Hoàn thiện thiết kế chế tạo và ứng dụng thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số trường đại học bách khoa

ỦY BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ
“HỒN THIỆN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG
THIẾT BỊ SOI CỔ TỬ CUNG KỸ THUẬT SỐ”

Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trường Đại học Bách khoa
Chủ nhiệm nhiệm vụ: ThS. Trần Văn Tiến
BS. CK1. Phạm Thanh Hải

Thành phố Hồ Chí Minh - 2022
1


ỦY BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ

“HỒN THIỆN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG
THIẾT BỊ SOI CỔ TỬ CUNG KỸ THUẬT SỐ”

Chủ nhiệm nhiệm vụ:

Trần Văn Tiến

Phạm Thanh Hải

Cơ quan chủ trì nhiệm vụ
(ký tên và đóng dấu)

Thành phố Hồ Chí Minh- 2022
2


MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT........................................................................ xii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN ......................................................................... 5
1.1. TỔNG QUAN BỆNH LÝ CỔ TỬ CUNG .......................................... 5
1.1.1. Tổng quan về cổ tử cung và bệnh lý cổ tử cung ............................... 5
1.1.2. Các phương pháp sàng lọc tổn thương cổ tử cung ........................... 8
1.1.2.1. Tế bào cổ tử cung (Pap’s) .......................................................... 8

1.1.2.2. Quan sát cổ tử cung bằng mắt thường sau bôi acetic acid....... 10
1.1.2.3. Quan sát cổ tử cung bằng mắt thường sau bôi lugol ............... 11
1.1.2.4. Xét nghiệm Human Papilloma virus ....................................... 11
1.1.3. Các phương pháp chẩn đoán tổn thương cổ tử cung ...................... 12
1.1.3.1. Soi cổ tử cung .......................................................................... 12
1.1.3.2. Sinh thiết cổ tử cung ................................................................ 13
1.2. TỔNG QUAN THIẾT BỊ HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN BỆNH LÝ CỔ
TỬ CUNG ................................................................................................... 15
1.2.1. Thiết bị soi quang học Olympus OSC 500 ..................................... 16
1.2.2. Máy soi CTC kỹ thuật số Lutech LT-300HD ................................. 17
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY VỀ ỨNG DỤNG PHÂN CỰC
ÁNH SÁNG TRONG SOI CỔ TỬ CUNG .............................................. 20
CHƯƠNG 2 – THIẾT BỊ MÁY SOI CỔ TỬ CUNG ................................ 24
2.1. PHẦN CỨNG ...................................................................................... 26
2.1.1. Nguồn sáng ..................................................................................... 26
2.1.2. Khối thu nhận, lưu trữ và hiển thị hình ảnh ................................... 35

i


2.1.2.1. Hệ thấu kính ............................................................................. 35
2.1.2.2. Camera ..................................................................................... 35
2.1.2.3. Card ghi hình ........................................................................... 37
2.1.2.4. CPU và màn hình ..................................................................... 37
2.2. PHẦN MỀM ........................................................................................ 39
2.2.1. Kết nối thiết bị soi ........................................................................... 43
2.2.2. Cài đặt nội dung tiêu đề và ẩn/hiện nút nhấn ................................. 43
2.2.3. Kiểm tra thông số CCD .................................................................. 44
2.2.4. Điều chỉnh các thông số CCD ........................................................ 45
2.2.5. Nhập mã bệnh nhân ........................................................................ 46

2.2.6. Chụp ảnh ......................................................................................... 46
2.2.7. Nhập thông tin bệnh nhân ............................................................... 46
2.2.8. Công cụ hỗ trợ xử lý ảnh ................................................................ 48
2.3. KẾT QUẢ THỰC HIỆN .................................................................... 48
CHƯƠNG 3 – NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TOÁN NHẬN DIỆN,
ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG BỆNH LÝ TRÊN BỀ MẶT CỔ TỬ
CUNG ............................................................................................................. 54
3.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TOÁN NHẬN
DIỆN, ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG BỆNH LÝ TRÊN BỀ MẶT CỔ
TỬ CUNG ................................................................................................... 55
3.1.1. Tổng quan biểu mô tuyến và biểu mô lát trong cổ tử cung ............ 55
3.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu collagen trên bề mặt CTC .......... 61
3.1.2.1. Tổng quan về collagen ở cổ tử cung ........................................ 61
3.1.2.2. Tổng quan về một số bệnh lý dẫn đến sự thay đổi collagen ở
CTC ....................................................................................................... 67
3.1.2.3. Tổng quan nghiên cứu collagen ở CTC sử dụng phân cực
Mueller .................................................................................................. 69
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................... 74
ii


3.2.1. Phương pháp tăng tương phản vùng biểu mô lát và biểu mô tuyến74
3.2.1.1. Phương pháp tiền xử lý ............................................................ 75
3.2.1.2. Phương pháp tăng tương phản ................................................. 76
3.2.1.3. Phương pháp so sánh đánh giá độ tương phản ........................ 79
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu sự định hướng sợi collagen trên bề mặt
CTC ........................................................................................................... 82
3.2.2.1. Phương pháp xác định góc định hướng của chi tiết trên hình
ảnh ......................................................................................................... 82
3.2.2.2. Phương pháp xác định sự định hướng của sợi collagen .......... 85

