Lâu lắm rồi, tôi không đi tản bộ trên con đường nhỏ 17 miles nối liền thủ phủ St. Paul với thành phố Stillwater, nơi khởi nguồn tiểu bang Minnesota. Con đường này nằm ngay trong Demontreville Trail gần nhà. Vào ngày thường tuy không tấp nập cho lắm, nhưng lúc nào cũng có vài người chạy bộ, đi xe đạp, trược patanh hay đi quan sát chim chóc với chiếc ống dòm treo lủng lẳng ngang cố. Mà sao hôm nay ở đây “vắng tanh như chùa Bà Đanh zẫy nà!?

Cảnh vật chung quanh vẫn không có gì thay đổi. Vẫn điều hòa với bốn mùa luân chuyển! Những cành cây thông, cedar, sồi, maple, birch và aspen quyện vào nhau tạo thành mái hiên khổng lồ đủ màu che rợp bóng mát cho khách bộ hành. Vài đóa hoa petunia và aster vẫn còn chum chúm nụ. Không biết chừng nào mới nở hoa đây? Có trễ quá hay không vì cái lạnh giữa thu đã bắt đầu trở về? Làn gió mơn man, bảng lảng. Tôi bước chân đi theo bóng nắng ngã dài. Đối với tôi, màu nắng bao giờ cũng đẹp, cũng hiền hòa, âu yếm, thân thương. Tôi hít thở nhẹ nhàng không khí ban mai để từng ngụm nhỏ len lén vào phổi, xuyên qua tứ chi, xoa dịu vài cảm nghĩ bâng quơ đong đầy hoài niệm đang lẩn quẩn trong đầu.

Bước chân đi ngỡ ngàng trên con đường mòn lác đác đó đây vài chiếc lá khô rơi. Màu đỏ cam xanh hòa quyện với màu trời cho tôi một cảm giác vấn vương với buồn vui lưu luyến. Không có tiếng chim víu von; thiếu dấu chân nai “ngơ ngác” qua lại. Buổi sáng hình như còn đang chìm đắm trong giấc mơ dịu dàng!? Xa xa, tiếng chuông từ Tu viện vọng lại âm điệu thánh thót ngân vang…vang… Thời gian và không gian hình như chưa muốn hòa quyện, đổi trao nhau lời tâm sự!? Sự yên lặng trầm tư này đâu phải lỗi của mùa thu! Cũng đâu phải lỗi của những chiếc lá vàng xác xơ rơi đượm sầu thảm cỏ! Tại con người thích được buồn và thiên nhiên thì muốn được lặng yên theo dòng biến đổi chớ bộ!?

Đi được một đổi lâu, tôi đến một ngọn đồi cao. Nhìn xuống thung lủng nghiêng nghiêng vài vạt nắng trong mây gió la đà. Rồi sau đó ngồi bệt xuống trên một thảm cỏ còn ướt sương mai. Nhìn xuống con đường tôi vừa mới đi qua. Hàng cây giờ rõ nét hơn với những cây nhỏ gối đầu lên cây lớn hay lặng lẽ lách luồn qua những bụi rậm như muốn tìm một sự âu yếm, vuốt ve, triều mến! Có vài cây con cố vươn lên trên khoảng đất trống khô như muốn lớn nhanh trước khi mùa đông đến! Vài chú vịt thung dung bơi lội trong chiếc hồ nhỏ lác đác với vài cụm hoa súng màu trắng. Nếu là lần đầu tiên đến đây và không bước chân đến ngọn đồi này, có lẽ tôi sẽ không biết sự hiện diện của chiếc hồ nhỏ xinh xắn này!?

Mà nghĩ cũng lạ và “thú vị” thiệt! Cũng cùng một khung cảnh, cũng một cái nhìn; mà tùy theo góc độ, không gian và vị trí của”người quan sát- tôi”, hình ảnh và chi tiết của sự vật có phần đổi khác. Điều này có tính phổ cập ở nhiều lãnh vực mặc dù dưới những dạng thức và ở những môi trường khác nhau. Thiên nhiên có những “bí mật” mà con người phải tận dụng đúng điều kiện, góc độ nhìn và vị trí thích hợp mới có thể khám phá được! Mối quan hệ tương tác này cũng chẳng có gì mới lạ đối với những dữ kiện khoa học- nơi ý tưởng là một chuyện mà thực hiện thành công được hay không còn tùy thuộc vào công nghệ hiện có! Riêng về kỹ thuật chẩn đoán trong y khoa như ảnh hóa cộng hưởng từ (magnetic resonance imaging MRI), chụp cắt lớp vi tính (computed tomography CT ) hay chụp X quang tuyến vú với kỹ thuật số (digital mammography), các nhà nghiên cứu phải chờ đến sự phát triển của công nghệ máy tính điện tử vào thập niên 80’s để “có thể nhìn được rõ hơn ở những góc độ khác nhau” trong công tác tái tạo hình ảnh cắt lát vào việc tầm soát và chẩn đoán hữu hiệu hơn về những dữ kiện bệnh lý. Đây cũng là đề tài liên quan đến hệ thống chụp cắt lớp tuyến vú kỹ thuật số (digital breast tomosynthesis) mà chúng tôi sắp trình bày dưới đây.

1. Tình trạng hiện tại của hệ thống chụp X-quang tuyến vú kỹ thuật số tiêu chuẩn

Hệ thống chụp hình quang tuyến X kỹ thuật số (digital radiography hay DR) dần dần thay thế film/screen truyền thống dùng trong công tác chụp quang tuyến vú như nhũ ảnh kỹ thuật số tiêu chuẩn (full field digital mammography) và chụp cắt lớp tuyến vú kỹ thuật số (digital breast tomosynthesis). Vì hiệu quả phân tán ánh sáng ít và vùng tuyến tính (dynamic range) rộng hơn, hình của hệ DR sắc nét hơn với độ phân giải cao hơn. Thêm vào đó, thủ tục chẩn đoán ngắn gọn hơn, sự kiện ít phải chụp lại để lấy đúng lượng X-quang thích hợp nên thường không phải gọi bệnh nhân trở lại tái khám, thời gian lấy hình nhanh hơn và tổn phí thấp hơn; tất cả đã góp phần trong việc đưa DR trở thành công nghệ thuận lợi cho cả bác sĩ, y tá, bệnh viện và nhất là lợi ích liên quan đến sức khỏe của bệnh nhân. Hiện tại, một số lớn các bệnh viện trên thế giới dùng hệ thống DR tiêu chuẩn [1] trong việc sàng lọc sơ bộ và chẩn đoán ung thư vú của phái nữ, một chứng bệnh đã gây con số tử vong cao, nhất là những người ở cái tuổi trên 50. Nhiều bệnh viện trên thế giới đã và đang sử dụng hệ DR này, kể cả những bệnh viện lớn ở Mỹ như Massachusetts General Hospital, Yale University School of Medicine, Mayo Clinics, John Hopkins Medicine, Mt. Sinai Hospital in NY, Hospital of the University of Pennsylvania, và University of Pittsburgh Medical Center.

Theo một số tài liệu khoa học: (i) chụp hình quang tuyến X hàng năm giảm thiểu hệ số tử vong của những người bị bệnh ung thư vú xuống 15-50% [2-4]; (ii) Khoảng 20% trường hợp bệnh ung thư vú bị bỏ sót trong lúc chẩn đoán với hệ thống chụp hình X quang tuyến vú kỹ thuật số tiêu chuẩn; và (iii) khoảng 10% thuộc về trường hợp phải gọi bênh nhân trở lại (recalls) vì kết quả lần đầu không đủ để chẩn đoán chính xác; điều này tạo nên sự lo lắng ảnh hưởng tinh thần và gia tăng phí tổn tài chánh về phía bệnh nhân.

