Đồ án Điều trị u gan bằng năng lượng nhiệt của dòng cao tần (RFA – Radiofrequency Ablation)

dụng : xác định ảnh hưởng của độ dài đầu điện cực với các đầu điện cực với độ dài là 2.0 , 2.5 , 3.0 cm và các khoảng thời gian tác dụng là từ 5 – 60 phút . Xác định ảnh hưởng bởi việc sử dụng các biện pháp khác nhau trong quá trình điều trị , đầu điện cực tác dụng dài 2,5 cm và khoảng cách giữa các điện cực là 0,5 mm : - Sử dụng điện cực Cluster Cool-tip nhưng không sử dụng điện áp dạng xung - Sử dụng điện áp dạng xung nhưng không sử dụng điện cực lạnh - Sử dụng điện cực Cool-tip và điện áp dạng xung Để xác định nhiệt độ xung quanh điện cực người ta đặt một đầu cảm biến nhiệt độ với kích thước 21 gauge tại các vị trí cách bề mặt điện cực 1, 2, 3, 4 cm với thời gian là 45 phút , độ dài đầu điện cực là 2,5 cm và khoảng cách giữa các điện cực là 0,5 mm Kết quả : Hình 36 : Vùng điều trị sử dụng điện cực Cluster ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực đơn : Với khoảng cách là 3 cm thì tạo thành 3 vùng độc lập với kích thước điều trị mỗi vùng là 2,5 ± 0,1 cm . Với khoảng cách giữa các điện cực là 1,5 – 2,5 cm thì kích thước vùng điều trị đạt được là 4,5 cm . Với khoảng cách giữa các điện cực là 0,5 – 1,5 cm thì kích thước vùng điều trị là 4,1 ± 0,2 cm . Còn với khoảng cách giữa các điện cực là 0,5 cm thì kích thước điều trị chỉ có 2,8 ± 0,2 cm . ảnh hưởng của độ dài đầu điện cực và khoảng thời gian tác dụng Hình 37: ảnh hưởng của thời gian tới kích thước khối u được điều trị Bảng 3 : So sánh sự ảnh hưởng của độ dài đầu điện cực tới kích thước vùng điều trị ảnh hưởng của các biện pháp sử dụng khác nhau - Với việc sử dụng điện áp dạng xung và điện cực Cool-tip thì kích thước vùng điều trị 6,2 ± 0,1 cm . - Việc sử dụng riêng điện cực Cool-tip mà không sử dụng điện áp dạng xung thì kích thước vùng điều trị là 4,7 ± 0,3 cm . - Với việc chỉ sử dụng điện áp dạng xung thì kích thước điều trị là bé khoảng 2,0 ± 0,1 cm . Nhiệt độ tại các khoảng cách khác nhau Hình 38 : Nhiệt độ tại các khoảng cách khác nhau tính từ điện cực ra vùng mô lân cận Kết luận : Với việc sử dụng điện cực Cluster Cool-tip sẽ cho vùng điều trị với kích thước lớn hơn rất nhiều so với sử dụng các điện cực đơn , đồng thời cùng với việc sử dung điện áp dạng xung tác dụng vào vùng điều trị thì kích thước vùng điều trị có thể lớn hơn và khả năng an toàn cao hơn với nhiệt độ không vượt qua vùng nhiệt độ bay hơi và hiện tượng hoá than của mô ( T > 1100 C) . 3.4.2/ Tăng cường tính dẫn nhiệt của mô Cải thiện tính dẫn nhiệt của mô bằng cách tiêm các chất dẫn điện hoặc các hợp chất có tính chất tương tự vào mô . Các chất này làm tăng tính ion hoá do đó làm tăng dòng điện chạy trong mô . Ngoài ra một yếu tố có thể thay đổi vùng đièu trị là kết cấu của mô hay tổ chức giữa các mô kác nhau bởi vì việc truyền dẫn nhiệt thông qua các mô khác nhau là khác nhau . Cho ví dụ , Việc truyền dẫn nhiệt là kém khi nhiệt truyền giữa tổ chức xương và mô cơ . Hình 39 : Sự tương quan giữa nồng độ dung dịch dẫn điện ( NaCl) và thể tích vùng điều trị Để chứng minh tính dẫn nhiệt bằng việc đưa các chất dẫn điện vào vùng mô điều trị , người ta tiến hành làm thí nghiệm trên 43 bệnh nhân bị u gan và chia thành 3 nhóm : Nhóm A (13 bệnh nhân) : Không sử dụng dung dịch dẫn điện NaCl 36% . Nhóm B ( 10 bệnh nhân ) : Sử dụng dung dịch dẫn điện NaCl 36% , 1ml trước khi điều trị . Nhóm C ( 20 bệnh nhân ) : Sử dụng dung dịch dẫn điện NaCl 36% , 0,5ml trước và trong quá trình điều trị . Thiết bị sử dụng là máy đốt nhiệt sử dụng điện cực lạnh Cool-tip với tần số 500 kHz (series CC-3; Radionics, Burlington, Mass., U.S.A.) , công suất 200W , sử dụng điện cực đơn 17-gauge , đầu điện cực active 1cm . Quá trình điều trị và theo dõi được thực hiện dưới sự dẫn đường của siêu âm US – Guide ( Ultrasound Guide) . ảnh hưởng của chất dẫn tới trở kháng mô và dòng trung bình Group A Group B Group C Trở kháng mô ban đầu 116,4 ± 13 113,6 ±15 110,4 ± 20 Trở kháng mô sau khi sử dụng chất dẫn N/A 73,2 ± 5.4 68,5 ± 13,6 Dòng trung bình 308,1 ± 80 704,3 ± 41,5 717,9 ± 83,6 Bảng 4 : ảnh hưởng của chất dẫn điện tới trở kháng và dòng điện tại vùng điều trị Từ bảng trên ta thấy trở kháng của mô giảm và dòng diện tăng khi sử đưa chất dẫn vào vùng mô cần điều trị . Trở kháng từ 116,4 ± 13 Ω ( Group A) xuống còn 73,2 ± 5,4 Ω ( Group B) và 68,5 ± 13,6 Ω ( Group C) . Dòng điện từ 308,1 ± 80 mA ( Group A) tăng lên 704,3 ± 41,5 mA (Group B) và 717,9 ± 83,6 mA ( Group C) . ảnh hưởng của chất dẫn tới kích thước vùng điều trị Group A Group B Group C Kích thước Max 11,5 ± 2,4 14,9 ± 3,8 12,5 ± 3,1 Kichs thước Min 10,6 ± 3,7 13,5 ± 4,14 9,7 ± 3,3 Bảng 5 : Kích thước vùng khối u sau điều trị sử dụng chất dẫn điện đưa vào khối u Từ hình trên ta thấy kích thước của khối u điều trị trong nhóm B là tốt nhất . Với kích thước khối u tối đa là 14,9 ± 3,8 mm và kích thước tối thiểu là 13,5 ± 4,14 mm . Để đánh giá tổng quan về sự ảnh hưởng của việc sử dụng chất dẫn đưa vào vùng điều trị ta sẽ xem xét vấn đề này ở hình dưới : Hình 40 : Sự ảnh hưởng của chất dẫn tới các thông số trở kháng , dòng điện và công suất điều trị . Nhận xét : Trở kháng được ổn định ( Group B và Group C ) khi sử dụng chất dẫn , còn trở kháng tăng trong quá trình điều trị ( Group A ) do không sử dụng chất dẫn . Công suất đầu ra trong cả Group A và Group C đều giảm ( không ổn định ) , còn công suất đầu ra của Group B thì ổn định khi chất dẫn được đưa vào trước quá trình điều trị . Tuy nhiên trong trường hợp Group C thì công suất không giảm đáng kể . Dòng điện trong Group B tăng do trở kháng giảm và công suất ổn định , còn dòng điện trong Group A giảm nhanh do trở kháng tăng và công suất giảm , dòng điện trong Group C thì ổn định ổn hơn . Kết luận : Nhiều thực nghiệm cho thấy việc sử dụng chất dẫn trong quá trình điều trị là rất tốt , giảm thời gian điều trị và tránh được các rủi ro có thể xảy ra . 