3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TOÁN NHẬN DIỆN,
ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG BỆNH LÝ TRÊN BỀ MẶT CỔ TỬ
CUNG .......................................................................................................... 95
3.3.1. Kết quả tăng tương phản vùng biểu mô tuyến và biểu mô lát. ....... 95
3.3.1.1. Kết quả thu nhận dữ liệu và tăng tương phản .......................... 95
3.3.1.2. Kết quả so sánh, đánh giá độ tương phản vùng biểu mô tuyến
và biểu mô lát ........................................................................................ 98
3.3.2. Kết quả xác định sự định hướng sợi collagen trên bề mặt CTC... 101
3.3.2.1. Kết quả thu nhận cơ sở dữ liệu hình ảnh ............................... 101
3.3.2.2. Mơ hình định hướng của sợi collagen ở cổ tử cung .............. 101
3.4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 110
CHƯƠNG 4 – ỨNG DỤNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT BỊ TẠI
CƠ SỞ Y TẾ (BỆNH VIỆN TỪ DŨ) ........................................................ 112
4.1. MỤC TIÊU ........................................................................................ 112
4.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................... 112
4.2.1. Thiết kế nghiên cứu ...................................................................... 112
4.2.2. Dân số nghiên cứu ........................................................................ 112
4.2.2.1. Dân số mục tiêu ..................................................................... 112
4.2.2.2. Dân số mẫu ............................................................................ 112
iii


4.2.2.3. Tiêu chuẩn chọn mẫu ............................................................. 112
4.2.3. Cỡ mẫu .......................................................................................... 113
4.2.4. Phương pháp lấy mẫu: .................................................................. 114
4.2.5. Các bước tiến hành nghiên cứu .................................................... 115
4.2.6. Định nghĩa biến số ........................................................................ 117
4.2.6.1. Biến số độc lập....................................................................... 117
4.2.6.2. Biến số phụ thuộc .................................................................. 118
4.2.7. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu ......................................... 121

4.2.7.1. Nhập liệu và làm sạch số liệu ................................................ 121
4.2.7.2. Phân tích số liệu ..................................................................... 121
4.2.8. Vấn đề y đức ................................................................................. 124
4.3. KẾT QUẢ .......................................................................................... 125
4.3.1. Đặc điểm dịch tễ ........................................................................... 126
4.3.2. Đặc điểm tiền căn ......................................................................... 127
4.3.3. Đặc điểm lâm sàng ........................................................................ 129
4.3.4. Đặc điểm kết quả soi cổ tử cung ................................................... 130
4.3.5. Kết quả giải phẫu bệnh ................................................................. 133
4.3.6. So sánh hình ảnh soi cổ tử cung Máy Leisegang và Máy BK01 của
bác sĩ lâm sàng ........................................................................................ 134
4.3.7. So sánh sự tương thích kết quả chẩn đoán lâm sàng bằng máy
Leisegang và Máy BK01 ........................................................................ 136
4.3.8. So sánh tiêu chí đánh giá máy soi CTC theo bác sĩ lâm sàng ...... 137
4.3.9. Giá trị chẩn đoán bất thường CTC của máy Leisegang và Máy
BK01 ....................................................................................................... 139
4.3.10. Giá trị chẩn đoán ung thư CTC của máy Leisegang và Máy BK01
................................................................................................................. 140
4.4. BÀN LUẬN ........................................................................................ 141
4.4.1. Đặc điểm dịch tễ học .................................................................... 141
iv


4.4.2. Đặc điểm tiền căn ......................................................................... 143
4.4.3. Đặc điểm lâm sàng ........................................................................ 144
4.4.4. Kết quả tế bào học cổ tử cung....................................................... 146
4.4.5. Tỷ lệ nhiễm HPV trong nghiên cứu .............................................. 147
4.4.6. Kết quả soi CTC trong nghiên cứu ............................................... 148
4.4.7. Kết quả mô bệnh học cổ tử cung .................................................. 149
4.4.8. Giá trị chẩn đoán bất thường CTC của soi CTC .......................... 150

4.4.9. So sánh hình ảnh ghi nhận giữa máy soi BK1 và máy soi Leisegang
................................................................................................................. 152
4.5. KẾT LUẬN và kiến nghị .................................................................. 156
4.5.1. Kết luận ......................................................................................... 156
4.5.2. Kiến nghị....................................................................................... 157
CHƯƠNG 5 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................... 158
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 161
PHỤ LỤC ..................................................................................................... 173

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cấu trúc giải phẫu của cổ tử cung . ................................................. 5
Hình 1.2 Mơ học về các lớp tế bào của cổ tử cung. ......................................... 6
Hình 1.3 Phân loại mô học trong tân sinh trong biểu mơ cổ tử cung. ........... 13
Hình 1.4 a, b, c lần lượt là tân sinh trong biểu mô cổ tử cung mức độ 1, 2, 3
và d. Ung thư CTC xâm lần. ........................................................................... 14
Hình 1.5 a. Thiết bị soi CTC Olympus OCS-500 và b. Hệ thống quang học và
hình ảnh quan sát được ở các tiêu cự khác nhau. .......................................... 17
Hình 1.6 Máy soi CTC kỹ thuật số Lutech LT-300HD; a) trụ thẳng, b) tay
xoay. ................................................................................................................ 18
Hình 2.1. Cách bố trí máy soi cổ tử cung theo tiêu chuẩn [15]..................... 24
Hình 2.2. Sơ đồ khối thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số, trong đó: (1) bề mặt
cổ tử cung, (2) nguồn sáng, (3) máy ảnh, (4) card kết nối, (5) CPU xử lý, (6)
màn hình hiển thị. ............................................................................................ 25
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy soi CTC. ................................ 25
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí khối nguồn sáng LED: a) Khối nguồn sáng; b) Cụm
nguồn sáng phân cực; c) Cụm nguồn sáng không phân cực, d) Lõi kết nối đầu
soi thiết bị soi cổ tử cung. ............................................................................... 27

