Các kỹ sư y sinh tại Trường Đại học Duke đã chứng minh được một phương pháp có thể giúp tăng độ sâu tại vị trí máy chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT) chụp hình ảnh các cấu trúc bên dưới da.

Là tiêu chuẩn vàng cho hình ảnh và giúp chẩn đoán các bệnh trong võng mạc, OCT vẫn chưa được sử dụng rộng rãi như một kỹ thuật hình ảnh cho các bộ phận khác của cơ thể do kỹ thuật này không có khả năng trả lại hình ảnh rõ nét từ hơn một mm bên dưới bề mặt da.

Các nhà nghiên cứu của Duke phát hiện ra rằng việc nghiêng nguồn sáng và máy dò sử dụng trong kỹ thuật này sẽ làm tăng độ sâu hình ảnh của OCT lên gần 50%, đưa các chẩn đoán về da trong tầm tay. Phương pháp tiếp cận "trục kép" mở ra khả năng mới cho OCT có thể sử dụng trong các ứng dụng như phát hiện ung thư da, đánh giá tổn thương bỏng và tiến trình chữa lành cũng như hướng dẫn các thủ tục phẫu thuật.

Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí truy cập mở Biomedical Optics Expres mới đây.

Adam Wax, giáo sư kỹ thuật y sinh tại Duke, cho biết: “Đó thực sự là một kỹ thuật khá đơn giản. Thậm chí có thể chiếu OCT sâu cỡ 2 hoặc 3 mm vào da là cực kỳ hữu ích vì có rất nhiều quá trình sinh học xảy ra ở độ sâu đó và có thể phát hiện dấu hiệu của các bệnh như ung thư da”.

OCT tiêu chuẩn tương tự như thiết bị siêu âm nhưng sử dụng ánh sáng thay vì âm thanh. Một chùm ánh sáng được chiếu xuống một vật thể và bằng cách đo thời gian nó phản xạ trở lại, máy tính có thể suy ra cấu trúc bên trong của vật thể đó trông như thế nào. Nó đã trở thành công nghệ tiên tiến để có thể chụp hình ảnh và chẩn đoán các bệnh về võng mạc vì võng mạc rất mỏng và dễ tiếp cận thông qua giác mạc và thấu kính trong suốt của mắt.

Tuy nhiên, hầu hết các mô sinh học khác đều tán xạ và phản xạ ánh sáng, gây khó khăn cho việc xuyên qua với phương pháp tiếp cận OCT tiêu chuẩn. Ánh sáng càng đi sâu, càng có nhiều khả năng bị lạc vào mẫu và bỏ trôi sự phát hiện của thiết bị.

Trong kỹ thuật mới, thay vào đó, các nhà nghiên cứu hướng ánh sáng vào vật thể ở một góc nhỏ và thiết lập máy dò ở một góc bằng và đối diện, tạo ra một trục kép. Điều này cho phép máy dò được hưởng lợi từ góc tán xạ nhỏ do bản chất vật lý của đối tượng đưa vào.

Evan Jelly, nghiên cứu sinh tại Phòng Thí nghiệm của Wax và là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Bằng cách nghiêng nguồn sáng và máy dò, sẽ tăng cơ hội thu thập nhiều ánh sáng tán xạ ở các góc khác nhau từ độ sâu của mô. Và OCT nhạy đến mức chỉ cần thêm một chút ánh sáng tán xạ đó là sẽ có được tất cả những gì bạn cần”.

Các nhà nghiên cứu đã thử cách tiếp cận trục kép này trong các phương thức hình ảnh khác. Nhưng thông qua các thí nghiệm của mình, Jelly đã khám phá ra cách áp dụng điều này vào OCT. Khám phá quan trọng của ông là độ sâu của tiêu điểm ánh sáng trong mô tạo ra sự khác biệt lớn cho phương pháp tiếp cận trục kép.

Tuy nhiên, một điểm khó khăn là: Góc sử dụng để xác định tín hiệu sâu càng lớn, trường nhìn càng trở nên nhỏ hơn. Để giải quyết vấn đề này, Jelly đã nghĩ ra một phương pháp quét tiêu điểm của cửa sổ hẹp hơn qua các độ sâu khác nhau của mô và sau đó sử dụng một thuật toán tính toán để kết hợp dữ liệu thành một hình ảnh duy nhất.

Wax và Jelly đã thử nghiệm phương pháp này với các mô chế tạo và chuột ít lông để so sánh hiệu suất của nó với OCT tiêu chuẩn và để xem nó có thể tiết lộ thông tin gì trên da của động vật sống. Các thử nghiệm được kiểm soát cho thấy rằng phương pháp OCT trục kép có xu hướng hoạt động tốt hơn thiết lập tiêu chuẩn. Ở những con chuột sống, OCT trục kép có thể chụp hình ảnh sâu cỡ 2 mm bên dưới bề mặt da, trong đó 1,2 mm theo truyền thống là độ sâu mốc.

Jelly cho biết: “OCT trục kép cho chúng tôi hình ảnh và thông tin dưới các lớp da diễn ra quá trình trao đổi máu và phân tử, điều này cực kỳ có giá trị để phát hiện các dấu hiệu bệnh tật. Công nghệ này vẫn còn trong giai đoạn sơ khai, nhưng nó được đánh giá là rất thành công trong việc nhận dạng sinh học hoặc hướng dẫn các thủ tục phẫu thuật”.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2021-12-eye-imaging-technology-skin.html, 1/12/2021