3.5/ ảnh hưởng của các mạch máu xung quanh vùng điều trị Như chúng ta đã biết một mô sinh học nào bao giờ cũng được nuôi dưỡng bằng các mạch máu . Đặc biệt khi đó là một khối u thì lại tập trung nhiều mạch máu hơn . Ngoài các mạch máu nuôi dưỡng khối u đôi khi khối u nằm ở các vị trí mà có dòng máu chảy qua có thể đó là dòng máu lớn hoặc dòng máu nhỏ . Sự xuất hiện của dòng máu này có ảnh hưởng tới quá trình điều trị và làm tổn hao nhiệt tại vùng điều trị mà đôi khi gọi là hiện tượng mất nhiệt “ heat – sink ” Hình 41 : ảnh hưởng của dòng máu tới quá trình điều trị Dưới đây là thực nghiệm cho thấy ảnh hưởng của vận tốc dòng máu tói kích thước vùng điều trị . Vận tốc dòng máu được xác định bằng hiệu ứng Doppler . Đây là ảnh hưởng của dòng máu sau 10 phút điều trị Hình 42 : ảnh hưởng của tốc độ dòng máu tới kích thước vùng điều trị Kết luận : Từ ảnh hưởng của công suất nhiệt , độ dẫn của mô và ảnh hưởng của dòng máu “ heat- sink “ chúng ta xác định được phương trình nhiệt : Coagulation necrosis = Energy deposited x Local tissue interactions - Heat lost Trong đó : ρ : mật độ mô , dòng máu ( kg/m3) c : Tỉ số nhiệt riêng của mô , dòng máu ( W sec/kg 0C) k : độ dẫn nhiệt của mô m : tỉ số giữa vận tốc dòng máu / đơn vị khối lượng mô ( m3/kg sec) Qp : Công suất hấp thụ / đơn vị thể tích mô Qm : Lượng nhiệt chuyển hoá / đơn vị thể tích mô Chương 4. Máy đốt u gan cao tần sử dụng điện cực Cool-tip 4.1/ Lịch sử phát triển Hippocratec Các thiết bị điều trị điện là các thiết bị sử dụng sự két hợp của điện học và việc cắt đốt dưới da . Công nghệ của các thiết bị điều trị điện ngày nay được phát triển từ những năm đầu tiên của thế kỉ 20 , mặc dù đã được tìm thấy vào những năm đầu tiên của thế kỉ 19 , khi nhà vật lí ngưòi Pháp Becquerel lần đầu tiên giải thích hiện tượng nhiệt xảy ra khi dòng điện chạy qua dây dẫn . Nguyên lí của việc cầm máu các vết thương là được biết đến bởi Hippocratec vào những năm 400 trước công nguyên , người được coi là cha đẻ của y học và sau đó là sự công nhận của người Hilap trong việc điều trị các vết thương do chiến tranh ( khoảng những năm 460 – 370 trước công nguyên ) .... Một điều quan trọng trong lịch sử phát triển của các thiết bị điều trị điện là vào năm 1891 Arsenne d’Arsonnoval , một nhà vật lí người Pháp đã phát hiện ra dòng xoay chiều tần số cao có thể đi qua cơ thể bệnh nhân à không gây ra hiện tượng kích thích cơ và thần kinh . ở tần số lớn hơn 20 kHz dòng điện xoay chiều đi qua mô chỉ gây ra nhiệt chứ không hề gây ra các hiện tượng kích thích cơ và thần kinh . Hình 43 : Thí nghiệm về dòng cao tần tới cơ thể của Arsenne d’Arsonnoval Năm 1909 Nagelschmidt đã tìm ra ảnh hưởng nhiệt của dòng cao tần có thể được sử dụng cho mục đích điều trị chữa bệnh và gọi là “ Diathermy “ theo tiếng Hilạp có nghĩa là “ heating through” ( Điện nhiệt ) . Một năm sau đó Czemy miêu tả việc sử dụng Diathermy cho việc cắt bỏ mô . Năm 1990 một bác sĩ phẫu thuật người ý Pozzi đã miêu tả quá trình phá huỷ mô bằng tia lửa điện gọi là “ Fulguration” . Cũng vào những năm đó Doyen đã giới thiệu kĩ thuật “Electrocoagulation” cho việc cầm máu . Các thiết bị điều trị điện trước đó còn thô sơ . Vào cuối những năm 1920 2 người Mĩ : Bovie và Cushing đã phát triển 1 vài các thiét bị điều trị điện phức tạp hơn , nhưng lại mang tính an toàn , hiệu quả và đáng tin cậy . Các phát minh trong các thiết bị điều trị điện với bộ phận tạo tần số sử dụng kiểu “ Spark gap ” , 1 kiểu sử dụng trong việc truyền điện tín được ứng dụng trong chế độ “ Coagulation ” . Sau đó sử dụng thêm kiểu “ Thermionic valve ” trong việc tạo tần số vào cuối những năm 1930 , với việc sử dụng kiẻu tạo tần số này thì đã tạo ra dạng sóng ra liên tục , với công suất cao và điều này rất tốt cho việc “ Cutting ” . Sự kết hợp của 2 kiểu tạo tần số này đã hình thành ra các loại sóng khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau có thể là chế độ Cutting hoặc chế độ Coagulation hoặc là sự kết hợp của hai kiểu này gọi chung là Blend . Hình 44 : Dạng sóng của 3 chế độ sử dụng trong các thiết bị điều trị điện Vào những năm 1960 thì sự ra đời của các thiét bị điện sử dụng các linh kiện điện tử như : điện trở , tụ điện , transistor , diot .... Dẫ tạo ra các công nghệ mới hơn mang tính an toàn và hiệu quả cao hơn , đồng thời giảm kích thước và trọng lượng cho các thiét bị điều trị điện . 4.2/ Nguyên lí hoạt động và sơ đồ khối của hệ thống Cool-tip Hình 45 : Máy điều trị cao tần Cool-tip 4.2.1 / Nguyên lí hoạt động Hệ thống Cool-tip sử dụng máy phát cao tần với tần số 500 kHz , công suất đầu ra từ 0 – 200 W . Dòng điện có thể đạt tới hàng trăm mA thậm chí có thẻ đạt 2 mA Dòng điện xoay chiều chạy qua mô sẽ gây nên sự dao động cọ xát của các phân tử , điều này làm tăng nhiệt độ nội bào và gây ra hiện tượng đốt nóng cục bộ . Tại nhiệt độ trên 600C protêin của tế bào nhanh chóng bị biến tính , đông đặc và đem lại kết quả cắt . Máy phát sóng cao tần Cool-tip sử dụng hệ thống thuật toán hồi tiếp giúp phát hiện trở kháng mô và tự động tối ưu hoá năng lượng của dòng điện cao tần cần thiết . Với thiết kế làm mát điện cực bằng dòng nước tuần hoàn bên trong , mô gần kề với phần hở của điện cực sẽ luôn giữ được mức trở kháng thấp trong suốt quá trình điều trị . Điều này giúp tăng cường tối đa cho việc phân phối năng lượng và mang lại khả năng cắt bỏ được khối lượng mô lớn hơn . Phần mềm của máy theo dõi trở kháng mô và điều chỉnh công suất đầu ra phù hợp . Việc truyền năng lượng dạng xung cho phép mô đích được ổn định hơn , giảm sự tăng trở kháng , giảm các hiện tượng rủi ro ... Nguyên lí hoạt động chung của hệ thống Cool-tip cũng tương tự như hoạt động của các thiết bị điều trị điện ESU( Electrosurgery Unit) : Hình 46 : Nguyên lí chung của các thiết bị điều trị điện Bất kì một thiết bị điều trị điện cao tần nào cũng bao gồm một bộ phát tần số cao tần ESU , một điện cực tích cực (Active Electrode ) và điện cực trung tính hay còn gọi là điện cực đất ( Neutral Electrode ) . Như vậy là một mạch điện kín được tạo ra giữa mày phát , bệnh nhân , điện cực Active và điện cực trung tính . Dòng điện sẽ đi từ máy phát qua điện cực Active , qua phần mô khối u và trở về qua điện cực trung tính . Quy trình điều trị bằng các thiết bị điều trị điện cao tần nói chung gồm có 2 kiểu : Phương pháp sử dụng một điện cực ( monopolar) Trong phương pháp này chỉ có một điện cực dược đưa vào khối u gọi là điện cực Active electrode và điện cực còn lại có diện tích tiếp xúc lớn gọi là điện cực Neutral electrode . Như vậy sẽ có một dòng điện di qua cơ thể bệnh nhân từ điện cực Active đến điện cực Neutral và sẽ sinh nhiệt trong khối u . Hình 47: