Nhuộm Quang Học Là Gì? Nguyên Tắc và Ứng Dụng của Công Nghệ NBI Olympus

Công nghệ NBI (Hình ảnh băng hẹp) được phát triển bởi Olympus. Bằng cách sử dụng một bộ lọc quang học đặc biệt, nó lọc ánh sáng trắng thành các sóng ánh sáng băng hẹp với các bước sóng cụ thể, từ đó làm nổi bật những thay đổi mạch máu tinh tế trên bề mặt niêm mạc và đạt được bước nhảy vọt về độ chính xác chẩn đoán của ung thư giai đoạn đầu.

NBI, viết tắt của Narrow Band Imaging, là một công nghệ nâng cao hình ảnh quang học. Nguyên lý của nó là sử dụng một bộ lọc để loại bỏ quang phổ băng thông rộng từ các sóng ánh sáng đỏ, xanh lá và xanh dương phát ra từ nguồn sáng nội soi, chỉ để lại các sóng ánh sáng băng thông hẹp với các bước sóng 415nm, 540nm và 600nm.

Các sóng ánh sáng với các bước sóng cụ thể này có những đặc điểm sinh học độc đáo:

Thông qua sự tương phản về màu sắc và hình thái giữa hai lớp mạch máu này (nông và sâu), các bác sĩ có thể quan sát rõ ràng những thay đổi tinh tế trên bề mặt niêm mạc, từ đó phát hiện các tổn thương sớm khó nhận biết bằng nội soi ánh sáng trắng thông thường.

Ánh sáng trắng thông thường giống như ánh sáng hàng ngày, trộn lẫn nhiều màu sắc để chiếu sáng toàn bộ mô, nhưng các cấu trúc ở các khu vực sâu và nông dễ bị mờ, khiến việc phân biệt các lớp trở nên khó khăn.

NBI chủ yếu sử dụng hai màu sắc ánh sáng cụ thể: xanh dương và xanh lá:

① Ánh sáng xanh có bước sóng ngắn và độ thâm nhập nông, chủ yếu chiếu sáng niêm mạc ngoài cùng và các mao mạch.

② Ánh sáng xanh lá có bước sóng dài hơn một chút và độ thâm nhập sâu hơn, có khả năng chiếu sáng các mạch máu sâu hơn.

Điều này giống như việc sử dụng một chiếc đèn pin ánh sáng xanh chỉ có thể hiển thị rõ ràng bụi trên bề mặt bàn, trong khi một chiếc đèn pin ánh sáng xanh lá có thể chiếu sáng các vật bên trong ngăn kéo. Bằng cách chuyển đổi giữa hai loại ánh sáng này, NBI cho phép các bác sĩ quan sát các mô "theo từng lớp," tập trung vào lớp nào mà họ cần.

Máu của chúng ta chứa hemoglobin (chất làm cho máu có màu đỏ), có một đặc điểm: nó có ái lực mạnh mẽ với việc hấp thụ ánh sáng xanh và xanh lá.

Khi ánh sáng xanh và xanh lá từ NBI chiếu vào các mạch máu, hầu hết ánh sáng bị hấp thụ bởi hemoglobin trong các mạch máu, vì vậy các mạch máu xuất hiện rất tối trên màn hình.

Ngược lại, mô niêm xung quanh phản chiếu những sóng ánh sáng này và trông tương đối sáng.

Mạch máu hoạt động như "bọt biển hấp thụ ánh sáng," cụ thể hấp thụ hai màu ánh sáng này, làm cho các đường nét của chúng rõ ràng "được phác thảo" như những đường tối hoặc mạng lưới trên nền sáng, dễ dàng nhận diện ngay từ cái nhìn đầu tiên.

Công nghệ NBI không phát triển qua đêm. Vào năm 2001, học giả Nhật Bản Sano Y và các cộng sự lần đầu tiên báo cáo ứng dụng công nghệ hình ảnh băng hẹp trong chẩn đoán các bệnh hệ tiêu hóa.

Sau đó, Tập đoàn Olympus đã hợp tác phát triển công nghệ này với Bệnh viện Trung tâm Ung thư Quốc gia Đông Nhật Bản và chính thức áp dụng nó vào chẩn đoán nội soi vào năm 2006.

Sau gần 20 năm phát triển, công nghệ NBI đã liên tục được cải tiến và nâng cấp. Từ chức năng hình ảnh cơ bản ban đầu đến việc tích hợp với nội soi phóng đại, hình ảnh độ nét cao và các công nghệ khác ngày nay, NBI đã trở thành một công cụ quan trọng cho việc chẩn đoán ung thư sớm.

Vào tháng 9 năm 2024, Olympus thậm chí đã ra mắt một camera mới dựa trên công nghệ Hình ảnh Dải Hẹp 4K (4K NBI), cải thiện thêm độ rõ nét và độ phân giải của hình ảnh.

NBI cung cấp quan sát bằng cách chiếu xạ hai bước sóng hẹp (ánh sáng xanh 390-445 nm và ánh sáng xanh lá 530-550 nm) dễ dàng được hemoglobin trong máu hấp thụ, làm nổi bật các mao mạch và các họa tiết vi mô trên bề mặt niêm mạc. Khi mô ung thư cố gắng mở rộng bằng cách giãn nở các mạch máu để hấp thụ chất dinh dưỡng, bề mặt niêm mạc hình thành các họa tiết phức tạp với sự gia tăng mao mạch khi ung thư tiến triển. Do đó, việc sử dụng NBI giúp phát hiện sớm ung thư và đánh giá các đặc tính của ung thư sau đó.

① Phát Hiện và Định Vị

Bác sĩ có thể quan sát từ khoảng cách trung bình và xa để nhanh chóng phát hiện các tổn thương nghi ngờ và xác định rõ ràng ranh giới của các tổn thương.

② Phân Biệt và Chẩn Đoán

Bằng cách quan sát hình dạng của mạch máu và hình thái của các lỗ tuyến trong khu vực tổn thương dưới NBI, các bác sĩ có thể phân tích và đánh giá bản chất của khối u (lành tính hay ác tính, giai đoạn đầu hay giai đoạn muộn).

NBI là một sự thay thế cho các thuốc nhuộm hóa học.

Nhuộm hóa học truyền thống (như indigo carmine) và NBI có thể đạt được hiệu ứng hình ảnh tương tự, nhưng NBI không yêu cầu phun thuốc nhuộm, làm cho thao tác trở nên thuận tiện hơn và không xâm lấn.

Công nghệ NBI thường được sử dụng để sàng lọc và chẩn đoán các tổn thương chủ yếu tập trung ở đường tiêu hóa trên và đường hô hấp: