- Đối với bệnh nhản đáp ung tôt với chu vi kê H um phrey có thế cho tiến hành
5. Mô tả dược cúc hình ảnh bệnh lý thường gặp trên OCT.
1 0
1. LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIEN c ủ a
MÁY OCT
Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, ngày càng xuất hiện nhiêu các phương tiện hỗ trợ chẩn đoán y học. Một trong những ứng dụng quan trọng đó là nguyên lý
giao thoa kết hợp sóng ngắn của Michelson (1990). Năm 1991, nhóm tác giả Michael R.Hee, Huang and Fujimoto (Dep. of Electrical Engineering and Computer Science - Massachusetts Institute of Technology, Cambridge) nghiên cứu ứng dụng này trong cắt lớp hai chiều của mô sinh học. Năm 1993, các tác giả ừên đã báo cáo kết quả nghiên cứu đầu tiên trên hệ tiêu hóa, tai mũi họng, tim mạch - những nơi không thể sinh thiết được. Từ đó giúp xác định vị trí tổn thương và hướng dẫn phẫu thuật mà không gây tổn thương mô cũng như loại trừ kết quả âm tính giả khi sinh thiết.
Năm 1995, Carmen A.Puliafito, Schuman và cộng sự (New England Eye Center, Boston) đã thực hiện thành công ứng dụng này trong khảo sát mổ học nhãn cầu bằng chụp cắt lớp quang học OCT. Các thê hệ OCT 1 và 2 (Carl Zeiss Meditec Inc) có độ phần giải từ 12-15H, và cần phải dãn đồng tử ít nhất 5mm khi thực hiện.
Thế hệ OCT Stratus [II chỉ cần dãn đỏng tử khoảng 3mm, đông thời có độ phân giải cao
hơn 8-10|i.
Hiện nay, các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu thê hệ máy OCT với độ phản giải siêu cao 2-3ịx, sử dụng nguồn sáng laser titanium saphire. Tuy nhiên do giá thành cao nên máy này chua được sử dụng trong chẩn đoán y học. 2. MÁY CHỤP CẮT LỚP VÕNG MẠC OCT
Chụp cắt lớp quang học kết hợp (OCT) là kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh y học mới cho hình ảnh mô sinh học cắt ngang có độ phân giải cao. Cơ chê hoạt động của OCT tương tự như siêu âm, nhưng bằng cách sử dụng sóng ánh sáng, kỹ thuật này có thể thực hiện được mà không cần sự tiếp xúc giữa dụng cụ với mắt, do đó giảm thiểu những khó chịu của bệnh nhẳn trong những lần khám. Ngoài ra, việc sử dụng sóng ánh sáng tạo ra độ phân giải túng phần rõ ràng hơn dùng sóng âm. Kỹ thuật OCT hiện tại cho hình ảnh có độ phân giải cao hơn xấp ó 10
lần so với hình ảnh của siêu âm B chuẩn hóa. Từ đó, các hình ảnh của các cấu trúc rất nhỏ
trong võng mạc cũng như phần tmớc của nhản cầu được tái hiện lại, giúp so sánh thuận lợi
sánh thuận lợi giữa biểu hiện lâm sàng với hình ảnh mô học cúa chẩn đoán.
Nguyên lý hoạt động của OCT dựa vào nguyên lý giao thoa Michelson, còn được gọi là giao thoa kết hợp thấp.
2.1. Thời gian phản hôi ánh sáng
Một tia sáng khi chiếu vào mắt, qua các mặt phẩng giao tiếp mô sẽ tạo ra nhiêu tia phản xạ khác nhau từ các mô có tính chất quang học khác nhau. Khoảng cách giữa các cấu trúc mô trong nhãn cầu được xác định bằng cách đo thời gian phản hòi từ tía phản xạ của ánh sáng. Nguyên lí hoạt động giống như siêu âm A ngoại trừ việc sử dụng ánh sáng thay vì sóng âm (Hình 10.1).
Hình 10.1. Sơ đồ mô tả cách đo khoảng cách giữa các cấu trúc trong nhẵn cầu. Tia sáng vào mắt qua các mỗi trường chiết quang khác nhau cho các xung phản xạ khác nhau. Từ thời gian phần tò i giữa các xung ta tính được khoảng cách giữa mặt trước và mặt sau giác mạc, cũng như giữa mặt sau giác mạc và thủy tinh thể
2.2. Giao thoa kết hợp sóng ngắn
Ánh sáng là sóng điện từ, là những dao động tuần hoằn của điện tníừng truyền đi trong
không gian theo thời gian. Mníiio .1 có thể phán tích thanh những dan Jii.il
hòa (sóng hình sin). Các dặc tnrn£ chú yêu cùa
sóng là bước sóng (Â), biên dộ (A) va tân sỏ (í). Nêu hai sóng điêu hòa có phương dao dộng như nhau, có cùng lần sô và độ lệch pha cô dịnh không thay đổi theo thời gian, ta gọi là hai sóng kết hợp2. Sự giao thoa xảy ra khi hai sóng ánh sáng phát ra từ cùng một nguồn sáng tiếp xúc với nhau. Nêu đồng pha, các sóng sẽ cộng hưởng, sự giao thoa này sẽ được gọi là giao thoa tăng. Ngược lại, nếu có cùng biên độ nhưng không đông pha, chúng sẽ triệt tiêu nhau và sự giao thoa này gọi là giao thoa giảm. Nêu các sóng có tính kết hợp, chúng có thể tạo ra sự cộng hưởng làm cho cường độ khuếch đại lên nhiều lần. Do đó chùm tia sáng phát ra từ nguồn sẽ không bị phân kỳ, mà tập trung năng lượng và ừuyền đi được xa thành một chùm h ẹ p 2.
