Dùng kỹ thuật quan sát thiên văn học để quan sát hình ảnh y khoa

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ hình ảnh y khoa sử dụng một máy dò bán dẫn nguyên thủy được phát triển cho quan sát vũ trụ bằng tia X cứng và tia gamma. Họ đã sử dụng một phương pháp phân tích phổ từ thiên văn học để có được những hình ảnh chính xác về các nuclit đa phóng xạ trong những động vật kích thước nhỏ.

Kết quả được nêu trong bài báo xuất bản trên Nature Biomedical Engineering.

Hiện tại, các chất đánh dấu huỳnh quang được sử dụng để chụp ảnh phân bố của các đa phân tử trong mẫu được đặt vào kính hiển vi. Việc sử dụng các chất đánh dấu có thể tiết lộ sự phân bố của vô số phân tử ở mức hết sức chi tiết. tuy nhiên, khi dùng nó để chụp ảnh các phân tử bên trong cơ thể sinh vật, bao gồm cả con người, điều này lại có nhiều thách thức bởi các mô cơ thể sinh vật hấp thụ phần lớn ánh sáng. Vì vậy các nhà nghiên cứu sử dụng các nuclit phóng xạ  làm đầu dò àm đầu dò vì bức xạ được các mô động vật hấp thụ ít hơn nhiều so với ánh sáng quang học, qua đó cho phép họ thu được các hình ảnh về sự phân bố của các chất đánh dấu bên trong cơ thể.

Tuy nhiên, các công nghệ hiện hành khiến cho khó để phân biệt được giữa hai hoặc nhiều nuclit, và có độ phân giải không gian thấp. Do đó thật khó để loại bỏ nhiễu trong hình ảnh do phóng xạ từ các nguồn khác tạo ra.

Để cố gắng giải quyết vấn đề này, một nhóm hợp tác gồm các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực trước đây chưa từng kết hợp với nhau, do trợ lý giáo sư Atsushi Yagishita của Viện nghiên cứu Vật lý và toán học vũ trụ Kavli (Kavli IPMU), RIKEN, Viện nghiên cứu Không gian và Khoa học vũ trụ, Trung tâm nghiên cứu ung thư quốc gia Nhật Bản, dẫn dắt, đã khởi động một dự án vào năm 2018. Mục tiêu của họ trong dự án này là ứng dụng công nghệ sử dụng quan sát không gian cho nghiên cứu y học.

Nghiên cứu mới nhất của họ được đánh dấu bằng hai thành công.

Một trong số đó là phát triển một máy hình ảnh đặt tên là IPMU được trang bị một máy dò bán dẫn cadmium telluride với độ phân giải năng lượng cao, nghĩa là có năng lực phân biệt các phóng xạ ở các mức năng lượng khác nhau, và một ống chuẩn trực có đa lỗ đường kính nhỏ có thể giúp họ đạt được độ phân giải cao cho các hình ảnh nuclit phóng xạ. Thiết bị hình ảnh IPMU này có thể phân biệt dễ dàng các phóng xạ với những mức năng lượng khác nhau.

Tuy vậy vẫn còn chỗ để cải thiện vấn đề tốt hơn. Máy hình ảnh IPMU Imager có thể không loại bỏ được tất cả các nhiễu, cụ thể khi hai nuclit phóng xạ phát ra những bức xạ tương tự nhau.

Vì vậy thành công thứ hai của nhóm nghiên cứu là sử dụng “điều chỉnh” bằng một phương pháp phân tích tia X kính quang phổ vốn được dùng phổ biến trong lĩnh vực thiên văn học. Những gì chúng có thể tìm ra là sử dụng kỹ thuật này để cho phép nhận diện được nguôn của tất cả các loại phóng xạ. Điều này giúp loại trừ phóng xạ nhiễu và khiến cho có thể thu nhận những hình ảnh chính xác chỉ bằng phóng xạ từ nuclit đích.

Khi các nhà nghiên cứu tự tin với kỹ thuật của mình, họ chuyển nó vào thử nghiệm trên chuột. Ba loại chất đánh dấu với technetium-99m, Indium-111, và Iodine-125 được sử dụng trong thực nghiệm này. Các chất đánh dấu tích tụ trong các nốt bạch huyến và tuyến giáp. Các hình ảnh thô cho thấy nhiễu và mờ do phóng xạ từ những nguồn khác nhưng khi sử dụng kỹ thuật “điều chỉnh”, các nhà nghiên cứu đã có thể nhận diện những nguồn phong xạ không mong muốn. Khi chụp ảnh bằng iodine-125, chỉ tuyến giáp (tuyến to ở phía trước cổ, tạo ra hóc môn điều khiển sự lớn lên và phát triển của thân thể) nơi iodine-125 được quy tụ có thể mô tả một cách chính xác với việc loại trừ nhiễu nền và bóng mờ.

Các nhà nghiên cứu cho rằng vẫn còn phải nhiều việc phải làm. Nếu nghiên cứu này là một thực nghiệm bao gồm một mẫu thử SPECT, họ đã phát triển một thiết bị hình ảnh SPECT hoàn thiện.

Phương pháp của nhóm nghiên cứu có thể ứng dụng trong nghiên cứu y sinh, phát triển dược phẩm phóng xạ và các kỹ thuật chẩn đoán lâm sàng.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồn: https://medicalxpress.com/news/2022-04-technology-astronomical-biomedical-imaging.html

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220407101105.htm