1.3.1. Lịch sử r đời và phát triển của OCT
Năm nhóm tác giả Michael R.Hee, Huang và James G.Fujimoto Khoa Kĩ thuật điện và khoa học vi tính – Viện công nghệ Massachusetts,
Cambridge) dựa theo nghiên cứu ứng dụng nguyên lý giao thoa kết hợp sóng ngắn của Michelson (1990) trong cắt lớp 2 chiều của mô sinh học đ tr nh bày máy OCT 1. [42]
Năm các tác giả trờn đó báo cáo kết quả nghiên cứu đầu tiên trên hệ tiêu hóa tai m i họng, tim mạch [19]
Năm Carm n A.Pulia ito Jo l S.Schuman và cộng sự (Trung tâm Mắt N w Englan Boston đ thực hiện thành công ứng dụng này trong khảo sát mô học nhãn cầu bằng chụp cắt lớp quang học [19]. Lần đầu tiờn các hình ảnh OCT của võng mạch b nh thường và bệnh l được trình bày. [6, 24, 58]
Năm máy OCT được công ty Hymphrey Intrusments sản xuất hàng loạt [6, 14] và bắt đầu ứng dụng. áy này có độ phân giải chưa cao - 15 àm và cần phải gi n đồng tử ít nhất 5 mm khi thực hiện, và số chương tr nh đo đạc c ng c n hạn chế [14, 19, 23].
Năm 00 máy OCT được công ty này sản xuất có độ phân giải cao hơn 8-12 àm và chỉ cần gi n đồng tử 3mm [6, 19].
Visant OCT được giới thiệu lần đầu tiên vào tháng năm 00 trong Hội thảo quốc tế về giác mạc và OCT bán phần trước lần thứ nhất. Visante OCT của Carl iss được FDA Hoa Kì chấp nhận vào tháng 0 năm 00 [44, 54].
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của máy OCT
1.3.2.1. Nguyên lý giao thoa Michelson – giao thoa kết hợp sóng ngắn
Nguyên lý hoạt động OCT giống như siêu m B ngoại tr việc sử dụng ánh sáng. Để giải thích nguyên lý hoạt động của máy OCT, các nhà nghiên cứu dựa vào giả thuyết một tia sáng cấu tạo b i nhiều xung ngắn. Một tia sáng phát ra t nguồn sáng s đi vào gương tách tia sáng ra thành hai tia. ột tia đến gương qui chiếu và một tia đến mô cần khảo sát. Tia phản xạ t mô khảo sát gồm nhiều xung phản hồi, m i xung mang một thông tin về chiều dày các
cấu trúc mô học khác nhau trong nhãn cầu. Ngược lại tia phản xạ t gương qui chiếu chỉ có một xung phản hồi duy nhất. Hai tia phản xạ này gặp nhau tại gương tách tia sáng kếp hợp với nhau tạo ra hiện tượng giao thoa và được phát hiện b i một công cụ gọi là bộ phận phát hiện ánh sáng. Hiện tượng giao thoa này xảy ra chứng tỏ qu ng đường tia phản xạ t gương qui chiếu và qu ng đường tia phản xạ t mô khảo sát bằng nhau. Ch nh đặc điểm quan trọng này của hiện tượng giao thoa đ cho phép đo được thời gian phản hồi của các xung quang học phản xạ t mô khảo sát bằng cách so sánh với xung phản xạ t gương qui chiếu nếu có nhiều xung phản hồi t mô; m i thời điểm chỉ có duy nhất một xung kết hợp với xung của gương qui chiếu. Chiều dày mô khảo sát được tính bằng cách lấy thời gian phản hồi nhân với vận tốc ánh sáng qua mô. Do đó hiện tượng giao thoa này giúp ta đo ch nh xác vị trí và chiều dày các cấu trúc của nhãn cầu. [19]
Hình 1.3. Nguyên lý hoạt động của máy OCT [42]
Độ phân giải cao của OCT thuận lợi cho việc bù tr cử động của mắt khi tạo ảnh. Kỹ thuật điện toán s loại bỏ hầu hết các ảnh mờ do cử động của mắt, o đó cho ảnh rõ ràng chính xác [19]
Hình 1.4. Sơ đồ minh họa hệ thống OCT sợi quang cơ bản. [44]
Ánh sáng từ đi ốt siờu sỏng (S ) đượ hóng vào đầu 1 sợi quang đơn l và đượ hia đôi đều khi chuyển qua bộ hia (5 /5 ) để vào mẫu (Sample) và tay đo tham hảo (Reference). Các tia phản xạ từ mẫu và tay đo tham hảo được tổ hợp lại ở bộ chia và mẫu nhiễu được chuyển thành tín hiệu điện tử đến một bộ phát hiện ( t tor) mà qua đó t n hiệu đượ huyển sang bộ giải mã (Demodulator) và chuyển từ dạng tương tự số (AD) sang tín hiệu tương th h ho máy t nh (Com ut r) thể hiện ra hình ảnh đã đượ sử lý.
