He-Cd vùng sáng xanh để điều chỉnh hoạt tính tổng hợp sinh học của tế bào. Kết quả cũng tương tự trong trường hợp đối với laser He-Ne. Khi dùng tổng hợp hai loại laser He-Ne và He-Cd ta thu được kết quả kích thích hoạt hóa tổng hợp sinh học tế bào hiệu quả và ổn định hơn. 3,Thay đổi liên kết hoạt tính phân gián và tính chất bám dính bề mặt của tế bào: Những kết quả thu được ở những mục trước nói lên ảnh hưởng của bức xạ laser đến quá trình tổng hợp sinh học và chứng tỏ rằng sự hoạt hóa của chúng làm tăng cường độ hoạt tính phân gián tế bào. Tuy nhiên kết quả ở một số thí nghiệm lại cho thấy sự tổng hợp kết thúc hoàn của những chất cần thiết chủ yếu là axit DNA, Protein, tế bào có thể không kéo dài trong một thời gian đáng kể. Có thể kích thích cho các tế bào đó phân chia nhanh chóng bằng các tác nhân vật lý, hóa học, sinh học của tự nhiên, theo ý muốn của một số nhà khoa học thì điểm dựa duy nhất là bề mặt của màng tế bào. Cấu tạo màng là ranh giới tự nhiên của đường phân pha rất nhậy cảm với các tác động từ bên ngoài. Biết rằng trạng thái kết cấu của hệ thống màng có vai trò quang trọng trong quá trình điều chỉnh tế bào. 4, Tác động chống đột biến của bức xạ Laser: Từ những kết quả về hiêu ứng sinh học cao của laser công suât thấp nảy sinh câu hỏi về khả năng gây đột biến. Đúng vậy, có những chứng cớ cho thấy trong một điều kiện bức xạ laser He-CD và He-Ne dẫn đến tăng tần số phá huỷ nhiễm sắc thể trong tế bào người và gây đột biến ở cây trồng. Hiêu ứng di truyền thể hiện rất rõ khi sử dụng Laser xung công suất lớn. Với laser công suất nhỏ liên tục tác động đột biến quan sát khi chiếu với liều lượng lớn. Thế còn với khi dùng laser điều trị thì bác sĩ thấy rõ điều đó. Bức xạ Laser năng lượng thấp với các thông số nhầ định là một nhân tố quyết định chống đột biến có hiệu quả. Cũng từ các nghiên cứu cho ta thấy rằng : Bức xạ Laser ở vùng nhìn thấy có khẩ năng bình thường hóa các quá trình phân chia tế bào sau khi chúng bị xử lý bằng các yếu tố vật lý hoặc hóa chất. Điều đó có ý nghĩa và mở ra triển vọng tốt cho công tác điều trị. II,Cấu tạo của hệ thống thiết bị: Thiết bị laser trị liệu đa bước sóng là thiết bị tổ hợp các loại laser bao gồm hai ống phóng laser He-Ne có công suất từ 0-35mW có thể điều chỉnh được dùng chiếu và châm cứu, đầu phát laser bán dẫn liên tục màu xanh công suất 5mW. Đầu phát laser He-Cd công suất 100mW, phát ánh sáng xanh liên tục có thể điều chỉnh được công suất. Cấu tạo của thiết bị phát laser He-Ne 1,Sơ đồ nguyên lý lắp ráp thiết bị laser trị liêu đa bước sóng: He-Cd Nguồn laser He-Cd Khối laser He-Ne vµ diode Thiết bị phân làm hai khối chính: Khối laser He-Ne và diode bán dẫn có kích thước 10cm*120cm*31cm gồm cả nguồn nuôi và ống laser. Khối laser He-Cd bao gồm hai khối nhỏ: Khối nguồn kích thước 80cm*40cm*35cm, khối đầu phát 200cm*8cm*22cm Hai đầu laser He-Ne và một đầu phát laser diode sẽ tập hợp lại năng lượng ra ở một dây quang dẫn sợi 4 hợp 1. Năng lượng laser He-Cd được đưa ra bằng dây quang dẫn riêng dùng cho laser He-Cd. Sơ đồ hệ thống khối Laser He-Ne và Laser Diode: 1, Sơ đồ khối của hệ thống: 1 3 5 2 3 4 4 6 AC 220 1-Bộ biến áp nguồn. 4-Ống phát He-Ne. 2-Bộ điều khiển thời gian tự động. 5-Bộ nguồn laser Diode. 3-Nguồn cao áp. 6-Đầu phát laser Diode. 1.Bộ biến áp nguồn: Đây là bộ biến thế biến đổi điện áp đầu vào 220V ra hai mức điện áp 8V, 9V, 110V và 120V. 2, Thiết kế mạch điện tử cho laser He-Ne: Nguån dao ®éng Blocking Bé béi ¸p Cao ¸p Nguồn cao thế sử dụng nguyên lý dao động Blocking thông qua biến áp Ferritte cho phép đạt hiệu suất lọc tín hiệu cao và đảm bảo độ mấp mô thế ra nhỏ. So với nguồn cao thế kiểu biến thế nâng thế từ điện lưới sau đó chỉnh lưu và lọc thành cao thế 1 chiều không có chất lượng cao, nguồn này có độ mấp mô 50Hz cỡ hàng trăm mV và cao thế lổi ra tăng đáng kể theo điện lưới. a, Sơ đồ nguồn cao áp: Sơ đồ nguồn cao áp: b, Mạch điều khiển thời gian điều trị: C¸c phÝm ®iÒu khiÓn Chuyển mạch chọn thời gian Bộ đếm chốt thời gian đặt Bộ tạo xung 1Hz và chia 60 Trigger đảo trạng thái Bộ đếm lùi Mảng hiện số Chuyển mạch chọn thời gian điều trị: Đây là bộ chuyển mạch gồm 10 thang tăng giảm số phút từ 2, 4…18,20 phút. Bộ đếm- chốt thời gian đặt: Có chức năng nhận tín hiệu từ bộ chuyển mạch để đưa vào 2 bộ đếm 10 (1/2 IC 74LS390). Đầu ra của hai bộ đếm này được đưa vào hai chân tải dữ liệu của bộ đếm lùi. Tín hiệu từ bộ chuyển mạch được lọc nhiễu bằng R-S Trigger (IC 4013) và được truyền tới bộ đếm 10(trong trường hợp mạch ở trạng thái không phát STOP). Bộ tạo xung và chia 60: Xung Clock 1Hz được tạo bởi vi mạch NE555. Bộ chia 60 này bị cấm RESET khi mạch ở trạng thái không phát. Xung nhịp 1Hz được truyền ra đèn báo ‘ACTION’ trong trạng thái START. Trigger đảo trạng thái và các phím điều khiển phát: Để thay đổi trạng thái phat/không phát, được điều khiển thông qua ½ vi mạch 4013 chung. Các phím điều khiển này là ‘STAR’ và ‘STOP’. Phím ‘START’ được đặt mức Q nên cao, xác định trạng thái phát. Phím ‘STOP’ được đặt mức Q xuống thấp, xác định trạng thái không phát. Trong trạng thái phát, khi bộ đếm lùi đếm xuống 0, tín hiệu phản hồi từ mảng hiển số được truyền vào chân clock của vi mạch 4013 để đảo trạng thái. Bộ đếm lùi: Gồm hai vi mạch 74LS192 ghép tầng, khi mạch ở trạng thái không phát, các vi mạch này tải dữ liệu từ bộ đếm chốt thời gian. Khi mạch ở trạng thái phát, vi mạch hàng đơn vị nhận tín hiệu clock từ bộ tạo xung và chia 60 vào chân đếm lùi. Mảng hiện số: Hiện thị thời gian phát bằng 2 LED 7 đoạn. Các chân dữ liệu từ bộ đếm lùi được giải mã bởi các vi mạch 74LS247 để điều khiển LED 7 đoạn có Anode chung. 3, Thiết kế mạch điện tử laser bán dẫn: 4, Các thông số kỹ thuật của khối Laser He-Ne và Diode: Thiết bị laser trị liệu đa bước sóng trên có các thông số kỹ thuật của khối laser He-Ne và laser bán dẫn như sau: Nguồn nuôi: AC 220V/50Hz Điều kiện môi trường làm việc: Nhiệt độ: 0-40oC Độ ẩm: <=80% a, Thông số kỹ thuật của nguồn phát laser He-Ne: Thế một chiều ra ống: 12kV Dòng làm việc: 30mA Bước sóng: 632,8nm Công suất phát 1 ống : 0-35mW Mật độ công suất: (0,5-100)mW/cm2 Chế độ phát: liên tục Thời gian đặt tự động: Từ 1 min – 20 min b, Thông số kỹ thuật của đầu phát laser Diode. Thế một chiều: 5V Công suất phát: 0-5mW Bước sóng: 530nm Chế độ phát: liên tục Thời gian đặt tự động: Từ 1 min – 20 min 5, Hệ thống laser He-Cd: Laser He-Cd xuất hiện từ những năm 1969 và ngày nay rất nhiều nước trên thế giới đã chế tạo và đưa vào ứng dụng, ở Viêt Nam thì đây là một loại