ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN CHU TẤN

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU CÁC THÔNG SỐ MŨ CHỈNH HÌNH
CHO TRẺ BỊ CHỨNG BẸP ĐẦU, ĐẦU PHẲNG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số: 8520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2023


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. LÊ THANH LONG

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS LÊ THANH DANH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM
ngày 24 tháng 06 năm 2023.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch: PGS. TS NGUYỄN HỮU LỘC
2. Thư ký: TS. TRẦN HẢI NAM
3. Phản biện 1: TS. LÊ THANH LONG
4. Phản biện 2: PGS. TS LÊ THANH DANH
5. Ủy viên: TS. NGUYỄN HỮU THỌ

Xác nhận của Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được chỉnh sửa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Phan Chu Tấn

MSHV: 1970609

Ngày, tháng, năm sinh: 19/11/1997

Nơi sinh: Bình Định

Chun ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí

Mã số : 8520103

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Tiếng Việt: Nghiên Cứu Tối Ưu Các Thông Số Mũ Chỉnh Hình Cho Trẻ Bị Chứng Bẹp
Đầu, Đầu Phẳng.

Tiếng Anh: Research On Optimization Of Parameters Of The Orthotic Helmet For Infants
With Plagiocephaly, Brachycephaly.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tổng quan về chứng bệnh bẹp đầu, đầu phẳng và cách điều trị bằng mũ chỉnh hình.
- Nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng khả năng làm việc của một số loại mũ chỉnh hình.
- Nghiên cứu cơng nghệ in 3D và ứng dụng để kiểm tra khả năng chế tạo một số mẫu
mũ chỉnh hình với các loại vật liệu nhựa khác nhau.
- Nghiên cứu các thơng số có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của mũ chỉnh hình.
- Nghiên cứu tối ưu các thông số của mũ chỉnh hình đảm bảo khả năng chịu lực lớn
nhất và khối lượng vật liệu nhỏ nhất.
- Phân tích, tổng hợp các thông tin và kết quả, viết thuyết minh luận văn.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2022
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/06/2023
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TIẾN SĨ TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG

Tp. HCM, ngày 12 tháng 06 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ
(Họ tên và chữ ký)


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN


Tôi xin chân thành cảm ơn:
 Tiến sĩ Trần Nguyên Duy Phương là người trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài
liệu, luôn luôn giúp đỡ, chỉ bảo tận tình, truyền thụ thêm nhiều kiến thức và động
lực cho tôi trong suốt thời gian từ khi tơi cịn là sinh viên Đại học đến khi hồn
thành luận văn cao học này.
 Quý Thầy, Cô ở trường Đại học Bách Khoa đã nhiệt tình truyền thụ bài giảng.
 Bạn Võ Đình Thái và Phan Bảo Vy đã đồng hành, giúp đỡ, đóng góp thêm nhiều
thơng tin, ý kiến trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của tôi.
 Anh Hồ Gia Huy, bạn Lê Kim Tĩnh, Anh Andrzej Rafael Masters cùng tập thể
các bạn học, đồng nghiệp ln ủng hộ, góp ý, hỗ trợ tinh thần cho tơi để có thể
hồn thành luận văn này.
TP.HCM, Ngày 12 tháng 06 năm 2023
Học viên thực hiện

Phan Chu Tấn

i


LUẬN VĂN THẠC SĨ

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Mũ chỉnh hình cho trẻ bị hội chứng bẹt đầu và đầu phẳng là một loại mũ dùng để điều
chỉnh lại biên dạng đầu của đứa trẻ trở lại bình thường, đảm bảo tính thẩm mỹ của hộp
sọ và không làm ảnh hưởng đến hoạt động của não bộ. Việc sử dụng mũ chỉnh hình
cho trẻ là một thủ thuật thường nhật, cách sử dụng đơn giản và hiệu quả đem lại khá
tốt. Tuy nhiên ở Việt Nam, việc sử dụng mũ chỉnh hình chưa được áp dụng rộng rãi và
cũng chưa có nhiều thông tin về phác đồ điều trị. Việt Nam cũng chưa có các nghiên
cứu về việc thiết kế và chế tạo mũ chỉnh hình cho trẻ.
Luận văn này trình bày nghiên cứu về quy trình thiết kế, mơ phỏng và phương pháp

tìm ra một số thơng số tối ưu cho mũ chỉnh hình dựa theo điều kiện đảm bộ độ bền, khả
năng chịu lực khi sử dụng trên một trường hợp bệnh nhân cụ thể. Từ kết quả này có thể
áp dụng để thiết kế và chế tạo mũ hoạt động hiệu quả với lượng vật liệu sử dụng thấp
nhất. Nội dung của luận văn chia thành 6 chương, mỗi chương có nội dung như sau:
Chương 1: Bao gồm đặt vấn đề, tính cấp thiết, đưa ra mục tiêu để ta nên thực hiện đề
tài này và nội dung của nghiên cứu.
Chương 2: Chương này sẽ trình bày những cơ sở cơ – y - sinh nền tảng. Chương này
khái quát về chứng bẹt đầu, đầu phẳng ở trẻ sơ sinh và cách điều trị bằng mũ chỉnh
hình. Cơ sở thiết kế mũ chỉnh hình và tối ưu hóa biên dạng cho sản phẩm.
Chương 3: Trình bày quy trình thiết kế và chế tạo một số mũ chỉnh hình.
Chương 4: Mô phỏng trên phần mềm để xác định các thông số quan trọng ảnh hưởng
đến khả năng hoạt động của mũ.
Chương 5: Chương này sẽ tiến hành thu thập những dữ liệu cần thiết từ chương 4 để
thực hiện bài toán tối ưu. Tiến hành lập, giải bài toán tối ưu, tìm ra các kết quả nhằm
thỏa mãn các yêu cầu bài toán đã lập ra và cách ứng dụng các kết quả đó.
Chương 6: Kết luận và đánh giá kết quả đạt được. Đề ra hướng phát triển cho đề tài.
ii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT
An orthotic helmet for infants with Plagiocephaly and Brachycephaly is a specialized
helmet designed to correct abnormal head shapes in children, ensuring proper skull
aesthetics without interfering with brain function. While orthotic helmets for infants
are simple, effective, and beneficial, their use in Vietnam is not yet widespread, and
there is limited information on treatment protocols. Additionally, Vietnam lacks
research on designing and manufacturing orthotic helmets for infants.
This thesis presents a comprehensive study focusing on the design process, simulation,
and identification of optimal parameters for orthotic helmets. The aim is to ensure

