Cập nhật vào 04.02
Công nghệ mới khắc phục thách thức phản xạ và khói trong nội soi
Khi bác sĩ phẫu thuật thực hiện một thủ thuật xâm lấn tối thiểu tinh vi, hình ảnh thường bị ảnh hưởng bởi các đốm sáng chói. Đây là những phản xạ mạnh bật ra từ bề mặt ẩm ướt của mô, thường che khuất các mạch máu hoặc dây thần kinh quan trọng. Ngoài ra, "khói phẫu thuật" do dao điện cắt qua mô tạo ra có thể nhanh chóng lấp đầy trường nhìn, làm cho toàn bộ hình ảnh trở nên mờ ảo và nhòe, như thể đang phẫu thuật sau một lớp kính mờ. Điều này không chỉ gây mỏi mắt đáng kể cho bác sĩ phẫu thuật mà còn trực tiếp làm tăng nguy cơ của thủ thuật.
Đây là một thách thức mà các bác sĩ phẫu thuật trên toàn thế giới phải đối mặt hàng ngày. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Chiết Giang và Phòng thí nghiệm Chiết Giang vừa công bố một phát triển đột phá trên tạp chí uy tín Device, hứa hẹn sẽ thay đổi căn bản tình hình này: ống nội soi duy trì phân cực. Công nghệ này cho phép các bác sĩ "nhìn xuyên qua" các phản xạ và khói, cải thiện độ rõ nét của hình ảnh trong các cảnh bị ảnh hưởng bởi khói lên tới 73%.
I. Tại sao trường nhìn phẫu thuật bị mờ trong ống nội soi truyền thống?
Các nội soi được sử dụng rộng rãi trong bệnh viện ngày nay được gọi là “nội soi ánh sáng trắng”. Chúng hoạt động như những chiếc máy ảnh thu nhỏ được đưa sâu vào cơ thể, phát ra ánh sáng trắng và ghi lại hình ảnh màu, giúp chúng rất trực quan.
Tuy nhiên, điểm yếu của chúng cũng rõ ràng không kém—chúng dễ bị ảnh hưởng bởi cả “phản xạ” và “khói”.
Phản xạ (Phản xạ gương):
Bề mặt của các mô người (như các cơ quan ẩm ướt) hoạt động giống như một tấm gương nhỏ. Khi được chiếu sáng bởi nguồn sáng mạnh của nội soi, nó phản xạ ánh sáng trực tiếp trở lại ống kính, tạo ra các điểm lóa sáng, cường độ cao. Những điểm sáng phản xạ gương này che khuất hoàn toàn chi tiết mô bên dưới.
Khói:
Khi các bác sĩ phẫu thuật sử dụng các thiết bị năng lượng như dao điện hoặc dao mổ siêu âm để cắt mô hoặc cầm máu, chúng tạo ra khói tương tự như khói do đốt cháy vật liệu. Các hạt nhỏ này lơ lửng trong khoang cơ thể kín, làm tán xạ mạnh ánh sáng hình ảnh. Điều này dẫn đến giảm đáng kể độ tương phản hình ảnh và mất các chi tiết nhỏ trên toàn bộ trường nhìn.
Để giải quyết những thách thức này, các nhà khoa học đã tìm đến các đặc tính phân cực của ánh sáng.
Nói một cách đơn giản, ánh sáng thông thường có thể được hiểu là một nhóm các "sóng" rung động và lan truyền theo mọi hướng, trong khi ánh sáng phân cực bao gồm các "sóng" chỉ rung động theo một hướng cụ thể. Bằng cách khai thác đặc tính này, về mặt lý thuyết có thể phân biệt giữa ánh sáng mạnh phản xạ trực tiếp từ bề mặt mô (vốn phần lớn giữ nguyên sự phân cực của nó) và tín hiệu ánh sáng hữu ích bị tán xạ từ các mô sâu hơn (vốn sự phân cực của nó bị phá vỡ). Điều này cho phép hệ thống lọc bỏ các phản xạ không mong muốn hoặc xuyên qua khói.
Tuy nhiên, khái niệm đầy hứa hẹn này đã bị hạn chế nghiêm trọng bởi chính bản thân ống nội soi.
Để chịu được quá trình khử trùng ở nhiệt độ cao và áp suất cao cũng như môi trường phức tạp bên trong cơ thể, thấu kính ở phía trước nhất của tất cả các ống nội soi y tế được niêm phong và bảo vệ bằng một cửa sổ kính sapphire cực kỳ cứng. Vấn đề nằm ở chỗ sapphire là một tinh thể lưỡng chiết. Khi ánh sáng đi qua nó, ánh sáng sẽ tách thành hai chùm tia di chuyển với tốc độ hơi khác nhau, tạo ra một "sự chậm trễ" làm gián đoạn hướng phân cực.