1.3.2.3. Thiết bị OCT:
Có hai loại thiết bị OCT:
- Thiết bị chụp phần trước nhãn cầu hoạt động th o nguyên l như đ n khe cắt lớp giúp đánh giá các thành phần của phần trước nhãn cầu
- Thiết bị chụp phần sau hoạt động như máy chụp ảnh đáy mắt giúp ta đánh giá võng mạc [19, 27]
Hình 1.5. Hình minh họa sự chuyển ánh sáng đơn sắc qua mắt với các bước sóng 1310nm và 830nm [44]
1.3.3. Máy Visante OCT
Hình 1.6. Máy Visante OCT tại Bệnh viện Mắt Trung ương
Các thông số ĩ thuật
- Nguồn laser chiếu sáng: bước sóng 1310 nm superluminescent LED - Kiểu quét (kiểu scan):
+ Bán phần trước: ẵ và ng quột, có thể chỉnh tăng ần 10, 256 A- scan cho t ng dòng mẫu, thời gian 0,126 giây cho m i ng quột
+ Độ dày giác mạc: 8 ng quột, 128 A-scan cho t ng dòng mẫu, thời gian 0.5 giây cho m i ng quột
+ Quét giác mạc độ phân giải cao (10 mm x 3 mm): chỉnh t ng mức 10, 512 A-scan cho t ng dòng mẫu, 0,25 giây cho m i ng quột.
- Độ phân giải quang: trục 18 micron, trung tâm 60 micron - Chu n khúc xạ: -35D tới +20D
- Định thị: trong hoặc ngoài
- Hiển thị: màn hình siêu phẳng 15 inch gắn liền máy - Phần mềm Visante OCT 2.0
Máy Visante OCT sử dụng nguồn sáng bước sóng 1310 nm cho hình ảnh cắt ngang với độ phân giải cao.
Hình 1.7. Mô tả lỏt quột ngang OCT và cách tạo ảnh giác mạc hai chiều [42] Để quan sát, các dữ liệu thu được s được xử lý bằng máy vi tính và thể hiện bằng thang bậc xám và thang bậc màu.
* Thang bậc xám phác họa cấu trúc phần trước nhãn cầu. Hình ảnh cắt lớp của bậc thang xám phác họa rõ cấu trúc phần trước nhãn cầu bao gồm độ dày giác mạc độ cong của mặt trước và sau giác mạc độ sâu tiền phòng c ng như các cấu trúc bên trong mống mắt và thể thủy tinh. Có thể thấy bóng
lưng của các cấu trúc tương tự như trong siêu m. Nếu mô nằm sau một mô tán xạ cao thì tia sáng tới không xuyên qua mô tán xạ cao và mô bên ưới s có màu đ n. Có thể quan sát được điều này phần thể thủy tinh nằm sau mống mắt và củng mạc.
