Nhóm nhà khoa học TP.HCM chế tạo thành công thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số

Nguyên mẫu thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số BK-TD 01 đã được thử nghiệm tại Bệnh viện Từ Dũ (TP.HCM), qua đó ghi nhận độ chuẩn xác và linh hoạt ở mức cao, tương đương thiết bị có cùng tính năng nhập ngoại.

Theo Tổ chức Y tế Thế giới, ung thư cổ tử cung là loại ung thư phổ biến thứ tư ở phụ nữ trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, ung thư cổ tử cung xếp hạng thứ 5 trong các ung thư gây tử vong cho phụ nữ, với khoảng 4.177 ca mắc mới và 2.420 ca tử vong năm 2018. Ung thư cổ tử cung thường gặp ở độ tuổi từ 40 đến 60, biểu hiện lâm sàng không rõ ràng.

Ung thư cổ tử cung là bệnh có thể chữa khỏi nếu được phát hiện sớm và điều trị ở giai đoạn đầu. Việc phát hiện sớm ung thư cổ tử cung là rất cần thiết cho việc điều trị căn bệnh này, đem lại hiệu quả điều trị và chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân. Đồng thời giúp tiết kiệm chi phí, giảm thời gian điều trị và giảm thiểu rủi ro.

Soi cổ tử cung là phương pháp dùng hệ thống quang học phóng đại với nguồn sáng mạnh để đánh giá lớp biểu mô cổ tử cung - âm đạo. Phương pháp này giúp quan sát tế bào rõ ràng hơn nhưng là phương tiện đắt tiền và cán bộ phải tập huấn nên thực hiện soi cổ tử cung ở trường hợp nghi ngờ tổn thương tiền ung thư, ung thư cổ tử cung để tìm thương tổn và phối hợp với sinh thiết để chẩn đoán.

Hiên nay, các máy soi cổ tử cung sử dụng trong các bệnh viện, phòng khám lớn đa phần được nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành rất cao. Do đó, các nhà khoa học tại Trường Đại học Bách Khoa (ĐHQG TP.HCM) đã thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Hoàn thiện thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số”, nhằm đem đến các thiết bị có chất lượng hình ảnh tốt với mức giá thành rẻ hơn, tạo nền tảng cho việc mở rộng chẩn đoán các bệnh lý cổ tử cung và các nghiên cứu mang tính thời sự.

ThS. Trần Văn Tiến, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết: máy soi cổ tử cung đầu tiên được tạo ra vào khoảng những năm 1920 tại Đức bởi bác sỹ Hinselmann, từ đó đến nay thì phương pháp này đã không ngừng được cải tiến về thiết bị, kỹ thuật soi cũng như công nghệ xử lý hình ảnh giúp mang đến nhiều thông tin bệnh lý hơn, và đặc biệt là hướng đến việc tự động nhận diện và chẩn đoán một cách chính xác bệnh lý cổ tử cung nói chung và ung thư cổ tử cung nói riêng.

Theo xu hướng hiện đại hóa trang thiết bị y tế, nhiệm vụ đã hoàn thiện thiết kế và chế tạo thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số BK-TD 01, sử dụng hệ thống camera tự lấy nét, nguồn sáng LED phân cực kết hợp với các thuật toán xử lý hình ảnh góp phần phát triển các nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực kỹ thuật y sinh.

Giải pháp cũng hướng đến mục tiêu làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số, giúp tăng tính chủ động trong sản xuất chế tạo thiết bị hiện đại mà không phụ thuộc nguồn thiết bị nhập từ nước ngoài. Đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới trong nghiên cứu nhiều bệnh lý liên quan đến cổ tử cung sử dụng nguồn sáng phân cực đa bước sóng.

Đại diện nhóm thực hiện cho biết, BK-TD 01 gồm các bộ phận chính: phần đầu soi, hệ giá đỡ, CPU và màn hình hiển thị.

Nguyên mẫu thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số BK-TD 01

Trong đó, phần đầu soi bao gồm nguồn sáng và hệ thống camera ghi hình. Nguồn sáng được thiết kế với hệ đèn LED tích hợp hai chế độ ánh sáng trắng phân cực và trắng không phân cực. Cụ thể, chế độ ánh sáng trắng không phân cực dùng trong trường hợp quan sát thông thường; chế độ ánh sáng trắng phân cực dùng trong trường hợp quan sát khử chóa sáng bề mặt. Nguồn sáng được thiết kế nhỏ gọn, sử dụng nguồn điện một chiều, an toàn trong quá trình sử dụng.

Đối với phần camera và hệ quang học, bộ phận này được thiết kế giúp thu hình ảnh liên tục và rõ nét, người sử dụng cũng có thể lựa chọn chế độ lấy nét tự động hoặc lấy nét chỉnh tay.

