Nghiên cứu giảm “loét áp lực” cho người ngồi xe lăn

  • 18:01 ,11/04/2019

KHPTO - Nhóm nghiên cứu Bùi Hệ Thống, Hồ Trần Anh Ngọc, Trường đại học sư phạm kỹ thuật đã mô hình hóa và mô phỏng tương tác cơ - nhiệt giữa đệm xe lăn và mông - đùi cơ thể người sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn.

Ngồi liên tục tại một vị trí trên xe lăn trong nhiều giờ, điều này gây nên nhiều vấn đề bất tiện trong cuộc sống đối với người khuyết tật, người sử dụng xe lăn. Những yếu tố cơ – nhiệt sinh ra tại vùng tiếp xúc giữa mông - đùi và đệm xe lăn như: áp lực tiếp xúc, ứng suất cắt tại bề mặt do ma sát giây nên, ứng suất bên trong do sự tương tác giữa mô mông - đùi và hệ xương, nhiệt độ tại vùng tiếp xúc, độ ẩm…

Các yếu tố trên, ngoài việc tạo nên sự không thoải mái, còn gây ra một bệnh lý mà người ta gọi là “loét áp lực”. Đây là một bệnh lý đang thách thức với toàn nhân loại trong thời đại hiện nay, và trong tương lai do sự già đi của dân số thế giới, làm gia tăng số lượng người khuyết tật và người sử dụng xe lăn. Với chi phí điều trị có thể lên đến 30.000 USD cho một ca loét áp lực ở Mỹ, tùy thuộc vào cấp độ của vết loét áp lực. Và chi phí hàng năm để điều trị bệnh lý loét áp lực ở Mỹ lên đến 1,3 tỷ USD.

Việc nghiên cứu cải thiện vấn đề này được nhiều tổ chức y tế, nhà sản xuất và nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm. Các nhà sản xuất đã cho ra đời nhiều loại đệm …Tuy nhiên chất lượng của các loại đệm này vẫn còn là một ẩn số và rất khó đánh giá (do sự tốn kém trong việc đánh giá bằng thực nghiệm).

Hiện nay, có nhiều nghiên cứu sử dụng các vật liệu đệm khác nhau để so sánh hiệu quả của các loại đệm bằng phương pháp mô phỏng số và thực nghiệm. Tuy nhiên, những nghiên cứu này phần lớn sử dụng các mô hình phần tử hữu hạn 2 chiều (2D), hoặc sử dụng phương pháp tạo hình mông-đùi cơ thể người bằng phương pháp MRI, CT-Scan… còn nhiều hạn chế.

Trong nghiên cứu này, một mô hình phần tử hữu hạn 3 chiều (3D) được sử dụng để định lượng các yếu tố cơ – nhiệt tương tác tại bề mặt mô mông - đùi và đệm xe lăn. Mục đích chính của nghiên cứu này là xác định các yếu tố có thể gây ra loét áp lực đối với người khuyết tật sử dụng xe lăn như: áp suất tại bề mặt mông – đùi, ứng suất von Mises, áp suất cắt do ma sát gây nên, nhiệt độ…

Đệm xe lăn được sử trong nghiên cứu này được thiết kế bởi phầm mềm ABAQUS® , và được làm từ vật liệu PUR (đệm bọt ‘‘Polyurethane’’) có thuộc tính cơ học là: siêu đàn hồi (hyperelastic) và đàn hồi nhớt (viscoelastic). Vật liệu này được giới thiệu bằng một mô hình không tuyến tính, đẳng hướng, nén được.

Kết quả nghiên cứu, áp suất tiếp xúc lớn nhất là 86,5 kPa được tập trung tại bề mặt mô mông - đùi cơ thể người/đệm xe lăn nơi mà trọng lương cơ thể tập trung nhiều nhất. Khi so sánh này với kết quả (175,8 kPa) thu được trong nghiên cứu khác với một loại đệm tổ ong (Thermoplastic Polyurethane), trong cùng điều kiện mô hình hóa ở cùng vị trí ngồi, kết quả của nghiên cứu này cho thấy sự giảm áp lực tiếp xúc khoảng 2,03 lần. Điều này cho thấy vật liệu đệm và cấu trúc đệm xe lăn là rất quan trọng trọng việc giảm áp lực phân bố. Là một trong những yếu tố góp phần hạn chế sự hình thành và phát triển của loét áp lực, cũng như cải thiện sự thoải mái của vị trị ngồi đối với người sử dụng xe lăn.

Sau 35 phút ngồi, nhiệt độ cao nhất thu được ở bề mặt đệm PUR là 33,74°C. Có thể nhận thấy rằng, hầu hết các vị trí có nhiệt độ lớn nhất đều tập trung ở bề mặt tiếp xúc hoặc vị trí gần đó. Ở nơi khác vị trí xa mô mông - đùi (không tiếp xúc trực tiếp với mô mông), có nhiệt độ thấp hơn.

Nhiệt độ trên bề mặt của đệm PUR tăng nhanh trong giai đoạn đầu tiên của mô phỏng (khoảng 6 phút đầu tiên). Giá trị nhiệt độ tại bề mặt đệm PUR tăng rất nhanh từ 20°C đến 32,7°C. Điều này là do sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa mô mông - đùi và đệm. Sau đó, nhiệt độ trên đệm tiếp tục tăng tương đối với tốc độ chậm trong giai đoạn từ 6 - 22 phút (với giá trị nhiệt độ tăng từ 32,7 đến 33,2°C). Trong thời gian còn lại, từ 22 đến 35 phút, nhiệt độ tăng lên đến giá trị cực đại và sau đó bão hòa ở 33,74°C.

Một phương pháp phần tử hữu hạn 3D đã được phát triển cho mô hình đệm xe lăn và mông-đùi cơ thể người. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng đệm xe lăn loại PUR được sử dụng là thích ứng với khả năng giảm áp lực tại bề mặt, nhiệt độ và ứng suất tại bề mặt tương tác, điều này sẽ giúp cải thiện sự thoải mái và ngăn chặn sự hình thành của vết loét áp lực đối với bệnh nhân sử dụng xe lăn. Bước tiếp theo của nghiên cứu này, nhóm tác giả sẽ tích hợp mô hình 3D có xét đến sự ảnh hưởng của lớp da và hệ xương, để định lượng áp suất cắt với các hệ số ma sát tiếp xúc thay đổi và áp lực bên trong mô và xương. Đồng thời đánh thực hiện mô phỏng đánh giá các tư thế ngồi khác nhau đến sự thay đổi của áp lực.

Như Quỳnh
  • Hotline
    (028) 3920 1523
  • Email