Xây dựng mô hình thiết bị chẩn đoán các bệnh lý trong khoang miệng bằng phương pháp quang học không xâm lấn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN HÙNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ CHẨN ĐỐN CÁC BỆNH LÝ TRONG KHOANG MIỆNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC KHÔNG XÂM LẤN Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 604417 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2012 i Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa –ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên: NGUYỄN VĂN HÙNG MSHV: Sinh ngày: 04/10/1988 Nơi sinh: Ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT (604417) Khóa: 2011-2012 11120670 Thanh Hố TÊN ĐỀ TÀI: Xây dựng mơ hình thiết bị chẩn đốn bệnh lý khoang miệng phương pháp quang học không xâm lấn NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Khảo sát tổng quan thiết bị phát ung thư miệng có thị trường nghiên cứu thử nghiệm - Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc mô miệng, tính chất huỳnh quang mơ miệng, cụ thể phát huỳnh quang mô phương pháp mô Monte Carlo - Mô tương tác photon lên mô miệng mô huỳnh quang đa lớp mơ miệng, từ xác định bước sóng kích thích huỳnh quang tối ưu - Tiến hành thí nghiệm kích thích huỳnh quang mơ miệng sử dụng đèn LED có bước sóng thích hợp (thu từ kết mô phỏng), đo đạc phổ huỳnh quang mô miệng, xác định vị trí mơ thường mơ bệnh thơng qua hình ảnh phát quang chúng NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: … /… /2012 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: … /… /2012 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THỊ HẢI MIỀN Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng …năm … CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô hướng dẫn TS Phạm Thị Hải Miền Cơ khơng tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho thực luận văn mà cịn người động viên tinh thần lúc tơi gặp khó khăn Tơi xin gởi lời cảm ơn đến ThS Trần Văn Tiến, thầy quan tâm tận tình giúp đỡ trình thực luận văn Đồng thời, biết ơn thầy cô môn Vật lý y sinh, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh thầy giảng dạy chương trình cao học truyền thụ cho kiến thức quý báu suốt q trình học tập Tơi xin cảm ơn phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia (DCSELAB) tạo điều kiện hỗ trợ tơi q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn phịng Đào tạo sau đại học, trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh tận tình hướng dẫn hỗ trợ thủ tục thời gian học tập trường Tôi xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình người thân tơi, quan tâm, động viên, nguồn sức mạnh to lớn tinh thần lẫn vật chất để an tâm học tập Xin cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 Nguyễn Văn Hùng iv TÓM TẮT Trong năm gần đây, ung thư khoang miệng hầu họng phát triển nhanh chóng ước tính khoảng 127.000 trường hợp tử vong tồn giới năm, đặc biệt Việt Nam chiếm tỷ lệ cao Tại Hoa Kỳ, bệnh nhân chẩn đoán với bệnh ung thư miệng hầu họng có tỷ lệ sống sót sau năm đạt 59%, tỷ lệ thay đổi 30 năm qua, phần hầu hết bệnh nhân có biểu bệnh giai đoạn phát triển nhanh Những phương pháp tốt để phát sớm chẩn đoán bệnh ung thư miệng cần thiết việc cải thiện thời gian sống bệnh nhân Một loạt công nghệ thiết kế để hỗ trợ bác sĩ việc phát chẩn đoán tân sinh miệng phát triển X-quang, chụp cắt lớp vi tính (CT), PET/CT sinh thiết, phương pháp xác