Mới đây, các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Đồ họa Điện toán IGD Fraunhofer, Cộng hòa Liên bang Đức đã phát triển một thiết bị hỗ trợ có tên là 3D-ARILE có thể giúp thủ thuật can thiệp ngoại khoa nêu trên trở nên đơn giản. Đây là một hệ thống tương tác thực tế ảo (AR - augmented reality) có khả năng hiển thị các hình ảnh ảo về vị trí chính xác của hạch bạch huyết thông qua kính truyền dữ liệu.
Sự di căn ung thư và hạch bạch huyết
Theo Cơ quan Thống kê Liên bang Đức, số bệnh nhân được điều trị ung thư da ở các bệnh viện tại Đức tăng lên một cách đáng kể trong những năm gần đây. U melanin ác tính hay ung thư da hắc sắc tố là chẩn đoán khiến nhiều người lo ngại nhất. Các tế bào ung thư có thể được vận chuyển bởi dịch bạch huyết đến các hạch lympho và sẽ làm phát sinh những khối u thứ phát hay di căn. Các hạch bạch huyết bị tác động đầu tiên được gọi là hạch cửa (sentinel lymph nodes). Chúng là nơi đầu tiên nhận dịch thoát từ một khối u ác tính nguyên phát và nếu chúng có chứa các tế bào ung thư thì có khả năng các khối u di căn đã bắt đầu phát sinh ở một nơi nào khác rồi. Do đó, các hạch cửa đóng vai trò căn bản trong chẩn đoán và điều trị một số loại ung thư như ung thư da, ung thư vú hay tuyến tiền liệt. Sau khi cắt bỏ khối u, việc sinh thiết hạch bạch huyết sẽ được thực hiện để xác định xem liệu tình trạng di căn đã xảy ra hay chưa. Mặc dù có nhiều tiến bộ trong y học nhưng vẫn còn rất khó khăn để các bác sĩ có thể xác định chính xác vị trí giải phẫu của hạch cửa trong quá trình mổ và để kiểm tra liệu các hạch bạch huyết bị ảnh hưởng đã được cắt bỏ hoàn toàn hay chưa.
Bác sĩ thực hiện phẫu thuật với sự trợ giúp của kính truyền dữ liệu. Nguồn: The Asian Age
Hệ thống tương tác thực tế ảo 3D-ARILE
Hệ thống tương tác thực tế ảo mới này sử dụng kính truyền dữ liệu (data glasses) có thể giúp các bác sĩ ngoại khoa định vị được các hạch bạch huyết với sự hỗ trợ của các chỉ điểm ảo. Điều khiến loại kính AR này đặc biệt là ở chỗ chúng hoạt động gắn liền với một phần mềm chỉ dẫn về y khoa rất mạnh, một hệ thống camera hồng ngoại gần (NIR) lập thể và thuốc nhuộm huỳnh quang indocyanine green (ICG). Để hiển thị các hạch bạch huyết bị tác động, thuốc nhuộm huỳnh quang sẽ được tiêm vào bệnh nhân tại vị trí kế cận với khối u nguyên phát. Thuốc nhuộm này sau đó sẽ lan theo hệ bạch huyết và tập trung ở các hạch cửa. Khi được chiếu bức xạ hồng ngoại (bằng đèn LED hồng ngoại), chúng sẽ phát huỳnh quang.Các camera NIR sẽ bắt lấy huỳnh quang đó và tái tạo hình ảnh 3D của các hạch bạch huyết bị ảnh hưởng. Hình ảnh ảo này cho biết vị trí chính xác của hạch bạch huyết, được lồng ghép theo thời gian thực vào vị trí thực tế và có thể được bác sĩ ngoại khoa nhìn thấy qua kính truyền dữ liệu.
Ưu điểm khi sử dụng so với thiết bị truyền thống
Thuốc nhuộm huỳnh quang là sự thay thế đáng lưu ý đối với các chất keo nano có hoạt tính phóng xạ. Cho đến nay, các bác sĩ thường sử dụng technetium-99m làm chất đánh dấu trong y khoa. Khi thay thế đồng vị phóng xạ này bằng thuốc nhuộm huỳnh quang ICG, bệnh nhân có thể được điều trị mà không chịu nguy cơ phơi nhiễm phóng xạ. Mức độ bức xạ của các hạch bạch huyết chứa chất chỉ điểm phóng xạ rất thấp, do đó cần phải sử dụng đến các camera nhấp nháy (hoặc gama) trong vòng 30 phút mới bắt được các hình ảnh cần thiết để xác định vị trí chính xác của một hạch bạch huyết. Ngược lại, kính truyền dữ liệu lại có thể hiển thị vị trí của hạch bạch huyết bị ảnh hưởng ngay tức thì. Điều này sẽ giúp làm giảm rõ rệt sự căng thẳng cho những người trong kip mổ vì họ sẽ không còn phải nhìn vào một màn hình rồi so sánh hình ảnh trên đó với những gì hiển thị trên camera. Kết quả là bác sĩ có thể tập trung hoàn toàn vào bệnh nhân và thực hiện ca mổ mà không gặp rắc rối. Một ưu điểm nữa của kính AR là chúng rất nhẹ và cực kỳ thoải mái khi mang.
Hệ thống tương tác thực tế ảo bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Ngoài kính truyền dữ liệu với một camera tích hợp và hai màn hình được thiết kế chuyên dụng trong y khoa, nhà sản xuất cũng phát triển thêm 2 camera hồng ngoại và 2 camera thường. Bốn thiết bị quang học này được tích hợp thành một đơn vị hình khối lập phương được treo trên bàn mổ.
Nhóm nghiên cứu thuộc Fraunhofer IGD còn chịu trách nhiệm phát triển phần mềm cho hệ thống. Phần mềm này bao gồm một hệ xử lý hình ảnh có thể phát hiện được ánh sáng huỳnh quang phát ra từ các hạch bạch huyết, rồi sử dụng thông tin đó để tính toán toạ độ 3D của chúng và hiển thị vị trí trên kính truyền dữ liệu. Phần mềm này phải được hiệu chỉnh với hệ thống phần cứng. Các thuật toán phức tạp sẽ thực hiện các tính toán trên dữ liệu trích xuất từ hình ảnh ở camera. Toàn bộ phần cứng có thể được điều khiển thông qua 3D-ARILE. Hệ thống này cũng bao gồm cả giao diện người dùng để bác sĩ ngoại khoa vận hành.