Hình 2.5. Cụm LED trắng: a. LED trắng; b. Chao đèn phản xạ; c. Thấu kính
hội tụ ánh sáng; d. Tấm phân cực. .................................................................. 28
Hình 2.6. Hình minh họa các tia song song chiếu vào chao Parabol hội tụ tại
tiêu điểm F. ...................................................................................................... 28
Hình 2.7. a. Đèn Led Cree Xlamp – CMT1420 và b. Phổ phân bố năng lượng
của Led Cree Xlamp – CMT1420 [17]. .......................................................... 29
Hình 2.8. Hiệu suất hoạt động của LED với từng mức nhiệt độ hoạt động. . 30
Hình 2.9. Sự phân bố cường độ sáng của LED trong không gian. ............... 30

vi


Hình 2.10. Sơ đồ bố trí hệ thống thấu kính. ................................................... 30
Hình 2.11. a Thiết kế chao đèn bằng cơng cụ 2D Interactive Optimizer của
TracePro; b Mơ hình 3D với đầy đủ tính chất quang học. ............................. 32
Hình 2.12. Mơ phỏng: a. Sự phát quan của LED Xlamps CMT1420; b. Sự hội
tụ của chùm tia khi đi qua Thấu kính Edmunds #47-730. ............................. 32
Hình 2.13. Mơ hình nguồn sáng hồn chỉnh: (a) Chế độ bản vẽ kỹ thuật; (b)
Chế độ 3D........................................................................................................ 33
Hình 2.14 Các phần cơ bản của một cửa sổ hiển thị biểu đồ độ rọi. ............ 34
Hình 2.15. Sơ đồ khối khối thu nhận, lưu trữ và hiển thị hình ảnh................ 35
Hình 2.16. Hệ ống kính kết nối CCD, trong đó: (1) ngàm gá CCD, (2) thân
ống kính, (3) kính lọc phân cực tuyến tính, (4) kính lọc cường độ. ................ 35
Hình 2.17. Camera HDMI.27.2.MAF. ........................................................... 36
Hình 2.18. Card ghi hình DarkCrystal HD Capture CD311. ........................ 37
Hình 2.19. Màn hình cảm ứng Dell P2418HT. .............................................. 38
a ....................................................................................................................... 39
Hình 2.20. Lưu đồ giải thuật sử dụng trong phần mềm: a. Lưu đồ giải thuật
truyền nhận dữ liệu; b. Lưu đồ giải thuật phân tích và xử lý hình ảnh .......... 39
Hình 2.21. Giao diện phần mềm chụp ảnh CTC. ........................................... 40

Hình 2.22. Giao diện kết nối thiết bị soi. ....................................................... 43
Hình 2.23. Giao diện cài đặt nội dung tiêu đề và ẩn/hiện nút nhấn. ............. 44
Hình 2.24. Giao diện kiểm tra thơng số CCD. ............................................... 44
Hình 2.25. Giao diện điều chỉnh các thơng số CCD. ..................................... 45
Hình 2.26. Giao diện nhập thơng tin bệnh nhân. ........................................... 46
Hình 2.27. Phiếu trả kết quả cho bệnh nhân. ................................................. 47
Hình 2.28. Máy soi cổ tử cung kỹ thuật số BK-TD 01. .................................. 49
Hình 2.29. Phần đầu soi với nút bật mở camera và điều khiển chế độ nguồn
sáng (N: không phân cực, P: phân cực) ......................................................... 50
Hình 3.1 Cấu trúc mơ học cổ tử cung [32]. ................................................... 56
vii


Hình 3.2 Cấu trúc mơ học biểu mơ lát [1]. .................................................... 57
Hình 3.3 Cấu trúc mơ học lớp biểu mơ trụ [1]. ............................................. 58
Hình 3.4 Hình ảnh mạch máu bên dưới biểu mơ trụ [1]. .............................. 59
Hình 3.5 Mơ tả vị trí ranh giới lát trụ [1]. ..................................................... 59
Hình 3.6 Sự thay đổi màu sắc sau khi được phết lugol [25].......................... 60
Hình 3.7 Cấu trúc collagen. ........................................................................... 62
Hình 3.8 Sơ đồ biểu diễn mơ hình lực của một mặt cắt ngang của CTC. ...... 63
Hình 3.9 Mơ hình phân bố collagen ở cổ tử cung: (A) Mơ hình biểu diễn cổ
tử cung; (B) Phân bố collagen trên mặt cắt đứng [33]. ................................. 64
Hình 3.10 a, b lần lượt là sự phân bố sợi của lát cắt (lấy dưới bề mặt cắt 245
mm) CTC của phụ nữ không mang thai và phụ nữ mang thai; c và d là bản đồ
định hướng sợi collagen tương ứng với a và b; Trong đó, Inner zone: vùng
bên trong, Outer zone: vùng bên ngồi, Anterior: Trên, Posterior: Dưới vùng
phía sau [36]. .................................................................................................. 65
Hình 3.11 Cấu trúc collagen sử dụng phương pháp SHG và phân cực
Mueller: a. phương pháp cổ điển; b. SHG; c. phân cực Mueller. .................. 68
Hình 3.12. a, b – CTC của phụ nữ không mang thai và mang thai; c, d – sự

phân bố collagen của ảnh a và b tương ứng [54]. ......................................... 71
Hình 3.13 Kết quả phân tích hình ảnh thu được từ máy soi phân cực Mueller;
Trong đó, Δ – Depolarization: khử cực; R –Retardance: sự chậm pha của hai
tia nhanh và chậm của điện trường sau khi truyền qua vật liệu lưỡng chiết; α
– Azimuth: góc định hướng của sợi collagen.................................................. 72
Hình 3.14 Minh họa quy trình thực hiện thuật tốn lọc trung vị. .................. 75
Hình 3.15 Vị trí và cấu trúc của các loại biểu mơ trong CTC. ...................... 76
Hình 3.16 Tương tác giữa ánh sáng với mơ CTC. ......................................... 77
Hình 3.17 Phổ hấp thụ của oxyhemoglobin và deoxyhemoglobin trong mơ
CTC. ................................................................................................................ 78
Hình 3.18 Đánh dấu vùng biểu mô tuyến và biểu mô lát. .............................. 80
viii