Hình ảnh soi cổ tử cung thu được từ máy soi được lưu trữ với kích thước 1.920x1.080 pixel, có độ tương phản và độ sắc nét cao, hỗ trợ các bác sỹ trong việc nghiên cứu, giảng dạy cũng như như lưu trữ, thăm khám vào các lần khám kế tiếp.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy soi cổ tử cung

Do đặc tính bề mặt cổ tử cung có nhiều dịch nên hình ảnh thu được thường có hiện tượng chói sáng, gây khó khăn và nhầm lẫn trong quá trình chẩn đoán bệnh cũng như quá trình  xử lý ảnh về  sau. Một trong những phương pháp giúp giảm thiểu sự chói sáng trên bề mặt cổ tử cung được sử dụng trong quá trình nghiên cứu triển khai nghiên cứu và hoàn thiện nguyên mẫu máy BK-TD 01 là phương pháp quang học sử dụng ánh sáng phân cực chéo với ưu điểm không xâm lấn.

Bên cạnh việc hoàn thiện thiết kế về phần cứng, nhóm thực hiện cũng tập trung phát triển các thuật toán tăng tương phản vùng biểu mô lát và biểu mô tuyến dựa vào tính hấp thụ ánh sáng cũng như độ xuyên sâu khác nhau giữa các loại biểu mô; từ đó hướng đến xác định các vùng biểu mô cũng như vùng chuyển tiếp giữa biểu mô lát và biểu mô tuyến. Ngoài ra, cũng dựa vào tính chất quang học của các thành phần cấu tạo nên biểu mô CTC (máu, collagen), xây dựng thuật toán xác định sự định hướng sợi collagen trên bề mặt cổ tử cung.

Ngoài ra, phần mềm soi cổ tử cung kỹ thuật số BK-TD phiên bản 1.0 còn được tích hợp một số công cụ hỗ trợ xử lý ảnh, giúp tăng chất lượng ảnh, hỗ trợ quá trình chẩn đoán bệnh của bác sỹ được nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Từ kết quả nghiên cứu trên, thiết bị đã được đưa vào vận hành thử nghiệm và đánh giá hiệu quả tại Bệnh viện Từ Dũ (TP.HCM). Theo đánh giá của các bác sỹ lâm sàng, BK-TD 01 được ghi nhận cung cấp quan sát rõ nét, hình ảnh đẹp, chất lượng cao tương đương máy Leisegang (thường quy của bệnh viện); và cách thức lấy hình tiện lợi, phù hợp cho đào tạo, quan sát hình ảnh từ xa.

Bên cạnh đó, thiết bị vẫn còn một số hạn chế cần nghiên cứu cải tiến như kích thước đầu soi còn lớn, chưa phù hợp để quan sát kết hợp sinh thiết hoặc làm thủ thuật. Do tính năng tự lấy nét, nên khi di chuyển máy giữa các thì soi cổ tử cung, bác sỹ soi phải lấy nét lại ở chế độ chỉnh tay.

Thao tác vận hành thiết bị BK-TD 01

BS.CKII Phạm Thanh Hải (Phó Giám đốc Bệnh viện Từ Dũ) cho biết, máy BK-TD 01 và máy Leisegang có hệ số đồng thuận Kappa cao bằng 1, và máy BK-TD 01 có giá trị chẩn đoán bệnh tương đương với máy soi cổ tử cung thường quy tại bệnh viện.

Chính vì thế, máy soi BK-TD 01 có thể được ứng dụng trong soi cổ tử cung tại Bệnh viện Từ Dũ để phát hiện sớm các bệnh lý bất thường ở tử cung của phụ nữ, đặc biệt là ung thư cổ tử cung.

BS.CKII Phạm Thanh Hải (Phó Giám đốc Bệnh viện Từ Dũ) chia sẻ kết quả thử nghiệm máy BK-TD 01 trong khám lâm sàng tại Bệnh viện Từ Dũ

Có thể khẳng định rằng, việc đầu tư, phát triển hệ thống trang thiết bị y tế công nghệ trong nước hứa hẹn góp phần phát triển các sản phẩm hàng hóa thương hiệu Việt Nam bằng công nghệ tiên tiến, giảm phụ thuộc nước ngoài, một phần đem lại nguồn lợi kinh tế trực tiếp cho nhà nước, một phần trang bị các sản phẩm chất lượng giá thành thấp đến nhiều vùng miền trên đất nước. Hay nói cách khác, phát triển trang thiết bị y tế với giá thành hợp lý sẽ hỗ trợ người dân tiếp cận với nền y học hiện đại dễ dàng hơn, việc thăm khám thuận tiện hơn, từ đó việc phát hiện bệnh lý kịp thời và đưa ra các phương hướng điều trị sẽ dễ có kết quả hơn.