Nhân tố chính đưa đến sự giới hạn hiệu năng của hệ thống chụp hình X quang tuyến vú kỹ thuật số tiêu chuẩn là sự chồng chéo lên nhau của mô tuyến vú khi những cơ cấu của bầu vú “projected” trên mặt phẳng của không gian hai chiều. Sự xếp chồng này có thể che khuất những thương tổn bất bình thường làm sự phát hiện u vú, bứu nhỏ ở vú hay cụm nhỏ vôi hóa với hình dạng không đều (microcalcifications) trở nên khó khăn hơn.

2. Thế nào là chụp cắt lớp tuyến vú kỹ thuật số hay digital breast tomosynthesis?

Trong vòng 15 năm gần đây, hệ breast tomosynthesis (nhũ ảnh tomosynthesis hay đôi khi gọi tắt là tomosynthesis) đã phát triển nhanh nhờ những tiến bộ khả quan của công nghệ máy tính và có triển vọng giúp bác sĩ X quang tầm soát, sàng lọc, chẩn đoán và phòng ngừa ung thư vú của phái nữ một cách hiệu quả hơn hệ chụp X-quang tuyến vú kỹ thuật số (hay nhũ ảnh kỹ thuật số) tiêu chuẩn. Xin lưu ý ở đây, đôi khi chùng tôi dùng cụm từ “2D /2D imaging/2D mammography” để ám chỉ chụp nhũ ảnh kỹ thuật số (digital mammography) tiêu chuẩn; trong khi đó từ “3D/3D imaging/3D mammography” liên quan đến chụp cắt lớp tuyến vú kỹ thuất số (tomosynthesis , digital breast tomosynthesis hay DBT).Trong lúc chụp X quang tuyến vú với 3D tomosynthesis, một bên vú (mỗi vú một lần) của bệnh nhân được ép chặt giữa mặt phẳng của bộ cảm biến X quang DR và một tấm plastic phẳng từ từ đè lên trên. Mục đích chính của sự đè nén dạng cơ khí này lên vú là để giữ độ dày của vú được đồng đều và để tia X quang xuyên qua tuyến vú được dễ dàng hơn. Kết quả là hình X-quang chụp sẽ rõ nét về mô tuyến vú, tránh nhòe ảnh khi chụp cũng như giảm liều bức xạ. Nhân viên y tế sẽ hướng dẫn bệnh nhân đặt cánh tay, đầu, thế đứng và chiều cao cho thoải mái. Một khi tư thế của một bên vú nằm ở vị trí mong muốn rồi, ống quang tuyến X sẽ bắt đầu quay chung quanh bầu vú theo một vòng cung 15-25 độ; khoảng 10-15 hình được chụp với lượng X-quang thấp trong vòng 5-7 giây. Tổng số lượng quang tuyến X trong những lần chụp này tương đương với lượng quang tuyến chụp một lần trong hệ 2D tiêu chuẩn để tránh những ảnh hưởng có thể gây tai hại đến sức khỏe của bệnh nhân (Hình 1a). Dùng máy tính năng xuất cao với thuật toán để tái tạo nhiều lát (slices) mô tuyến vú có chiếu dày khoảng 1mm cho cả hai vú. Hình ảnh trắng đen của vú được hiển thị trên màn hình máy tính. Thay vì đọc kết quả và phân tích bầu vú trên một mặt phẳng, bác sĩ X-quang có thể tầm soát hay chẩn đoán bệnh lý mô tuyến vú có chiều dày 1mm từng lát một. Chi tiết về khối bướu nhỏ ở vú có thể nhìn thấy dễ dàng, vì không còn bị che khuất bởi mô tuyến vú và lớp mỡ nằm ở phía trên và phía dưới của mỗi lát. Những lát hình này có thể phân chia vật thể ở những độ cao khác nhau trong bầu vú khi tạo hình 3D của X quang tuyến vú [Hình 1b].

