Nghiên cứu chế tạo thiết bị phục hồi chức năng chi dưới

Abstract

Ngày nay, số người bị bệnh tai biến mạch máu não ngày càng tăng ở trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Tai biến mạch máu não ảnh hưởng rất lớn đến bệnh nhân nếu không chữa trị kịp thời, tỷ lệ tử vong do tai biến mạch máu não ngày càng tăng, bệnh xảy ra ở nhiều lứa tuổi khác nhau, thông thường tai biến mạch máu não gây liệt nửa người, liệt các chi… Do đó phục hồi chức năng sau di chứng tai biến mạch máu não là một yêu cầu cấp bách để phục hồi chức năng vận động cho bệnh nhân tai biến mạch máu não. Qua tham khảo nhiều bài báo và sách chuyên khảo quốc tế cũng như trong nước được công bố trong các năm gần đây thì nội dung “Nghiên cứu thiết bị phục hồi chức năng chi dưới” đã được nhiều tác giả quan tâm. Ngoài ra, việc nghiên cứu chế tạo thiết bị y tế phục vụ cộng đồng trong nước đang được nhà nước khuyến khích nghiên cứu phát triển. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu chế tạo thiết bị phục hồi chức năng chi dưới có 3 bậc tự do phục vụ điều trị cho bệnh nhân tai biến mạch máu não (có bậc cơ 1 đến 3), với các bài tập thụ động gấp và duỗi ở khớp háng, khớp gối và khớp cổ chân. Về lý thuyết là nghiên cứu thiết lập các phương trình động học và động lực học của mô hình. Thiết lập mối quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra của cơ cấu chấp hành, áp dụng bộ điều khiển PID và bộ điều khiển Trượt để nghiên cứu đáp ứng của mô hình về vị trí góc quay của các khớp so với giá trị góc quay cài đặt. Mô phỏng đáp ứng của mô hình trên máy vi tính bằng phần mềm Matlab, với kết quả mô phỏng được sẽ phân tích và lựa chọn bộ điều khiển phù hợp cho mô hình. Về nghiên cứu thực nghiệm là thiết kế kết cấu của thiết bị, tính toán và chọn cơ cấu dẫn động các khớp là động cơ một chiều kết hợp với cơ cấu truyền động tịnh tiến cơ khí. Tiến hành gia công các chi tiết của thiết bị với vật liệu là nhôm, sử dụng công nghệ in 3D để in các bộ phận che đỡ cho bệnh nhân tránh tiếp xúc trực tiếp với kim loại. Thiết kế và lắp ráp mạch điều khiển cơ cấu chấp hành, mạch đọc tín hiệu cảm biến đo góc quay và đo dòng điện của tải. Thực hiện lắp ráp các chi tiết cơ khí, ghép nối tương thích giữa mạch điều khiển, phần mềm theo dõi và điều khiển thiết bị với cơ cấu chấp hành để thành một thiết bị nghiên cứu thực nghiệm đảm bảo các yêu cầu của trang thiết bị y tế. Trên cơ sở kết quả của nghiên cứu lý thuyết, thiết lập các thông số cho bộ điều khiển và xây dựng giải thuật điều khiển. Viết chương trình điều khiển và giao diện phần mềm điều khiển từ máy tính cho mô hình bằng phần mềm Visual Basic. Với phần mềm này thông số tập luyện của bệnh nhân sẽ được hiển thị bằng đồ thị theo thời gian thực, nhờ đó bệnh nhân và kỹ thuật viên theo dõi đánh giá quá trình tập luyện. Mô hình đã được vận hành với các chế độ không tải và với người tình nguyện để kiểm tra tính an toàn và các tham số kỹ thuật. Thiết bị đã đạt được giấy chứng nhận Thử nghiệm thiết bị do Viện trang thiết bị và công trình y tế - Bộ Y tế đánh giá. Mô hình cũng đã được cho phép triển khai khảo sát đánh giá tính an toàn và hiệu quả vận hành tại Khoa Phục hồi chức năng Bệnh viện Đa khoa Trung ương Quảng Nam. Thiết bị đã được lấy ý kiến đánh giá của bác sĩ và kỹ thuật viên, thử nghiệm đánh giá trên 10 bệnh nhân tại Khoa Phục hồi chức năng. Kết quả đã được Hội đồng Y đức trong Y sinh học của Bệnh viện Đa khoa Trung ương Quảng Nam công nhận thiết bị đảm bảo tính an toàn và vận hành. Ngoài ra thiết bị cũng đang được triển khai đánh giá hiệu quả điều trị cho bệnh nhân tại Khoa Phục hồi chức năng Bệnh viện Đa khoa Trung ương Quảng Nam. Kết quả của đề tài sẽ thúc đẩy phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị hỗ trợ tập phục hồi chức năng chi dưới, kết quả này là một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu và làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị y tế. Công nghệ chế tạo thiết bị tương đương với thiết bị nước ngoài, ngoài ra giao diện phần mềm điều khiển là Việt hóa nên dễ dàng trong việc vận hành thiết bị đây là ưu điểm lớn so với các thiết bị ngoài nước. Góp phần nâng cao tiềm lực nghiên cứu và chế tạo thiết bị y tế ở nước ta, từng bước hạn chế sự phụ thuộc vào công nghệ chế tạo của các nước tiên tiến trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu liên quan đến đề tài đã được công bố gồm: 04 bài báo được đăng trên tạp chí nước ngoài trong đó 03 bài thuộc tạp chí ISI. Ngoài ra, tác giả cũng đã công bố 04 báo cáo khoa học được đăng trong kỷ yếu của các hội nghị quốc tế trong đó 3 bài Scopus và 01 bài báo cáo khoa học được đăng trong kỷ yếu của hội nghị chuyên ngành trong nước.