durability and weight-bearing capacity when used on specific patients while
minimizing material usage. The study's findings can be applied to the efficient design
and manufacture of helmets, resulting in cost-effective solutions. The thesis is divided
into six chapters, each serving a specific purpose:
Chapter 1: Problem setting, urgency, and objectives of the research, providing a clear
rationale for conducting this study and outlining its contents.
Chapter 2: Introduction to the medical and biological foundations of flat heads and
their occurrence in infants. This chapter discusses the treatment of flat heads using
orthotic helmets and explores the facilities and techniques involved in designing these
helmets and optimizing their contours.
Chapter 3: Detailed explanation of the design and manufacturing process of orthotic
helmets, encompassing all relevant steps and considerations.
Chapter 4: Software simulation to analyze the key parameters affecting the helmet's
performance, providing valuable insights into its functionality.
Chapter 5: Collection and analysis of data from Chapter 4 to address optimization
problems. This chapter formulates and solves optimization problems to obtain results
that meet the established requirements, and applies those findings.
Chapter 6: Conclusion and evaluation of the study's results. This chapter also
recommends directions for future research and development.
iii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên: PHAN CHU TẤN
Học viên lớp: Cao học Kỹ Thuật Cơ Khí – K2019 – Đợt 2
Mã số học viên: 1970609
Theo quyết định giao đề tài luận văn cao học của phòng Đào tạo sau đại học, Đại học
Bách Khoa Tp. HCM, tôi đã thực hiện luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu tối ưu

các thơng số mũ chỉnh hình cho trẻ bị chứng bẹp đầu, đầu phẳng” dưới sự hướng dẫn
của Tiến sĩ Trần Nguyên Duy Phương từ ngày 06/02/2023 đến 11/06/2023.
Tôi xin cam kết đây là luận văn tốt nghiệp cao học do tôi thực hiện. Tôi đã thực hiện
đúng theo quy định của phòng đào tạo sau đại học, Đại Học Bách Khoa TP.HCM và theo
sự hướng dẫn của Tiến sĩ Trần Ngun Duy Phương.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với những lời cam kết trên đây. Nếu có sai phạm
trong q trình thực hiện luận văn, tơi xin hồn tồn chịu các hình thức xử lý của phòng
đào tạo sau đại học và Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.

TP.HCM, Ngày 12 tháng 06 năm 2023
Học viên thực hiện

Phan Chu Tấn

iv


LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………….……………………...i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ..................................................................................................ii
ABSTRACT …………………………………………………….…………………………………iii
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................................vii
DANH MỤC VIẾT TẮT ................................................................................................. x
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 1
1.1.


Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2

1.3.

Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CƠ – Y – SINH ........................................................................... 3
2.1.

Hộp sọ của trẻ sơ sinh ......................................................................................... 3

2.2.

Chứng bẹp đầu và đầu phẳng - plagiocephaly and brachycephaly ................... 4

2.3.

Mũ chỉnh hình – Orthotic helmet ....................................................................... 9

2.4.

Cơ sở thiết kế và chế tạo mũ chỉnh hình .......................................................... 10

2.5.

Tính hiệu quả mũ chỉnh hình ............................................................................ 14


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU .......................................................... 17
3.1.

Khảo sát và phân tích........................................................................................ 17

3.2.

Yêu cầu thiết kế ................................................................................................ 21

3.3.

Thu thập và xây dựng mơ hình 3D đầu trẻ sơ sinh........................................... 23

v


LUẬN VĂN THẠC SĨ
3.4.

Xác định thông số thiết kế ................................................................................ 27

3.5.

Thiết kế mũ chỉnh hình ..................................................................................... 30

3.6.

Chế tạo mẫu thử nghiệm ................................................................................... 34


CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG BIẾN DẠNG.................................................................... 46
4.1.

Cơ sở lý thuyết .............................................................................................. 46

4.2.

Thiết lập các thông số ................................................................................... 50

4.3.

Mô phỏng quá trình biến dạng ...................................................................... 52

CHƯƠNG 5: TỐI ƯU THƠNG SỐ MŨ CHỈNH HÌNH ............................................. 63
5.1.

Phương pháp Taguchi và dữ liệu đầu vào ........................................................ 63

5.2.

Lập và giải bài toán .......................................................................................... 64

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ............................................................................................ 70
6.1.

Kết quả đạt được ............................................................................................... 70

6.2.