Điều này tương tự như việc cố gắng phân tích độ tinh khiết của nước thông qua một bộ lọc chuyên dụng (công nghệ hình ảnh phân cực), chỉ để phát hiện ra rằng bản thân đường ống nước (ống nội soi) lại chủ động khuấy động và làm đục nước. Do đó, ống nội soi truyền thống vốn dĩ gây cản trở cho hình ảnh phân cực, khiến công nghệ này không khả thi cho việc sử dụng lâm sàng.
II. Công nghệ cốt lõi: Áp dụng nguyên lý "Âm nhân âm bằng dương" để trang bị cho ống nội soi "Kính râm phân cực"
Vì vấn đề là do cửa sổ sapphire gây ra, người ta có thể hỏi: tại sao không thay thế nó? Câu trả lời là không. Độ cứng, hiệu suất niêm phong và khả năng tương thích sinh học của sapphire là không thể thay thế và đại diện cho một "ranh giới đỏ" quan trọng đối với an toàn lâm sàng.
Nhóm nghiên cứu Đại học Chiết Giang đã áp dụng một cách tiếp cận khác và đưa ra một giải pháp khéo léo sử dụng "mũi giáo của kẻ thù để tấn công lá chắn của kẻ thù": bù lưỡng chiết.
Nguyên lý không phức tạp: vì hiệu ứng lưỡng chiết của sapphire làm gián đoạn trạng thái phân cực của ánh sáng, nhóm nghiên cứu đã đặt một tinh thể có hiệu ứng lưỡng chiết ngược và bằng nhau - magie florua - ngay phía sau nó. Sapphire làm cho ánh sáng bị "tách" và tạo ra một độ trễ nhất định, trong khi magie florua "xoắn" nó trở lại trạng thái ban đầu.
Thông qua các phép tính và mô phỏng chính xác, các nhà nghiên cứu đã xác định được "tỷ lệ vàng" tối ưu về độ dày giữa sapphire và magie florua (khoảng 2,29:1). Khi một chùm ánh sáng phân cực đi lần lượt qua "cặp đôi vàng" này, trạng thái phân cực của nó được bảo toàn gần như hoàn hảo, như thể nó chưa bao giờ bị xáo trộn.
Ấn tượng hơn nữa là giải pháp này có khả năng chịu đựng cao đối với các sai số trong quá trình sản xuất. Ngay cả khi có sai lệch góc lên tới 2 độ hoặc sai số độ dày trong phạm vi 0,03 mm trong quá trình lắp đặt, hiệu suất vẫn vượt xa ống nội soi truyền thống. Điều này làm cho công nghệ có tính khả thi cao cho sản xuất quy mô lớn.
III. Hiệu suất thực tế: Phản xạ “Biến mất ngay lập tức”, Khói “Nhìn xuyên qua”, Chẩn đoán “Được nâng cấp”
Nguyên mẫu kính nội soi duy trì phân cực (PME), được phát triển dựa trên nguyên tắc này, đã thể hiện hiệu suất mang tính cách mạng trong các thử nghiệm:
1. Loại bỏ phản xạ theo thời gian thực và hoàn toàn
Trong các thí nghiệm chụp ảnh khoang miệng, thiết bị nội soi mới đã loại bỏ hoàn toàn 100% các vùng phản xạ theo thời gian thực mà không yêu cầu bất kỳ quá trình xử lý máy tính tốn thời gian nào.
Ngược lại, ngay cả các thuật toán phục hồi ảnh AI tiên tiến nhất hiện nay cũng mất khoảng 2 giây để xử lý một ảnh duy nhất. Chúng chỉ có thể giảm phản xạ một phần và thường tạo ra các kết cấu không chính xác thông qua "ảo giác". Các ảnh được chụp trực tiếp bằng PME hiển thị hình ảnh thực của các mô mà không có bất kỳ độ chói nào.
2. Xuyên qua khói với độ rõ nét cải thiện 73%
Trong các thí nghiệm trên chuột mô phỏng khói phẫu thuật, hình ảnh nội soi thông thường bị mờ hoàn toàn. Bằng cách kết hợp thuật toán chụp ảnh phân cực độc đáo của mình, PME ước tính và loại bỏ chính xác các hiệu ứng của khói, cải thiện đáng kể chất lượng hình ảnh (tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đỉnh) lên 73%.
Các thuật toán “khử mờ” truyền thống chỉ dựa vào phân tích màu sắc gặp phải tình trạng biến dạng màu nghiêm trọng khi so sánh, và khả năng phục hồi chi tiết của chúng kém xa giải pháp PME.
3. Vượt ra ngoài màu sắc: Tiết lộ “kết cấu” mô
Ống nội soi truyền thống hoạt động như một “máy ảnh màu”, chỉ có khả năng hiển thị màu sắc và hình thái. Ngược lại, PME hoạt động như một “máy ảnh phân cực”, phát hiện sự khác biệt về thông tin phân cực do các biến đổi trong cấu trúc mô hiển vi (như cách sắp xếp sợi collagen) gây ra.