Hình 1.8. Hình ảnh OCT với thang bậc xám thể hiện phần trước nhãn cầu [42] Màu trắng biểu hiện cho tia phản xạ cao nhất của tín hiệu c n màu đ n và xám biểu hiện cho phản xạ yếu.
* Để làm nổi bật sự khác biệt giữa các cấu trúc, có thể biểu di n hình ảnh bằng sự sai biệt màu. Cường độ của tín hiệu quang học được v bằng thang màu. Cường độ tín hiệu phản xạ cao nhất biểu di n bằng màu đỏ tương đương mầu trắng sáng nhất và vàng cường độ tín hiệu phản xạ thấp nhất biểu di n bằng màu xanh ương tương đương mầu xám và đ n. V vậy, cỏc mụ có tính chất quang học khác nhau được biểu hiện bằng các màu khác nhau trên bậc thang màu. [19, 27]
Hình 1.9. Hình ảnh OCT với thang bậc màu thể hiện phần trước nhãn cầu [42]
1.3.4. Ứng dụng của Visante OCT trong nhãn khoa
Các thiết bị của hệ thống Visant OCT cho phép đo các cấu trúc, tổ chức thuộc phần trước nhãn cầu được sử dụng trong công tác ch n đoán th o i trước và sau phẫu thuật thuộc bán phần trước bao gồm:
- Phát hiện bệnh lý giác mạc, sẹo, chấn thương t nh trạng sức khỏe của giác mạc. Đo bản đồ giác mạc phục vụ cho phẫu thuật ghép giác mạc, phẫu thuật khúc xạ. [29]
- Phỏt hiện các tổn thương của bán phần trước trong chấn thương đụng dập, phù giác mạc, bong màng Descemet, tổn thương mống mắt, tổn thương góc tiền phòng, tổn thương thể thủy tinh, các dị vật vựng gúc… [25]
- Ch n đoán và đánh giá glocom nhờ phát hiện gúc đúng m đánh giá bọng thấm và tình trạng vựng bố đánh giá gúc thoỏt lưu … [29]
- Đánh giá t nh trạng trước và sau phẫu thuật đặt thể thủy tinh nhân tạo [29, 54]
1.4. HÌNH ẢNH BÁN PHẦN TRƯỚC NHÃN CẦU BÌNH THƯỜNG
TRấN VISANTE OCT
1.4.1. Hình ảnh OCT bình thường bán phần trư c nhãn cầu được xử lý
bằng máy vi tính và mô tả theo bậc thang xám. Mầu trắng biểu hiện cho phản xạ cao nhất của tín hiệu còn mầu đ n và xám biểu hiện cho phản xạ yếu.
1. Giác mạc 3. Góc tiền phòng 5. Thể thủy tinh 2. Tiền phòng 4. Mống mắt 6. Lớp sắc tố phía sau
Hình 1.10. Bán phần trước nhãn cầu b nh thường trên Visante OCT Trên h nh ảnh OCT giác mạc được thể hiện với cấu trúc h nh v m có lớp biờ u mụ giác mạc được thể hiện là đường tăng sáng đồng nhất kém hơn ph n đờ m trung t m và sáng hơn ph n đờ m xa trung t m của giác mạc . Đệm giác mạc là tập hợp các sợi collag n h nh ống và được sắp xếp thành tấm mỏng vùng đệm sau phản chiếu có hướng hơn ph n đờ m trước. Do đó trên OCT ta thấy vùng đệm sau thể hiện tăng sáng hơn vùng đệm trước vùng trung t m. Khi xa trung t m hơn ph n đờ m giác mạc thể hiện là phần sáng mờ hơn biờ u mụ và có sự hiện iện của các sợi x n k sóng và các khoảng nối đều đặn giữa các lớp [44]
Trên h nh ảnh OCT củng mạc thể hiện tăng sáng mạnh không hoàn toàn đồng nhất và các khoảng nối t trật tự và không đều đặn như ph n đờ m giác mạc o collag n củng mạc t trật tự hơn [44]
Trên OCT biờ u mụ sắc tố mống mắt biểu hiện là đường tăng sáng mạnh đồng nhất o có một tập hợp đồng nhất mức độ mạnh của các t n hiệu trên h nh ảnh OCT bất kể tia tới thế nào. Ph n đờ m mống mắt gồm cả mô liên kết và các tế bào hay các tiờ u ph n bất thường máu ịch k nh.. là những phần tăng sáng không đồng nhất với các phản chiếu không hướng x n các khoảng tối không đều [44]
Thủy ịch b nh thường là một khoảng tối đồng nhất trên OCT.