Hình 3.19 Sơ sồ so sánh histogram giữa hai vùng biểu mơ. .......................... 81
Hình 3.20 So sánh histogram của hai vùng biểu mô tuyến và biểu mô lát. ... 81
Hình 3.21. Sơ đồ thực hiện thuật tốn xác định góc định hướng. ................. 83
Hình 3.22. Góc phân bố tương ứng của hai phương pháp thu nhận hình ảnh:
a, b – ảnh mẫu phân tích chụp với nguồn sáng không phân cực (PPII) và
phân cực (PPI); c, d – Phân bố góc tương ứng với hình a, b; (1) là vùng chói.
......................................................................................................................... 84
Hình 3.23. Kết quả thực hiện thật tốn RTA trên vùng chóa và vùng khơng
chóa: (A) vùng chóa; (B) vùng khơng chóa; (C) đồ thị phân bố góc. ............ 85
Hình 3.24. Sơ đồ thực hiện thuật toán............................................................ 86
Hình 3.25. Phổ hấp thụ của collagen và hemoglobin. ................................... 88
Hình 3.26. Bề nặt CTC và không gian cường độ bề mặt của cổ tử cung: a, e ảnh Trắng; b,f – kênh Xanh lá; c, g – kênh Xanh dương; d, h – kênh Đỏ. ..... 89
Hình 3.27. Hình ảnh Gradient Sobel của các kênh màu: a. Kênh xanh lá; b.
Kênh xanh dương; c. Kênh đỏ. Khu vực được khoanh bằng ô vuông màu
trắng là khu vực bị ảnh hưởng bởi dịch mủ trên bề mặt cổ tử cung............... 90
Hình 3.28. Ví dụ mô tả sự định hướng của mẫu phân tích bằng OrientationJ :

a. Mẫu phân tích; b. Kết quả........................................................................... 93
Hình 3.29. Phân chia định hướng của sợi collagen ở bề mặt cổ tử cung (Atrên, P-dưới, L-trái, và R-phải). ...................................................................... 94
Hình 3.30 Ảnh soi CTC lộ tuyến..................................................................... 96
a) Ảnh CTC; b) Ảnh CTC sau khi áp dụng phương pháp VILI ...................... 96
Hình 3.31 Kết quả tăng tương phản vùng biểu mơ tuyến và biểu mơ lát....... 97
Hình 3.32 So sánh độ tương phản giữa các loại ảnh bằng histogram. ......... 99
Hình 3.33. Hệ số tương phản CR giữa hai vùng biểu mô lát và biểu mô tuyến.
....................................................................................................................... 100
Hình 3.34. Sự định hướng của sợi collagen ở CTC: a-c – Ảnh CTC ở kênh
đỏ; d-f – mơ hình định hướng collagen tương ứng với mẫu CTC a-c. ......... 102
ix


Hình 3.35. Hình ảnh mơ tả các điểm cần chọn để phân tích trên mơ hình định
hướng của sợi collagen ở bề mặt CTC: a, d, e, g tương ứng với các vùng
ngoài; b, c, f, g tương ứng với các vùng trong.............................................. 103
Hình 3.36. Đồ thị góc phân bố trung bình tại các vị trí a – h (đã được đánh
dấu trên bề mặt CTC trên Hình 4.18). .......................................................... 104
Hình 3.37. Hình ảnh mơ tả phương pháp chọn các vị trí cần phân tích trên đồ
thị cực. ........................................................................................................... 105
Hình 3.38. Đồ thị thể hiện tính chất phân tán của sợi collagen: (a) Đồ thị cực
của phân bố sợi vùng ngoài; (b) Đồ thị cực của vùng trong. ....................... 106
Hình 3.39. Hình ảnh thể hiện độ lệch chuẩn của các góc định hướng của sợi
collagen theo từng vùng trên bề mặt cổ tử cung với số mẫu N=8: A: khu vực
phía trên; R: khu vực bên phải; P: khu vực phía dưới; L: khu vực bên trái. 107
Hình 3.40. Hình ảnh thể hiện kết quả so sánh: (A) phương pháp phân cực
chéo kết hợp với hấp thụ (CPA); (B) OCT; (C) Biểu diễn phân bố góc định
hướng của vùng (I); (D) Biểu diễn phân bố góc định hướng của vùng (II). 109
Hình 4.1. Quan sát CTC với nước muối sinh lý ........................................... 153
Hình 4.2. Quan sát CTC với kính lọc xanh .................................................. 154

Hình 4.3. Quan sát CTC với acid acetic ...................................................... 154
Hình 4.4. Quan sát CTC với lugol ................................................................ 155
Hình 4.5. Thao tác làm việc với máy soi CTC ............................................. 156

x


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật máy soi CTC Lutech LT-300HD [10]. ............. 19
Bảng 2.1. Bảng mô tả chức năng của giao diện phần mềm. .......................... 41
Bảng 2.2. Một số chức năng và thông số kỹ thuật của máy soi CTC BK-TD 51
Bảng 3.1 Thông tin cơ bản về cơ sở dữ liệu hình ảnh (NP – khơng mang thai)
....................................................................................................................... 101
Bảng 3.2. Độ lệch ch̉n góc phân bố trung bình của từng vùng giữa các mẫu
(số mẫu N = 8). ............................................................................................. 107
Bảng 3.3 Thống kê góc trung bình và độ lệch chuẩn tại một số vị trí của các
nghiên cứu. .................................................................................................... 110
Bảng 4.1. Tỷ lệ tế bào cổ tử cung bất thường tại Việt Nam ......................... 146

