Khám mắt bằng.... kính thiên văn

Từ một vài tuần nay, trong khu phòng khám nhãn khoa của bện việnh Quinze - Vingts ở thủ đô Paris (Pháp) được trang bị một cái máy có cấu tạo rất kỳ lạ. Đó là một tập hợp rất nhiều chiếc gương nhỏ, thấu kính, máy quay camera và cả thiết bị phát tia laser dàn trên một mặt bàn lớn. Thật khó tưởng tượng đươc rằng “đống đồ vụn” đó lại là một thiết bị quan sát võng mạc có tính đột phá trong chuyên ngành nhãn khoa. Thiết bị này đã ra đời nhờ ứng dụng một công nghệ cao cấp mà từ trước đến nay vốn chỉ được sử dụng cho kính thiên văn loại cực lớn. Nhờ công nghệ đó mà giờ đây các bác sỹ nhãn khoa hoàn toàn có thể quan sát tức thời các tế bào võng mạc của bệnh nhân - điều mà trước đây họ không thể làm được.

Hai lĩnh vực gặp chung những trở ngại

Quan sát võng mạc là một công việc thường ngày của bác sỹ nhãn khoa. Nhưng đây thực sự là một công việc không hề dễ dàng do cấu tạo của cầu mắt rất phức tạp. Để quan sát được võng mạc có vị trí gần như nằm ở đáy mắt , các bác sỹ không bao giờ có thể nhìn được trực tiếp bộ phận này mà phải chấp nhận nhìn xuyên qua màng lệ, giác mạc, thuỷ tinh thể và dịch thể kính. Những vật cản này không phải đều là những vật thể trong suốt nên hình ảnh của võng mạc bị ảnh hưởng rất nhiều. Những thiết bị quan sát chuyên dụng hiện nay chỉ cho phép các bác sỹ phân biệt được các cấu trúc mô cơ bản của võng mạc như hỗ võng mạc, gai thị giác (điểm xuất phát của dây thần kinh thị giác) hay các mạch máu chứ không thể xác định được những yếu tố chi tiết hơn như các tế bào võng mạc.

Thật thú vị là những khó khăn này của các bác sỹ nhãn khoa cũng chính là những trở ngại cơ bản mà các nhà thiên văn học thường gặp phải khi quan sát các thiên thể trong vũ trụ. Để nhìn thấy được những thiên thể này qua các kính thiên văn thường được đặt trên mặt đất, họ cũng thường xuyên phải chấp nhận nhìn xuyên qua những lớp bụi khí quyển khiến cho hình ảnh thu được không phải lúc nào cũng rõ nét. Bởi vậy, những trung tâm nghiên cứu vũ trụ hàng đầu thế giới như Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) hay cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu (ESA) thường phải phóng lên quỹ đạo trái đất những kính thiên văn vũ trụ nhằm tránh khỏi sự “quấy rầy” của các đám bụi khí quyển. Chẳng hạn, kính thiên văn vũ trụ Hubble tuy có đường kính gương cầu không vượt quá 2,4m nhưng vẫn đảm bảo cung cấp những bức ảnh chụp các thiên thể ở khoảng cách rất lớn với độ nét cao hơn rất nhiều so với những hình ảnh thu được từ đài quan sát đồ sộ trên mặt đất có gương cầu lớn tới hơn 8m. Nhưng từ một vài năm nay, các nhà thiên văn học đã tìm ra một phương pháp khác để không phải ngồi chờ những bức ảnh gửi về từ quỹ đạo mà vẫn có thể tận mắt quan sát các thiên thể với độ chính xác cao. Phương pháp đó được gọi là quang học thích nghi.

Vậy quang học thích nghi là gì? Trước hết, một hệ thống quang học thích nghi sử dụng một ngôi sao làm điểm quy chiếu. Về mặt quang học, một ngôi sao chính là một nguồn phát sáng nên có thể coi đó như một điểm sáng. Nhưng trên thực tế, các sóng ánh sáng do ngôi sao phát ra khi tới được những kính thiên văn trên mặt đất đã bị khí quyển làm biến dạng khiến cho hình ảnh của ngôi sao mà các nhà thiên văn học quan sát được không còn có dạng như một điểm sáng mà chỉ còn nhạt nhòa như một đốm sáng không định hình. Nói cách khác, hình ảnh thu được kém chất lượng như vậy là do ảnh hưởng của bụi khí quyển. Nhưng khi những hình ảnh này được nắn chỉnh nhờ một hệ thống thiết bị phân tích hình ảnh điều khiển một gương ngắm có thể tạo ra hiệu ứng biến dạng.

Từ thiên văn tới nhãn khoa

Đến cuối thập niên 90, nhà khoa học người Mỹ David Williams đã ứng dụng thành công kỹ thuật quang học thích nghi vào lĩnh vực nhãn khoa để tái hiện được hình ảnh của một võng mạc tới tận cấp độ tế bào, nhưng thành công này chỉ dừng lại ở mức độ như một thử nghiệm khoa học. Trong khi đó, tại Pháp, nhà thiên văn học Pierre Léna cùng các đồng nghiệp ở viện hàn lâm khoa học Pháp đã tiến xa hơn khi quyết định bắt tay vào nghiên cứu chế tạo ngay một thiết bị hay đúng hơn là một hệ thống thiết bị cho phép ứng dụng kỹ thuật này trong khám chữa mắt. Nhờ đó, năm 1998, dự án mang tên OEil (theo tiếng Pháp có nghĩa là Con mắt) bắt đầu được triển khai rồi bảy năm sau thiết bị hoàn thiện đầu tiên đã ra đời tại bệnh viện Quinze - Vingts ở thủ đô Paris. Tương tự như một chiếc kính thiên văn thu nhỏ, thiết bị này cho phép các bác sỹ quan sát được hình ảnh “sống” của võng mạc như khi các nhà thiên văn học quan sát bầu trời. Nói cách khác, có thể coi võng mạc của người bệnh khi được phóng to tới cấp độ tế bào cũng sẽ tương tự như bầu trời đêm với hàng vạn thiên thể đầy sống động.

Khi sử dụng thiết bị này, người bệnh đưa cằm vào vị trí khung ngắm rồi nhìn thẳng vào một điểm ngắm trong thấu kính khi đó được tạo ra dưới dạng một điểm sáng ở một khoảng cách vô tận. Trong khi đó, một điểm sáng thứ hai giống như một ngôi sao quy chiếu được tạo ra ngay trêm bề mặt võng mạc. Chính ánh sáng phản chiếu lại từ điểm sáng thứ hai này sẽ được thiết bị phân tích điều khiển gương tạo hiệu ứng biến dạng phân tích liên tục. Cùng lúc đó, một chùm sáng flash sẽ chiếu lên khắp bề mặt võng mạc trong khoảng thời gian ngắn đủ để một camera ghi hình với sự hỗ trợ nắn chỉnh hình ảnh của chiếc gương do thiết bị phân tích điều khiển. Tất cả những hình ảnh đó được thể hiện tức thời trên màn hình máy tính, nhờ đó giúp các bác sỹ quan sát được tức thời võng mạc của người bệnh. Với hệ thống này, họ có thể nhìn thấy rất rõ từng tế bào thị giác và các mạch máu trên võng mạc. Mặt khác, do hình ảnh thu được là dạng hình ảnh động nên các bác sỹ còn có thể quan sát được sự di chuyển của các hồng cầu trong những mao mạch. Độ phân giải của hình ảnh thu được đạt tới mức 2 - 3 micromet, trong khi những thiết bị quan sát võng mạc thông thường hiện nay chỉ đạt được độ phân giả đến 30 micromet.

Sự ra đời của chiếc “kính thiên văn” thu nhỏ này sẽ trợ giúp các bác sỹ nhãn khoa rất nhiều trong việc chẩn đoán sớm nhiều căn bệnh về thoái hóa võng mạc. Hệ thống đầu tiên được lắp đặt tại bệnh viện Quinze - Vingts hiện đang được sử dụng để tiến hành một cuộc thử nghiệm đối với 200 bệnh nhân và 40 người có võng mạc bình thường. Hiện nay trên thế giới có khoảng 30 triệu người bị mắc các căn bệnh liên quan đến thoái hóa điểm vàng, ngoài ra còn có 67 triệu người bị tăng nhãn áp và 25% trong tổng số 135 bệnh nhân tiểu đường đang được các bác sỹ nhãn khoa theo dõi. Chỉ riêng 3 chứng bệnh nói trên đã gây ra khoảng 50% số ca mù lòa trên thế giới. Những con số này sẽ còn tăng từ hai đến ba lần trong vòng hai mươi năm tới khi dân số thế giới đang có xu hướng ngày càng già đi như hiện nay. Do đó, việc chẩn đoán sớm những chứng bệnh liên quan đến thoái hóa võng mạc do tuổi tác là một yêu cầu cấp thiết trong lĩnh vực nhãn khoa.

Nguồn: Khoa học và Đời sống, số 350 (1753), ngày 2/5/2005