PTN Quang Tử Y tế

Giới thiệu chung

Ngày nay, các phương pháp đo quang học ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì những ưu điểm của nó. Hầu hết các linh kiện trong các hệ thống đo đều có sẵn trên thị trường nên dễ dàng lắp ráp và sử dụng. Một lợi thế của phương pháp đo quang học là không xâm hại mẫu đo. Do đó với một thiết bị đo quang học không tiếp xúc, đầu dò không chạm vào đối tượng được đo và thiết bị này không dựa vào kỹ thuật đo lường phá hủy đã mang đến nhiều ứng dụng tiềm năng, nhất là đối với những mẫu đo có mong muốn giữ được tính nguyên vẹn trong suốt quá trình đo. Bên cạnh đó, cảm biến quang học rất nhạy cảm, có thể phát hiện tỷ lệ hao hụt tinh tế và các khác biệt mà các phương pháp khác có thể không hiển thị được. Điều này cho kết quả đo có độ chính xác cao. Thêm vào đó, đo lường quang học cũng rất nhanh khi một sản phẩm đã được thiết lập đúng cách, nhất là với các thiết bị có khả năng chụp nhiều phép đo cùng một lúc.

Phương pháp đo chính xác nhằm xác định các tính chất quang học của vật liệu quang điện hoặc các mẫu sinh học rất cần thiết trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của phương pháp kiểm tra hiện đại hoặc các phương pháp chẩn đoán bệnh sớm. Ví dụ, lưỡng chiết thẳng (linear birefringence (LB)) cung cấp một cái nhìn sâu sắc hữu ích về các đặc tính của màng LCD hoặc tính chất quang-đàn hồi trong các mô của con người. Đối với tính chất lưỡng chiết tròn (circular birefringence (CB)) khi đo trên máu người có thể cung cấp các dấu hiệu đáng tin cậy để phát hiện bệnh tiểu đường. Tương tự, tính chất lưỡng sắc thẳng (linear dichroism (LD)) dùng để nhận biết sự khác biệt trong các mô của người để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chẩn đoán khối u. Trong khi đó phương pháp đo tính chất lưỡng sắc tròn (circular dichroism (CD) là một phương pháp đo hiệu quả và quan trọng để mô tả và phân loại cấu trúc protein. Ngoài ra, các phép đo khử cực thẳng (L-Dep) và khử cực tròn (C-Dep) cung cấp những kinh nghiệm quý báu trong việc nhận biết những đặc điểm của các khối u hoặc các phép đo bề mặt…

Tại Việt Nam, đây vẫn là một lĩnh vực mới, chưa được nghiên cứu và ứng dụng nhiều. Với điều kiện cơ sở hạ tầng và nguồn nhân lực còn thiếu hụt trầm trọng của ngành y tế nước ta, thì việc thiết kế, ứng dụng các kỹ thuật mới này cùng với những ưu điểm nổi bật của nó sẽ giúp phát hiện sớm nhằm điều trị kịp thời các bệnh lý trên người, giảm tải cho các bệnh viện, đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh của mọi tầng lớp nhân dân, đặc biệt là đối với người nghèo, vùng sâu vùng xa, nơi mà các thiết bị y tế hiện đại đắt tiền gần như vắng bóng. Mục tiêu ngành Kỹ thuật Y sinh ở Việt nam hiện nay nhằm hướng đến chế tạo những thiết bị y tế chẩn đoán thông dụng có chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế và giá thành thấp nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách về việc trang bị thiết bị y tế này cho các cơ sở y tế đại trà. Từ việc có khả năng sản xuất các thiết bị này để giúp Việt Nam tiết kiệm một lượng ngoại tệ đáng kể và về lâu dài việc này giúp Việt Nam có những kinh nghiệm để sản xuất những thiết bị chẩn đoán hay điều trị phức tạp hơn. Với tình hình cụ thể của nước ta, đối tượng nghiên cứu ưu tiên là những thiết bị y tế đáp ứng những yêu cầu sau: (1) Cơ động, chi phí sản xuất thấp thay thế cho các thiết bị ngoại nhập công nghệ cao giá thành cao. (2) An toàn, thay thế cho các thiết bị có cùng chức năng nhưng gây hại cho cơ thể người. (3) Phục vụ việc chẩn trị những bệnh có tỉ lệ mắc bệnh cao ở Việt Nam.

