khảo sát sự lan truyền ánh sáng khi sử dụng chùm tia laser công suất thấp tác động lên khối mô bất thường ở ngực

HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNGLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨKHẢO SÁT SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG KHI SỬ DỤNG CHÙM TIA LASER CÔNG SUẤT THẤP TÁC ĐỘNG LÊN KHỐI MÔ BẤT THƯ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ

KHẢO SÁT SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG KHI SỬ DỤNG CHÙM TIA LASER CÔNG SUẤT THẤP TÁC ĐỘNG LÊN KHỐI MÔ BẤT THƯỜNG Ở NGỰC

Học viên: NGUYỄN CAO NHẬT ÁNHMSHV: 1970749

GVHD: TS Trần Trung Nghĩa

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2023

1 MỞ ĐẦU

• Vú gồm mô tuyến và mô mỡ

• Tuyến vú: sản xuất sữa và nằm trên thành ngực, có dạng hình bán cầu với núm vú và quầng vú

• Hệ thống ống tuyến sữa: được cố định bởi cân mạc và dây chằng lỏng lẻo

• Các ống dẫn sữa và nang sữa: cấu trúc bởi lớp biểu mô trụ và lớp cơ biểu mô

• U vú: thường phát triển từ ống tuyến hơn là từ nang sữa

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

U sợi tuyếnU nhúU diệp thểU mô thừa

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ U VÚ LÀNH TÍNH

Liệu pháp laser công suất thấp (LLLT) :

• Là một phương pháp không xâm lấn, không gây ung thư và có nhiều ứng dụng trong tái tạo mô, lành vết thương, giảm viêm và giảm đau

• Được sử dụng trong nhiều nghiên cứu và có khả năng điều tiết các tác dụng sinh học trong cơ thể

• Đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng nội môi và có tiềm năng ứng dụng trong các bệnh và tình trạng khác nhau.

3 ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP

Phương trình lan truyền bức xạ (RTE) là phương pháp phổ biến để nghiên

cứu lan truyền ánh sáng trong mô tế bào:

• Mô tả sự phân tán và truyền tải ánh sáng trong mô và tế bào

• Là phương trình vi phân với các tham số đại diện cho tính chất môi trường • Tính toán mật độ năng lượng ánh sáng và bao gồm cả sự phân tán và

nguồn ánh sáng bên ngoài

• Tính toán mật độ năng lượng ánh sáng trong mô tế bào

Phương pháp Monte Carlo:

• Mô phỏng quá trình lan truyền ánh sáng dựa trên ngẫu nhiên Nó được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quang học và vật lý ánh sáng để tính toán mật độ năng lượng bức xạ • Các ứng dụng của bao gồm: mô phỏng ánh

sáng trong môi trường khác nhau, tính toán các thông số ánh sáng, thiết kế thiết bị sử dụng ánh sáng và nghiên cứu các hiện tượng ánh sáng

• Mang lại kết quả chính xác và được sử dụng phổ biến Các bước tính toán bao gồm tạo ra các photon, tính toán quá trình lan truyền và thu thập dữ liệu Có nhiều phần mềm mô phỏng Monte Carlo sử dụng trong lĩnh vực mô sinh học.

3 ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP [3]

• Chỉ số khúc xạ trong hầu hết môi trường sinh học chạy trong

khoảng từ 1,3 đến 1,7, nghĩa là giảm tốc độ ánh sáng khoảng 20% – 40% so với c*

• Định luật Snell:

KHÚC XẠ:

• Xác định tốc độ ánh sáng trong môi trường so với tốc độ ánh sáng trong chân không.

• Chiết suất được sử dụng để tính toán các đặc tính tán xạ và xác định phản xạ và truyền qua tại các ranh giới.

• Chỉ số khúc xạ của các mô khác nhau nằm trong khoảng từ

1,33 đến 1,73.

TÁN XẠ:

• Xảy ra khi ánh sáng gặp phải sự thay đổi đột ngột, cục bộ trong chiết suất do các tạp chất đi vào hoặc di chuyển.