Hướng phát triển đề tài ..................................................................................... 70


DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC .................................................................. 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 72
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................................ 75

vi


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Đầu của trẻ sơ sinh bị chứng bẹp đầu lệch về phía bên phải ........................... 1
Hình 2.1 Mặt bên xương sọ của trẻ sơ sinh ..................................................................... 3
Hình 2.2 Mặt trên xương sọ của trẻ sơ sinh ..................................................................... 4
Hình 2.3 Biên dạng đầu trẻ sơ sinh bình thường (a), bẹt đầu (b) và đầu phẳng (c) ....... 5
Hình 2.4 Hệ số CR (A) và hệ số CVAI (B) ....................................................................... 6
Hình 2.5 Trẻ sử dụng gối cố định tư thế ở cổ .................................................................. 8
Hình 2.6 Quá trình phục hồi hộp sọ khi sử dụng mũ chỉnh hình ................................... 10
Hình 2.7 Một mẫu mũ chỉnh hình được chế tạo bằng cơng nghệ in 3D ........................ 12
Hình 2.8 Phương pháp chế tạo mũ chỉnh hình bằng phương pháp đúc thạch cao ....... 14
Hình 2.9 Đánh giá hiệu quả của việc điều trị chứng bẹt đầu bằng mũ chỉnh hình bằng
cách đo đường chéo trên đầu của bệnh nhân. [26] ....................................................... 15
Hình 2.10 Ảnh (A) Chụp CT 3D trước khi điều trị bằng mũ chỉnh hình, CVA=19 mm,
CVAI=11,18%. Ảnh (B) Chụp CT 3D sau 6,3 tháng điều trị bằng mũ chỉnh hình,
CVA=4 mm, CVAI=2,48%. [26] .................................................................................... 15
Hình 3.1 Quy trình thiết kế, chế tạo mũ cho trẻ sơ sinh với cơng nghệ in 3D ............... 17
Hình 3.2 Starband ứng dụng công nghệ quét 3D để thu thập dữ liệu đầu trẻ sơ sinh .. 24
Hình 3.3 Mơ hình 3D đầu trẻ thu thập được từ www.sciencephoto.com....................... 25
Hình 3.4 Import mơ hình đầu trẻ vào phần mềm Solidworks ........................................ 26
Hình 3.5 Biên dạng chung của một mũ chỉnh hình cho trẻ sơ sinh ............................... 28

Hình 3.6 Cấu tạo mũ chỉnh hình cho trẻ sơ sinh của Docband ..................................... 31
Hình 3.7 Mũ chỉnh hình Starband cho trẻ sơ sinh chế tạo bằng cơng nghệ in 3D ........ 32
Hình 3.8 Mũ có biên dạng ơm đầu trẻ, khơng có lỗ giảm khối lượng ........................... 32
Hình 3.9 Mũ có biên dạng ôm đầu trẻ, không có lỗ giảm khối lượng ........................... 33
Hình 3.10 Thiết kế của 03 chi tiết trong mũ chỉnh hình số 1 ......................................... 35
Hình 3.11 Quy trình chế tạo mũ chỉnh hình sử dụng cơng nghệ in 3D ......................... 35
Hình 3.12 Máy in 3D Kingroon KP3S Pro S1 ............................................................... 38
Hình 3.13 Kích thước thiết kế vỏ trong mũ chỉnh hình .................................................. 41
vii


LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hình 3.14 Mẫu vỏ trong bằng TPU-05A........................................................................ 42
Hình 3.15 Kích thước thiết kế vỏ ngồi mũ chỉnh hình ................................................ 42
Hình 3.16 Mẫu mũ chỉnh hồn thiện với vỏ ngồi in từ nhựa PLA+ ............................ 43
Hình 3.17 Mẫu mũ chỉnh hoàn thiện với vỏ ngoài in từ nhựa PETG ............................ 44
Hình 3.18 Mẫu mũ chỉnh hồn thiện với vỏ ngồi in từ nhựa ABS+ ............................ 44
Hình 4.1 Mơ hình ứng suất Von Mises [13] ................................................................. 47
Hình 4.2 Mơ phỏng dạng điền đầy theo các đường chéo .............................................. 52
Hình 4.3 Thiết kế mẫu có mật độ infill bằng phần mềm Solidworks ............................. 53
Hình 4.4 Nhập các thơng số vật liệu cho các vật liệu vào phần mềm Solidworks ........ 54
Hình 4.5 Phân tích biến dạng và chuyển vị tĩnh của mũ ............................................... 55
Hình 4.6 Thêm vị trí cố định (ngàm) cho mũ chỉnh hình ............................................... 56
Hình 4.7 Thêm vị trí đặt lực cho mũ chỉnh hình ............................................................ 57
Hình 4.8 Chia lưới mơ hình ........................................................................................... 58
Hình 4.9 Phần mềm trong q trình tính tốn ............................................................... 58
Hình 4.10 Kết quả phân tích mũ ABS+, 0.6mm, 20% ................................................... 59
Hình 4.11 Kết quả phân tích mũ ABS+, 0.9mm, 50% ................................................... 59
Hình 4.12 Kết quả phân tích mũ ABS+, 1.2mm, 80% ................................................... 59
Hình 4.13 Kết quả phân tích mũ PETG+, 0.6mm, 50% ................................................ 60