Nguyên lí chung của phương pháp dơn cực Phương pháp sử dụng hai điện cực ( Biopolar) Trong phương pháp này hai điện cực là được đưa vào khối u và điện cực Neutral có thể bở đi nhưng để tránh các hiện tượng không an toàn vẫn nên sử dụng các điện cực Neutral này . Như vậy là sẽ có một dòng điện chạy giữa hai điện cực này và do đó tập trung năng lượng hơn , tránh các hiện tượng làm tổn hại các mô lành xung quanh . Hình 48 : Nguyên lí chung của phương pháp lưỡng cực 4.2.2/ Sơ dồ khối của thiết bị điều trị cao tần Cool-tip Hình 49 : Sơ đồ khối của hệ thống điều trị u gan Cool-tip Hình trên trình bày sơ đồ khối của thiết bị điều trị cao tần Cool-tip của Radionics , Inc . of Burlington . Mass USA . Hệ thống bao gồm điện cực Cool-tip 260 được nối với bộ tạo dao động cao tần RF Generator 262 qua đường dẫn RF Power , đồng thời điện cực cũng được nối với hệ thống làm mát Coolant Supply and Pump 264 qua đường truyền In Flow đưa nước vào và Out Flow đưa dòng nước ra . Hệ thống bao gồm khối Control System 266 có chức năng theo dõi nhiệt độ , trở kháng mô , công suất đầu ra , kích thước vùng điều trị và thời gian điều trị nhằm điều chỉnh các thông số công suất và trở kháng sao cho việc điều trị đạt hiệu quả tốt nhất . Hệ thống hiển thị hình ảnh Scan Data Unit 272 , Ultra Sonic Sound Data Unit 274 và Graphics Display Drive 277 giúp việc hiển thị hình ảnh trong quá trình theo dõi điều trị và hiển thị các thông số theo dõi trên màn hình 278 . Việc theo dõi quá trình điều trị trong quy trình này sử dụng các công nghệ chẩn đoán hình ảnh như US ( Ultrasound) , CT ( Computer Tomography ) , MRI ( Magnetic Resonance Image) , .... Trong sơ dồ khối này hệ thống Computer System 268 là hệ thống phần mềm đã được cài đặt trước giúp cho việc điều trị được tiến hành theo đúng trình tự và điều khiển các thông số theo một chương trình cài đặt sẵn thông qua đường truyền dữ liệu 267 từ Computer System 268 tới Hệ thống điều khiển Control System 266. Hệ thống thu nhận dữ liệu từ các nguồn khác nhau như : hệ thống quét 272 , hệ thống dữ liệu âm thanh 274 và hệ thống điều khiển nhiệt độ 276 hoạt động cùng phần mềm phân bố 276A . Theo đó thì hệ thống máy tính 267 cung cấp các dữ liệu hiển thị tới bộ điều khiển hình ảnh 277 tới bộ hiển thị 278 . Do đó các thông số về thời gian , các đồ thị , hình ảnh là được hiển thị trên màn hình theo dõi 279 . các thông số đó có là các thông số dưới đây : Hình 50 : Màn hình hiển thị các thông số và quá trình điều trị Hệ thống quét dữ liệu 272 lưu giữ các dữ liệu hình ảnh 2 chiều và 3 chiều liên quan tới quá trình điều trị nhằm thuận lợi cho quá trình theo dói trước , trong và sau quá trình điều trị . Hệ thống chẩn đoán hình ảnh bằng công nghệ Ultrasound được coi là thích hợp nhất trong quá trình điều trị bằng các thiết bị điện cao tần hay trong máy điều trị cao tần Cool-tip để theo dõi việc đưa điện cực vào tâm khối u với quá trình tạo ảnh thời gian thực . 4.2.3/ Thuật toán điềukhiển hoạt động của hệ thống Cool-tip Hình 51 : Thuật toán điều khiển trong hệ thồng Cool-tip Thuật toán điều khiển hoạt động của hệ thống Cool-tip với mục đích điều khiển công suất đầu ra và lưu lượng dòng nước nhằm giảm trở kháng vùng mô cần điều trị . Ban đầu thiết lập các giá trị ban đầu như : công suất lớn nhất , thời gian điều trị , nhiệt độ lớn nhất tại đầu điện cực và trở kháng mô 361. Sau đó hệ thống bắt đầu tăng công suất đầu ra 363 . ở bước tiếp theo hệ thống xác định nhiệt độ tại đầu điện cực 365 nhờ các cảm biến nhiệt độ đặt bên trong đầu điện cực . Nếu nhiệt độ lớn hơn 1000C ( Nhiệt độ xảy ra hiện tượng bốc hơi và cháy thành than của mô ) thì quá trình điều trị là dừng lại 367 , nếu nhiệt độ chưa lớn hơn 1000C thì quá trình đièu trị lại tiếp tục theo dõi trở kháng tại vùng điều trị 369 . Việc theo dõi trở kháng nhằm luôn giữ trở kháng ở mức thấp để tăng cường khả năng điều trị . Nếu trở kháng là lớn hơn trở kháng cài đặt trước thì hệ thống sẽ tự động giảm công suất đầu ra 371 , còn nếu trở kháng vẫn ở mức cho phép thì hệ thống tiếp tục kiểm tra thông số công suất đầu ra 373 . Nếu công suất đầu ra lớn hơn công suất cho phép thì hệ thống tự động giảm công suất xuống 371 , còn nếu công suất đầu ra vẫn ở mức cho phéo thì hệ thồng tiếp tục tăng công suất 375 . Tiếp theo hệ thống theo dõi nhiệt độ tại đầu điện cực thông qua các cảm biến nhiệt độ đặt bên trong đầu điện cực 377 , nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt dộ cho phép thì hệ thống sẽ tăng lưu lượng dòng nước vào 379 nhằm hạ nhiệt độ xuống , còn nếu nhiệt độ vân trong khoảng cho phép thì hệ thống tiếp tục theo dõi kích thước vùng điều trị 381 . Nếu vung điều trị là chưa hoàn thành thì hệ thống sẽ quay trở về trạng thái ban đầu 365 còn nếu khối u là đã được điều trị hoàn thành thì hệ thống sẽ dừng lại và kết thúc quá trình điều trị 383 . Với hệ thống Cool-tip quá trình điều trị sẽ hoàn thành trong vòng khoảng 12 phút . 4.3/ Khối điện cực ( Electrode) Trong tất cả các thiết bị điều trị điện bao giờ cũng bao gồm : Điện cực Active ( Active electrode ) : có kích thước nhỏ , hình thù điện cực phù hợp với từng phương pháp điều trị . Đây là điện cực được đặt trực tiếp vào khối u , có đầu tác dụng nhiệt . Điện cực trung tính hay còn gọi là điện cực đất ( Neutral electrode) : có kích thước lớn , thường đặt bên ngoài cơ thể có thể là phần đùi , chân . Điện cực này có tác dụng tránh các hiện tượng cháy có thể xảy ra . Kích thước điện cực có ảnh hưởng đến quá trình điều trị , Khi quá trình là được tiến hành sẽ có dòng điện đi qua phần giữa điện cực Active và điện cực trung tính . Nếu 2 điện cực có kích thước tương đối nhau thì sựphân bố nhiệt là khá cân bằng trong khoảng giữa 2 điện cực , Thường mật độ nhiệt tập trung cao ở độ sâu khoảng 1 cm từ bề mặt đặt điện cực . Đây là kiểu ảnh hưởng được sử dụng trong vật lý trị liệu ( Physiotherapy). Nếu 1 điện cực có kích thước nhỏ hơn kích thước của điện cực kia thì sự phân bố nhiệt sẽ giảm dần . Mật độ nhiệt lớn nhất tại đầu điện cực Active và giảm dần cho tới điện cực trung tính . Hiện tượng phân bố nhiệt này được ứng dụng trong các thiết bị điều trị điện (Electrosurgery) . Nhưng nếu cả 2 điện cực mà có kích thước nhỏ thì có thể xảy ra hiện tượng cháy ( Burn) . Hình 52 : Mật độ dòng điện tại vị trí đặt điện cực 