• Các cấu trúc dưới tế bào, như các bào quan và ty thể, là các chất tán xạ chính.

• Kích thước đặc trưng của các bào quan và ty thể nằm trong khoảng từ 0,1 đến 10 µm, và chúng thường phân tán theo chế độ Mie.

3 ỨNG DỤNG LASER BÁN DẪN CÔNG SUẤT THẤP [4]

• Sự hấp thụ ánh sáng quyết định khả năng ánh sáng xuyên qua các mô.

• Cửa sổ điều trị/chẩn đoán: vùng quang phổ

mà sự hấp thụ của hầu hết các mô đủ yếu để cho phép ánh sáng xuyên qua một cách đáng kể.

• Cửa sổ điều trị/chẩn đoán mở rộng từ 600 đến 1300 nm, từ vùng màu cam/đỏ của quang phổ khả kiến đến hồng ngoại gần.• Huyết sắc tố, DNA, axit amin và nước là các

chất có khả năng hấp thụ ánh sáng trong các phạm vi bước sóng khác nhau của cửa sổ điều trị/chẩn đoán.

Lớp da 650 1.4 0.287 262.5 0.90.47800.142197.3

Lớp mỡ 650 1.44 0.112 124.4 0.90.77800.0846114.67

Lớp mô tuyến vú

1.38 0.04 92.58 0.97800.04285.77

-Lớp mô tuyến vú (u xơ tuyến)

0.97800.02563

-Công suất hấp thụ chuẩn hóa trên đơn vị thể tích ở bước sóng 650 nm và 780nm

4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Sự hấp thụ theo độ sâu ở bước sóng 650 nm và 780nm

Mật độ công suất ở bước sóng 650 nm (trái) và 780 nm (phải)

4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Mật độ công suất theo độ sâu ở bước sóng 650 nm (trái) và 780 nm (phải)

Đường đi của 100 “gói photon” ngẫu nhiên ở bước sóng 650 nm (trái) và 780 nm (phải)

4 KẾT QUẢ ĐIỀU TRỊ

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Bức xạ bề mặt ở bước sóng 650 nm (trái) và 780 nm (phải)

Mô hình mô phỏng ba chiều ở mô hình vú được xây dựng bằng ảnh MRI

Sự hấp thụ của mô vú ở bước sóng 650 nm (trái) và 780 nm (phải)

5 KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬNKẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

1.Xây dựng cơ sở lý luận và nghiên cứu ứng dụng điều trị khối u ngực bất thường bằng laser bán dẫn công suất thấp.

2.Chọn được các bước sóng phù hợp để sử dụng điều trị các khối u bất thường ở ngực bằng mô phỏng Monte Carlo.

3.Xây dựng thành công các mô hình để khảo sát sự lan truyền của ánh sáng đối với khối u bất thường bằng laser bán dẫn công suất thấp, dựa trên mức độ xuyên sâu của hai bước sóng 650 nm và 780 nm đối với mô vú.

HẠN CHẾ

1 Chưa thực hiện khảo sát trên nhiều loại bước sóng khác nhau của chùm tia laser

2 Chưa phối hợp nhiều bước sóng đồng thời trong cùng một lần khảo sát.

1 Áp dụng cho các loại khối u bất thường khác trong cơ thể, mở ra khả năng điều trị cho nhiều vùng khác nhau.

2 Các thông số điều trị như bước sóng, công suất và thời gian tiếp xúc có thể được tối ưu hóa để đạt hiệu quả tốt nhất

3 Có thể được kết hợp với các phương pháp khác để tăng cường hiệu quả điều trị

4 Thúc đẩy phát triển thiết bị và công nghệ mới trong lĩnh vực này Cần tiếp tục nghiên cứu để tìm ra thông số tối ưu, thử nghiệm kết hợp và áp dụng trong thực tế để chứng minh tính tối ưu của phương pháp điều trị này.

HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ LẮNG NGHE CỦA QUÝ THẦY CÔ