Hình 1. Nhũ ảnh tomosynthesis: (a) nguyên tắc vận hành cơ bản; và (b) hình chụp X quang tuyến vú (mammogram) được tái tạo thành nhiều lát (slices) có chiều dày 1 mm để bác sĩ X quang quan sát từng lát một và chẩn đoán (Hologic).

Hình 2 cắt nghĩa hiện tượng hình lát một cách rành mạch và dễ hiểu hơn. Vi vôi hóa, mô tuyến vú và u vú xếp chồng lên nhau bao bọc bởi lớp mỡ chung quanh trong hình quang tuyến vú hai chiều (Hình 2a). Tuy nhiên khi cắt chia bầu vú thành nhiều lát với độ dày 1mm, những cấu trúc trên có thể nhìn thấy rõ rệt, thuận lợi cho việc tầm soát và chẩn đoán lâm sàng của bác sĩ X quang (hình 2b). Thường thì vôi hóa thuộc về lành tính, tuy nhiên hình thái không đồng đều và độ phân phối của cụm vi vôi hóa (microcalcifications) cũng có thể xác nhận triệu chứng ung thư vú.

Hình 2. Nguyên lý vận hành của nhũ ảnh tomosynthesis (Tài liệu của Fujifilm’s Annulet Innovality và Bệnh viện Hoàng Long): (a) 2D mammography tiêu chuẩn vói X-quang chụp trên toàn một bên vú; (b) chụp cắt lớp tuyến vú kỹ thuật số; và (c) bác sĩ X quang có thể nhìn thấy rõ ràng các thành phần của cấu trúc bầu vú khi nhìn từng lát một (hình bên phải), hình 2D bên trái dùng để tham khảo.

3. Cấu trúc cơ bản của digital breast tomosynthesis (hay nhũ ành 3D mammography)

3D mammography dựa trên cấu trúc căn bản của 2D mammography. Cả hai 2D mammography và 3D tomosynthesis đều dựa vào một trong hai cấu trúc (Hình 3a): (i) amorphous silicon photodiode/transistor (pixel level) và chất phát sáng (scintillator) cesium iodine hợp với tạp chất thallium (CsI:Tl) hay chất phốtpho gadolinium oxide sulfide với tạp chất terbium (GdOS:Tb) (Hình 3c); và (ii) amorphous silicon transistors /chất quang dẫn selenium (Hình 3d). Tiến độ của hệ chụp hình X quang vú từ analog film/screen qua CR đến DR được trình bày ở Hình 3b.

Hình 3. Tiến độ của công nghệ chụp X-quang tuyến vú: (a) Tài liệu dùng trong những bộ cảm biến quang X (CR & DR) qua các thập niên; riêng hệ CR (computed radiography) gồm có công đoạn chụp hình quang tuyến X qua quang kích thích phốt pho (photostimulable phosphor) BaFX: Eu2+ (X=Br,Cl,I) và công đoạn đọc điện tích dùng tia laze (laser); (b) tiến trình phát triễn từ film/screen (analog), qua CR đến CR; (c) bộ cảm biến DR với phốtpho/quang điốt/tranzitor (indirect conversion), ở đây phốtpho là chất phát sáng cesium iodine thêm với tạp chất thallium (CsI:Tl) hay gadolinium oxysulfide thêm với tạp chất terbium (GdOS:Tb) (indirect conversion) và (d) amorphous silicon transistors /chất quang dẫn selenium dùng để biến X quang thành điện tích (direct conversion) (Hologic & Tran).