xi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Ý nghĩa

CTC

Cổ tử cung

MSCTC

Máy soi cổ tử cung

UTCTC

Ung thư cổ tử cung

UT

Ung thư

AIS

Adenocarcinoma in situ: Ung thư biểu mô tuyến tại chỗ

BV

Bệnh viện

CIN

Cervical intraepithelial neoplasia: Tân sản nội biểu mô cổ tử
cung

CK

Cytokeratin

CTC

Cổ tử cung

CTC-ÂĐ

Cổ tử cung- âm đạo

GPB

Giải phẫu bệnh

HE

Hematoxylin Eosin

HMMD

Hóa mô miễn dịch

HPV

Human papilloma virus

HR-HPV

High risk HPV: HPV nguy cơ cao

HSIL

High grade Squamous intraepithelial lesions: Tổn thương nội
biểu mô vảy độ cao

LAST

The Lower Anogenital Squamous Terminology Standardization
Project for HPV- Associated Lesion: Đề án chuẩn hóa thuật ngữ
cho tổn thương biểu mô vảy liên quan đến HPV ở hậu môn và
sinh dục

LEEP

Loop electrosurgical excision procedure

xii


LR-HPV

Low risk HPV: HPV nguy cơ thấp

LSIL

Low grade Squamous intraepithelial lesions: Tổn thương nội
biểu mô vảy độ thấp

MBH

Mô bệnh học

PASPCR

Periodic Acid Schiff Polymerase chain Reaction

SIL

Squamous intraepithelial lesions: Tổn thương nội biểu mô vảy

TBH

Tế bào học

TC

Tử cung

TCYTTG

Tổ chức y tế thế giới

TTTUT

Tổn thương tiền ung thư

UTBM

Ung thư biểu mô

WHO

World Health Organization

xiii


MỞ ĐẦU
Ung thư cổ tử cung là bệnh ung thư phổ biến thứ 3 ở phụ nữ trên toàn
thế giới, ước tính có 569.847 trường hợp mắc mới và 311.365 ca tử vong
trong năm 2018. Ung thư cổ tử cung là ung thư nữ phổ biến thứ 3 ở phụ nữ từ
15 đến 44 tuổi ở Việt Nam. Tỷ lệ mắc bệnh ung thư cổ tử cung ở Việt Nam có
liên quan chặt chẽ với tỷ lệ hiện nhiễm trùng papillomavirus (HPV). Ung thư
cổ tử cung thường phát triển âm ỉ trong một thời gian dài (mất khoảng vài
năm). Trong thời gian này, các tế bào ở cổ tử cung sẽ biến đổi một cách bất
thường do sự thay đổi môi trường âm đạo hoặc do nhiễm virus HPV. Sự biến
dạng của những tế bào này xảy ra trước khi ung thư xuất hiện được gọi là loạn
sản cổ tử cung (CIN). Các bệnh này nếu được phát hiện ở các giai đoạn sớm
và điều trị kịp thời thì tỉ lệ khỏi bệnh cao và ít gây hại đến chất lượng cuộc
sống của người bệnh. Do đó, việc chẩn đoán đúng, phát hiện sớm bệnh đóng
vai trò rất quan trọng.
Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển, nhiều phương pháp giúp chẩn
đoán bệnh lý CTC ra đời. Một trong những phương pháp phổ biến nhất để
phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường ở CTC chính là soi CTC bằng máy soi
cổ tử cung (MSCTC). MSCTC là một thiết bị rất phổ biến tại các phòng
khám, bệnh viện về sản phụ khoa nhằm phát hiện sớm ung thư CTC và các
vấn đề bất thường ở tử cung. Phương pháp dùng MSCTC ra đời vào năm
1960 đến nay đã trải qua nhiều cải tiến cả về thiết bị, kỹ thuật soi và xử lý ảnh
với mục tiêu nâng cao hình ảnh thu nhận, mang đến nhiều thông tin bệnh lý
hơn và đặc biệt là hướng đến việc tự động nhận diện và chẩn đoán bệnh.
Trang thiết bị y tế là một trong những yếu tố quan trọng quyết định

hiệu quả, chất lượng của cơng tác y tế, hỗ trợ chẩn đốn và điều trị bệnh nhân
được chính xác, nhanh chóng, an toàn và hiệu quả. Nhu cầu về trang thiết bị y
tế là rất lớn, tuy nhiên hầu hết các trang thiết bị đang được ứng dụng tại cơ sở