4.3.1/ Điện cực đơn Cool-tip Điện cực Cool-tip được cấu tạo từ các vật liệu bằng kim loại như : thép , thép không gỉ , Ni .... Điện cực Cool-tip bao gồm phần đầu ( tip) cho phép dẫn điện và có tác dụng đưa dòng cao tần vào mô , phần còn lại của điện cực là phần vỏ cách điện và cách nhiệt . Mỗi điện cực có kích thước khác nhau tuỳ vào vị trí của khối u và thường được đánh mã số phù hợp Bảng 6 : Kí hiệu điện cực đơn Cool-tip Hình 52 : Cấu tạo của điện cực Cool-tip Với điện cực được thiết kế dạng sinh thiét phù hợp cho việc điều trị kể cả những vùng khó tiếp xúc nhất . Điện cực Cool-tip có kích thước 17 gauge , kích thước điện cực nhỏ tránh các hiện tượng chảy máu có thể xảy ra , giảm rủi ro trong quá trình điều trị . Hình trên trình bày cấu tạo bên trong của 1 điện cực Cool-tip gồm : Thành phần đưa vào khối u điện cực C với thân điện cực rỗng 11 , đầu điện cực 11 là đầu 12 có tác dụng phát sinh ra dòng cao tần vào khối u và đưa các dung dịch dẫn điện vào khối u . Đầu điện cực 12 này có thể là đầu tròn hoặc đầu nhọn tuỳ thuộc vào yêu cầu của bác sĩ và loại vùng mô tiếp xúc . Khi nguồn tạo dao động cao tần 16 hoạt động thì dòng điện cao tần từ đầu điện cực 12 được lan toả xung quanh đầu điện cực và tạo ra nhiệt xung quanh điện cực . Hầu như toàn bộ chiều dài của điện cực 11 là dược bọc một lớp vỏ cách điện 13 , điều đó tránh nhiệt lan toả dọc điện cực . Bên trong là phần kim loại 15 dẫn dòng cao tần . Khối 14 là khối cho việc kết nối dòng cao tần và kết nối với ống dẫn đưa dung dịch vào và ra . Khối 14 có thể được chế tạo tách rời hoặc liền cùng điện cực 11 , khối 14 được làm bằng nhựa Plastic để tránh các ảnh hưởng tới quá trình tạo ảnh trong khi điều trị . Đường dẫn dung dịch vào là 38 dẫn các dung dịch dẫn điện có thể là nước hoặc nước muối từ khối chứa dung dịch FS . Đường dẫn dung dịch ra 43 được đưa về khối chứa dung dịch dẫn FS . Lưu lượng dung dịch đưa vào được điều chỉnh nhừo quá trình theo dõi nhiệt độ và trở kháng 20 và được điều khển qua bộ vi xử lý 44 theo thuật toán được cài đặt sẵn . Nhiệt độ của vùng khối u được theo dõi liên tục và đảm bảo nhiệt độ không được vượt quá nhiệt độ cho phép nhờ các sensor 23 nhiệt độ được đặt ở ben trong đầu điện cực 12 và được kết nối về khối theo dõi nhiệt độ 20 qua đường truyền 22 và đưa tới bộ vi xử lý 44 . Khối chứa dung dịch dẫn điện FS bao gồm bộ phận nguồn 34 kết nối với bộ điều khiển 32 , đồng thời một bơm dung dịch 30 là được kết nối với bộ điều khiển 32 . Đầu ra từ khối FS là được đưa tới điện cực thông qua bộ kết nối 38 . Điện cực trung tính R là được nối dất an toàn với toàn bộ hệ thống * Cấu tạo của hệ thống bơm FS (Fluid source) Hình 53: Cấu tạo của 1 hệ thống bơm chất dẫn điện sử dụng tay Hình : Cấu tạo của hệ thống bơm chất dẫn FS có mạch điều khiển Hình 54 : Câu tạo của hệ thống bơm dung dịch dẫn điện sử dụng lò xo Hình 55 : Hệ thống bơm sử dụng mạch điều khiển tự động giúp điều chỉnh lưu lượng dòng nước dẫn Hình trên trình bày cấu tạo của một hệ thống bơm dung dịch chất dẫn sử dụng mạch điều khiển . Bơm 306 bao gồm ống chứa dung dịch 350 chứa dung dịch được đưa vào từ nguồn 346 . Bơm 306 dựa trên hiện tượng chất áp điện , đặc biệt bơm 306 chứa màng ngăn 352 làm bằng nhựa đàn hồi có thể dãn dọc theo ống bơm . Một tranducer áp điện là được gắn trên màng ngăn 352 và kết nối với mạch điều khiển 356 và nối với hệ thống điều khiển Perfusion Controller 107 . Dưới sự điều khiển của Perfusion Controller 107 , mạch 356 sẽ đưa dòng qua tranducer áp điện 354 ở tần số cao , đó chính là nguyên nhân làm tranducer dao động và làm cho màng chắn 352 chuyển động dọc theo bơm . Khi quá trình bơm đang thực hiện , màng ngăn đang dịch chuyển về phía đầu bơm 306 , áp suất trong bơm tăng làm đóng van 1 chiều 358 ngăn dòng nước quay trở lại bơm 346 đồng thời mở van 360 đưa dụng dịch dẫn qua ống dẫn 128 vào điện cực . Khi màng ngăn chuyển động về phía cuối bơm 306 thì áp suất trong bơm giảm , dẫn đén đóng van 360 ngăn không cho dòng nước từ điện cực trở về đồng thời van 358 mở để đưa dòng dung dịch dẫn từ bơm 346 vào bơm . Mạch điều khiển Perfusion Controller dựa trên sự theo dõi nhiệt độ và trở kháng mô . 4.3.2/ Điện cực Cool-tip Cluster Nhằm tăng kích thước vùng điều trị và giảm thời gian điều trị so với các công nghệ sử dụng điện cực đơn thì Hãng Radionics đã phát triển điện cực Cluster gồm 3 điện cực đơn cùng được đưa vào khối u và mỗi điện cực đơn này đựoc kết nối riêng với từng đường dẫn dòng cao tần và đường dẫn dòng nước lạnh Cool-tip . Các điện cực đơn ở đây có kích thước nhỏ nên không gây hiện tượng chảy máu và các rủi ro . Bảng 7 : Kí hiệu của điện cực Cluster Cool-tip Hình 56 : Hệ thống điều trị Cool-tip sử dụng điện cực Cluster Hình trên là sơ đồ khối của hệ thống điều trị khối u bằng dòng cao tần sử dụng điện cực Cluster của Cool-tip . Hệ thống bao gồm 3 điện cực 1 , 2 , 3 là được dưa vào vùng khối u T , các đầu điện cực 4 , 5 , 6 là phần không có lớp vỏ cách điện sẽ đưa dòng cao tần vào khối u . Các điện cực được kết nối với máy tạo dòng cao tần 16 qua các cáp dẫn 10 , 11 , 12 . Khối tạo dao động cao tần có các thành phần điều khiển từ khối điều khiển 17 , điều khiển các thông số : công suất đầu ra , điều khiển nhiệt độ nhờ các cảm biến nhiệt độ đặt tại đầu điện cực , theo dõi và điều khiển trở kháng , điều khiển điện áp , dòng điện ... . Khối tạo dao động 16 được kết nối với khối hiển thị 18 hiển thị các thông số cần theo dõi trong quá trình hoạt động như : nhiệt độ trên từng điện cực , trở kháng , công suất , điện áp , dòng điện đầu ra . Điện cực trung tính 19 được kết nối với khối tạo dao động cao tần 16 qua cáp dẫn 20 và được kết nối bên ngoài cơ thể bệnh nhân . Khoảng cách giữa các điện cực có thể thay đổi nhờ một thiết bị dẫn 14 . Trên thiết bị dẫn 14 có nhiều vị trí khác nhau tương ứng với các vị trí đặt điện cực khác nhau tuỳ thuộc vào kích thước và vị trí khối u . Hình 57: Thiết bị dẫn (Guide block) giúp cho việc chọn khoảng cáh giữa các điện cực đơn trong điện cực Cluster Toàn bộ quá trình xác định vị trí khối u và quá trình đưa điện cực vào là được xác định bởi các phương pháp tạo ảnh như CT , MRI , US . Trên hình ta thấy khối hình ảnh 16 và đầu dò 15 là được dùng để xác định vị trí khối u và theo dõi quá trình đưa điện cực vào khối u . Các hình ảnh sau đó được hiển thị trên khối hiển thị hình ảnh 21 . Đồng thời khối hiển thị hình ảnh được két nối với hệ thống xử lí trung tâm Computer 26 để điều khiển các thông số về khối tạo dao động cao tần 16 và khối bơm dung dịch 32 . Khối bơm dung dịch được kết nối với các điện cực qua đường dẫn 33 để đưa các chất dẫn như nước lạnh hoặc nước muối giúp tăng cường việc điều trị . Hình 58 : Cấu tao bên trong của điện cực Coool-tip Cluster Việc sử dụng điện cực Cluster đã tạo ra được nhiều ưu điểm trong việc điều trị khối u . Tác dụng điều trị bằng điện cực Cluster tương đương với việc điều trị bằng một điện cực đơn có kích thước lớn , nhưng lại không gây ra các hiện tượng chảy máu do các điện cực sử dụng trong điện cực Cluster có kích thước nhỏ hơn . ưu điểm của việc điều trị sử dụng nhiều điện cực so với việc điều trị sử dụng 1 điện cực cỡ lớn đó là việc sử các điện cực nhỏ sẽ tránh các hiện tượng chảy máu . Việc bố trí cấu trúc các điện cực có thể thay đổi bới các bác sĩ . Cho ví dụ việc trèn điện cực Cluster kích thước mỗi điện cực đơn là 18 gauge ( 1,25 mm) sẽ có ít hiện tượng chảy máu và các rủi ro hơn so với việc sử dụng điện cực đơn kích thước 6,4 mm . Hình 59 : Đồ thị biểu diễn sự khác nhau giữa điện cực đơn Cool-tip và điện cực Cool-tip Cluster ( Điện cực đơn 82 ; điện cực Cluster 87) Hình trên biểu diễn sự phân bố nhiệt độ như là 1 hàm của khoảng cách từ điện cực tới vùng mô xung quanh . Đường cong 82 là đường biểu diễn sự phân bố nhiệt độ đối với điện cực đơn . Đường cong 87 biểu diễn sự phân bố nhiệt độ đối với điện cực Cluster . Khoảng cách giữa các điện cực đơn trong điện cực Cluster có ảnh hưởng tới quá trình điều trị . Dưới đây là sơ đồ thuật toán của hệ thống điều trị khối u sử dụng điện cực Cluster Cool-tip : Hình 60 : Sơ đồ thuật toán của hệ thống điều trị sử dụng điện cực Cluster 3.3/ Điện cực trung tính ( Neutral Electrode) Trong việc điều trị khối u bằng dòng cao tần bao giờ cũng sử dụng điện cực trung tính . Điện cực này có kích thước lớn hơn rất nhiều so với điện cực Acticve , nhằm tránh các hiện tượng cháy có thể xảy ra gây nguy hiểm cho bệnh nhân . Điện cực trung tính thường được đặt bên ngoài cơ thể bệnh nhân và chủ yếu đặt ở đùi , hông và phần trên của tay . Hình 61: Loại điện cực trung tính sử dụng trong hệ thống Cool-tip * Cấu tạo của một điện cực trung tính là được trình bày ở hình dưới : Hình 62: Cấu tạo của điện cực trung tính (Neutral Electrode) H : Lớp vỏ ngoài cùng phần tiếp xúc với bệnh nhân C : Lớp cách điện B : Lớp dẫn điện ( thường là nhôm Al ) F : Lớp vỏ ngoài phía bên ngoài . * Một số lưu ý khi đặt điện cực trung tính - Làm sạch bề mặt mô giữa phần tiếp xúc của điện cực và cơ thể - Chắc chắn rằng toàn bộ bề mặt điện cực là phải tiếp xúc hoàn toàn với bệnh nhân - Bảo đảm cách đất an toàn , tránh các vật dẫn điện - Không đặt điện cực trung tính lên vùng mô nhô lên - Không đặt điện cực trung tính lên các vùng da không phẳng - Không đặt điện cực trung tính lên vùng mô sẹo - Không đặt điện cực trung tính lên vùng mô có nhiều lông - Không đặt điện cực trung tính gần các điện cực ECG Việc đặt điện cực trung tính đúng vị trí sẽ cho kết quả điều trị tốt nhất tránh các rủi ro do nhiệt và do dòng dò có thể xảy ra . Với các hệ thống điều trị diện hiện nay đều có hệ thống báo hiệu bằng đèn hoặc âm thanh khi mà điện cực trung tính không được kết nối đúng . 4.4/ Khối nguồn Nhiệm vụ: Tạo ra năng lượng cần thiết để cung cấp cho các thiết bị điều trị điện cao tần. Nguồn cấp cho thiết bị điều trị điện cao tần gồm cả điện áp xoay chiều và một chiều do đó nguồn phải được thiết kế phù hợp. 4.4.1 Nguồn cấp điện áp một chiều Hình 63 : Sơ đồ của một nguồn một chiều Nguồn cấp điện áp một chiều biến đổi dòng điện xoay chiều của điện lưới đã hạ thế qua biến áp thành nguồn một chiều. Yêu cầu đối với loại nguồn này là điện áp ra ít phụ thuộc vào sự biến thiên của điện áp mạng, của tải, của nhiệt độ. Để đạt được yêu cầu đó thường phải dùng các mạch ổn định. Các tham số cơ bản của mạch cung cấp điện áp một chiều gồm: Điện áp ra Dòng điện ra Công suất cực đại Độ ổn định điện áp ra Điện trở trong Hệ số nhiệt của điện áp Các thông số này phải được đảm bảo đúng yêu cầu của thiết bị * Biến áp và chỉnh lưu Biến áp nguồn làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều của mạng thành điện áp xoay chiều có trị số cần thiết đối với mạch chỉnh lưu và cách li mạch chỉnh lưu với mạng điện. Các phần tử tích cực dùng để chỉnh lưu là các phần tử có đặc tuyến V-A không đối xứng sao cho dòng điện qua nó chỉ theo một chiều nhất định. Người ta thường dùng chỉnh lưu Silic đối với mạch công suất thấp và chỉnh lưu Selen đối với mạch công suất lớn. Các sơ đồ chỉnh lưu thường dùng là chỉnh lưu nửa sóng và chỉnh lưu toàn sóng. Trong đó sơ đồ dùng mạch cầu chỉnh lưu là sơ đồ có nhiều ưu điẻm hơn cả Chỉnh lưu nửa sóng Hình 64 : Sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa sóng dùng diot Hình 65 : Sơ đồ dạng điện áp của chỉnh lưu nửa sóng Điện thế của điện lưới là u1 có dạng hình sin u1=U1sinωt Sau khi hạ thế qua biến áp ta có điện áp u2 cũng có dạng hình sin u2=U2sinωt Điện áp u2 được chỉnh lưu bởi diot D, diot D chỉ cho dòng điện của nửa chu kì dương của điện áp u2 đi qua nên điện áp u2’ có dạng như hình vẽ. Điện áp u2’ lại được tụ điện C lọc phẳng ta thu được điện áp uc là điện áp một chiều Điện áp ra Ura là điện áp một chiều tuy nhiên nó có độ nhấp nhô rất lớn. Chỉnh lưu toàn sóng Hình 66 : Sơ đồ mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng diot Hình 67: Sơ đồ điện áp của mạch chỉnh lưu toàn sóng Điện áp lưới u1 có dạng hình sin u1=U1sinωt Sau khi hạ áp qua biến áp đối xứng ta có hai điện áp đối xứng u21 và u22 Điện áp u21 được chỉnh lưu bởi diot D1 Điện áp u22 được chỉnh lưu bởi diot D2 Tổng hợp hai điện áp chỉnh lưu đó ta được điện áp sau khi chỉnh lưu U2’ Điện áp U2’ sau khi được lọc bởi tụ điện C ta được điện áp uc có độ nhấp nhô giảm Điện áp ura trong chỉnh lưu toàn sang có độ nhấp nhô thấp hơn nhiều so với điện áp ura trong chỉnh lưu nửa sóng. Hình 68 : Sơ đồ mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng diot cầu Mạch chỉnh lưu toàn sóng sử dụng diot cầu cũng có chức năng tương tự như mạch chỉnh lưu toàn sóng sử dụng hai diot như ở trên * Mạch ổn áp Điện áp