Phòng thí nghiệm Quang tử y tế – Bộ môn Kỹ thuật Y sinh – ĐH Quốc tế – ĐH Quốc Gia TP HCM tập trung nghiên cứu vào các ứng dụng của quang học trong y học và sinh học. Các nghiên cứu của chúng tôi phát triển các công nghệ quang học khác nhau để chẩn đoán và điều trị cả hai quá trình sinh lý và bệnh lý trong cơ thể con người. Sinh viên ra trường vì vậy có cơ hội làm việc trong lĩnh vực thiết bị y tế tại các bệnh viện, cơ sở y tế nhằm hỗ trợ các bác sĩ vận hành, bảo trì máy móc thiết bị y tế. Ngoài ra, sinh viên ra trường cũng có thể làm việc tại các công ty sản xuất, mua bán các thiêt bị y tế vì các kỹ sư Kỹ thuật Y sinh vừa có kiến thức về máy móc, thiết bị lại đồng thời có nền tản vể y sinh. Bên cạnh đó, các sinh viên ra trường cũng có thể làm việc tại các phòng thí nghiệm y sinh tại các trường đại học.

Nghiên cứu khoa học

Các đề tài nghiên cứu đang thực hiện

TTTên đề tài/dự ánMã số &

cấp quản lý

Thời gian thực hiệnKinh phí

(triệu đồng)

Ngày nghiệm thuKết quả
1Thiết kế, chế tạo hệ thống quang học đo tính phân cực của ánh sáng ứng dụng trong y sinh nhằm chẩn đoán một số bệnh lýSở Khoa học Công Nghệ TP.HCM2013-201554011/2015Đạt
2Phương pháp phát hiện bệnh tiểu đường sử dụng hệ thống ánh sáng phân cựcĐHQT2014-2015512/2015Đạt
3Xây dựng hệ thống đo quang học sử dụng ánh sáng phân cựcĐHQT2014-2015512/2015Đạt

 

Các bài báo nghiên cứu liên quan

TTTên tác giả, tên bài viết, tên tạp chí và số của tạp chí, trang đăng bài viết, năm xuất bảnSản phẩm của đề tài/ dự án

(chỉ ghi mã số)

Số hiệu ISSNGhi chú
1Le Thanh Hai, Nguyen Duy Anh, Pham Thi Thu Hien, “A study on design and manufacturing a supporting mechanism for stair climbing robot,” Journal of Technical Education and Science, Vol. 33, 2015.1859-1272
2Pham Thi Thu Hien, Le Thanh Hai, Trinh Thi Dieu Thuong, Nguyen Duc Thang and Vo Van Toi, “Using the polarized light system to detect diabetes signs by noninvasive optical measurement,” Journal of Medicine HCMC, Volume 19, Issue 5, page 306 – 316, Sep. 2015Đề tài Sở KHCN-TP.HCM1859-1779
3Thi-Thu-Hien Pham, Thanh-Hai Le, Hoang-Hai Tran, Quang-Linh Huynh, and Van-Toi Vo, “Influence of mueller matrix method in polar decomposition for analyzing the polarization properties of turbid media”, Journal of Science and Technology (Technical Universities), Vol. 77, Issued 15, 2015.Đề tài Sở KHCN-TP.HCM0868-3980
4Pham Thi Thu Hien and Huynh Quang Linh, “Extraction of effective optical parameters of glucose in turbid media,” Hội nghị Khoa học Công nghệ trường Đại học Bách khoa TP. HCM, XIII, 11/2013.
5Thi-Thu-Hien Pham, Van-Toi Vo, Quang-Linh Huynh, Thanh-Hai Le, Anh-Duy Nguyen, The-Trung Nguyen and Duy-Luan Ngu “Using polarization system to extract the optical properties of glucose,” The 8th International Conference on Photonics and Applications, Da Nang City Vietnam.
6Thi-Thu-Hien Pham, Van-Toi Vo, Quang-Linh Huynh, Thanh-Hai Le and Huu-Phu Bui, “An approach to detect abnormality in turbid media utilizing polarized light system,” The 8th International Conference on Photonics and Applications, Da Nang City Vietnam

 

 