trong nước là các sản phẩm ngoại nhập. Đối với MSCTC, dạng thiết bị uy tín
đến từ các hãng nổi tiếng như DySIS, Cooper Surgical, Lutech (Mỹ),
Olympus (Nhật Bản), Karl Kaps, Carl Zeiss (Đức), …có giá thành cao, khó
có thể trang bị rộng rãi trên nhiều địa phương. Dạng thiết bị đến những
thương hiệu khác, có giá thành thấp hơn, thì chưa được sử dụng rộng rãi, cũng
như chưa được thực hành lâm sàng, giảng dạy tại các bệnh viện chuyên khoa,
rất khó đánh giá về mặt chất lượng và hiệu quả sử dụng. Do đó, việc nghiên
cứu chế tạo thiết bị soi CTC là cần thiết đối với nhu cầu thị trường hiện nay.
Ngồi ra, nếu có thể tích hợp thêm một số thuật toán xử lý ảnh giúp tự động
nhận diện, đánh giá các đặc trưng bệnh lý thì thiết bị sẽ là một cơng cụ đắc
lực cho y bác sĩ trong quá trình thăm khám và điều trị.
Việc nghiên cứu chế tạo máy soi CTC hiện đại trong nước hứa hẹn góp
phần phát triển các sản phẩm hàng hóa thương hiệu Việt Nam bằng công nghệ
tiên tiến, giảm phụ thuộc nước ngoài, một phần đem lại nguồn lợi kinh tế trực
tiếp cho nhà nước, một phần trang bị các sản phẩm chất lượng giá thành thấp
đến nhiều vùng miền trên đất nước. Bên cạnh đó, máy soi CTC hiện đại đem
đến một nguồn dữ liệu hình ảnh chất lượng tốt, tạo nền tảng cho các nghiên
cứu mang tính thời sự. Cụ thể, đó là hướng nghiên cứu các ứng dụng hỗ trợ
chẩn đoán bệnh lý CTC sử dụng các kỹ thuật chẩn đốn hình ảnh quang học
hiện đại cũng như các giải thuật xử lý hình ảnh, góp phần phát triển các
nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực kỹ thuật y sinh.
Với những lý do trên, đề tài được tiến hành với những mục tiêu sau:
a. Mục tiêu tổng quát: Hoàn thiện thiết kế và chế tạo thiết bị soi
CTC kỹ thuật số ứng dụng ánh sáng LED phân cực và hệ thống
quang học tự lấy nét trong soi bề mặt CTC. Đáp ứng các tiêu chí:

- Soi rõ toàn vùng bề mặt CTC.

2


- Chống lóa bề mặt;
- Tự động lấy nét.
- Không tiếp xúc.
- An toàn.
- Ứng dụng lâm sàng và đánh giá hiệu quả thiết bị tại bệnh
viện Từ Dũ (Đáp ứng dạng thiết bị thuộc danh mục thiết bị y tế loại A).
b. Mục tiêu cụ thể
- Thiết kế mô hình (sử dụng các phần mềm thiết kế cơ khí, điện và
quang học):
✓

Mơ hình máy soi tổng thể.

✓

Mơ phỏng nguồn sáng.

✓

Mơ phỏng hệ quang học thu nhận hình ảnh.

✓

Thiết kế mạch nguồn hệ thống.

- Gia công chế tạo thiết bị soi cổ tử cung kỹ thuật số.
✓

Gia công nguồn sáng.

✓

Gia công mạch nguồn và mạch điều khiển.

✓

Gia công phần vỏ thiết bị (chân đế, thân máy, cổ máy…).

- Xây dựng phần mềm thiết bị (sử dụng các phần mềm viết code
để lập trình giao diện, lập trình chức năng, mã hóa và đóng gói).
✓

Phần mềm kết nối hiển thị.

✓

Thuật toán cân chỉnh hình ảnh.

✓

Phần mềm xử lý hình ảnh theo thời gian thực.

- Hoàn chỉnh thiết kế và xây dựng các bản vẽ cuối.

3

- Ứng dụng và đánh giá thiết bị tại cơ sở y tế (Ứng dụng lâm sàng
tại bệnh viện Từ Dũ).
✓

Xây dựng quá trình thu mẫu.

✓

Khám thu tuyển mẫu.

✓

So sánh với chuẩn vàng và đánh giá độ nhạy, độ đặc hiệu

(ưu tiên bệnh tân sinh trong biểu mô cổ tử cung – CIN).
Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù có bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh
COVID trong quá trình lấy mẫu ở bệnh viện, nhưng đề tài đã hoàn thành được
các nội dung nghiên cứu đề ra. Các kết quả được trình bày vắn tắt trong các
chương của báo cáo, cụ thể là:
- Chương 1 trình bày tổng quan về CTC, các bệnh lý CTC, các máy soi
CTC cũng như tình hình nghiên cứu các ứng dụng của ánh sáng phân cực
vào hỗ trợ chẩn đoán các bệnh lý liên quan đến CTC.
- Chương 2 sẽ trình bày về thiết bị máy soi CTC, các bộ phận về phần cứng
và phần mềm được đề cập chi tiết. Ngoài ra, máy soi CTC sau khi hồn
thành cũng được mơ tả.
- Chương 3 sẽ nhắc đến tổng quan, phương pháp nghiên cứu cũng như kết
quả của việc nghiên cứu các thuật toán nhận diện, đánh giá các đặc trưng
bệnh lý trên bề mặt cổ tử cung. Cụ thể, thuật toán tăng tương phản vùng

biểu mô lát, biểu mô trụ và nghiên cứu sự định hướng sợi collagen trên bề
mặt CTC sẽ được trình bày.
- Chương 4 trình bày quá trình ứng dụng thiết bị soi cổ tử cung tại bệnh
viện Từ Dũ, bao gồm quy trình lấy mẫu, khám thu tuyển mẫu cũng như
đánh giá hiệu quả của thiết bị lại cơ sở y tế.
- Cuối cùng, phần kết luận và các kiến nghị được trình bày ở Chương 5.

4


CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN BỆNH LÝ CỔ TỬ CUNG
1.1.1. Tổng quan về cổ tử cung và bệnh lý cổ tử cung
Cổ tử cung (CTC) có hình nón cụt, có âm đạo bám vào chia CTC thành 2
phần: Phần trong âm đạo và phần trên âm đạo (Hình 1.1). Âm đạo bám quanh
CTC theo đường chếch xuống và ra trước. Phần dưới nằm trong âm đạo là cổ
ngoài. Phần trên tiếp nối với thân tử cung bằng eo tử cung gọi là cổ trong.
CTC được âm đạo bám vào tạo thành túi cùng trước, sau và 2 túi cùng bên.
Phụ nữ chưa sinh có CTC trơn láng, trong đều, mật độ chắc, lỗ ngồi trịn.
Sau sinh nở, CTC trở nên dẹp, mật độ mềm, lỗ ngoài rộng ra và khơng trịn
đều như trước lúc chưa sinh. CTC được cấp máu bởi các nhánh của động
mạch CTC - âm đạo, sắp xếp theo hình nan hoa. Nhánh động mạch CTC - âm
đạo phải và trái ít nối tiếp với nhau nên có đường vô mạch dọc giữa CTC [1,
2, 3].