laser mới. a, Lý thuyết cơ bản về Laser He-Cd: Một số đặc điểm. Năm 1969 Goldsborough J đã thu được bức xạ cưỡng bức trên hơi kim loại Cadmium. Trong nguyên tử Cd ion hóa một lần người ta thu được sự phát ở các bước sóng 4416 Ao và 3250 Ao với công suất tương ứng là 200mW và 20mW. Phát minh này đã giúp cho hàng loạt công trình về Laser ion trên hơi kim loại khác nhau. Ngày nay Laser He-Cd là Laser hơi kim loại điển hình với những đặc điểm sau: Đây là loại Laser hoạt động trên cơ sở hơi kim loại là Cd và dùng He làm khí đệm, có vai trò quan trọng. Các bức xạ Laser thu được là liên tục do có sự chuyển mức ion Cd, He. Cơ chế kích thích hơi kim loại Cd dẫn tới sự phát triển Laser đã và đang được nghiên cứu trong nhiều nghiên cứu khoa học mà ở đó vẫn còn có nhiều tranh cãi về cơ chế kích thích và quá trình tạo nghịch đảo độ tích lũy giữa các mức. Việc kích thích các mức Laser phía trên của ion hoạt chất xẩy ra trong mức độ đáng kể nhờ He. Trong ống phóng Laser thì nồng độ ion Cd rất nhỏ hơn nồng độ khí He, áp suất He trong ống cỡ vài Torr, áp suất Cd thấp hơn rất nhiều(PHe:PCd=400-4500) Phát xạ kích thích được thực hiện giữa các mức ion của khí Cd bị ion hóa, trong đó quá trình bơm được thực hiện bằng việc va chạm với khí có thể ion hóa cao là He (Năng lượng ion hóa của He là 24,59eV). Đặc điểm quan trọng của Laser này là khả năng phát xạ liên tục ở bước sóng 4416 Ao và đặc biệt là ở bước sóng 3250 Ao nằm trong vùng tử ngoại. Điều này cho phép mở rộng vùng phổ phát Laser từ vùng nhìn thấy sang vùng tử ngoại của phổ. Hiện nay ở hàng loạt các nước đã sản xuất được Laser He-Cd trong công nghiệp, chế độ liên tục của chúng cho phép công suất phát từ 50 cho đến 100 mW ở vạch 4416 Ao hiệu suất là 0,1% và vài mW ở vạch 3250 Ao. b, Thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị Laser He-Cd: Sơ đồ khối: Nguồn laser He-Cd Đầu phát laser He-Cd *Thiết bị gồm hai khối chính: Khối nguồn nuôi: Khối đầu máy laser He-Cd Khối nguồn Laser He-Cd: Nguồn nuôi là bộ phận cung cấp năng lượng cho hoạt động của Laser. Mỗi loại Laser có một nguồn nuôi riêng phù hợp với nó. 1 2 3 5 4 7 9 10 10 6 8 11 1. Bội áp chỉnh lưu. 7. Máy biến áp mạch xung. 2. Lọc sóng chỉnh lưu. 8. Dương cực phụ trợ. 3. Lọc sóng chỉnh lưu. 9. Dương cực. 4. Lọc sóng chỉnh lưu. 10. Âm cực. 5. Nguồn ổn áp dòng cho Laser. 11. Điểm mồi phát điện. 6. Nguồn ổn áp cho lò nung Cd. Nguồn cao áp: Bao gồm bộ lọc sóng chỉnh lưu (1) và bộ ổn dòng cho laser (5). Dòng điện xoay chiều 220V qua biến thế nguồn để tăng áp tạo thành dòng cao áp xoay chiều 7800-8000V. Dòng này qua bộ lọc chỉnh hai nửa chu kỳ gồm 4 diode 2DL6F để tạo thành dòng một chiều cao áp để nuôi ống phóng Laser. Dòng này được ổn định qua mạch gồm một loạt các transistor và điện trở. Nguồn ổn dòng này để điều chỉnh cao áp, dòng và thế cao áp được biểu thị trên đồng hồ đo của máy. Nguồn điều khiển lò nung: Gồm bộ lọc sóng chỉnh lưu (3) và ổn dòng qua lò nung He-Cd (6). Dòng điện xoay chiều 220V (50Hz) qua biến thế nguồn còn 20V-2A. Sau đó qua bộ lọc sóng chỉnh lưu hai nửa chu kỳ (gồm 4 diode IN5460) tạo thành dòng một chiều. Dòng này tạo năng lượng để nung Cd. Để đảm bảo cho hoạt động của lò cần có bộ ổn dòng, ở đây ta dùng IC LM388K. Dòng qua IC này điều khiển