việc phát hiện, đòi hỏi nhiều thời gian, với chi phí cao nguy hiểm cho bệnh nhân từ phóng xạ Quang phổ kỹ thuật khơng xâm lấn có tiềm để tạo điều kiện chẩn đốn tổn thương miệng chứng minh số nhóm nghiên cứu giới Quang phổ quang học cung cấp thơng tin hữu ích chẩn đốn thay đổi hình thái sinh hóa liên quan đến tiến triển tiền ung thư mô biểu mô Khi tổn thương tiền ung thư phát triển, tính chất quang học bề mặt biểu mô chất bị thay đổi, đo liệu quang phổ hàm chiều sâu có khả cải thiện hiệu suất chẩn đốn Đề tài giới thiệu vài nghiên cứu hình ảnh huỳnh quang mơ miệng cách sử dụng phương pháp quang học, sở có cơng cụ tối ưu thiết kế cho chẩn đốn khơng xâm lấn ung thư miệng sớm nhanh xác v ABSTRACT In recently years, cancers of the oral cavity and oropharynx have been developing rapidly and an estimated 127,000 deaths worldwide, especially Vietnam have accounting for a high rate In the United States, patients diagnosed with oral or oropharyngeal cancer have a five-year survival rate of 59%.This survival rate has changed little over the past 30 years, in part because most patients present with disease that is already at an advanced stage Better methods for early detection and diagnosis of oral cancer are needed to improve patient outcomes A variety of technologies designed to aid the clinician in detecting and diagnosing oral neoplasia are developed such as X-rays, computerized tomography (CT), PET/CT and biopsy, which are exact methods in detection but require much time, with high cost and are dangerous for the patients from radioac Optical spectroscopy is a noninvasive technique whose potential to facilitate diagnosis of oral lesions has been demonstrated by a number of groups Optical spectroscopy can provide useful diagnostic information about the morphological and biochemical changes related to the progression of precancer in epithelial tissue As precancerous lesions develop, the optical properties of both the superficial epithelium and underlying stroma are altered, measuring spectral data as a function of depth has the potential to improve diagnostic performance This work introduces some studies on fluorescent imaging of oral tissue using optical method, on basis of which a new instrument can be optimally designed for noninvasive diagnosis of early oral cancer faster and exactly vi MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn ii Lời cám ơn: iii Tóm tắt: iv Mục lục: vi Danh mục hình vẽ: viii Danh mục bảng biểu x Mở đầu xi TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .1 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.1 Các phương pháp thiết bị phát hiện, tầm soát ung thư miệng có thị trường 1.1.1.1 Bàn chải sinh hoá Brush biopsy 1.1.1.2 Phương pháp nhuộm tế bào toluidine blue .2 1.1.1.3 ViziLite Plus 1.1.1.4 Thiết bị sử dụng tính chất phát huỳnh quang mô 1.1.2 Các phương pháp chẩn đoán sử dụng nước 1.2 Cấu trúc giải phẫu niêm mạc miệng 1.2.1 Biểu mô 1.2.2 Mô đệm 11 1.2.3 Tầng niêm mạc 12 1.2.4 Các loại chức niêm mạc .12 1.3 Bệnh lý khoang miệng 13 1.3.1 Các tổn thương khoang miệng 13 1.3.2 Một số bệnh lý khoang miệng thường gặp 14 vii 1.3.3 Ung thư khoang miệng lưỡi 15 1.4 Tương tác ánh sáng mô sinh học .18 1.4.1 Tán xạ .18 1.4.2 Hấp thụ .20 1.4.3 Huỳnh quang 21 1.4.4 Tính chất huỳnh quang niêm mạc miệng 23 Các phương pháp nghiên cứu 27 2.1 Phương pháp mô monte carlo 27 2.1.1 Mơ huỳnh quang sử dụng thuật tốn Monte Carlo 28 2.1.2 Sử dụng chương trình mơ huỳnh quang nhiều lớp 32 2.2 Phương pháp thực nghiệm ảnh - phổ huỳnh quang .33 KẾT QUẢ 37 3.1 Kết mô 37 3.1.1 Kết mô xuyên sâu .37 3.1.2 Kết mô huỳnh quang đa lớp 44 3.2 Kết thực nghiệm 48 3.2.1 Khảo sát nguồn sáng kích thích huỳnh quang khoang miệng 48 3.2.2 Huỳnh quang khoang miệng 53 KẾT LUẬN – ĐÁNH GIÁ 61 4.1 Kết luận 61 4.2 Hướng phát triển đề tài 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Dụng cụ ViziLite Plus Hình 1.2 Dụng cụ Identa (R) 3000 Ultra Hình 1.3 Dụng cụ Velscope Hình Giải phẫu học khoang miệng Hình : Biểu mô lát tầng Hình : Hai loại màng đáy đôi .10 Hình Ảnh hiển vi điện tử biểu mô miệng 14 Hình (A)Vết lt nơng viêm loét miệng aptơ, (B) mảng trắng miệng nấm candida .15 Hình 1.10 Ảnh minh hoạ bước tiến triển biểu mơ bình thường chuyển dần sang loạn sản nhẹ, loạn sản trung bình, loạn sản nặng, ung thư chỗ ung thư xâm lấn.[13] 16 Hình 1.11: Tổn thương sùi loét niêm mạc miệng (A) Các đám tế bào gai xâm nhập mô đệm (B) .17 Hình 1.12 Sơ đồ mức lượng phân tử: S S1 – lượng điện tử, V’ V” - lượng dao động, J’ J”- lượng quay 23 Hình 2.1 Hệ quang học đo phổ huỳnh quang 34 Hình 2.2 Mơ hình thiết bị quan sát ảnh huỳnh quang mơ miệng 35 Hình 3.1 Sự phân bố ánh sáng có bước sóng 0, 00, 30 0nm lan truyền theo phương vng góc với bề mặt lưỡi thường 39 Hình 3.2 Sư phân bố ánh sáng có bước sóng 0nm lan truyền theo phương vng góc với bề mặt niêm mạc bình thường (a), viêm nặng (b), ung thư (c), loạn sản (d) 42 Hình 3.3 Sự phân bố phổ huỳnh quang mơ niêm mạc miệng bình thường kích thích bước sóng 0nm sau chạy mơ .45 Hình LED siêu sáng (a) LED công suất (b) 48 ix Hình Phổ phát quang LED xanh dương 0nm loại mm (a) loại công suất (b) 49 Hình Đặc tuyến Volt-Ampere LED xanh dương 0nm loại mm loại công suất .50 Hình Mối liên hệ dịng công suất xạ LED 0nm loại mm loại công suất .50 Hình 3.8 Góc phát quang LED nm loại cơng suất (đường xanh) loại thường (đường đỏ) .51 Hình Ảnh huỳnh quang phổ huỳnh quang lưỡi bình thường kích thích LED nm (A, B) LED nm (C, D) 54 Hình 3.10 Ảnh chụp phận khoang miệng chiếu sáng ánh sáng thường (A, D) đèn LED 365nm (B, C) 56 Hình 3.11 Hình ảnh huỳnh quang lưỡi bị kích thích LED nm (A) LED 365nm (B) 57 Hình 3.12 Một số ảnh huỳnh quang mô bệnh .58 52 phát sáng mạnh vị trí vng góc với nguồn thu sau giảm nhanh vị trí góc có thay đổi nhỏ Do góc phát quang hẹp nên LED thường không ưu tiên ứng dụng chiếu sáng Tuy nhiên, góc chiếu tập trung giúp LED chiếu vị trí nhỏ, khe hẹp… Điều có ý nghĩa lớn ứng dụng y tế, y sinh… việc sử dụng LED làm nguồn kích thích cho mô vùng hàm, vùng mô miệng, mô họng… Kết khảo sát loại LED khảo sát tổng hợp bảng 3.8 Bảng 3.8 Các thông số quang học LED siêu sáng LED công suất Cực tím Siêu Cơng Suất sáng Xanh dương Siêu Cơng Suất sáng Tím Xanh-Tím Siêu Cơng Siêu Cơng sáng Suất sáng Suất Đỉnh phổ(nm) 365 455 458 402 436 Ungưỡng(V) 3,6 3,1 2,75 3,2 3,03 P-I(µW-mA) 2000-270 50-50 5.5x103-500 25-25 28-40 Đối với LED cơng suất cực tím có đỉnh phổ nm nên LED gọi LED Tương tự LED xanh tím đơi gọi LED 30, LED xanh dương gọi LED LED tím gọi LED Về mặt hiệu quả, rõ ràng LED công suất ưu việt nhiều Giá thành ngày thấp, việc sử dụng LED công suất nhiều mục đích chiếu sáng, y học…dể dàng bền bỉ Tuy nhiên nhiều trường hợp, cần trường sáng hẹp, cường độ sáng thấp, hay cho thiết bị cầm tay nhỏ gọn, nguồn cấp Pin AA LED siêu sáng lựa chọn ưu tiên Đối với đề