Hình 1.1. Cấu trúc giải phẫu của cổ tử cung .
Mặt ngồi CTC là biểu mơ vảy khơng sừng hóa, thay đổi phụ thuộc vào
estrogen theo từng lứa tuổi của phụ nữ: Thời kỳ sinh sản niêm mạc CTC dày,
nhiều lớp, giàu glycogen, sau sinh lượng estrogen xuống dần đến cuối tháng
thứ nhất với hình ảnh niêm mạc CTC cịn lại từ 1- 2 lớp tế bào mầm và mất

5


glycogen. Tuổi dậy thì lượng estrogen tăng dần làm cho niêm mạc CTC phát
triển và gần giống như phụ nữ đang hoạt động sinh dục [1, 2, 3].

Hình 1.2 Mơ học về các lớp tế bào của cổ tử cung.
Cổ ngồi cổ tử cung: Được bao phủ bởi biểu mơ vảy, lớp biểu mô này
có từ 15-20 lớp, đi từ đáy tiến dần lên bề mặt theo thứ tự cao dần về độ trưởng
thành. Đối phụ nữ đang hoạt động sinh dục, niêm mạc CTC gồm 5 lớp (Hình
1.2) [1, 2, 3]:
- Lớp tế bào đáy: Gồm một hàng tế bào hình trịn hay hình bầu dục
nằm sát màng đáy, che phủ màng đệm, tế bào nhỏ- nhân to, ưa kiềm.
Trong nhân có nhiễm sắc thể rất mịn và tiểu nhân rõ.
- Lớp tế bào cận đáy: Vài lớp tế bào trong hay đa diện, nhân tương đối
to, ưa kiềm. Nhân tròn, bầu dục, hạt nhiễm sắc mịn, tỷ lệ nhân - bào
tương gần bằng nhau.
- Lớp tế bào trung gian: Được phát triển từ lớp tế bào cận đáy, tế bào
dẹt, hình đa giác, bào tương lớn chứa nhiều glycogen, nhân nhỏ trịn
ở trung tâm.
- Lớp sừng hố nội của Dierks: Gồm tế bào dẹp, nhân đông. Thông
thường lớp này mỏng khó nhìn thấy trên tiêu bản.
- Lớp bề mặt: Gồm nhiều tế bào trưởng thành nhất của lớp biểu mô lát
CTC. Tế bào dẹt, nguyên sinh, chất trong suốt nhuộm màu kiềm, có
6


mức độ sừng hóa nhẹ. Khác với tế bào ở các lớp sâu, tế bào bề mặt
có nhân đơng và nhỏ.

Ống CTC: Được bao phủ bởi lớp tế bào tuyến gồm lớp tế bào hình trụ có
nhân to nằm cực dưới tế bào, đỉnh chứa nhiều tuyến nhầy. Bên dưới lớp tế
bào trụ thỉnh thoảng có tế bào nhỏ, dẹt, ít bào tương gọi là tế bào dự trữ [2, 3].
Vùng chuyển tiếp giữa cổ trong và cổ ngoài CTC: Vùng này có nhiều tế
bào khác nhau, thường biểu mô lát nhiều hơn biểu mô trụ (biểu mô tuyến) [2,
3].
❖ Các tổn thương tiền ung thư cổ tử cung
Tổn thương tiền ung thư CTC là bất thường biểu mô vùng chuyển tiếp,
do các rối loạn quá trình tái tạo của CTC [2 - 4].
- Tế bào học cổ tử cung: Theo Bethesda năm 2001 chia thành ASC-US
và ASC-H, AGUS, LSIL, HSIL.
- Soi cổ tử cung: Kết quả ghi nhận là biểu mô trắng với acid acetic: Bạch
sản, lát đá, chấm đáy, dạng khảm, dày sừng, cửa tuyến bị đóng,
condylome phẳng, condyloma lồi, mảng trắng, mạch máu tân sinh bất
thường, lộ tuyến.
- Mơ bệnh học: Có các biểu hiện như
• CIN I: Tế bào bất thường chiếm 1/3 dưới bề dày biểu mơ lát.
• CIN II: Tế bào bất thường chiếm 2/3 dưới bề dày biểu mơ lát.
• CIN III: Tế bào bất thường, loạn sản nặng, đảo lộn cấu trúc tồn
bộ biểu mơ bao gồm cả carcinoma in situ (CIS): Tồn bộ bề dày
biểu mơ lát có hình ảnh tổn thương ung thư như bất điển hình về
cấu trúc, hình thái CTC nhưng chưa có sự phá vỡ màng đáy để
xâm lấn vào lớp đệm CTC.