bởi biến trở, dòng này được biểu thị trên đồng hồ đo điện. Nguồn nuôi dương cực phụ: Gồm lọc sóng chỉnh lưu (1). Dòng điện xoay chiều 220V (50Hz) qua biến áp thành nguồn 600V-10mA qua bội áp chỉnh lưu tạo điện áp giữa âm cực và dương cực phụ để cung cấp cho dương cực phụ trợ. Nguồn tạo xung mồi: Bao gồm lọc sóng chỉnh lưu (4) và máy biến áp mạch xung (7). Dòng điện qua biến thế nguồn tạo ra dòng điện xoay chiều 150V-50mA, dòng này qua Diode chỉnh lưu tạo thành xung, sau đó qua máy biến áp tạo ra xung nuôi mồi cao áp 15kV-20kV. Xung này điều khiển để mồi phát kích tạo cho laser hoạt động. C,Các thông số của máy: Điện áp vào 220V-50Hz Công suất tiêu hao điện nguồn 2KW Hiệu điện thế cao áp trong ống phóng Laser 7800-8000V Dòng điện qua ống phóng 65-100mA, dòng này có thể điều chỉnh được. Độ ổn định của dòng <0,5% Dòng nung lò Cd 0,7-1,1 A Điện áp giữa âm cực và dương cực phụ trợ lớn hơn 600V Dòng điện giữa âm cực và dương cực phụ trợ cỡ 0,5mA, có thể thay đổi được. Điện áp mồi của máy Laser(điện áp ở Trigger) khoảng 15-20 KV C, Kết luận: Có thể nói, tuy khác nhau về mức độ, nhưng trong bất cứ lĩnh vực nào người ta cũng thấy có sự góp mặt của laser, mà trên đây chỉ là hai lĩnh vực điển hình trong vô số các ứng dụng của laser trong cuộc sống của chúng ta. Những công nghệ laser đó đã góp phần quan trọng làm tăng năng suất lao động, giảm chi phí trong sản xuất, nâng cao chất lượng cuộc sống cho con người và mang lại những hiệu quả kinh tế - xã hội rất lớn. Trong việc ứng dụng các công nghệ laser, thế giới đã và đang vươn tới những thành tựu tuyệt vời. Đó là việc chế tạo ra bộ nhớ lý tưởng cho máy tính lượng tử, chế tạo chíp máy tính siêu nhỏ; cầu nối laser giữa các vệ tinh; các bức ảnh-bản đồ laser; phóng tàu vũ trụ bằng tia laser; đo khoảng cách trái đất-mặt trăng... Còn ở nước ta, việc ứng dụng các công nghệ laser cũng đã đạt được những thành công đáng khích lệ như đã kể trên. Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn nhiều bài toán cần phải giải quyết. Thứ nhất, những sản phẩm sau khi đã hoàn thiện công nghệ, chế tạo thành công cần được thương mại hoá và chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp để sản xuất hàng loạt, đưa vào áp dụng rộng rãi trong cuộc sống; đồng thời các doanh nghiệp sẽ hỗ trợ kinh phí cho các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu. Nếu chúng ta vẫn sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm như hiện nay sẽ gây ra hiện tượng phân tán lực lượng, xa rời nghiên cứu, chậm đổi mới mẫu mã, chất lượng. Thứ hai, tiếp tục nghiên cứu chế tạo các thiết bị laser có tính mới, đáp ứng nhu cầu xã hội hiện nay. Đặc biệt là những thiết bị laser phát hiện sớm và điều trị ung thư, chống tái nghiện ma tuý, chụp cắt lớp vi tính bằng laser, các thiết bị phục vụ cho lĩnh vực đo lường, quan trắc môi trường... Thứ ba, có sự đầu tư trọng điểm cho các viện công nghệ cao, các đơn vị có khả năng nghiên cứu chế tạo công nghệ laser thành các viện hạt nhân, tránh dàn trải, đồng thời cần xác định ngành laser quang điện tử là một hướng công nghệ cao mũi nhọn cần được đầu tư đặc biệt. Thứ tư, tiến hành đào tạo đội ngũ cán bộ có đủ trình độ và năng lực làm chủ được các công nghệ cao về laser, tránh hụt hẫng lớn so với thế giới.