Điều này mang đến một khả năng hoàn toàn mới: xác định các thay đổi bệnh lý sớm trước khi xảy ra biến đổi màu sắc. Ví dụ, ở một số mô ung thư giai đoạn sớm, cách sắp xếp sợi collagen đã thay đổi trong khi màu sắc vẫn giữ nguyên. PME có thể làm nổi bật những khác biệt này thông qua hình ảnh phân cực, cung cấp cho bác sĩ một chiều thông tin bổ sung quan trọng cho việc chẩn đoán.
IV. Triển vọng tương lai: Trang bị cho phẫu thuật chính xác một “con mắt thông minh”
Đột phá cốt lõi của nghiên cứu này nằm ở khả năng đạt được đổi mới công nghệ mà không ảnh hưởng đến các nguyên tắc an toàn cơ bản của thiết bị y tế (giữ nguyên cửa sổ sapphire). Thay vào đó, thông qua thiết kế quang học khéo léo, nó quản lý để “có được những điều tốt nhất của cả hai thế giới”.
Đối với các bác sĩ phẫu thuật, điều này có nghĩa là:
➤ An toàn hơn: Trường nhìn rõ ràng và ổn định hơn cho phép thực hiện các thao tác chính xác hơn, giảm đáng kể nguy cơ tổn thương ngoài ý muốn cho mạch máu và dây thần kinh.
➤ Hiệu quả cao hơn: Giảm thời gian lau ống kính lặp đi lặp lại hoặc chờ khói tan do tầm nhìn kém, từ đó đẩy nhanh quy trình phẫu thuật.
➤ Độ chính xác cao hơn: Bằng cách cung cấp thông tin bệnh lý vượt ra ngoài hình ảnh truyền thống, nó giúp các bác sĩ phẫu thuật xác định chính xác hơn các rìa khối u trong quá trình phẫu thuật, cho phép cắt bỏ hoàn toàn hơn. Hiện tại, nhóm đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế dựa trên thành tựu nghiên cứu này. Với sự phát triển kỹ thuật và thử nghiệm lâm sàng sâu hơn, công nghệ kính nội soi giữ phân cực "Made in China" này dự kiến sẽ được đưa vào phòng mổ trong vài năm tới. Nó sẽ trở thành một "con mắt" sáng hơn và thông minh hơn trong tay các bác sĩ phẫu thuật, giúp nhiều bệnh nhân được hưởng lợi từ các thủ thuật xâm lấn tối thiểu an toàn và chính xác hơn.
Công trình này, được hoàn thành bởi các nhà nghiên cứu bao gồm Song Jiawei, Wang Daqian và Zhou Changjiang, không chỉ giải quyết một thách thức kỹ thuật tồn tại từ lâu trong lĩnh vực hình ảnh nội soi, mà còn đặt nền tảng quan trọng cho sự phát triển của hệ thống phẫu thuật thông minh và điều hướng phẫu thuật thực tế tăng cường.
Thông tin bài báo:
Song và cộng sự, "Kính nội soi duy trì phân cực cho hình ảnh phẫu thuật," Device 3, 100871, ngày 21 tháng 11 năm 2025.
Tin tức khác
Công nghệ mới khắc phục thách thức phản xạ và khói trong nội soiKhi bác sĩ phẫu thuật thực hiện một ca phẫu thuật xâm lấn tối thiểu tinh vi, hình ảnh thường bị lóa bởi các đốm sáng chói. Đây là những phản xạ mạnh dội lại từ bề mặt ẩm ướt của mô, thường che khuất các mạch máu hoặc dây thần kinh quan trọng. A
Cập nhật vào 04.02
Chào mừng bạn đến thăm Reescope tại CMEF 2026Vào ngày 9 tháng 4, tại Hội chợ Thiết bị Y tế Quốc tế Trung Quốc (CMEF), Reescope sẽ tham gia với các sản phẩm mới.
Hẹn gặp bạn ở Thượng Hải!
Cập nhật vào 03.31
Top 7 Công ty Robot Phẫu thuật Hàng đầu Thế giớiThese surgical robot hardware and software systems are precisely integrated, combining mechanical operational accuracy with advanced software operating systems. This enables surgeons to perform procedures through small incisions while viewing the sur
Cập nhật vào 03.30
Tại sao thiết bị nội soi ngày càng mờ đi - Nguyên nhân và giải phápLà những chuyên gia trong ngành nội soi, câu nói chúng tôi thường nghe nhất khi đến dịch vụ hậu mãi tại chỗ là: Ống soi này ngày càng mờ đi—bạn có thể xem xét và điều chỉnh để nó rõ lại được không?
Nhiều người dùng ngay lập tức
Cập nhật vào 03.20
WhatsApp