Planmeca đã phát triển các công nghệ thông minh giúp giảm lượng phóng xạ cần thiết để tạo ra hình ảnh 3D mà không ảnh hưởng đến chất lượng chẩn đoán của hình ảnh. Các thuật toán được phát triển giúp cho hình ảnh 3D có được chi tiết và giá trị chẩn đoán nhiều hơn bao giờ hết.
Hình ảnh liều thấp có lợi cho bất kỳ bệnh nhân nào, nhưng nó đặc biệt có ý nghĩa đối với trẻ em, vì cơ thể trẻ em có tủy xương đỏ nhạy cảm với bức xạ hơn so với cơ thể của người trưởng thành.
Khi các nghiên cứu khoa học mới về chủ đề này được công bố khoảng một thập kỷ trước, Planmeca bắt đầu phát triển các giải pháp đo liều riêng của mình. Planmeca tin rằng những giải pháp này có thể giúp giảm liều bức xạ ion hóa trong hình ảnh y tế.
Liều kế bao gồm một mô hình bệnh nhân gọi là Phantom có các cảm biến đo liều bức xạ. Khi một Phantom tiếp xúc với chùm bức xạ được tạo ra bởi thiết bị CBCT hoặc một thiết bị X-quang khác, các cảm biến này đo mức liều còn lại trong các mô để lấy được liều hiệu quả. Điều này cho phép chúng ta có được sự hiểu biết về các cơ quan mà chùm tia có thể thấu tới và tính chất của liều hiệu quả ở vùng đầu. Các cơ quan khác nhau có các yếu tố trọng lượng khác nhau, Juha Koivisto ghi chú.
Juha Koivisto, Nhà vật lý trưởng Planmeca, đồng thời là một nhân viên lâu năm, đã quyết định viết luận án tiến sĩ về đề tài này tại Đại học Helsinki.
– Chúng tôi nhận thấy trong quá trình nghiên cứu của mình rằng chúng tôi có thể giảm liều bức xạ mà không ảnh hưởng đến chất lượng chẩn đoán hình ảnh. Khi so sánh giải pháp hình ảnh liều tia thấp của chúng tôi với các phương pháp truyền thống được sử dụng trong lĩnh vực này, chúng tôi đã phát hiện ra rằng liều bức xạ có thể giảm 77%, Koivisto nói.
Sử dụng máy đo liều để quan sát bức xạ được hình thành như thế nào
Planmeca Ultra Low Dose là một giao thức hình ảnh liều tia thấp thông minh, dựa trên thuật toán được ra mắt vào năm 2014. Trước khi công ty có thể phát triển sản phẩm mới, trước tiên cần phải tạo ra máy đo liều bức xạ thời gian thực. Thiết bị này cho phép các nhà nghiên cứu của công ty có thể quan sát cách hình thành một liều bức xạ.
– Ví dụ, tủy xương, được làm mới với tốc độ nhanh nhất, có yếu tố trọng lượng lớn nhất. Nếu nó tiếp xúc với bức xạ, liều tia hiệu quả sẽ lớn hơn liều tia nhắm vào da hoặc não, Koivisto tiếp tục.
Liều kế được sử dụng để xem xét mọi giao thức hình ảnh được sử dụng bởi Planmeca.
Các yêu cầu chẩn đoán xác định vùng, độ chính xác và liều bức xạ của hình ảnh
Planmeca đang phát triển các ứng dụng hình ảnh 3D lâm sàng để điều trị cấy ghép và chỉnh nha, kiểm tra đường hô hấp (đường thở) và xoang và phẫu thuật hàm mặt.
Với các thiết bị Planmeca, các nha sĩ và bác sĩ X quang giờ đây có thể dựa trên các giao thức hình ảnh và liều phóng xạ phù hợp cho từng nhu cầu chẩn đoán bệnh nhân. Các chuyên gia trong lĩnh vực này thường có hiểu biết tốt về liều bức xạ cần thiết để đạt được hình ảnh có chất lượng nhất định.