Hình 4.14 Kết quả phân tích mũ PETG+, 0.9mm, 80% ................................................ 60
Hình 4.15 Kết quả phân tích mũ PETG+, 1.2mm, 20% ................................................ 60
Hình 4.16 Kết quả phân tích mũ PLA+, 0.6mm, 80% ................................................... 61
Hình 4.17 Kết quả phân tích mũ PLA+, 0.9mm, 20% ................................................... 61
Hình 4.18 Kết quả phân tích mũ PLA+, 1.2mm, 50% ................................................... 61
Hình 5.1 Main Effect Plot for Means ............................................................................. 65
Hình 5.2 Main Effects Plot for SN ratios ....................................................................... 66
Hình 5.3 Main Effect Plot for Means ............................................................................. 68
Hình 5.4 Main Effects Plot for SN ratios ....................................................................... 69

viii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Hệ số đánh giá CR ............................................................................................ 7
Bảng 2.2 Hệ số đánh giá CVAI ........................................................................................ 7
Bảng 3.1 Một số thông số chung và tính chất cơ bản của 04 loại nhựa in 3D .............. 21
Bảng 3.2 Kích thước trung bình của chu vi đầu trẻ sơ sinh .......................................... 26
Bảng 3.3 Chọn vật liệu và độ dày cho các chi tiết của mũ chỉnh hình .......................... 29
Bảng 3.4 Lựa chọn các kích thước quan trọng .............................................................. 30
Bảng 3.5 Khối lượng các chi tiết tương ứng với các vật liệu ........................................ 33
Bảng 3.6 Khối lượng các chi tiết tương ứng với các vật liệu ........................................ 34
Bảng 3.7 Thơng số kích thước và vật liệu để chế tạo 03 mẫu mũ chỉnh hình số 4. ....... 36
Bảng 3.8 Thông số vật liệu nhựa in 3D của hãng Esun được sử dụng ......................... 36
Bảng 3.9 Một số thông số của máy in được sử dụng để chế tạo mẫu thử nghiệm ......... 39
Bảng 3.10 Thông số cơ bản để chế tạo mẫu .................................................................. 40
Bảng 3.11 Kiểm tra kích thước mẫu in 3D vỏ trong mũ chỉnh hình .............................. 41
Bảng 3.12 Kiểm tra kích thước mẫu in 3D vỏ ngồi mũ chỉnh hình ............................. 43

Bảng 4.1 Bảng thơng số cơ bản của các vật liệu nhựa được nghiên cứu ...................... 50
Bảng 4.2 Các mức giá trị cho 3 nhân tố ........................................................................ 50
Bảng 4.3 Bảng Quy hoạch L9 với 3 nhân tố theo phương pháp Taguchi...................... 51
Bảng 4.4 Bảng Quy hoạch L9 với 3 nhân tố .................................................................. 51
Bảng 4.5 Khoảng cách các đường nhựa tương ứng với độ điền đầy............................. 52
Bảng 4.6 Khối lượng của vỏ ngoài mũ sau khi thiết kế lại, có độ dày vỏ và mật độ thể
tích tương ứng ................................................................................................................ 53
Bảng 4.7 Kết quả mơ phỏng chuyển vị và biến dạng ..................................................... 62
Bảng 5.1 Các nhân tố và mức giá trị ............................................................................. 63
Bảng 5.2 Kết quả mơ phỏng chuyển vị và xử lí kết quả theo Taguchi ........................... 64
Bảng 5.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị mũ chỉnh hình ................................... 66
Bảng 5.4 Kết quả mơ phỏng biến dạng và xử lí kết quả theo Taguchi .......................... 67
Bảng 5.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng mũ chỉnh hình ................................... 69
ix


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH MỤC VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

3D

Three Dimensional

ABS

Acrylonitrile Butadiene Styrene


AM

Additive Manufacturing

CAD

Computer Aided Design

CAE

Computer Aided Engineering

CR

Cranial Ratio

CRO

Cranial Remodeling Orthosis

CT

Computed Tomography

CVAI

Cranial Vault Asymmetry Index

DFM


Design For Manufacturing

DP

Deformational Plagiocephaly

FDM

Fused Deposition Modeling

FEM

Finite Element Method

MRI

Magnetic Resonance Imaging

PLA

Polylactic Acid

SIDS

Sudden Infant Death Syndrome

SLA

Stereolithography


STL

Standard Tessellation Language

TPU

Thermoplastic polyurethane

x


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Với khuyến cáo và áp dụng việc nằm ngửa khi ngủ cho trẻ sơ sinh, giúp giảm hơn một
nửa tỷ lệ mắc hội chứng đột tử ở trẻ sơ sinh (SIDS - Sudden Infant Death
Syndrome). Nhưng việc này cũng đem đến một hậu quả khác, đó là sự gia tăng đáng
kể tỷ lệ trẻ bị bất đối xứng sọ não (biến dạng Plagiocephaly - DP). Ở Hoa Kỳ và các
nước Trung Âu đã ghi nhận mức độ gia tăng tỉ lệ mắc hội chứng này ở trẻ có độ tuổi từ
7 đến 12 tuần, nhà khoa học và bác sĩ ở các nước này cũng đang nỗ lực điều trị cho các
trường hợp biến dạng nặng. Thông thường, hiện tượng này không ảnh hưởng nhiều đến
sự phát triển não bộ của bé, nhưng ảnh hưởng đến thẩm mĩ. Trong một số trường hợp,
bẹt đầu có thể dẫn đến một số biến chứng không tốt cho sự phát triển của trẻ sau này.