tài chúng ta, nghiên cứu mô dải sáng 0nm- 0nm đáp ứng tốt kích thích huỳnh quang niêm mạc miệng Dải bước sóng 0- 00 nằm cuối vùng UVA, dải 400- 0nm vùng tím, việc sử dụng bước sóng vùng 00- 0nm an toàn hơn, nhiên cần khảo sát dải rộng để có so sánh đầy đủ hơn, lựa chọn loại LED tối ưu mơ hình nghiên cứu 53 3.2.2 Huỳnh quang khoang miệng  Phương pháp phổ huỳnh quang Như giới thiệu phần phương pháp, phương pháp phổ huỳnh quang thực phương pháp hiệu việc đánh giá định tính lẫn định lượng tổn thương, giai đoạn tổn thương vùng tổn thương niêm mạc miệng Mỗi vùng mô, lớp mô giai đoạn bệnh chúng phát huỳnh quang với cường độ khác bước sóng khác Do đó, với mô phỏng, cần thiết tạo sở dử liệu chuẩn cho phương pháp này, từ đo phổ phát huỳnh quang bệnh nhân, xác định tổn thương Trên giới phương pháp đặc biệt phát triển trung tâm nghiên cứu, phịng thí nghiệm tạo tiền đề cho phát triển sản phẩm sau Với cách đo: trực tiếp lên thể sống “in vivo” đo biểu mô khác ống nghiệm “in vitro”, lựa chọn phương pháp đo “in vivo” cho đề tài Lý chủ yếu chưa xây dựng ngân hàng biểu mô bất thường mơ thường LED dùng để kích thích huỳnh quang mô miệng Các loại LED sử dụng khảo sát bên Ánh sáng đèn LED kích thích niêm mạc miệng phát huỳnh quang, ánh sáng phát từ niêm mạc lan truyền qua hệ thấu kính, tới kính lọc phù hợp gắn máy đơn sắc, sau qua kính lọc, tín hiệu ánh sáng phát xạ xử lý, hiển thị thành phổ hình máy tính 54 Một số kết thu sau: A B 0.9 LED 365 LED 405 0.8 Normalized Intensity 0.7 0.6 0.5 C 0.4 0.3 0.2 0.1 610 615 620 625 630 635 640 Wavelength(nm) 645 650 655 660 Hình 3.9 Ảnh huỳnh quang lưỡi bình thường kích thích LED 405nm (A) LED 365nm (B) phổ huỳnh quang(C)tương ứng Cấu trúc lớp mô miệng khác nhau, điều làm cho xuất ảnh, phổ huỳnh quang có đơi chút khác biệt vị trí Răng phát quang mạnh mẽ màu trắng Trên lưỡi xuất màu cam đỏ, màu vi khuẩn phát Ngoài nằm rải rác vùng lưỡi cam dấu chấm đen nhỏ, nhú dạng gai (có nhiều mạch máu), xuất chấm đen mạch máu hấp thụ phần lớn lượng ánh sáng chiếu đến Trên hình 3.9 A,B hình ảnh lưỡi bình thường kích thích phát huỳnh quang hai loại LED khác Với bước sóng 55 nm lưỡi A phát huỳnh quang đỏ lưỡi B kích thích LED nm Trên lý thuyết, hai màu đỏ lưỡi A B vi khuẩn phát ra, nhiên chiếu hai loại LED có bước sóng khác quan sát mắt thường ta thấy hai màu phát quang khác Đo phổ phát quang vi khuẩn (hình 3.9C) chúng tơi nhận thấy vùng phát quang chúng hoàn toàn tương đồng Từ kết luận, kích thích niêm mạc miệng ánh sáng có bước sóng thích hợp, chúng phát huỳnh quang bước sóng khơng phụ thuộc vào nguồn kích thích Tuy nhiên hình ảnh quan sát mắt thường khác chồng chập nguồn sáng (nguồn kích thích, nguồn phát xạ, nguồn ánh sáng bên ngồi…), ảnh hưởng màu sắc kính lọc độ nhạy mắt người quan sát  Phương pháp ảnh huỳnh quang Trong phương pháp phổ huỳnh quang, nhận thấy bị kích thích ánh sáng LED thích hợp, niêm mạc miệng phát huỳnh quang Tuy phổ huỳnh quang khơng thay đổi, hình ảnh quan sát có nhiều thay đổi ứng với loại LED khác Để phân biệt rõ vùng mô bất thường, mô thường, biểu vùng mô thường bị kích thích với loại LED khác nhau, giới thiệu phương pháp ảnh huỳnh quang phần kết thực nghiệm Đầu tiên sử dụng hệ quang học thiết kế chương khảo sát số hình ảnh từ số tình nguyện viên có niêm mạc miệng bình thường 56 Hình 3.10 Ảnh chụp phận khoang miệng chiếu sáng ánh sáng thường (A, D) đèn LED 365nm (B, C) Trong hình chúng tơi đưa hai hình