– Ví dụ, nếu người ta muốn chẩn đoán bệnh nhân xoang trán hoặc xoang hàm trên, một liều phóng xạ nhỏ hơn thường đủ để có được hình ảnh đủ chi tiết, Koivisto lưu ý.
Điều trị cấy ghép hoặc vùng chân răng đòi hỏi hình ảnh 3D chi tiết và nâng cao hơn, và hình ảnh của các vùng nhỏ hơn này thường đòi hỏi liều bức xạ lớn hơn. Tuy nhiên, hình ảnh vùng hàm được sử dụng như một phần của điều trị chỉnh nha thường yêu cầu hình ảnh có độ phân giải thấp hơn và liều phóng xạ nhỏ hơn.
Các thiết bị Planmeca, có thể chụp ảnh khu vực 10 X 10 cm với liều phóng xạ thấp tới 12 microsievert. Các bác sĩ có thể giảm liều bằng cách, ví dụ, giới hạn kích thước thể tích chụp (sử dụng FOV nhỏ hơn) hoặc bằng cách giảm các giá trị hình ảnh được sử dụng, tức là bằng cách thay đổi chất lượng của hình ảnh. Trong thực tế, quá trình hình ảnh liều tia thấp đã được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng nhất có thể – tất cả những gì bạn cần làm là nhấn một nút màu xanh lá cây.
Mục tiêu là giảm phơi nhiễm bức xạ tích lũy trong dân cư
Juha Koivisto giải thích rằng rủi ro thống kê về phóng xạ là rất nhỏ đối với một cá nhân, nhưng con số này vẫn có thể có ý nghĩa ở cấp độ dân số rộng hơn.
– Chúng tôi muốn giảm thêm rủi ro tích lũy mà bức xạ gây ra cho dân cư và chúng tôi có thể đạt được điều này bằng cách giảm liều bức xạ của các thiết bị của chúng tôi xuống mức thấp nhất có thể, ông lưu ý.
Các thiết bị Planmeca, có thể chụp ảnh 3D y tế với liều lượng thấp tới 12 microsievert, tương đương với bốn ngày bức xạ nền ở Phần Lan.
– Theo Cơ quan An toàn Bức xạ và Hạt nhân, chúng ta tiếp xúc với khoảng 0,15 microsievert bức xạ mỗi giờ. Ví dụ, trên một chuyến bay xuyên Đại Tây Dương, bạn tiếp xúc với khoảng 80 microsievert bức xạ, cao hơn đáng kể so với liều bức xạ thấp nhất được tạo ra bởi hình ảnh CBCT, Koivisto mô tả.
Mục tiêu của Planmeca là giảm liều phóng xạ của các thiết bị của mình hơn nữa, xuống mức thấp nhất có thể, theo tiêu chuẩn đạo đức “Ở mức thấp nhất có thể được chẩn đoán” (ALADA). Nguyên tắc này là một phần của triết lý hình ảnh đạo đức của Planmeca
– Mặc dù một bệnh nhân không phải chịu bất kỳ rủi ro lớn nào khi hình ảnh được chụp ở vùng đầu của họ, nhưng ở phạm vi rộng hơn, điều này có thể trở thành vấn đề sức khỏe quốc gia, đó là lý do tại sao nên giảm liều phóng xạ hơn nữa, Juha Koivisto nói .
Nguyên tắc mới truyền cảm hứng cho cuộc tranh luận
Ủy ban Châu Âu soạn thảo các hướng dẫn dựa trên bằng chứng về các giao thức hình ảnh sẽ được sử dụng cho các trường hợp khác nhau và nó cũng công bố các giá trị liều bức xạ trung bình được sử dụng trong hình ảnh y tế.
Antti Airisto, Giám đốc xuất khẩu khu vực tại Planmeca, giải thích rằng những chính sách này truyền cảm hứng cho rất nhiều cuộc tranh luận giữa các chuyên gia trong lĩnh vực này. Ngày nay, hình ảnh y tế được thu thập bằng cả thiết bị hình ảnh 2D và 3D, điều này cũng ảnh hưởng đến các giá trị trung bình.
