Nhìn lại bước đột phá trong công nghệ chụp ảnh mắt từ người phát minh ra OCT

Nếu bạn từng đi khám mắt và được chụp ảnh bên trong nhãn cầu, rất có thể quy trình đó đã sử dụng công nghệ Chụp quang hợp đồng (Optical Coherence Tomography - OCT). Đây là công nghệ do nhà khoa học lâm sàng David Huang phát minh và hiện nay được sử dụng trong khoảng 40 triệu ca khám mỗi năm.

OCT là một kỹ thuật không xâm lấn được sử dụng để tạo ra các hình ảnh chi tiết của các mô sinh học phức tạp như võng mạc và các mảng bám có thể tích tụ trong động mạch vành. Công nghệ này ánh xạ thời gian bay của các sóng ánh sáng phản xạ từ mô và vẽ nên một bức tranh có độ phân giải cao về cấu trúc bên trong.

Công nghệ vượt trội so với phương pháp cũ

"Công nghệ này sử dụng ánh sáng hồng ngoại hầu như không nhìn thấy được so với ánh sáng chói lóa của chụp đáy mắt [một phương pháp chụp ảnh mắt phổ biến khác] và cung cấp nhiều thông tin hơn nhiều — thông tin ba chiều thay vì hai chiều — với độ phân giải cao hơn", ông Huang chia sẻ.

Nhờ phát kiến này, ông và các đồng phát minh của mình đã được vinh danh vào Đại sảnh Danh vọng Nhà phát minh Quốc gia Hoa Kỳ (National Inventors Hall of Fame) vào năm 2025, cũng như nhận giải thưởng Lasker và Huy chương Quốc gia về Công nghệ và Đổi mới vào năm 2023.

Sự giao thoa giữa Y học và Kỹ thuật

Ông Huang không ngờ rằng mình sẽ thay đổi hoàn toàn diện mạo của công nghệ chụp ảnh mắt khi bắt đầu học kỹ thuật điện cử nhân tại MIT. Tuy nhiên, ông luôn quan tâm đến việc áp dụng tư duy kỹ thuật để đóng góp cho sự tiến bộ của y học. Ông cho rằng đó là cách để ông tiếp nối sự nghiệp của cha mình — một bác sĩ gia đình.

OCT ra đời từ công trình của ông khi là một sinh viên MD-PhD trong Chương trình Khoa học và Công nghệ Sức khỏe Harvard-MIT. Trong khi nghiên cứu laser siêu tốc tại MIT dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Kỹ thuật Điện James Fujimoto, Huang được giao nhiệm vụ sử dụng laser để cải thiện các nhiệm vụ nhãn khoa, bao gồm việc đo độ dày của giác mạc và võng mạc.

Từ ý tưởng đến hiện thực

Huang nghĩ rằng một phương pháp tiếp cận được gọi là giao thoa (interferometry), có thể đo thời gian bay xuống đến một phần nghìn tỷ giây, có thể cải thiện các phép đo độ dày lên độ phân giải micromet. Các thí nghiệm của Huang đã tiết lộ rằng kỹ thuật này có thể phát hiện các tín hiệu rất yếu phát sinh từ các cấu trúc nội bộ tinh tế bên trong võng mạc.

Fujimoto và Huang nhận ra tiềm năng để phát minh ra một loại hình ảnh mới và đã nhờ đến sự giúp đỡ của Eric Swanson, người đang sử dụng giao thoa cho truyền thông liên vệ tinh tại Phòng thí nghiệm Lincoln, để phát triển một máy OCT cho các ứng dụng sinh học.

Huang đã thử nghiệm máy mới trên nhiều loại mô tiếp cận thông qua Trường Y Harvard và nhận thấy nó đặc biệt thành công trong việc chụp ảnh các mẫu võng mạc và động mạch vành. Ông và các đồng nghiệp đã công bố những phát hiện ban đầu của họ trên tạp chí Science vào năm 1991, thiết lập OCT như một phương thức hình ảnh mới.

"Nhờ khả năng hình thành sự hợp tác với các bác sĩ và các công nghệ tiên tiến hơn dễ dàng tiếp cận tại Lincoln Lab và MIT, chúng tôi có thể khiến công nghệ hình ảnh mới này cất cánh khi những người khác đang khám phá cùng khu vực này không thể chứng minh kết quả hình ảnh", ông nói.

Tiếp tục đổi mới và ứng dụng

Sau phát minh mang tính bước ngoặt này, Huang đã hoàn thành đào tạo học thuật và y khoa của mình với tư cách là một bác sĩ nhãn khoa, trong khi Fujimoto và Swanson thành lập một công ty khởi nghiệp để đảm bảo thiết bị này được đưa vào các phòng khám y tế.

Trong những thập kỷ tiếp theo, Huang tiếp tục hoàn thiện OCT cho các ứng dụng khác nhau. Ngày nay, với tư cách là giám đốc nghiên cứu tại Viện Mắt Casey của Đại học Khoa học và Y tế Oregon, ông dẫn dắt các nhóm nghiên cứu khám phá các cách mới để sử dụng OCT trong các kỹ thuật như chụp mạch máu OCT (hình ảnh dòng máu xuống mức mao mạch) và quang võng mạch OCT (ánh xạ phản ứng ánh sáng trong tế bào quang cảm võng mạc).

Ngoài việc conducting nghiên cứu, ông còn khám bệnh cho bệnh nhân và là đồng sáng lập GoCheck Kids, một nền tảng kỹ thuật số để sàng lọc mắt nhi khoa.

Huang tin rằng khả năng đổi mới sáng tạo của mình đến từ vị trí của ông tại điểm giao thoa của các lĩnh vực đa dạng. "Rất khó để một bác sĩ thuần túy hoặc một kỹ sư laser thuần túy nhận ra rằng có cơ hội để phát minh ra một thiết bị mới giải quyết một vấn đề thực sự trong phòng khám", ông nói. "Nhưng điều đó thực sự dễ dàng khi bạn có kiến thức ở cả hai phía".