Đăng ký Sở hữu trí tuệ

STTTên sản phẩmSố lượngThời gian kết thúcĐánh giá
Đăng kýThực tế đạt được
1GPHI01GPHI – TS. Phạm Thị Thu Hiền, TS. Lê Thanh Hải, GS. Võ Văn Tới “Hệ thống đo phân cực ánh sáng dùng chẩn đoán các bệnh lý trên mô, tế bào”

 

Các hướng  nghiên cứu chính:

  1. Hệ thống phân cực ánh sáng nhằm chẩn đoán bệnh
  2. Các ứng dụng của ánh sáng (LED, laser) trong chẩn đoán và điều trị
  3. Các thiết bị y tế sử dụng kỹ thuật quang học

Các đề tài đã và đang nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Quang tử y tế:

1. Sử dụng hệ thống phân cực ánh sáng nhằm chẩn đoán bệnh trên mô y sinh học

Hình 1 trình bày một sơ đồ minh họa của việc thiết lập mô hình đề xuất trong nghiên cứu này cho việc tính toán các tính chất phân cực LB, LD, CB, CD, L-Dep, và C-Dep của một môi trường mờ đục. Như thể hiện trong hình 1, P là một tấm kính phân cực và Q là một kính ¼ bước sóng, được sử dụng để tao ra các phân cực khác nhau gồm phân cực thẳng và phân cực tròn phải / trái. Trong khi ŜcSc là các vectơ Stokes đầu vào và đầu ra, tương ứng.

Hình 1đồ minh họa mô hình được sử dụng tính toán để đo các thông số quang học bao gồm LB/CB, LD/CD và L-Dep/C-Dep của mẫu mò đục.

Nghiên cứu này có tiềm năng trong việc ứng dụng chẩn đoán bệnh tiểu đường, chẩn đoán khối u, ung thư, phân loại protein.

2. Các ứng dụng của ánh sáng trong chẩn đoán và điều trị

a. Nghiên cứu, chế tạo các thiết bị có thể hỗ trợ cho nhân viên y tế, bác sĩ trong việc tìm kiếm tĩnh mạch tốt cho bệnh nhân. Đơn giản chỉ cần cầm thiết bị trên tay và các mạch máu được hiển thị trên bề mặt của da. Dễ sử dụng, thiết bị dò tìm tĩnh mạch có thể tiết kiệm thời gian quý báu cho cả y tá và bệnh nhân.

b. Nghiên cứu, chế tạo thiết bị có thể trình chiếu hình ảnh 3D y sinh vào môi trường không khí. Hình ảnh ba chiều này được tạo ra dựa vào nguyên lý nhiễu xạ ánh sáng trong quang học. Một hình ảnh nổi ba chiều có thể được nhìn thấy bằng cách nhìn vào một bản in ba chiều được chiếu sáng hoặc bằng cách chiếu tia laser qua một hình ba chiều và chiếu hình ảnh lên một màn hình. Chúng tôi sẽ tạo ra một thiết bị có thể hiển thị một hình ảnh nổi ba chiều; thiết bị này sẽ sử dụng pico projector, bộ xử lý, thẻ nhớ và LED hoặc nguồn laser.

c. Ứng dụng các tính chất của bước sóng ánh sáng chế tạo ra mặt nạ đèn LED xanh có bước sóng 525nm để làm sạch da và hệ thống đèn LED đỏ bước sóng 640nm để giảm viêm và làm lành da nơi bị mụn. Với thiết bị này, người dùng có thể dễ dàng tự chăm sóc da tại nhà hoặc nơi thuận tiện nhất đối với mình. Bên cạnh đó, hệ thống có thể tự điều chỉnh thời gian và cường độ chiếu sáng sao cho phù hợp nhất với làn da của mỗi người.

3. Thiết kế chế tạo các thiết bị y tế sử dụng kỹ thuật quang học

Ngày nay, các thiết bị y tế dựa trên kỹ thuật quang học đang phát triển vượt bật. Không nằm ngoài xu hướng chung, phòng Lab Quang tử Y tế cũng tự thiết kế chế tạo một số thiết bị dựa trên kỹ thuật quang học phụ vụ cho y tế ví dụ như máy in 3D. Máy do đội ngũ nghiên cứu của Lab Quang tử Y tế thiết kế và chế tạo.

Phòng thí nghiệm phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu:

Máy đo phân cực Stokes (Stokes polarimeter)

Optical system

Function Generator

3D Printer

DC Generator

Server

Oscilloscope

Optical table