Trên h nh ảnh OCT lớp vỏ cực trước và cực sau TTT được thể hiện là đường tăng sáng phần trung t m sáng hơn ngoại vi phần nh n thể thủy tinh biểu hiện tăng sáng mờ gần giống ph n đờ m giác mạc xa trung t m nhưng với những khoảng nụ i rụ ng hơn. Khi TTT vị tr b nh thường đường sáng thể hiện lớp vỏ TTT luôn áp sát phần tăng sáng mạnh của lớp biờ u mụ sắc tố mống mắt iện đồng tử đồng thời vùng x ch đạo TTT sau mống mắt là vùng tối o tia sáng OCT không qua được lớp sắc tố mống mắt và củng mạc [44]
1.4.2. Hình bản đồ giác mạc bình thường trên Visante OCT
Hình 1.11. Hình bản đồ giác mạc b nh thường trên Visante OCT [31] Hình bản đồ giác mạc thể hiện chiều dày giác mạc tối thiểu, trung bình và tối đa tại m i vùng khi chia giác mạc bằng những đường trục hướng tâm trên 8 kinh tuyến xuyên tâm với đường k nh 0 mm qua các đường phản chiếu t đỉnh (thành 8 vựng: trờn trên thái ương thái ương ưới thái ương ưới ưới m i m i m i trên và các v ng khuyên đồng tâm (cú cỏc đường kính 2, 5, 7, 10 mm). Với giác mạc b nh thường vùng 0 -2 (có thể là vùng 2-5) là vùng giác mạc có chiều dày mỏng nhất.
1.4.3. Độ mở gúc trờn Visante OCT
Các nghiên cứu về OCT bán phần trước cho thấy OCT bán phần trước có khả năng sàng lọc gúc đúng
Sử dụng phần mềm đo gúc trờn Visant OCT: Độ m góc tiền phòng được thể hiện là số đo của góc tạo b i 2 cạnh:
+ một cạnh là đường nối tại một điểm cuối trên mặt sau giác mạc tới cựa củng mạc
+ một cạnh là đường nối một điểm cuối mặt mống mắt tới cựa củng mạc
Hình 1.12. Hình ảnh minh họa góc tiền ph ng trờn Visante OCT [29]
1.5. MỘT SỐ HÌNH ẢNH BIẾN ĐỔI BÁN PHẦN TRƯỚC NHÃN CẦU
SAU CHẤN THƯƠNG ĐỤNG DẬP TRấN VISANT OCT
Nghiờn cứu của Wylegala (2009) về ‘Hỡnh ảnh OCT bán phần trước nhãn cầu trên mắt chấn thương” nhận thấy OCT bán phần trước nhãn cầu có thể phát hiện được những tổn thương khó nhận diện khi thăm khám l m sàng thường quy [52]
Phù giác mạc: phù giác mạc trên Visant OCT được thể hiện bằng tăng chiều dày giác mạc (Hình 1.14). Chiều dầy giác mạc được đo cụ thể bằng công cụ “Chamb r” trờn mỏy Visante OCT.
Vựng phù giác mạc c ng có thể được thể hiện rõ bằng sự tăng chiều dầy giác mạc tại khu vực tương ứng trên bản đồ giác mạc (hình 1.15)
Tổn thương phù giác mạc cú tỏch màng D sc m t được thể hiện là đường tăng sáng đồng nhất lơ lửng trong tiền phòng tối và tiếp nối với phần đệm giác mạc. (hình 1.17)
Rách lớp giác mạc được thể hiện là đường tăng sáng mạnh trong phần đệm giác mạc sáng kém hơn.
