zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Y Tế - Sức Khoẻ

» Y khoa - Dược

Nghiên cứu ảnh hưởng của sắc tố da tới tương tác của tia laser bước sóng 650 nm trên mô da

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Báo xấu

27
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Laser công suất thấp bước sóng 650 nm đã được ứng dụng có hiệu quả trong việc kích thích nhanh lành vết thương bề mặt da, giúp giảm chi phí điều trị, không gây tác dụng phụ. Tác dụng của tia laser lên cơ thể sống phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như mật độ, công suất, thời gian, đặc trưng cá thể của người bệnh. Trong bài báo này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của các loại da có sắc tố khác nhau tới sự lan truyền của chùm tia laser.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của sắc tố da tới tương tác của tia laser bước sóng 650 nm trên mô da

Thông tin khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SẮC TỐ DA TỚI TƯƠNG TÁC CỦA TIA LASER BƯỚC SÓNG 650 nm TRÊN MÔ DA Lê Hải Nam*, Đỗ Khoa Bình, Huỳnh Việt Dũng, Nguyễn Sỹ Sửu, Lại Hải Bình Tóm tắt: Laser công suất thấp bước sóng 650 nm đã được ứng dụng có hiệu quả trong việc kích thích nhanh lành vết thương bề mặt da, giúp giảm chi phí điều trị, không gây tác dụng phụ. Tác dụng của tia laser lên cơ thể sống phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như mật độ, công suất, thời gian, đặc trưng cá thể của người bệnh. Trong bài báo này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của các loại da có sắc tố khác nhau tới sự lan truyền của chùm tia laser. Từ khóa: Laser công suất thấp; Kích thích nhanh lành vết thương; Lan truyền của chùm tia laser. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Tổn thương bề mặt da là sự phá vỡ cấu trúc và chức năng bình thường của da và mô mềm bên dưới gây ra bởi chấn thương hoặc căng thẳng cơ học mãn tính (ví dụ loét do tư thế nằm, đặc biệt với người bệnh nằm một chỗ lâu ngày), nếu không được điều trị sẽ dẫn đến nhiễm trùng và rất khó chữa khỏi. Trong các kỹ thuật, công nghệ mới đã được ứng dụng để làm tăng hiệu quả làm lành vết thương bề mặt da, phương pháp điều trị bằng laser công suất thấp (công suất
Thông tin khoa học công nghệ Monte Carlo, đây là cách tiếp cận được sử dụng rộng rãi đối với các hàm mật độ xác suất lấy mẫu để mô phỏng một loạt các vấn đề [4]. 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Các tham số quang học của mô cần phải xác định là: hệ số hấp thụ (μa), hệ số tán xạ (μs), hệ số bất đẳng hướng (g), hệ số chiết suất (khúc xạ) của mô (n), độ dày của mô (d). - Chiết suất của mô (n): đối với bề mặt da, hệ số chiết suất là 1,4 [5]. - Hệ số bất đẳng hướng (g): đối với ánh sáng trong dải bước sóng nhìn thấy và hồng ngoại gần thì g=0,9 [6]. - Độ dày của lớp mô: trong khảo sát về tác động của tia laser tới lớp trung bì, chúng tôi tính toán với độ dày là 0,35 cm, là độ dày tối đa của tất cả các vùng mô da trong cơ thể người. - Hệ số tán xạ của mô (μs [cm-1]): được tính thông qua hệ số suy giảm tán xạ và hệ số bất đẳng hướng theo công thức [7]: μs = μs’ / (1-g) (1) Hệ số suy giảm tán xạ (μs’) được xác định theo công thức [7]: μs’ = a. (2) Với λ là bước sóng cần khảo sát. Trong bài báo này, λ = 650 nm Dựa trên các kết quả nghiên cứu, giá trị của a và b đối với vùng mô da là [7]: a = 46 cm-1 ; b = 1,421 Từ các giá trị của a, b và các công thức (1), (2), ta tính được giá trị của hệ số tán xạ của mô da đối với bước sóng 650 nm là: μs = 316,843 (cm-1) - Hệ số hấp thụ của mô (μa [cm-1]): phụ thuộc vào các thành phần bên trong mô theo công thức [7]: μa = B.S. μaoxy + B(1-S) μadeoxy + W μanước + F. μamỡ + M. μamelanosome + 2,3.Cbili.