Cũng đã có thảo luận, ví dụ, xung quanh việc sử dụng hình ảnh 3D cho các trường hợp nhổ răng khôn. Trong số những thứ khác, hình ảnh 3D có thể giúp tiết lộ các trường hợp chân răng của bệnh nhân bị mắc kẹt quanh một ống thần kinh.
– Nếu điều này không được biết, ống dây thần kinh có thể bị tổn thương trong quá trình nhổ răng, điều này có khả năng dẫn đến tình trạng tê liệt, Airisto giải thích.
Một phản biện cho điều này sẽ là một hình ảnh 3D chi tiết có thể hữu ích chỉ trong một số ít trường hợp và đây không phải là lý do hợp lệ để tăng mức liều bức xạ tích lũy quốc gia.
– Tuy nhiên, liều trung bình tại một thể tích chụp cụ thể có thể cao hơn đáng kể so với khuyến nghị của Planmeca, ví dụ: trường hợp nhổ răng khôn, ghi chú Airisto
Hình ảnh 3D cung cấp nhiều thông tin cần thiết hơn
Khi so sánh hình ảnh 2D và 3D với nhau, người ta có thể thấy cụ thể thông tin mà hình ảnh 2D không thể chụp được. Antti Airisto so sánh hình ảnh của một bệnh nhân bị con ngựa đá vào đầu.
– Trong hình ảnh 2D, bạn có thể thấy thân răng đã bị sứt mẻ như thế nào và các xoang hàm không đối xứng, có thể chỉ ra chảy máu, Airisto nói.
Hình ảnh 3D của răng có thể được xoay theo các hướng khác nhau, cho phép bác sĩ kiểm tra khu vực bị tổn thương từ các góc khác nhau. Hình ảnh 3D của cùng một bệnh nhân cho thấy chân răng đã bị gãy, không thể nhìn thấy trong hình ảnh 2D. Hình ảnh 3D cũng cho thấy hàm trên của bệnh nhân đã bị vỡ. Điều này không thể nhìn thấy trong hình ảnh 2D.
– Tất cả điều này cung cấp cho các bác sĩ nhiều thông tin hơn về việc liệu có giữ được răng hay không và những loại biện pháp khắc phục nào khác là cần thiết. Nếu một xương đã bị vỡ, họ có thể thay thế nó bằng xương nhân tạo và tiếp tục quá trình sau đó bằng các phương pháp điều trị cấy ghép, Airisto giải thích.
Các nha sĩ đã thường xuyên sử dụng hình ảnh 3D để lên kế hoạch điều trị cấy ghép..
– Một hình ảnh có thể cho bạn thấy lượng xương hiện tại. Thông tin này có thể được sử dụng để ước tính kích thước yêu cầu của cấy ghép. Nó cũng tiết lộ tình trạng của xương, sẽ xác định sự lâu dài của cấy ghép và nhu cầu có thể đối với xương nhân tạo. Ngoài ra, hình ảnh giúp xác định vị trí dây thần kinh hàm dưới, đây là thông tin chính để lập kế hoạch cho bất kỳ kế hoạch điều trị nào, ghi chú của Airisto.
Thuật toán giúp tính toán hình ảnh 3D và điều chỉnh những nhiễu chuyển động
Các thuật toán của Planmeca hoạt trên ba cấp độ khác nhau: trong chính thiết bị hình ảnh, trong kết xuất hình ảnh 3D và trong phần mềm.
– Một hình ảnh 3D được xây dựng từ vài trăm hình ảnh 2D. Khi cánh tay hình ảnh xoay quanh bệnh nhân, nó sẽ tạo ra các xung chùm tia X với mỗi xung tạo ra một hình ảnh 2D duy nhất. Dữ liệu hình ảnh này, tức là nhiều lát 2D, được chuyển vào máy tính nơi thuật toán tính toán khối lượng ba chiều của chúng. Quá trình tái thiết này đã được Planmeca phát triển, Antti Airisto nói
Công ty cũng đã phát triển các thuật toán để chỉnh sửa hình ảnh được tạo ra trong quá trình chụp.