Hình 1.14. Hình ảnh OCT với phần tăng lên của chiều dày giác mạc tương ứng với đĩa phù giác mạc phát hiện trên sinh hiển vi [52]
Hình 1.16. Sinh hiển vi phát hiện phù giác mạc không bong màng Descemet [52]
Hình 1.17. OCT phát hiện có bong màng Descemet [52]
1.5.2. Độ sâu ti n phòng
Trên Visant OCT độ sâu tiền phòng trung tâm là số đo khoảng cách thẳng đứng t mặt sau giác mạc trung t m đến mặt trước TTT. Theo C. Burillon (1994) và C. Boudet (1979) thì sau chấn thương ù sớm hay muộn,
độ sâu tiền ph ng đều có sự thay đổi do sự di chuyển của mống mắt hoặc sự thay đổi k ch thước vị trí TTT [55, 57]
1.5.3. Sa l ch TTT trong chấn thương đụng dập
Chấn thương đụng dập là nguyên nh n hàng đầu gây sa lệch TTT, tỷ lệ sa lệch TTT các tác giả là khác nhau. Theo Canavan Y. M (1982) là 24,5% mắt chấn thương đụng dập có sa lệch TTT [28] còn theo Viestenz A. (2010) thì tỷ lệ này là 15% [49]
Trên Visante OCT, hình ảnh sa lệch TTT được thể hiện bằng đường tăng sáng đồng nhất biểu hiện lớp vỏ TTT tách khỏi vị tr b nh thường luôn áp sát biểu mô sắc tố mống mắt có thể bị đ y lên trên hoặc xuống ưới. Khi TTT lệch cho phép quan sát thấy lớp vỏ cực x ch đạo TTT mà b nh thường bị mống mắt vị tr c n đối che khuất. (hình 1.18)
Hình 1.18. Hình ảnh OCT lệch TTT sau chấn thương BN Đ Thị O. nữ 0 tuổi
1.5.4. Độ mở góc ti n phòng
Chấn thương đụng dập có thể làm thay đổi cấu trúc giải phẫu c ng như độ m góc tiền phòng. Visante OCT không phát hiện được thay đổi và cấu trúc góc tiền ph ng nhưng Visant OCT có thể đánh giá được độ m góc tiền phòng. Nghiên cứu của Wylegala (2009) cho thấy 1 mắt ngấm máu giác mạc, tiền phòng không soi r trờn sinh hiển vi (Hình 1.19 nhưng Visant OCT phát hiện cú đúng gúc cấp sau chấn thương H nh . 0) [52]
Hình 1.20. OCT phát hiện gúc đúng cấp sau chấn thương [52]
1.6. LIÊN QUAN MỘT SỐ TỔN THƯƠNG BIẾN ĐỔI PHẦN
TRƯỚC NHÃN CẦU SAU CHẤN THƯƠNG ĐỤNG DẬP TRấN VISANTE OCT
1.6.1. iên qu n đụ sõu tiờ n ph ng và độ ở g c
Sau chấn thương đụng dập ù sớm hay muụ n đờ u có sự thay đổi độ s u tiền ph ng o chấn thương đụng ập làm i chuyển mống mắt – thay đổi vị tr k ch thước thể thủy tinh. [34, 55, 57]
Tiền ph ng s u thường có góc rộng Tiền ph ng nông thường có góc hẹp [7]
Visant OCT cho phép đưa ra số đo cụ thể về chiều sâu tiền ph ng và độ m góc tiền phòng. Chiều sâu tiền phòng có liên quan chặt ch với độ m của góc.
Trong chấn thương đụng p tiờ n ph ng nông xẹp khi có sa lệch TTT ngả trước nhất là sa ra tiền ph ng lúc này có t nh trạng đóng góc.