εbili + 2,3.CβC.εβC (3) Trong đó: S: Thành phần thể tích độ bão hòa của oxy trong máu B: Thành phần thể tích máu trung bình trong mô W: Thành phần thể tích nước trong mô Bili: Thành phần thể tích nồng độ bịlirubin βC: Thành phần thể tích nồng độ β-carotene F: Thành phần thể tích mỡ M: Thành phần thể tích melanosome trong mô. Thành phần bilirubin và β-carotene thường ít đóng góp vào sự hấp thụ của mô đối với ánh sáng và có thể bỏ qua. Đối với các loại da khác nhau, dữ liệu cho các tham số thành phần thể tích của mô đối với bước sóng 650 nm được cho trong bảng 1 [7, 8]: Bảng 1. Dữ liệu về các tham số thành phần thể tích của mô đối với các loại da. Loại da B S W F M I - II 0,0034 0,985 0,214 0,277 0,0087 III - IV 0,0041 0,992 0,261 0,225 0,0115 V - VI 0,0012 0,993 0,166 0,187 0,0165 Hệ số hấp thụ của từng thành phần khác nhau bên trong mô đối với bước sóng 650 nm được cho trong bảng 2 [9-13]: Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 74, 8 - 2021 159
Thông tin khoa học công nghệ Bảng 2. Hệ số hấp thụ của các thành phần bên trong mô đối với bước sóng 650 nm. Bước sóng μaoxy μadeoxy μanước μamỡ μamelalosome (nm) (cm-1) (cm-1) (cm-1) (cm-1) (cm-1) 650 1,98 20,2 3,2.10-3 0,471 2,83.102 Từ công thức (3) và dữ liệu trong các bảng 1 và 2, chúng ta có thể tính được giá trị hệ số hấp thụ của từng loại sắc tố da khác nhau đối với bước sóng laser 650 nm, kết quả như sau: Da loại I – II: μa = 2,6 cm-1; Da loại II – IV: μa = 3,36 cm-1; Da loại V – VI: μa = 4,76 cm-1. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Để khảo sát ảnh hưởng của các loại sắc tố da khác nhau tới tương tác laser – mô đối với bước sóng 650 nm, nhóm tác giả thực hiện mô phỏng đối với 1.000.000 photon, số lượng photon phù hợp với các tài liệu để đạt độ chính xác (104 – 108 photon) [6, 14]. Độ dày lớp mô cần khảo sát là tổng độ dày của lớp biểu bì và trung bì của da, bằng 0,35 cm. Các tham số được lựa chọn trong cửa sổ lập trình MATLAB, chương trình MCML sẽ tạo ra file tham số đầu vào “*.mci” và file kết quả “*.mco”. Trong mỗi mô phỏng, chương trình sẽ ghi lại thông lượng dòng của photon lan truyền bên trong mô [1/cm2], là xác suất di chuyển của photon trên một đơn vị diện tích [6, 15]. Kết quả mô phỏng cho file “*.mco” được thực hiện bởi chương trình simple_gpumcml [16] như sau: Da loại I-II Da loại III-IV Da loại V-VI Hình 1. Thông lượng dòng photon của các loại da với bước sóng 650 nm. Hình 1 là kết quả mô phỏng sự lan truyền của chùm photon laser 650 nm vào bên trong mô da đối với các loại da có sắc tố khác nhau, được biểu diễn dưới dạng các đường đồng mức, giá trị của các đường đồng mức được thể hiện trên thang đo logarit. Trục nằm ngang là độ phân kỳ của chùm tia theo phương ngang, trục dọc là độ sâu của lớp mô. Chỉ số trên các đường đồng mức thể hiện xác suất di chuyển của photon laser trên một đơn vị diện tích. Dựa theo kết quả mô phỏng, chúng tôi nhận thấy rằng, sự lan truyền của chùm photon laser khi chiếu qua da loại I-II là cao nhất, tiếp theo là da loại III-IV, và thấp nhất là da loại V-VI. Với xác suất di chuyển của photon trên một đơn vị diện tích là 10-1 [1/cm2], thì độ sâu của da loại I-II lớn hơn 0,35 cm; đối với da loại III-IV thì độ sâu là 0,35 cm; đối với da loại V-VI thì độ sâu là 0,27 cm. Sự khác nhau về độ lan truyền của chùm tia laser vào trong mô chủ yếu do sự khác nhau về thành phần melanin ở bên trong các loại da. 4. KẾT LUẬN Dựa theo chương trình mô phỏng MCML, nhóm tác giả đã thực hiện mô phỏng đối với tia laser bước sóng 650 nm khi chiếu qua các loại da có sắc tố khác nhau. Kết quả của nghiên cứu cho thấy, da loại I-II có sự lan truyền của chùm photon laser vào bên trong mô là cao nhất do ít 160 L. H. Nam, …, L. H. Bình, “Nghiên cứu ảnh hưởng … laser bước sóng 650nm trên mô da.”