Hình 1.1 Đầu của trẻ sơ sinh bị chứng bẹp đầu lệch về phía bên phải
Mũ chỉnh hình trịn đầu là một trong những biện pháp điều trị hội chứng bẹp đầu và
đầu phẳng. Những chiếc mũ chỉnh hình này được thiết kế để tạo áp lực nhẹ nhàng lên
một số vùng nhất định của hộp sọ, kích thích hộp sọ của trẻ tăng trưởng và phát triển

đúng cách. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn còn đang nghiên cứu về cách tối ưu hóa
thiết kế và thơng số của những chiếc mũ chỉnh hình này để cải thiện hiệu quả của
chúng và đảm bảo kết quả tốt nhất cho trẻ sơ sinh mắc các bệnh này. Với sự phát triển
của cơng nghệ in 3D thì việc tối ưu biên dạng và kết cấu vật liệu cho mũ đã trở nên dễ
1


LUẬN VĂN THẠC SĨ
dàng hơn. Đây cũng là xu hướng thiết kế cho nhiều cơng ty, trung tâm chỉnh hình trên
thế giới. Trong khi đó ở Việt Nam, mũ chỉnh hình cho trẻ chưa được nghiên cứu phát
triển để phù hợp với nhu cầu sử dụng, hầu hết các mũ điều trị đề được nhập khẩu với
giá thành rất cao. Về mặt cơng nghệ, Việt Nam hồn tồn có thể chế tạo mũ chỉnh cho
trẻ. Do đó, nghiên cứu này sẽ là nền tảng để tiếp tục phát triển sản phẩm này, giúp mở
rộng phương hướng điều trị cho những đứa trẻ bị hội chứng bẹt đầu, đầu phẳng.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
+ Tổng hợp được các thông tin cơ bản về đặc điểm của hội chứng bẹt đầu, đầu phẳng ở
trẻ sơ sinh và phương pháp điều trị bằng mũ chỉnh hình.
+ Tìm hiểu được biên dạng hình học của mũ phù hợp cho việc điều trị đối với một
bệnh nhân cụ thể.
+ Thiết kế một mẫu mũ chỉnh hình, phù hợp với cơng nghệ in 3D.
+ Mơ phỏng khả năng chịu lực sử dụng các phương trình tốn và phần mềm.
+ Thu thập số liệu từ kết quả mơ phỏng, làm đầu vào cho bài tốn tối ưu để tìm ra bộ
thơng số có thể dùng cho cơng việc phát triển thiết kế mũ chỉnh hình cho trẻ.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Nội dung 01: Tổng quan về chứng bệnh bẹp đầu, đầu phẳng và cách điều trị bằng mũ
chỉnh hình, mức độ hiệu quả của cách chữa trị bằng mũ chỉnh hình.
- Nội dung 02: Tìm hiểu các thơng số của mũ chỉnh hình có ảnh hưởng đến hiệu quả
điều trị bệnh và một số loại mũ chỉnh hình trên thế giới.
- Nội dung 03: Thiết kế và mô phỏng khả năng làm việc của hai loại mũ chỉnh hình.
- Nội dung 04: Nghiên cứu tối ưu một số thơng số quan trọng của mũ chỉnh hình, so

sánh với một số kết quả thực nghiệm và lý thuyết đã được công bố.

2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CƠ – Y – SINH
2.1. Hộp sọ của trẻ sơ sinh
Hộp sọ của trẻ sơ sinh là một cấu trúc phức tạp và sẽ trải qua nhiều thay đổi đáng kể
trong những năm đầu đời. Khi mới sinh, hộp sọ bao gồm nhiều mảnh xương chưa hợp
nhất với nhau. Điều này cho phép hộp sọ chịu được lực nén trong quá trình sinh của
người mẹ. Khi trẻ lớn lên và phát triển, hộp sọ trải qua một q trình được gọi là cốt
hóa sọ, trong đó các xương dần dần hợp nhất với nhau để tạo thành một cấu trúc vững
chắc hơn. Quá trình này thường xảy ra trong 18-24 tháng đầu đời, với thóp đóng lại
trong khoảng 12-18 tháng tuổi.

Hình 2.1 Mặt bên xương sọ của trẻ sơ sinh
Yếu tố quan trọng của hộp sọ trẻ sơ sinh là kích thước và hình dạng. Hộp sọ tương đối
lớn so với phần cịn lại của cơ thể, điều này là cần thiết để chứa được bộ não đang phát
triển một cách nhanh chóng. Ngồi ra, hình dạng của hộp sọ có thể cung cấp manh mối
về sự phát triển của não và các cấu trúc khác trong đầu đứa trẻ. Ví dụ, hộp sọ biến dạng
có thể chỉ ra những bất thường trong não hoặc dây thần kinh sọ.
Một vị trí sọ rất quan trọng là thóp, đây là những điểm mềm trên hộp sọ của trẻ sơ
sinh, nơi xương chưa hợp nhất với nhau. Thơng thường có hai thóp trên hộp sọ là: thóp
trước, nằm ở đỉnh đầu và thóp sau, nằm ở phía sau. Những thóp này cho phép não
phát triển và mở rộng, và chúng thường đóng lại khi trẻ được 18-24 tháng tuổi.

3



LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hình 2.2 Mặt trên xương sọ của trẻ sơ sinh
Cuối cùng, cần lưu ý rằng hộp sọ của trẻ sơ sinh tương đối mỏng manh và dễ bị tổn
thương, có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngồi, chẳng hạn như vị trí và áp lực,
có thể dẫn đến các biến dạng. Bố mẹ phải cẩn thận để hỗ trợ đầu và cổ của trẻ trong
q trình chăm sóc và di chuyển, đặc biệt là trong những tháng đầu đời. Ngồi ra, khi
có bất kỳ mối lo ngại nào về hình dạng hoặc sự phát triển của hộp sọ đều phải được bác
sĩ nhi khoa hoặc chuyên gia y tế chẩn đoán và điều trị.
2.2. Chứng bẹp đầu và đầu phẳng - plagiocephaly and brachycephaly
2.2.1. Hội chứng bẹp đầu và đầu phẳng
Bẹp đầu (plagiocephaly) và đầu phẳng (brachycephaly) là hai loại bất đối xứng hộp
sọ ở trẻ sơ sinh, đầu một đứa trẻ có một phần bị lép hoặc biến dạng.
Bẹp đầu (Plagiocephaly) là tình trạng hộp sọ của trẻ bị dẹp một bên, dẫn đến hình
dạng đầu khơng đối xứng. Mặt khác, đầu phẳng (Brachycephaly) là tình trạng hộp sọ
của trẻ bị dẹt ở phía sau, dẫn đến hình dạng đầu phía sau rộng hơn.
Tình trạng này xảy ra khi đầu trẻ phải chịu áp lực từ bên ngoài trong những tháng đầu
đời, khi mà hộp sọ của trẻ sơ sinh còn khá mềm. Nguyên nhân phổ biến nhất là do trẻ
phải nằm ở một tư thế quá lâu khiến cho hộp sọ bị đè nén, bên cạnh đó là sự chèn ép
4