ảnh so sánh: hình A-D lưỡi môi chụp điều kiện ánh sáng bình thường (ánh sáng đèn huỳnh quang) Và hình B-C hình ảnh lưỡi mơ kích thích LED 3 nm Bước sóng nm chọn từ kết mô phỏng, cho kết kích thích huỳnh quang tốt vùng, lớp niêm mạc miệng Hiện tượng huỳnh quang nhìn thấy rõ đây: lưỡi xuất màu đỏ (hình B1), phát quang trắng sáng mạnh, viền lưỡi (hình B2) đường trắng nhạt, hẹp, trải dài Trên bờ mơi (hình C) quan sát rõ ràng mạch máu nhỏ, chúng hấp thụ ánh sáng chiếu đến mạnh mẽ mô xung quanh Bờ (nướu) (hình C) quan sát kỹ ngồi viền đồng màu bọc lấy cịn xuất vệt chấm trắng Tất dấu hiệu phù hợp với lý thuyết huỳnh quang mô phép đo thực tế [36,37] Tiếp theo, chúng tơi sử dụng số loại LED có bước sóng khác nhau, chiếu bề măt lưỡi Kết thu (Hình 3.11 ) 57 Hình 3.11 Hình ảnh huỳnh quang lưỡi bị kích thích LED 405nm (A) LED 365nm (B) Hình 3.11 hình ảnh lưỡi tình nguyện viên kích thích hai loại LED khác nhau, hình A kích thích LED nm hình B kích thích LED nm Nhìn qua hai hình, nhận đặc điểm phát quang bật niêm mạc bình thường, mặt lưỡi xuất vùng đỏ, có chấm đen nhỏ xuất Bờ lưỡi vùng trắng hẹp trải dài, phát quang trắng sáng Tất dấu hiệu giải thích phần Tuy nhiên thấy khác rõ ràng mặt hình ảnh trực quan, màu sắc hai hình Sử dụng LED có bước sóng nm nằm dải an toàn hơn, khả phân biệt vùng hình B (được kích thích LED nm) rõ Chúng ta chưa thể đánh giá loại ưu điểm hơn, sở dử liệu lớn đầy đủ bước sóng kích thích, hình ảnh phát quang biểu bệnh cho phép ta lựa chọn loại LED kích thích thích hợp 58 Và cuối cùng, ta tiến hành thu thập hình ảnh khác từ tình nguyện viên sở y tế Trong đó, mơ miệng kích thích nhiều loại LED khác Dưới số kết chụp từ mô bất thường Hình 3.12 Một số ảnh huỳnh quang mơ bất thường Hình 3.12 số biểu khác thường mơ miệng (lưỡi), kích thích LED cơng suất cực tím nm, ghi nhận máy ảnh KTS qua hệ thống kính lọc nêu Hình A ảnh chụp bệnh nhân có biểu bệnh bạch sản, bề mặt lưỡi xuất đốm trịn phát quang khác so với mơ xung quanh với gồ cao, rõ Hình ảnh B lại tồn vi khuẩn bên chân răng, lâu dài nguy gây bệnh lợi Hình ảnh phát quang màu trắng xanh, bệnh hay không bệnh có biểu khác nhau, sở chuần đốn bệnh mà chúng tơi khơng đề cập Hình C D biểu rõ nét bệnh lưỡi kích thích bước sóng nm Trên hình C đốm đen kéo dài, bên lưỡi xuất chấm (vết) đen, dấu hiệu xem biểu bệnh mà quan sát điều kiện bình 59 thường khó thấy Và hình D mảng đen trải dài hai bên lưỡi, vài điểm đen xuất rõ nét [8, 36, 37] Chúng ta cần nói rõ đây, hình ảnh huỳnh quang thu khác biệt rõ ràng vùng Trên giới, giới thiệu chương 1, thiết bị chẩn đốn xác Velscope đóng góp nhiều chẩn đốn tiền ung thư vịm họng, lưỡi…Tuy nhiên, với kết thực hiện, chưa đánh giá phân loại bệnh Việc thực liên kết với số sở y tế cần thiết, từ vừa xây dựng ngân hàng liệu vừa có đánh giá xác bác sĩ chuyên gia lĩnh vực 60 CHƯƠNG : KẾT LUẬN – ĐÁNH GIÁ 61 KẾT LUẬN – ĐÁNH GIÁ 4.1 KẾT LUẬN Với mục đích nghiên cứu tính chất huỳnh quang số mô khoang miệng phương pháp mô Monte Carlo phương pháp phổ huỳnh quang, đề tài thu kết sau: Mô độ xuyên sâu nguồn sáng với bước sóng khác mơ miệng cho thấy vùng bước sóng từ 0nm đến 0nm có độ xun sâu đạt tới vùng mơ đệm vùng mô thường phát sinh biểu ung thư Trong đó, bước sóng cao độ xuyên sâu lớn Vì vậy, nguồn sáng với vùng phổ khoảng 360- 0nm sử dụng mơ huỳnh quang mô miệng Mô huỳnh quang mơ miệng với nguồn sáng kích thích 0nm cho kết lớp mô cho phổ huỳnh quang có cường độ vị trí khác nằm vùng ánh sáng khả kiến, cường độ phát quang tập trung mạnh dải 00 – nm Đây vùng ánh sáng nhạy với mắt người, cho phép quan sát trực quan huỳnh quang niêm mạc miệng Khảo sát loại đèn LED có bước sóng khác thu từ kết mơ cho thấy đặc tính đèn LED phổ phát quang, góc phát quang, đặc tuyến Volt-Ampere, cơng suất phát quang phù hợp sử dụng làm nguồn sáng kích thích huỳnh quang khoang miệng nghiên cứu chế tạo thiết bị chẩn đoán ung thư miệng Kích thích lưỡi hai nguồn sáng -405nm chúng phát ánh sáng màu đỏ Tiến hành đo phổ phát xạ chúng thu vùng phổ 20- 0nm, vùng phổ huỳnh quang vi khuẩn porphyrin phát Kích thích vùng khác khoang miệng nguồn sáng khác giúp phân biệt mô thường bất thường thông qua khác màu sắc chúng, điều mà quan sát mắt thường khó phân biệt 62 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Sử dụng chương trình mơ Monte Carlo mơ độ xuyên sâu ánh sáng kích thích thu số kết định Tuy nhiên phương pháp mô huỳnh quang, chưa thực mô với loại bệnh khác Đây hướng mới, đòi hỏi lượng liệu tính chất quang học nhiều loại lớp mô khác nhau, bệnh khác nhau, kết mô thực đánh giá cụ thể vùng phát quang loại mô bệnh khác Trong phương pháp thực nghiệm đo phổ huỳnh quang, kết thu hạn chế hệ thống quang học đo phổ chưa đáp ứng yêu cầu Tín hiệu huỳnh quang khoang miệng có cường độ tương đối yếu Do đó, để đo phổ phát quang chúng cần có hệ thống cáp quang dẫn truyền tín hiệu phận khuếch đại tín hiệu Đề tài chưa tạo hệ thống này, chưa đo trực tiếp vùng phát quang mơ miệng điển răng, lưỡi…Về lâu dài, phương pháp có giá trị định lượng cao, với mơ đánh giá xác khơng loại bệnh vịm họng mà cịn mở rộng với nhiều ứng dụng chẩn đốn khơng tiếp xúc khác ung thư da, tuyến vú, phổi… Về phương pháp ảnh huỳnh quang, đề tài dừng mức thu nhận số kết hình ảnh chụp bệnh nhân tình nguyện viên Những hình ảnh nhìn trực quan mắt thường thấy đặc điểm khác mô bất thường mô thường Tuy nhiên, chưa thể đưa chẩn đoán loại bệnh Việc xây dựng ngân hàng liệu lớn cần thiết, cần có kết hợp với sở y tế việc hỗ trợ xây dựng, phần đánh giá lẫn nhau, thực đề xuất khó khăn Từ kết mơ thực nghiệm thực phạm vi đề tài, phân tích, xây dựng phương pháp chẩn đoán nhanh bệnh miệng, đặc biệt bệnh ung thư miệng, hướng tới chế tạo thiết bị chẩn đoán ung thư miệng với nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp chẩn đoán truyền thống Từ xây dựng sở ban đầu cho nghiên cứu loại bệnh khác thông qua phương pháp quang học không xâm lấn 63 DANH MỤC BÀI BÁO T.V Tien, N.V Hung, T.H Misa, P.H Mien, H.Q Linh Diagnosis of early oral lesions using fluorescence spectroscopy The 7th international conference on photonics and applications, 26-29 Nov 2012 N.V Hung, P.H Mien,T.V Tien, H.Q Linh Non invasive diagnosic of the oral diseases using fluorescence spectroscopy Hội nghị khoa học trẻ ĐH QG TP HCM lần 1, tháng -2012 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Jemal, T Murray, E Ward, A Samuels, R C Tiwari, A Ghafoor, E J Feuer, and M J Thun, “Cancer statistics,” CA Cancer J Clin, 55, pp 10-30, 2005 [2] J Ferlay, H.R Shin, F Bray, D Forman, C Mathers, D.M Parkin GLOBOCAN 2008 v1.2: “Cancer incidence and mortality worldwide,” IARC CancerBase No 10 Lyon (France): IARC Press, 2010 Available from: http://globocan.iarc.fr Accessed: July 29, 2011 [3] G.E Tennekoon, G.C Bartlett “Effect of betel chewing on the oral mucosa,” The British Journal of Cancer, 23:3 ± 3, (1 ) [4] Y.C