sau khi chỉnh lưu và lọc vẫn còn có độ nhấp nhô rất lớn và không ổn định. Các mạch ổn định có nhiệm vụ giữ cho điện áp hay dòng điện ra không thay đổi khi điện áp vào cũng như tải và nhiệt độ thay đổi. Thông thường các mạch ổn định có tác dụng làm giảm sự nhấp nhô của điện áp cũng như tạp âm, do đó có thể giảm bớt điện trở, tụ điện lọc, giảm bớt kích thước của nguồn cấp. Mạch ổn áp ding diot zener Lợi dụng đặc tính của diot zener: Có một đoạn đặc tuyến mà khi dòng điện thay đổi với biên độ lớn thì điện áp vẫn ổn định. Hình 69 : Đặc tuyến V-A và mạch sử dụng diot zener Hiệu quả ổn định điện áp của diot zener được thể hiện tại đoạn đặc tuyến ứng với u8V thì rz vẫn tăng nhưng không nhiều nên vẫn có thể ding để ổn áp được. Vì vậy khi cần ổn định điện áp lớn nên dùng nhiều diot zener có Uz=8V mắc nối tiếp hơn là chỉ ding một diot zener có điện áp lớn. Sơ đồ ổn định điện áp dùng diot zener được biểu diễn ở hình trên. Theo sơ đồ này ta có Ura’=Uz. Hệ số ổn định điện áp G: Hệ số ổn áp tương đối S: Mạch sử dụng diot zener thường được ding với mạch công suất thấp, vì hiệu suất của nó thấp, tổn hao trên R và r lớn. Các mạch ổn áp dùng transistor Các mạch ổn áp dùng transistor là các mạch ổn áp nối tiếp và các mạch ổn áp song song. Các mạch này có thể ccung cấp điện áp ra một chiều đầu ra ổn định ở một giá trị nhất định ngay cả khi giá trị điện áp đầu vào thay đổi hoặc tảit hay đổi. Một số loại mạch ổn áp sử dụng transistor Hình 70 : Mạch ổn áp nối tiếp dùng transistor Hình 71 : Mạch ổn áp song song dùng transistor Các mạch ổn áp dùng IC ổn áp Rất nhiều mạch trong các thiết bị điều trị điện sử dụng các loại IC ổn áp. Các IC ổn áp chứa nguồn điện áp chuẩn, khuếch đại so sánh, phần tử điều khiển bảo vệ quá tải , tất cả trong một IC đơn lẻ. Mặc dù cấu tạo bên trong IC khác so với các mạch ổn áp khác nhưng những hoạt động bên ngoài thì như nhau. Điện áp ổn áp cũng có thể điều chỉnh được hoặc là cố định. Dòng tải của IC có thể từ hàng trăm mA đến hàng chục A do đó rất phù hợp với các mạch trong các thiết bị điều trị điện . Các IC ổn áp điển hình như các IC thuộc họ IC 78XX, 79XX, LM317 … Hình 72 : Mạch ổn áp dùng IC ổn áp 4.4.2 Nguồn cấp điện áp xoay chiều Trong các thiết bị điều trị điện , có một số thành phần sử dụng điện áp xoay chiều do đó cần phải có nguồn cấp điện áp xoay chiều. Nguồn cấp điện áp xoay chiều cho dao mổ điện chỉ gồm biến áp để biến đổi điện áp lưới thành điện áp xoay chiều có điện áp phù hợp đối với thiết bị. Hình 73 : Mạch tạo điện áp tổng hợp trong thiết bị điều trị điện 4.5. Khối tạo dạng sóng cao tần Mạch tạo dạng sóng cao tần trong các thiết bị điều trị điện cao tần có nhiệm vụ tạo ra dao động cao tần ở tần số phù hợp, dao động này sau đó được điều chế thành dạng phù hợp với các chế độ sử dụng của thiết bị điều trị điện cao tần dưới sự điều khiển của mạch điều khiển. Như vậy trong khối tạo dạng sóng cao tần có hai mạch chính là mạch tạo dao động cao tần và mạch điều chế dao động cao tần 4.5.1 Mạch tạo dao động cao tần Với hệ thống điều trị điện cao tần thì tần số nằm trong khoảng từ 200 kHz – 3,3 MHz . Do đó mạch tạo dao động cao tần có nhiệm vụ tạo ra dao động cao tần nằm trong dải tần số này. Nguyên tắc của mạch tạo dao động được chỉ ra trong sơ đồ khối: Hình 74 : Sơ đồ khối của một khối tạo dao động Trong đó: Khối 1 là khối khuếch đại có hệ số khuếch đại là: Khối 2 là khối hồi tiếp có hệ số truyền đạt là: Nếu đặt ở đầu vào tín hiệu vào là Xv và giả thiết rằng KKht=1 thì X’r=Xv vì X’r=KKhtXv . Vậy tín hiệu vào của mạch khuếch đại Xv và tín hiệu ra của mạch hồi tiếp X’r bằng nhau cả về mặt biên độ và tần số. Lúc này ta có sơ đồ khối của mạch dao động làm việc theo nguyên tắc hồi tiếp. Trong sơ đồ khối này chỉ có dao động với tần số thoả mãn điều kiện KKht=1. Mà ta có Hay: KKht=1 (1) φk+φht=2nπ (n=0,±1,±2…) (2) k là modun hệ số khuếch đại kht là modun hệ số hồi tiếp φk là góc dịch pha của bộ khếch đại φht là góc dịch pha của bộ hồi tiếp Điều kiện (1) gọi là điều kiện cân bằng biên độ. Nó cho thấy mạch chỉ có thể dao động khi hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có thể bù được tổn hao do mạch hồi tiếp gây ra. Còn điều kiện (2) là điều kiện cân bằng pha, nó cho thấy dao động chỉ có thể phát sinh khi tín hiệu hồi tiếp về đồng pha với tín hiệu vào. Để có được dao động cần phải: * ổn định biên độ dao động: Khi mới động mạch điều kiện cân bằng pha (2) được thoả mãn ở tần số nào đó, đồng thời KKht>1 thì trong mạch phát sinh dao động ở tần số đó, mạch ở trạng thái quá độ. ở trạng thái xác lập, biên độ dao động không đổi ứng với KKht=1. Để đảm bảo ổn định biên độ ở trạng thái xác lập, có thể thực hiện các biện pháp sau: Hạn chế biên độ điện áp ra bằng cách chọn trị số biên độ điện áp nguồn cấp một chiều thích hợp. Biết rằng biên độ điện áp xoay chiều cực đại trên đầu ra điện áp xoay chiều cực đại trên đầu ra mạch khuếch đại luôn nhỏ hơn giá trị điện áp cung cấp một chiều cho phần tử khuếch đại đó. Dịch chuyển điểm làm việc trên đặc tuyến phi tuyến của phần tử tích cực nhờ thay đổi điện áp phân cực đặt lên cực điều khiển của phần tử khuếch đại Dùng mạch hồi tiếp phi tuyến hoặc phần tử hiệu chỉnh ví dụ điện trở nhiệt hoặc điện trở thông của diot. * ổn định tần số dao động: Vấn đề ổn định tần số dao động liên quan chặt chẽ đến điều kiện cân bằng pha. Khi dịch pha giữa điện áp hồi tiếp đưa về và điện áp ban đầu thay đổi, sẽ dẫn đến sự thay đổi tần số dao động. Trong điều kiện (2), cho n=0 ta có: φ=φk+φht=0 Nói chung góc pha φk và φht phụ thuộc vào tham số các phần tử của mạch và phụ thuộc vào tần số. Do đó có thể viết lại điều kiện (2) một cách tổng quát như sau: φk(m,ω)+φht(n,ω)=0 Trong đó m và n đặc trưng cho tham số của các phần tử trong mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp. Vi phân toàn phần biểu thức trên và biến đổi ta nhận được biểu thức: Từ biểu thức trên suy ra các biện pháp nhằm nâng cao độ ổn định tần số của mạch dao động: Thực hiện các biện pháp nhằm giảm sự thay đổi tham số dm của mạch khuếch đại và tham số dn của mạch hồi tiếp bằng cách: dùng ổn áp, các phần tử có hệ số nhiệt nhỏ, giảm ảnh hưởng của tải đến mạch dao động bằng cách mắc thêm tầng đệm ở đầu ra tạo dao động, dùng linh kiện có sai số nhỏ, dùng các phần tử ổn nhiệt. Thực hiện các biện pháp