LUẬN VĂN THẠC SĨ
của tử cung trước và trong khi sinh. Ví dụ, tật đầu bẹp có thể phát triển khi trẻ sơ sinh
dành quá nhiều thời gian nằm nghiêng một bên đầu, trong khi tật đầu phẳng có thể do
trẻ nằm ngửa quá nhiều. Trong một số trường hợp, bẹp đầu và đầu phẳng cũng có thể
liên quan đến các tình trạng bệnh lý tiềm ẩn. Ví dụ, tật vẹo cổ (tình trạng cơ cổ bị căng
hoặc ngắn ở một bên) có thể góp phần gây ra bẹp đầu. Trong khi tật dính khớp sọ (tình
trạng các xương trong hộp sọ hợp nhất quá sớm) có thể dẫn đến chứng đầu phẳng.


Hình 2.3 Biên dạng đầu trẻ sơ sinh bình thường (a), bẹt đầu (b) và đầu phẳng (c)
Cả hai tật bẹp đầu ngắn và đầu phẳng đều có thể được điều trị bằng nhiều biện pháp
can thiệp khác nhau. Điều đáng chú ý nhất trong việc điều trị chứng bẹp đầu và đầu
phẳng đó là được bắt đầu sớm, lý tưởng nhất là trong vài tháng đầu đời. Khi trẻ phát
triển thì hộp sọ sẽ trở nên cứng dần, nên cần phải theo dõi và điều trị kịp thời để không
ảnh hưởng đến thẩm mỹ của trẻ sau này. Cha mẹ nên tham khảo ý kiến bác sĩ nhi khoa
chỉnh hình hoặc chuyên gia y tế khác nếu có bất cứ lo lắng nào về hình dạng hoặc sự
phát triển hộp sọ của con mình.

5


LUẬN VĂN THẠC SĨ
2.2.2. Đánh giá trình trạng bệnh
Chúng ta sử dụng hai hệ số chính để đánh giá tình trạng bệnh, đó là CR (Caphalic
Ratio) và CVAI (Cranial Vault Asymmetry Index).

Hình 2.4 Hệ số CR (A) và hệ số CVAI (B)
CR là viết tắt của Cranial Ratio – tỷ lệ sọ, nó là phép đo tỷ lệ chiều rộng chia cho
chiều dài của hộp sọ của trẻ sơ sinh. Nó thường được sử dụng để đánh giá chứng đầu
phẳng, một tình trạng đặc trưng bởi hình dạng đầu rộng và ngắn không cân xứng. Chỉ
số đầu lớn hơn 80% thường được coi là biểu hiện của tật đầu ngắn.
CVAI là viết tắt của Cranial Vault Asymmetry Index - Chỉ số bất đối xứng vòm sọ,
và đây là phép đo sự khác biệt về sự bất đối xứng vòm sọ giữa bên trái và bên phải của
đầu trẻ sơ sinh. Nó thường được sử dụng để đánh giá chứng đa đầu, một tình trạng đặc
trưng bởi hình dạng đầu phẳng hoặc khơng đối xứng.

CR=


Diagonal A - Diagonal B
Cranial Width
100 [20]
×100 ; CVAI =
Diagonal A
Cranial Length

Cả CR và CVAI đều được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị chứng bất đối xứng sọ ở
trẻ và có thể giúp các bác sĩ lâm sàng theo dõi tiến trình điều trị theo thời gian.
6


LUẬN VĂN THẠC SĨ
Bảng 2.1 Hệ số đánh giá CR [3]
Cranial Ratio
Brachycephaly

Level

Value

Normal

0

75.0 ~ 84.9

Mild

1


85.0 ~ 94.9

Moderate

2

95.0 ~ 104.9

Severe

3

≥105

Bảng 2.2 Hệ số đánh giá CVAI [3]
Cranial Vault Asymmetry Index
Plagiocephaly

Level

Value

Normal

0

≤ 3.49

Mild


1

3.50 ~ 6.24

Moderate I

2

6.25 ~ 8.74

Moderate II

3

8.75 ~ 10.99

Severe

4

≥ 11.00

Ngoài ra, chúng ta cịn có chỉ số CI là viết tắt của Cephalic Index – chỉ số đầu.
CI là phép đo tỷ lệ chiều rộng trên chiều dài của đầu, thường được sử dụng để đánh giá
một loạt các hình dạng đầu. Nó được tính bằng cách chia chiều rộng đầu tối đa (điểm
rộng nhất của đầu) cho chiều dài đầu tối đa (khoảng cách từ glabella - phần nhẵn của
trán phía trên và giữa hai lông mày đến opisthocranion- Điểm nhô ra sau nhất ở mặt
sau của hộp não), nhân với 100.
Ví dụ: nếu chiều rộng tối đa chiều rộng sọ là 90mm và chiều dài sọ tối đa là 110mm,

CI sẽ là 81,8 (90/110 x 100).