Ko, Y.L Huang, C.H Lee et al., “Betel quid chewing, cigarette smoking and alcohol consumption related to oral cancer in Taiwan,” Journal of Oral Pathology and Medicine, 24, pp 447453, 1995 [5] PGS TS Mai Trọng Khoa “Ung thư miệng họng” Internet: http://ungthubachmai.com.vn/kinthc-y-khoa/item/329-ung-thư-miệng-và-họng, 03-10-2008 [6] BS Trần Chánh Khương “Có thể phịng chống ung thư xoang miệng” Internet: http://vietbao.vn/Suc-khoe/Co-the-phong-chong-duoc-ung-thu-xoang-mieng%3F/20026563/248/, 1908-2003 [7] Bouquot et al., “Oral precancer and early cancer detection in the dental office-review of new technologies, ” The Journal of Implant & Advanced Clinical Dentistry, 2(3), pp 47-63, 2010 [8] F.P Catherine, P.Ng Samson, P M Williams, Lewei Zhang, M L Denise, Pierre Lane, Calum MacAulay, P.R Miriam “Direct Fluorescence visualization of clinically occult high-risk oral premalignant disease using a simple hand-held device,” HEAD & NECK—DOI, 29(1), pp 71-76, January 2007 [9] K A James Oral Development and Histology New York, Thieme Medical, 2002, pp 243-280 [10] K.V James and, J C Daniel Essentials of Oral Histology and Embrylogy a clinical approach USA, ELSEVIER, pp 183-196, 2006 [11] Nguyen Tri Dung, Mô Học1, Nhà xuất y học, Tp - HCM, VN, 2005 [12] Phan Chiến Thắng, Mô Học 2, Nhà xuất y học, Tp - HCM, VN, 2005 [13] I Pavlova “The Biological Basis for Changes in Autofluorescence during Neoplastic, PhD Dissertation,” The University of Texas at Austin, (2007) 65 [14] E W S Florian, Ph.D thesis, PA Consulting Group, London, 1999 [15] L Wang, S.L Jacques, L Zheng “Monte Carlo Modeling of Photon Transport in multi-layered tissues,” Methods programs Biomed, 47(2), pp 131-46, Jul 1995 [1 ] Guobin Sun “ Use of tissue autofluorescence in the detection of oral premalignant lesions with high-risk molecular patterns,” Master of Science, Simon Fraser University, Canada, 2006 [17] J Mobeley, D.T Vo “Fluorescence Spectroscopy for Biomedical Diagnostics,” in Biomedical Photonics Handbook, chapter 28 Dinh.T Vo, Ed SPIE Press, 2002 [18] W.R Robert “ Introduction to Fluorescence and Photophysics,” in Handbook of Biomedical Fluorescence, chapter Mary-AnnMycek, Ed CRC Press, 2003 [19] R Drezek, C Brookner, I Pavlova, I Boiko, A Malpica, R Lotan, M Follen, R RichardsKortum “Autofluorescence Microscopy of Fresh Cervical Tissue Sections Reveals Alterations in Tissue Biochemistry with Dysplasia,” Photochem and Photobiol, 73(6), pp 636-41, 2001 [20] I Pavlova, K Sokolov, R Drezek, A Malpica, M Follen, R Richards-Kortum “Microanatomical and biochemical origins of normal and precancerous cervical autofluorescence using laser scanningfluorescence confocal microscopy,” Photochem and Photobiol, 77(5), pp 550555, 2003 [21] B.C Wilson and G.Adam “A Monte Carlo Model for the absorption and flux distributions of light in tissue,” Med Phys, 10, 1983 [22] F W Campbell and R W Gubisch “Optical quality of the human eye,” J Physiology, 186 (1966) [23] S.A Prahl, M Keizer, S.L Jacques and A.J Welch “A Monte Carlo model of light propagation in tissue,” in Proc SPIE IS 5, 1989, pp 102-111 [24] S Johannes, P Antonio, M.K.E Annika, A Stefan “Accelerated Monte Carlo models to simulate fluorescence spectra from layered tissues,” J Opt Soc Am A ,Vol 20, No 4, April 2003 [25] S.L Jacques “Monte Carlo Simulations of Fluorescence in Turbid Media,” in Hanbook of biomedical fluorescence, chapter