nhằm giảm tốc độ thay đổi góc pha theo tham số của mạch. Bằng cách chọn mạch tạo dao động thích hợp (ba điểm điện cảm, ba điểm điện dung, ghép biến áp, …) Thực hiện tăng tốc độ biến đổi của góc pha theo tần số bằng cách sử dụng các phần tử có phẩm chất cao. Nói chung, mạch tao dao động có thể có các kiểu như sau: Mạch tạo dao động ba điểm điện cảm Mạch tạo dao động 3 điểm điện dung Mạch tạo dao động ghép biến áp Mạch tạo dao động đổi pha Mạch tạo dao động càu Wien Mạch dao động cộng hưởng Sau đây chúng ta có thể xét một số mạch tạo dao động 4.5.1.1 Mạch tạo dao động ba điểm Mạch tạo dao động ba điểm gồm có mạch tạo dao động ba điểm điện cảm và mạch tạo dao động ba điểm điện dung có sơ đồ nguyên lý như hình vẽ Mạch tạo dao động ba điểm điện cảm a / b/ Hình 75: Mạch tạo dao động 3 điểm điện cảm Hình a/ là sơ đồ nguyên lý của mạch tạo dao động ba điểm điện cảm và hình b/ là sơ đồ tương đương của nó. L và C tạo thành một mạch dao động được mắc giữa collector-base, chúng quyết định tần số làm việc của bộ tạo dao động. Lợi dụng đặc điểm là điện áp ở hai đầu cuộn lệch pha nhau 180o, qua điểm rút đầu ra trên điện trên điện cảm sẽ có một phần hồi tiếp đưa về giữa emite-base của transistor khiến điện áp hồi tiếp về base thoả mãn điều kiện hồi tiếp dương và mạch có thẻ dao động. Điện trở Re dùng để ổn định chế độ làm việc cho transistor. b) Mạch dao động ba điểm điện dung Hình 76 : Mạch tạo dao động 3 điểm điện dung a/ b/ Hình a/ là sơ đồ nguyên lý của mạch dao động ba điểm điện dung. Trong đó L và C tạo thành mạch dao động quyết định tần số của mạch dao động. Điện áp cộng hưởng trên L và C qua các tụ phân áp C1 và C2 đưa điện áp hồi tiếp trở về emite-base của transistor, như vậy điện áp ở collector và base sẽ lệch pha nhau 180o thoả mãn điều kiện về pha để có thể tạo dao động. Các điện trở R1, R2, R3 dùng để ổn định chế độ làm việc của transistor. Các tụ điện C3, C4 đều là tụ thoát cao tần. 4.5.1.2 Mạch tạo dao động ghép biến áp Hình 77: Mạch tạo dao động ghép biến áp Điện áp dao động trên mạch LC được hồi tiếp một phần qua cuộn ghép Lgh đưa về base. Nếu các cuộn L và Lgh được quấn cùng chiều thì điện áp ở base và collector sẽ lệch pha nhau 180o, thoả mãn điều kiện pha để có thể tạo dao động . 4.5.1.3 Mạch dao động đổi pha dùng IC Hình 78 : Mạch tạo dao động đổi pha dùng IC Mạch này dùng ba tầng hồi tiếp RC để chuyển pha cần thiết là 180o và lúc này mạch tao ra được dao động với tần số là 4.5.1.4 Bộ tạo dao động cầu Viên Hình 79 : Mạch tạo dao động cầu Viên Bộ tạo dao động cầu Viên sử dụng một mạch cầu RC với tần số được xác định bởi R và C Hình 80 : Mạch tạo dao động cao tần sử dụng trong thiết bị điều trị điện cao tần Hình 81 : Sơ đồ mạch của một hệ thống điều trị điện cao tần có điều khiển xung trong chế đô Coagulation Khối khuếch đại công suất Khối khuếch đậi công suất có nhiệm vụ đưa ra công suất đủ lớn để kích thích cho tải . Công suất ra cỡ hàng trăm Watt . Công suất này được đưa đến các tầng sau dưới dạng điện áp hoặc dòng điện có biên dộ lớn . Các tham số của tầng khuếch đậi công suất Hệ số khuếch đại công suất : Hệ số khuếch đại công suất Kp là tỉ số giữa công suất ra và công suất vào Hiệu suất : Hiệu suất là tỉ số giữa công suất ra Pr và công suất cung cấp một chiều P0 Hiệu suất càng lớn thì công suất tổn hao càng nhỏ Hình 82 : Mạch khuếch đại công suất trong thiết bị điều trị điện . Khối điều khiển độ rộng xung trong chế độ Coagulation Trong chế độ Coagulation việc điều khiển độ rộng xung cũng như thời gian tồn tai xung có ảnh hưởng tới hiệu quả của quá trình điều trị . Dưới đây là sơ đồ mạch của khối điều khiển độ rộng xung trong một số thiết bị điều trị điện cao tần . Hình 83 : Mạch điều khiển độ rộng xung trong thiết bị điều trị điện cao tần Hình 84 : Tạo ảnh siêu âm 4.8. Khối chuẩn đoán hình ảnh Hình ảnh theo dõi trong các phương pháp điều trị nhiệt như Laser , sóng vi ba , sóng cao tần là phải rõ rệt với các tổ chức mô khác nhau và hoàn toàn phải cho hình ảnh tốt nhất về các vùng điều trị cũng như ảnh hưởng của nhiệt trong quá trình điều trị . Chức năng chẩn đoán hình ảnh trong hệ thồng điều trị bằng việc sử dụng năng lượng nhiệt của các dòng cao tần được yêu cầu hoàn thành ở 3 khâu : Định vị khối u trước quá trình điều trị Theo dõi việc đưa điện cực trong quá trình điều trị Theo dõi kết quả sau khi điều trị 4.8.1/ Phương pháp tạo ảnh bằng siêu âm US – Ultrasound Image Thuận lợi cho việc theo dõi trong quá trình điều trị , quá trình tiến hành đưa diện cực vào khối u . Giá thành thấp , dễ sử dụng . Hình 85 : Hình ảnh theo dõi bằng siêu âm 4.8.2/ Phương pháp tạo ảnh cắt lứop điện toán CT – Computer Tomography Image Phương pháp này cho hình ảnh rõ nét trong việc xác định vị trí khối u so với siêu âm , nhưng không thuận lợi cho quá trình theo dõi trong điều trị . Hình 86 : Tạo ảnh bằng chụp cắt lớp điện toán CT 4.8.3/ Phương pháp tạo ảnh Cộng hưởng từ MRI – Magnetic Resonance Image Phương pháp này thích hợp cho việc xác định vị trí khối u một cách rõ ràng , so với các phương pháp khác thì phương pháp này không gây ảnh hưởng bởi các tia xạ . Tuy nhiên trong quá trình điều trị thì phương pháp này không được sử dụng do ảnh hưởng của từ trường đến các vật dẫn điện và các dây cáp . Hình 87 : Tạo ảnh bằng chụp cộng hưởng từ MRI Needle positioning Real-time control Ultrasound/Sonography + + + + Echogenic zone shows the thermal effects Computer Tomography + + Precise scans - Thermal effects can not be seen Bảng 8 : So sánh các phương pháp tạo ảnh sử dụng trong quá trình điều trị Magnetic Resonance Imaging + + + Very precise scans , no radioactive rays Do not work due to strong interference Hình 89 : Hệ thống chuẩn đoán hình ảnh trong hệ thống Cool-tip Chương 5 . ảnh hưởng xảy ra trong điều trị điện Các rủi ro có thể xảy ra trong các thiết bị diều trị điện đó là : An toàn trong cách điện Cách đặt điện cực trung tính Các thiết bị phụ trợ Capacitive Coupling Direct Coupling Insulation Failure 5.1/ An toàn trong cách điện Trong quá trình điều trị bằng các thiết bị điều trị điện có thể có những ảnh hưởng từ các thiết bị điện khác . Mỗi một thiết bị điện lại có một nguồn khác nhau (tức là không chung đất ) chính điều đó sẽ gây ra các hiện tượng giật do sự chênh lệch điện thế giữa các nguồn khác nhau . Hình 