7


LUẬN VĂN THẠC SĨ
Về bản chất, cả CR và CI đều là phép đo tỷ lệ chiều rộng trên chiều dài của hộp sọ
hoặc đầu. Sự khác biệt chính là CR được sử dụng cụ thể để đánh giá tật đầu phẳng,
trong khi CI là một phép đo tổng quát hơn có thể được sử dụng để đánh giá một loạt
các hình dạng đầu, bao gồm tật đầu phẳng - brachycephaly, tật đầu hai bên (hình dạng
đầu dài và hẹp) - dolichocephaly và tật đầu nhỏ (một hình dạng đầu trung bình hơn) –
mesocephaly.
Một số phương án điều trị
Nguyên nhân của chứng bẹt đầu, đầu phẳng là do trẻ bị nằm ở một tư thế quá lâu hoặc
do ngoại lực tác động, nên thay đổi tư thế liên tục là một cách phòng tránh, điều trị đơn
giản, hiệu quả. Cách điều trị phổ biến hiện tại là phương pháp điều chỉnh vị trí, thường
xuyên thay đổi tư thế nằm cho bé trong các hoạt động hàng ngày để tránh gây áp lực
lên vùng lép của đầu. Nếu có dấu hiệu nhẹ thì vật lý trị liệu là một phương pháp hiệu
quả. Trong một số ít trường hợp, phẫu thuật có thể được đề nghị nếu tình trạng nghiêm
trọng hoặc nếu các phương pháp điều trị khác không hiệu quả. Kết hợp theo dõi hình
dạng đầu của trẻ bằng hình chụp sau mỗi tháng. Việc theo dõi sẽ giúp các bác sĩ đưa ra
được phương án điều trị kịp thời, tùy vào tình trạng thực tế của trẻ.

Hình 2.5 Trẻ sử dụng gối cố định tư thế ở cổ

8


LUẬN VĂN THẠC SĨ
2.3. Mũ chỉnh hình – Orthotic helmet

Dụng cụ chỉnh hình sọ, cịn được gọi là mũ chỉnh hình hoặc thiết bị định hình đầu, là
một mũ chỉnh hình chuyên dụng được trang bị cho đầu của trẻ sơ sinh để tạo áp lực nhẹ
nhàng lên các khu vực nhất định và định hình lại hộp sọ. Mũ chỉnh hình thường được
làm bằng nhựa nhẹ và có lớp lót xốp mềm. Nó được tùy chỉnh cho từng trẻ sơ sinh dựa
trên các phép đo cụ thể của đầu chúng.
Chỉnh hình sọ được sử dụng phổ biến nhất để điều trị chứng bẹt đầu và đầu phẳng. Đối
với trẻ bị chứng bẹt đầu nghiêm trọng, thì phương pháp điều trị hiệu quả là sử dụng
loại mũ này. Trẻ phải đội mũ khoảng 18 giờ/ngày đến 23 giờ/ngày và chỉ được tháo ra
để tắm rửa và vệ sinh. Mũ chỉnh hình nên được kiểm tra và điều chỉnh thường xuyên
bởi một chun gia có trình độ để đảm bảo rằng nó vừa vặn và cung cấp áp suất chính
xác. Khi đầu của trẻ sơ sinh lớn lên và thay đổi hình dạng, mũ chỉnh hình có thể cần
được điều chỉnh hoặc thay thế để tiếp tục tạo áp lực lên các khu vực mục tiêu.
Chỉnh hình sọ có hiệu quả nhất khi nó được bắt đầu sớm, lý tưởng nhất là từ 2 đến 6
tháng tuổi. Thời gian điều trị khác nhau tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của tình
trạng và tuổi của trẻ khi bắt đầu điều trị. Độ tuổi thích hợp nhất để sử dụng là từ 4
tháng đến 12 tháng tuổi vì lúc này xương sọ cịn mềm dẻo và bộ não đang phát triển
nhanh chóng. Sau 12 tháng tuổi, xương đã cứng, các khối xương sọ đã dính lại với
nhau thì hiệu quả phương pháp này kém hơn nhiều.
Trong một số trường hợp, tái định vị và vật lý trị liệu là đủ. Tuy nhiên, nếu tình trạng
nghiêm trọng hoặc nếu việc định vị lại và vật lý trị liệu không hiệu quả, bác sĩ nhi khoa
hoặc chuyên gia về rối loạn sọ mặt có thể đề nghị chỉnh hình hộp sọ.
Phương pháp sử dụng mũ chỉnh hình đã phổ biến ở các quốc gia phát triển. Ở Việt
Nam mặc dù có thể sử dụng nhưng chi phí cần rất cao và khó tiếp cận đến nhiều bệnh
nhân thật sự cần điều trị. Tuy nhiên, liệu pháp này còn tồn tại nhiều nguy cơ như viêm
da tiếp xúc, lở loét do do áp lực từ mũ và kích ứng da tại nhiều điểm nhạy cảm.
9