Brian W Rogue and Mary-Ann Mycek, Ed CRC Press, 2003 [2 ] A Erik, A Stefan Computer Exercise, Topic: “Monte Carlo Simulations of Light Transport inTissue.” Department of Physics, Lund, March 21, 2011 [27] L.H Wang, S.L Jacques, and L.Q Zheng, "MCML - Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues," Computer Methods and Programs in Biomedicine, 47, pp 131-146, 1995 66 [28] I Pavlova et al., “Fluorescence spectroscopy of oral tissue: Monte Carlo modeling with sitespecific tissue properties,” J Biomed Opt 14 ( 1), 2009 [29] D.C de Veld, M Skurichina, M.J Witjes, R.P Duin, H.J Sterenborg, J.L Roodenburg “Clinical study for classification of benign, dysplastic, and malignant oral lesions using autofluorescence spectroscopy,” Journal of Biomedical Optics 9(5), pp 940–950, September/October 2004 [30] I Pavlova, C.R Weber, R.A Schwarz, M Williams, A El-Naggar, A Gillenwater, R RichardsKortum “Monte Carlo model to describe depth selective fluorescence spectra of epithelial tissue applications for diagnosis of oral precancer,” J Biomed, 13(5), 2008 [31] D Arifler, I Pavlova, A Gillenwater, and R Richards-Kortum “Light scattering from collagen fiber networks: micro-optical properties of normal and neoplastic stroma,” Biophys J, 92, pp 32603274, 2007 [32] T Collier, D Arifler, A Malpica, M Follen, and R Richards Kortum “Determination of epithelial tissue scattering coefficient using confocal microscopy,” IEEE J Sel Top Quantum Electron, 9, pp 307–313, 2003 [33] Darren Roblyer et al., “Objective Detection and Delineation of Oral Neoplasia Using Autofluorescence Imaging,” Cancer Prev Res, 2, pp 423-431, 2009 [34] R Drezek, K Sokolov, U Utzinger, I Boiko, A Malpica, M Follen, and R Richards-Kortum “Understanding the contributions of NADH and collagen to cervical tissue fluorescence spectra: modeling, measurements, and implications,” J Biomed Opt, 6, pp 385–396, 2001 [35] E Svistun, R Alizadeh-Naderi, A El-Naggar, R Jacob, A Gillenwater, R Richards-Kortum “Vision enhancement system for detection of oral cavity neoplasia based on autofluorescence,” HeadNeck, 26, pp 205–15, 2004 [36] C.F Poh, L Zhang, D.W Anderson, et al., “Fluorescence visualization detection of field alterations in tumor margins of oral cancer patients,” Clin Cancer Res, 12, pp.6716–22, 2006 [37] D.C De Veld, M.J Witjes, H.J Sterenborg, J.L Roodenburg “The status of in vivo autofluorescence spectroscopy and imaging for oral oncology,” Oral Oncol, 41, pp.117–31, 2005 [38] J.K Dihingra, D.F Perrault, K McMillan, E.E Rebeiz, S Kabani, R Manoharan, I Itzkan, M.S Feld, and S.M Shapshay “Early Diagnosis of Upper Aerodigestive Tract Cancer by Autofluorescence,” Arch Otolaryngol, Head Neck Surg, 122 (11), pp 1181-1186, 1996 ... Nơi sinh: Ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT (604417) Khóa: 2011-2012 11120670 Thanh Hố TÊN ĐỀ TÀI: Xây dựng mơ hình thiết bị chẩn đốn bệnh lý khoang miệng phương pháp quang học không xâm lấn NHIỆM VỤ LUẬN... Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc mô miệng, tính chất huỳnh quang mơ miệng, cụ thể phát huỳnh quang mô phương pháp mô Monte Carlo - Mô tương tác photon lên mô miệng mô huỳnh quang đa lớp mơ miệng, từ... hành phương pháp sau: - Sinh thiết khối u, chẩn đoán giải phẫu bệnh lý: yếu tố chẩn đoán xác định - Chẩn đoán tế bào học: có ý nghĩa định hướng (tế bào vịm họng hạch cổ) - Chẩn đốn huyết thanh: phương