90 : Hiện tượng Burn xảy ra tại vị trí đặt điện cực ECG Ngoài ảnh hưởng của các thiết bị điện thì các vật dẫn điện cũng gây ra các ảnh hưởng tới quá trình điều trị cụ thể có thể gây giật hoặc cháy bỏng ở vùng tiếp xúc điện cực . Trong máy đốt u gan cao tần thì dòng điện sẽ chạy từ điện cực Active đến điện cực trung tính , nhưng nếu trên cơ thể bệnh nhân còn các điện cực khác đó có thể là các điện cực của thiết bị theo dõi điện tim ECG , các vật dẫn như giường , chuyển mạch chân ... Chính điều này làm cho dòng điện không chỉ đi từ điện cực Active đến điện cực trung tính mà có thể đi tới các điện cực khác và gây ra các hiện tượng bỏng , cháy tai vị trí tiếp xúc . Hình 91: Rủi ro xảy ra khi có sự can thiệp của một điện cực phụ (ECG) Để tránh các rủi ro có thể xảy ra trong các thiết bị điện khác nhau hoặc việc an toàn trong cách điện , thì việc cách li giữa nguồn cung cấp cho bệnh nhân và nguồn ngoài được thực hiện bằng các nguồn biến áp . Hình 92 : Cách đất an toàn trong quá trình điều trị điện 5.2/ Cách đặt điện cực trung tính Mật độ dòng điện đi từ điện cực Active đến điện cực trung tính là giảm dần . Điện cực Active có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với điện cực trung tính . Chính vìvậy việc đặt điện cực trung tính rất quan trọng , nếu toàn bộ bề mặt điện cực trung tính không được tiếp xúc với vùng mô bệnh nhân có thể xảy ra hiện tượng bỏng cháy tại vùng tiếp xúc . Hình 93 : Sự phân bố mật độ dòng điện từ điện cực Active đến điện cực trung tính Một số các hiện tượng bỏng xảy ra tại vùng tiếp xúc giữa mô và điện cực trong tính là do hướng của điện cực trung tính không được tối ưu . Hình 94 : Hướng đặt điện cực trung tính trên cơ thể bệnh nhân 5.3/ ảnh hưởng từ các thiết bị phụ trợ Hiện tượng Capacitive Coupling : Trong quá trình đưa các điện cực vào khối u thường được dẫn đường bởi các vỏ dẫn đường( hay còn gọi là Trocal) , các Trocal này có thể làm bằng kim loại điều này sẽ sinh ra hiện tượng truyền dòng điện từ điện cực tới Trocal và gây ảnh hưởng tới vùng mô tiếp xúc Trocal . Hiện tượng này gọi là Capacitive Coupling Hình 95 : Hiện tượng Capacitive Coupling Hiện tượng Direct Coupling : Trong quá trình điều trị bằng điện có thể sử dụng các ống nội soi để theo dõi quá trình điều trị . Khi điện cực Active chạm vào các ống nội soi này thì làm cho các ống nội soi trở thành điện cực và gây ra các ảnh hưởng tai vùng mô mà các ống nội soi này tiếp xúc . Hiện tượng này gọi là Direct Coupling . Hình 96 : Hiện tượng Direct Coupling Insulation Failure : Đây là yếu tố gây ảnh hưởng tới quá trình điều trị , gây ra các hiện tượng cháy , bỏng các vùng mô không mong muốn do lớp vỏ cách điện của điện cực khi sử dụng với điện áp cao hoặc do vật liệu chế tạo lớp vỏ cách điện không tốt . Hình 97 : Hiện tượng Insulation Failure Kết luận Với Hệ thống điều trị u gan bằng điện cực Cool-tip của hãng Radionics giúp cho việc điều trị các khối u nhanh hơn , an toàn hơn . Quá trình điều trị kéo dài khoảng trong vòng 12 phút , với hệ thóng làm mát điện cực bằng dòng nước lạnh chạy trong điện cực giúp quá trình điều trị tránh khỏi các hiện tượng chấy mô , với kích thước điện cực được thiết kế đặc biệt giúp cho việc điều tri đuợc dễ dàng hơn , không gây hiện tượng chảy máu sinh thiết . Với quá trình tìm hiểu về Hệ thống điều trị u gan bằng điện cực Cool-tip , em mong muốn mang lại những kiến thức cơ bản về hệ thống điều trị điện bằng năng lượng của dòng cao tần cho các bạn sinh viên khoá sau , những người có mục đích tìm hiểu về hệ thống này . Tuy nhiên do thời gian có hạn và tài liệu về máy còn hạn chế nên trong quá trình trình bày đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót . Em mong được sự góp ý từ các bạn đọc cũng như các thầy cô để đồ án của em hoàn chỉnh hơn . Tài liệu tham khảo - Cơ sở điện sinh học – Nguyễn Phan Kiên , Nguyễn Thái Hà - An toàn bức xạ và an toàn điện trong y tế – Hoàng Ngọc Liên , Nguyễn Đức Thuận , Nguyễn Thái Hà - Mạch và xử lý tín hiệu y sinh – Nguyễn Phan Kiên - Kĩ thuật Mạch điện tử – Phạm Minh Hà - Bài giảng môn Hệ thống thông tin y tế – Vũ Duy Hải - Tài liệu về máy đốt u gan Electrotom HiTT 106 – Brechtold - Comparison of cryoablation , radiofrequency ablation and high-intensity focused ultrasound for treating small renal tumours – KYLE J.WELD and JAIME LANDMAN - Pulsed and Continous radiofrequency current adjacent to the cervical dorsal root ganglion ò the rat induces late cellular activity in the dorsal horn – Anesthesiology , V 102 , No 1 , Jan 2005 - Thermal Ablation Therapy for Focal Malignancy:A Unified Approach to Underlying Principles, Techniques,and Diagnostic Imaging guidance - S. Nahum Goldberg1, G. Scott Gazelle2, Peter R. Mueller2 - Hepatic Radiofrequency Ablation With Internally Cooled Probes: Effect of Coolant Temperature on Lesion Size - Dieter Haemmerich, Member, IEEE, Louay Chachati, Andrew S. Wright, David M. Mahvi, Fred T. Lee - Radio-Frequency Thermal Ablation with NaCl Solution Injection: Effect of Electrical Conductivity on Tissue Heating and Coagulation—Phantom and Porcine Liver Study1 - Percutaneous Radiofrequency Thermal Ablation with Hypertonic Saline Injection: In Vivo Study in a Rabbit Liver Model - Image-guided Radiofrequency Tumor Ablation: Challenges and Opportunities—Part II - Tissue using diagnostic ultrasound - Large-Volume Tissue Ablation with Radio Frequency by Using a Clustered, Internally Cooled Electrode Technique: Laboratory and Clinical. . . 1 - Hepatic Metastases: Percutaneous Radio-Frequency Ablation with Cooled-Tip Electrodes - Hepatic Bipolar Radio-Frequency Ablation Between Separated Multiprong Electrodes Dieter Haemmerich, Student Member, IEEE, S. Tyler Staelin, Supan Tungjitkusolmun, Member, IEEE, Fred T. - Radiofrequency Ablation: Review of Mechanism, Indications, Technique, and Results - Principles and techniques of liver tumor ablation: laser induced thermotherapy - Thomas J. Vogl, Kathrin Eichler, Thomas Lehnert, Ralf Straub, Martin Mack - A Comparative Experimental Study of the In-vitro Efficiency of ypertonic Saline-Enhanced Hepatic Bipolar and Monopolar Radiofrequency Ablation - Practical Electrosurgery - Electrosurgery Self-Study Guide - Tumor Ablation with Radio-frequency Energy - - - - - - - - - mục lục