LUẬN VĂN THẠC SĨ


Hình 2.6 Quá trình phục hồi hộp sọ khi sử dụng mũ chỉnh hình
2.4. Cơ sở thiết kế và chế tạo mũ chỉnh hình
2.4.1. Liệu pháp tái tạo
Liệu pháp tái tạo là một phương pháp điều trị khơng phẫu thuật được sử dụng để giải
quyết tình trạng bất đối xứng hộp sọ ở trẻ sơ sinh. Mục tiêu của liệu pháp nắn lại là
định hình lại hộp sọ của trẻ sơ sinh bằng cách tạo áp lực nhẹ nhàng và liên tục lên một
số vùng nhất định trên đầu, điều này khuyến khích sự phát triển của các xương bên
dưới theo hình dạng đối xứng hơn.
Liệu pháp này thường liên quan đến việc sử dụng dụng cụ chỉnh hình sọ, ví dụ như mũ
chỉnh hình chun dụng được trang bị cho đầu của trẻ sơ sinh. Mũ chỉnh hình được
thiết kế để tạo áp lực nhẹ nhàng lên các vùng cụ thể của hộp sọ phẳng hoặc không đối
xứng, đồng thời chừa chỗ cho các vùng hộp sọ không cần áp lực.
Liệu pháp nắn lại thường được coi là an toàn và hiệu quả đối với trẻ sơ sinh có hộp sọ
khơng đối xứng, và đã được chứng minh là cải thiện hình dạng đầu và giảm mức độ
nghiêm trọng của hộp sọ không đối xứng trong nhiều trường hợp.
10


LUẬN VĂN THẠC SĨ
2.4.2. Thiết kế mũ chỉnh hình
Thiết kế của mũ chỉnh hình dựa trên nguyên tắc của "liệu pháp tái tạo". Mũ chỉnh
hình được làm bằng vật liệu nhựa nhiệt dẻo nhẹ, có thể được làm nóng và đúc theo các
đường viền cụ thể trên đầu của trẻ sơ sinh. Quá trình thiết kế chỉnh hình sọ thường bao
gồm sự kết hợp giữa các phép đo thủ công và máy tính hỗ trợ để tạo ra mơ hình 3D của
đầu trẻ sơ sinh. Mơ hình này được sử dụng để thiết kế mũ chỉnh hình được tùy chỉnh để
phù hợp với các đường viền độc đáo của hộp sọ của trẻ sơ sinh và tạo áp lực cần thiết
lên các khu vực mục tiêu.
Bên cạnh thiết kế mũ chỉnh hình phù hợp với từng bệnh nhân, quá trình xử lý thay đổi
thiết kế cũng liên quan đến việc theo dõi và điều chỉnh liên tục để đảm bảo rằng mũ
chỉnh hình vừa vặn và áp dụng đúng mức áp suất.

Thiết kế một chiếc mũ chỉnh hình mang tính cá nhân hóa và được tối ưu hóa cấu trúc
liên kết. Thiết kế các vùng không gian tựa và vùng khơng gian chỉnh hình thích hợp
tình trạng biến dạng đầu của từng bé. Áp dụng mô phỏng vật lý và phân tích số để tối
ưu hóa cấu trúc liên kết cho phép tăng mật độ vật liệu vào vùng không gian chỉnh hình
với các ràng buộc cơ học và vật liệu thích hợp.
Mục tiêu thiết kế mũ chỉnh hình sẽ có hai vùng chính: vùng khơng gian tựa và vùng
khơng gian chỉnh hình. Vùng khơng gian tựa phải đảm bảo cố định được mũ trên đầu
và là cơ sở cho các chuyển vị của vùng khơng gian chỉnh hình. Vùng khơng gian chỉnh
hình sẽ được thiết kế theo các u cầu về biến dạng hình học, diện tích tiếp xúc thực tế
của trẻ và giới hạn lực phân bố tại vùng tiếp xúc, phối hợp với cơ cấu cho phép thay
đổi mảnh chỉnh hình (điều trị qua nhiều giai đoạn và giảm tối đa sực khó chịu giai đoạn
đầu khi hộp sọ bị chèn ép) phù hợp nhất của tiến trình chỉnh hình hộp sọ. Số lượng
mảnh chỉnh hình chính là số bậc tự do, mũ cải tiến sẽ có nhiều mảnh chỉnh hình ở các
vị trí cần thiết và các mảnh này thay đổi linh hoạt nhờ in 3D.

11


LUẬN VĂN THẠC SĨ
2.4.3. Chế tạo mũ chỉnh hình bằng công nghệ in 3D
Công nghệ In 3D đã cách mạng hóa cách thiết kế và sản xuất sản phẩm, đồng thời cho
phép tùy chỉnh và linh hoạt hơn trong quy trình sản xuất. Cơng nghệ in 3D đang rất
phát triển, giúp tiết kiệm nhiều thời gian và tiền bạc trong việc tạo mẫu và tạo ra một số
sản phẩm dùng trong thực tế với độ tùy chỉnh cao. Nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực, bao gồm thiết kế sản phẩm, đồ dùng, cơ khí, xây dựng, kiến trúc, nghệ thuật, và
đặc biệt là trong y học. Các sản phẩm y học dùng cho bệnh nhân có yêu cầu cao về cá
nhân hóa, cơng nghệ in 3D có thể tạo ra rất nhiều mẫu phù hợp với nhiều người. Với
khả năng đó, việc ứng dụng cơng nghệ in 3D để tạo ra sản phẩm mũ chỉnh hình cho trẻ
là rất phù hợp. Mỗi đứa trẻ sẽ có một biên dạng đầu khác nhau nên cần phải điều chỉnh
theo từng trường hợp cụ thể. Đặc biệt, mũ chỉnh hình được chế tạo theo cơng nghệ

truyền thống cịn tồn tại rất nhiều vấn đề như là khối lượng nặng hơn, bí khí, dễ gây
các biến chứng viêm da, dị ứng, mẩn đỏ tại vị trí tiếp xúc. Đối với sản phẩm in 3D, ta
có thể tối ưu hóa biên dạng, loại bỏ hay gia tăng vật liệu cho những vị trí khác nhau.

Hình 2.7 Một mẫu mũ chỉnh hình được chế tạo bằng công nghệ in 3D

12