3.1 Lợi điểm của 3D imaging so với 2D imaging trong việc chẩn đoán bệnh lý

Chúng tôi chọn Selenia Dimensions (Hologic) (Hình 4) để khảo sát hệ thống nhũ ảnh tomosynthesis trong những áp dụng lâm sàng. Hệ DR này có cấu trúc cơ bản gồm có amorphous silicon transistors /chất quang dẫn selenium (Hình 3d). Đây cũng là cấu trúc chúng tôi đề nghị và triển khai vào năm 1987 (US patents 5,235,195 , 5,254,480, 5,973,311). Nói chung, nhũ ảnh tomosynthesis có thể dùng giống như môt hệ tổng hợp của 2D mammography tiêu chuẩn (Full Field Digital Mammography) và 3D mammography trong công tác sàng lọc sơ bộ và chẩn đoán ở bệnh viện; thêm vào với một số lợi điểm như gia tăng độ cảm biến và giảm số lần gọi bệnh nhân trở lại để tái khám. Nên nhớ là mỗi lần gọi tái khám chẳng những mất thì giờ, tốn kém mà quan trọng nhất là còn ảnh hưởng tâm lý dẫn đến sự lo sợ và bất an về phía bệnh nhân.

Hình 4. Selenia Dimensions, một sản phẩm nhũ ảnh tomosynthessis rất phổ biến hiện nay trên thị trường do hãng Hologic chế tạo. Bộ cảm biến X quang có cấu trúc amorphous silicon transistors /chất quang dẫn selenium (Tài liệu của Hologic).

3.2 Digital breast tomosynthesis tăng hiệu xuất tầm soát ung thư vú

-So với 2D mammography tiêu chuẩn, sự kết nối 3D tomosynthesis với 2D mammography tiêu chuẩn giúp bác sĩ X quang khám phá tế bào ung thư 40% nhiều hơn và đồng thời giảm số lượng dương tính giả (false positives) [5].

- Nhóm STORM bên Ý khảo sát 7,292 phụ nữ dùng tomosynthesis. Kết quả cho thấy tỉ số tầm soát 8.1 cancers/1,000 screens với sự kết nối 2D và nhũ ảnh tomosynthesis và 5.3 cancers/1,000 screens với 2D không thôi; một sự gia tăng tới 53% [6].

- Nhũ ảnh tomosynthesis đã gia tăng tỉ số tầm suất ung thư vú với 5% cho tất cả các loại ung thư và 53% đối với những loại ung thư đang trong thời kỳ đang bành trướng [7].

3.3 Nhũ ảnh tomosynthesis giảm số lần gọi bệnh nhân trở lại

Số lần gọi bênh nhân trở lại bệnh viện để tái khám giảm 30% từ 12% xuống còn 8.4% , dùng hệ nhũ ảnh tomosynthesis của Hologic. Số người tham gia trong sự kiểm tra này: 13,158 phụ nữ, trong số đó 6,100 người với tomosynthesis [8].

3.4 Vài thí dụ về những hình X-quang tuyến với hệ thống chụp cắt lớp tuyến vú kỹ thuật số (breast tomosynthesis)

Vì bầu vú gồm có những mô tuyến dày bao bọc chung quanh bởi những lớp mỡ, khi chụp X quang vú tiêu chuẩn, chúng ta sẽ thấy hình ảnh trông giống như những lớp sương mù. Sự phủ chồng của tuyến vú trong hình làm cho việc quan sát những cụm của điểm nhỏ vôi hóa không đều (microcalcifications) và việc sàng lọc những dấu hiệu sớm về ung thư vú trở nên khó khăn.

Hình 5. Nhũ ảnh tomosynthesis có thể giảm tỉ số âm tính giả và dương tính giả [8].

Hình 5a: Thí dụ về âm tính giả trong hình chụp X quang tuyến vú được giải quyết với tomosynthesis.

Hình X-quang cho biết người bệnh có hình X quang tuyến thuộc loại bình thường BI-RADS1 [9] (hình bên trái). Vài tuần sau, bà ta trở lại bệnh viện vì sự xuất hiện của một khối bướu nhỏ ở vú. Kết quả siêu âm và sinh thiết (biopsy) xác định đây là ung thư. Hình X-quang chụp với tomosynthesis cho thấy rõ ràng một vật thể nhỏ gần đầu nhũ hoa (hình bên phải) [10].