Thông tin khoa học công nghệ bị hấp thụ ở vùng gần bề mặt. Da loại V-VI có sự lan truyền của chùm photon laser vào bên trong mô là thấp nhất, do có sự hấp thụ cao đối với tia laser có bước sóng 650 nm. Dựa trên kết quả mô phỏng, chúng tôi nhận thấy thành phần melanin có ảnh hưởng lớn nhất tới tương tác của tia laser đối với mô da, vùng mô da có càng nhiều melanin thì sự hấp thụ năng lượng photon laser càng cao. Do đó, đối với ứng dụng điều trị vết thương có diện tích rộng, phải phân ra thành nhiều vùng điều trị, mỗi vùng có các thành phần sắc tố khác nhau, kết quả nghiên cứu được ứng dụng để tính toán liều điều trị phù hợp cho từng vùng chiếu. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Vladimir Heiskanen, Michael R. Hamblin. (2019 Aug 8). “Photobiomodulation: Lasers vs Light Emitting Diodes?”. Photochem Photobiol Sci. 2018 Aug 8; 17(8): 1003–1017. [2]. http://www.crystal-skinbiology.vn/blogs/news/1000028807-do-day-lop-da. [3]. https://healthengine.com.au/info/skin-colour [4]. Steven L.Jacques, “Monte Carlo Modelling of Light Transport in Tissue (steady state and time of flight)”, Optical – Thermal Responses of Laser – Irradiated Tissue, 2nd Edition, 2009. [5]. Tuan Vo-Dinh, Biomedical Handbook, 2003 [6]. L.Wang, L.Jacques, “Monte Carlo modelling of light Transport in Multi-Layered tissue in standard C”, University of Texas M.D.Anderson Cancer Center, 1992. [7]. Steven L.Jacques, “Optical properties of biological tissue: a review”, Physics in medical and biology. 58 (2013), R37 – R61. [8]. Sheng-Hao Tseng, et.al, “Chromophore concentrations, absorption and scattering properties of human skin in-vivo”, Opt Express.2009 Aug 17, 17(17):14599-14617. [9]. https://omlc.org/spectra/water/data/hale73.txt [10]. https://omlc.org/spectra/fat/fat.txt [11]. https://omlc.org/spectra/melanin/mua.html [12]. https://omlc.org/spectra/hemoglobin/index.html [13]. https://omlc.org/spectra/hemoglobin/summary.html [14]. Steven L.Jacques, “Modelling tissue optics using Monte Carlo modelling: a tutorial”, The International Society for optical Engineering, March 2008 [15]. https://omlc.org/software/mc/mcxyz/index.html [16]. https://code.google.com/archive/p/gpumcml/wikis/Setup.wiki ABSTRACT RESEARCH ON HOW DIFFERENT TYPES OF PIGMENTED SKINS AFFECT INTERACTION BETWEEN LOW-POWER 650NM LASER AND SKIN TISSUES Low-power 650 nm laser has been applied with positive results to stimulate the healing of wounds on skin surface, with reduced treatment cost and no side effect. The effect of laser on living tissues depends on various factors, such as the density and power of the laser beam, treatment time, and individual characteristics of the patient. In this article, we study how different types of pigmented skins affect the diffusion of laser. Keywords: Low – Power Laser; Stimulate wound healing; Propagation of laser beam. Nhận bài ngày 27 tháng 4 năm 2021 Hoàn thiện ngày 28 tháng 7 năm 2021 Chấp nhận đăng ngày 30 tháng 7 năm 2021 Địa chỉ: Viện Vật lý Y Sinh học, 109A Pasteur - Phường Bến Nghé - Quận 1 – TPHCM. * Email: hainamys40@gmail.com. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 74, 8 - 2021 161

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.