Để giải thích nguyên lý hoạt động của máy OCT, các nhà nghiên cứu dựa vào giả thuyết một tía sáng câu tạo bởi nhiều xung ngắn. Một tía phát ra từ nguồn sáng sẽ đi vào gương tách tia sáng chia thành hai tia. Một tía đến gương qui chiếu và một tia đến mô cần khảo sát Tia phản xạ từ mô khảo sát gồm nhiều xung phản hồi, mỗi xung này mang một thông tin về chiều dày các cấu trúc mô học khác nhau trong nhãn cầu. Ngược lại, tía phản xạ từ gương qui chiếu chỉ có một xung phản hồi duy nhất Hãi tia phản xạ nảy gặp nhau tại gương tách tỉa sáng, kết hợp với nhau tạo ra hiện tượng giao thoa, và được phát hiện bồi một công cụ gọi là bộ phận phát hiện ánh sáng.
Điều kiện để hiện tượng giao thoa này xảy ra là hai xung phản xạ từ gương qui chiếu và mô khảo sát phải đến gương tách tia sáng cùng lúc. Hay nói cách khác, quãng đường tia phản xạ từ gương quỉ chiếu và quãng đường tỉa phần xạ từ mô khảo sát phải bằng nhau. Điểm đặc biệt
N H Ã N K H O A C Ậ N L Ã M S À N G9
quan trọng của hiện tượng giao thoa này, là nó giúp do dược thời gian phản hôi của các xung quang hợc phản xạ từ mô khảo sát bằng cách so sánh với xung phản xạ từ gương qui chiêu. Nêu có nhiêu xung phản hôi từ mỏ, mỗi thời điểm chỉ có duy nhất một xung két hợp với xung của gương qui chiếu. Chiêu dày mô khảo sát dược tính bằng cách lấy thời gian phản hôi n h ân với vận tốc ánh sáng qua mô. Do dó, hiện tượng giao thoa này giúp đo chính xác vị trí và chiêu dày các cấu trúc của nhãn câu (Hình 10.2).
Gương qui chiếu
Hình 10.2. Sơ đồ mô tầ hiện tượng giao thoa. Xung từ nguồn phát tia đến gương tách tia thành hai xung. Một xung đến gương qui chiếu cho một xung phản xạ tương ứng. Xung còn lại đến mô khảo sát cho nhiều xung phản xạ từ các cấu trúc khác nhau trong nhãn cầu. Hiện tượng giao thoa xảy ra tại gương tách tia, và được ghi lại bằng bộ phận phát hiện ánh sáng.
%
ứng dụng nguyên lý giao thoa Michelson, bong OCT, người ta dùng nguồn sáng laser diodes. Nguồn sáng này có công dụng phát ra tia sáng gồm nhiều xung ngẩn Bên tục còn gọi lả tia sáng kết hợp bước sóng ngắn (short coherence length light), và kỹ thuật đo này gọi là chụp cắt lớp kết hợp sóng ngắn (low coherence tomography). Máy Stratus OCT thế
104
hệ III sử dụng nguôn sáng diode có bước sóng X = 800nm, gân với bước sóng tia hòng ngoại tạo ra dộ phân giải khoảng 8 - lOịiĩĩi, cho hinh ánh cắt ngang với độ phân giải cao. Hình ảnh cil ngang được đo bằng cách tính độ dày của mô tại các vị trí bê mặt khác nhau (Hình 10.3). Dể dễ quan sát, các dữ liệu thu được dược xử lý bằng máy tính và thể hiện bằng thang bác xám và thang bậc màu.
opbc* cahmrmncm
tomography
Một xung Xung phản xa
Hình 10.3. Mô tả lát quét ngang OCT và cách
tạo ảnh giác mạc hai chiêu
2Jì.l. Thang bậc xám và thang bậc màu
Hình 10.4 là một ví dụ về hình ảnh cắt lớp của tiền phòng mô tả theo thang bậc xám. Hình ảnh này gồm 200 pixels (trên mặt phẳng ngang) và 500 pixels (trên mặt phẳng dọc). Tia sáng được quét theo hướng ngang, tại 200 điểm trên mặt phang ngang, 200 giá trị về độ dày cùa mô được ghi nhận. Cường dộ của tín hiệu quang học phản xạ biểu hiện ữên bậc thang logaritmic với các độ sáng khác nhau. Màu brẩng tượng
trưng cho tia phản xạ cao nhất của tín hiệu, còn màu đen và xám tượng trưng cho phản xạ yếu. Trên bậc thang logarit, tín hiệu cao nhít có
cường độ tia phản xạ gằn bằng -5 0 dB cưdbg độ tia tới, và tín hiệu nhỏ nhất có thể phát hiện được có cường độ tia phản xạ khoảng -9 5 dB
tín hiệu tia tới. Khoảng dao động cùa t ú ìáệa
hình ảnh gần tàng 45 dB