Hình 5b: Thí dụ về dương tính giả trong hình chụp X quang tuyến vú được giải quyết với tomosynthesis.

Có sự nghi ngờ là vật thể nằm trong vòng tròn trong hình có thể liên quan đến tế bào ung thư. Kết quả sinh thiết cho biết đây không phải là ung thư (lành tính). Hình X-quang tuyến vú với tomosynthesis xác định điều này. Cũng trong hình này, chúng ta cũng tìm thấy vài skin calcifications trên nhũ hoa.

Hình 5c & 5d: Nhũ ảnh tomosynthesis cho thấy bầu vú với bề mặt trơn tru, chứng tỏ không có tế bào ung thư, như đã xác nhận bởi kết quả sinh thiết.

4. Kết từ

Theo thong tin từ Hội Y Khoa Mỹ (the American Medical Association), hiện tại có khoảng 3.1 triệu phụ nữ còn đang mắc bệnh ung thư vú tại Mỹ. Sàng lọc bệnh nhân với nhũ ảnh tomosynthesis cho hình ảnh rõ nét và nhiều dữ kiện lâm sàng thuận lợi cho bác sĩ X-quang trong công tác tầm soát và chẩn đoán, giúp phát hiện triệu chứng ung thư nhanh, chính xác và vì thế chửa trị hữu hiệu hơn. Kết quả là con số tử vong đã giảm khoảng 30% và tỉ số phát hiện triệu chứng ung thư tăng lên tới 25% [11] .

Với những tiến bộ và thánh tích đáng kể trên, nhũ ảnh tomosynthesis đã và đang được xử dùng càng ngày càng nhiều ở một số lớn bệnh viên trên thế giới trong công tác chửa trị và phòng ngừa bênh ung thư vú của hàng triệu phụ nữ mỗi năm.

Trong bài viết tới, chúng tôi sẽ trình bày một cấu trúc mới của bộ cảm biến X-quang: bộ cảm biến tích hợp. Về phương diện chế tác và chức năng, chúng tôi dùng đơn tinh thể silic để chế tạo linh kiện điện tử như quang điốt, tranzito và mạch điện với nhiều lợi điểm mà đa tinh thể hay vô tinh thể silic không thể có được.

5. Tài liệu tham khảo

1. http://www.erct.com/2-ThoVan/TTriNang/Digital%20Mammography.htm 

2. Smith RA, Duffy SW, Gabe R et al. Radiol Clin N Am 42 (2004) 793 – 806

3. Hendrick RE, Smith RA, Rutledge JH, Smart CR.

Monogr Natl Cancer Inst 1997;22:87-92.

4. Tabar L, Vitak B, Tony HH, Yen MF, Duffy SW, Smith RA. Cancer 2001;91:1724-31

5. Per Skaane et al. Radiological Society of North America RSNA, 2013.

6. The Lancet Oncology, April 2013.

7. Stephen L. Rose, June 2013, American Journal of Roentgenology, June 2013.

8. Brian Hass, Radiology, July 2013

9. BI- RADS (Breast Imaging Reporting and Data System – BI-RADS) được xếp hạng như sau: BI-RADS 1 (bình thường): Vú nhiều mô mỡ, mô sợi và mô tuyến < 25%, BI-RADS 2: Vú có mô sợi và mô tuyến rải rác, mô sợi và mô tuyến 25- 50%, BI-RADS 3: Vú có đậm độ không đồng nhất, mô sợi và mô tuyến 51 – 75%, BI-RADS 4: Vú có đậm độ cao cực kỳ, mô sợi và mô tuyến > 75%. (Vinmec Hospital).

10. Tài liệu từ Hologic.

11. Tài liệu từ Stanford Health Care.

November 2020