– Hình ảnh ban đầu có thể bao gồm các vệt và bóng được tạo ra bởi Implant, điều trị tuỷ, niềng răng và tất cả các vật liệu cô đặc hơn. Chúng tôi có thể sửa tất cả những thứ này trong hình ảnh cuối cùng, Airisto tiếp tục.
Theo Airisto, bước đột phá lớn nhất liên quan đến thuật toán là thuật toán điều chỉnh chuyển động tiềm ẩn của bệnh nhân.
– Ngay cả những chuyển động nhỏ nhất cũng có thể làm giảm chất lượng của hình ảnh, nhưng với sự trợ giúp của thuật toán, chúng tôi có thể loại bỏ các tác động tiêu cực mà các chuyển động này có trên hình ảnh, Airisto giải thích.
Thuật toán này đặc biệt hữu ích khi chụp ảnh trẻ nhỏ. Tuy nhiên, vấn đề di chuyển là khá phổ biến trong lĩnh vực hình ảnh nói chung, vì các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hơn 40% bệnh nhân có xu hướng di chuyển trong quá trình chụp. Trước đây, hình ảnh cần phải được chụp lại, nhưng bây giờ nó có thể điều chỉnh được.
Theo Phó chủ tịch tiếp thị và truyền thông của Planmeca, Maarit Vannas, công việc phát triển thuật toán này là chìa khóa trong khả năng của công ty để vượt lên trước các đối thủ cạnh tranh. Cô giải thích rằng các loại thuật toán này cực kỳ khó sao chép, vì chúng là kết quả của chuyên môn phát triển sản phẩm chuyên sâu.
Tăng cường trí tuệ nhân tạo cho hình ảnh 3D
Bước tiếp theo trong phát triển sản phẩm Planmeca, là phát triển hơn nữa việc sử dụng trí tuệ nhân tạo trong công ty và các ứng dụng liên quan đến nó.
Planmeca đã phát triển rộng rãi các thiết bị của mình và nền tảng phần mềm Romexis, cho phép sử dụng hình ảnh 3D cho các phương pháp điều trị khác nhau – từ lập kế hoạch cấy ghép Implant đến phẫu thuật hàm mặt.
– Các nhà phát triển phần mềm của Planmeca luôn tìm những cách mới để có được nhiều chi tiết mang có giá trị chẩn đoán nhất trong hình ảnh 3D, Antti Airisto giải thích.
Quy trình thiết kế cơ khí và điện tử của công ty cũng là chìa khóa để đảm bảo mọi thứ hoạt động cùng nhau. Quá trình này tập trung vào việc cho phép hình học hình ảnh linh hoạt nhất có thể.
– Các thiết bị Planmeca, những mẫu 2D được sản xuất trước đây hoàn toàn có thể được nâng cấp lên thành 3D. PLANMECA cũng cho phép thêm các tính năng mới cho các mẫu cũ hơn bằng nâng cấp phần mềm, ghi chú Airisto.
Ở nhiều thị trường khu vực, thị phần của thiết bị hình ảnh 3D vẫn còn tương đối nhỏ.
– Sự gia tăng nhanh nhất trong việc sử dụng hình ảnh 3D đang diễn ra ở Trung Quốc, phần lớn là do nước này đã bỏ qua giai đoạn hình ảnh 2D kỹ thuật số hoàn toàn.
Chính phủ Pháp đã bắt đầu trợ cấp cho việc số hóa và đổi mới các thiết bị cũ và áp dụng hình ảnh 3D. Tại Hoa Kỳ, một số lượng lớn các phòng khám vẫn dựa vào các thiết bị 2D, Maarit Vannas kết luận.
Bài viết gốc được xuất bản bằng tiếng Phần Lan bởi Forum OY Bonnier Business.
Copy: Minna Pauliina Kataja
Photos: Planmeca
Chuyển ngữ tiếng việt bởi: Planmeca Việt Nam