7


Ung thư cổ tử cung: Ung thư CTC thường gặp ở độ tuổi từ 40 đến 60
tuổi, biểu hiện lâm sàng không rõ ràng, thường là ra máu âm đạo bất thường
hoặc khí hư lẫn máu, lẫn mủ hoặc có mùi hôi. Khi đặt mỏ vịt, CTC có thể

thấy dạng sùi, bở, dễ chảy máu tại vùng chuyển tiếp, có 90- 95% ung thư biểu
mô lát và 5- 10% trường hợp ung thư biểu mô tuyến. Giải phẫu bệnh theo
WHO gồm u biểu mô (ung thư tế bào gai, biểu mô tuyến), u trung mô, u trung
thận hoặc u di căn, u bạch huyết, melanoma, carcinoid. Có 2 dạng ung thư:
Ung thư tại chỗ là ung thư có sự hiện diện của tế bào không biệt hóa, mất sự
phân cực và dị dạng ở toàn bộ bề dày của biểu mơ nhưng màng đáy cịn
ngun vẹn, tổ chức bên dưới chưa bị phá hủy hoặc ung thư xâm lấn là ung
thư khi có sự xâm lấn của tế bào ung thư qua lớp màng đáy, tổ chức mô đệm
bên dưới đã bị xâm lấn vào [2 - 4].
1.1.2. Các phương pháp sàng lọc tổn thương cổ tử cung
1.1.2.1. Tế bào cổ tử cung (Pap’s)
Tế bào CTC là phương pháp sàng lọc CTC được áp dụng từ năm 1941
do Papanicolaou. Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào sự thay đổi
niêm mạc âm đạo, CTC bong ra liên tục, nhất là khối u ác tính. Các trường
hợp tân sinh trong biểu mô CTC hoặc ung thư CTC có biến đổi tế bào khơng
điển hình liên quan đến việc mất tính trưởng thành của biểu mô, theo hướng
sinh khối u để phát triển thành ung thư [2, 3].
Khi thực hiện Pap’s, bệnh nhân không được thụt rửa âm đạo, không đặt
thuốc hoặc giao hợp trong vòng 24 giờ hoặc đang hành kinh hay có viêm
nhiễm âm đạo, viêm CTC nặng. Ngoài ra, bệnh nhân không khám âm đạo
trước khi đặt mỏ vịt, mỏ vịt, không được bôi trơn âm đạo. Đây là kỹ thuật rất
quan trọng để có chẩn đốn chính xác được vấn đề CTC [2, 3].
Bệnh phẩm được được lấy bằng que Ayre tựa vào CTC quay 3600 để
phết mặt que với chiều dọc của lam, cần lấy được 2 lỗ CTC, đặc biệt là vùng
8


chuyển tiếp, sau đó, lam được cố định bằng cồn 950. Đọc kết quả Pap’s theo
các danh pháp Bethesda (2001) để đọc kết quả tế bào CTC. Hệ thống
Bethesda gồm các mức sau [2, 3]:

- Tế bào biểu mơ bình thường: Khơng có tổn thương biểu mơ hoặc ác tính.
- Tế bào biểu mô biến đổi do viêm nhiễm
+ Tác nhân viêm nhiễm: Trichomanas vaginalis; Bacterial vaginosis,
nấm, vi khuẩn phù hợp về hình thái các chủng Actinomyces, biến đổi tế
bào kết hợp với nhiễm Herpes simplex virus.
+ Các kết quả không phải tân sinh khác. Các biến đổi tế bào dạng phản
ứng kết hợp với viêm, tia xạ, dụng cụ tử cung, sự hiện diện của tế bào
tuyến sau cắt tử cung hoặc thiểu dưỡng, tế bào nội mạc.
- Các bất thường tế bào biểu mơ
+ Tế bào lát:
• Tế bào biểu mơ lát khơng điển hình.
• Có ý nghĩa khơng xác định (ASC-US).
• Chưa loại trừ HSIL (ASC-H).
• Tổn thương trong biểu mô lát mức độ thấp (LSIL) bao gồm
HPV, loạn sản nhẹ, CIN I.
• Tổn thương trong biểu mô lát mức độ cao (HSIL) gồm CIN II,
CIN III, CIS.
• Ung thư biểu mơ lát.
+ Tế bào tuyến:
• Tế bào tuyến khơng điển hình (AGUS): Ống tuyến CTC, nội mạc
tử cung, mô tuyến.

9


• Tế bào tuyến khơng điển hình: Ống CTC hoặc mơ tuyến có khả
năng tân sinh.
• Ung thư biểu mơ tuyến ống CTC tại chỗ (AIS): Ung thư biểu mô
tuyến, ống CTC, nội mạc tử cung, nguồn gốc ngoài tử cung.
- Các khối u tân sinh ác tính khác

Độ nhạy của tế bào CTC thay đổi từ 30 - 87% và độ đặc hiệu khoảng
86% khi có tổn thương CTC từ LSIL trở lên nên để phát hiện tổn thương CTC
cần thực hiện tế bào CTC nhiều lần nhằm giảm tỷ lệ mắc bệnh và tử vong do
ung thư gây nên [2, 3].
1.1.2.2. Quan sát cổ tử cung bằng mắt thường sau bôi acetic acid
Quan sát CTC bằng mắt thường sau bôi acetic acid (Visual Inspection
with Acetic acid-VIA), là phương pháp quan sát CTC bằng mắt dưới ánh đèn
bình thường sau khi bôi acetic acid 3%. Khi CTC có mô tế bào bất thường,
đặc biệt là CIN, các tế bào có tiềm năng ác tính hoặc tế bào bị biến đổi dưới
ảnh hưởng của HPV sẽ có tỷ lệ nhân trên nguyên sinh chất tăng, nhân đông
dày đặc, nhiễm sắc thể bất thường, chứa nhiều protein hơn. Vì vậy, dưới tác
dụng của acid acetic 3- 5%, tế bào sẽ bị trắng đục do protein đông đặc lại, tạo
ra màu trắng mạnh hơn so với mô xung quanh, được gọi là ứng dụng VIA
dương tính. Tổn thương càng nặng vết trắng càng rõ vì số tế bào bất thường
càng nhiều [2, 3].
Đây là phương pháp đơn giản, ít tốn kém, khơng địi hỏi trang bị phức
tạp, khơng địi hỏi nhiều thời gian, dễ thực hiện, cho kết quả ngay nên tránh
mất dấu; có thể lặp lại nhiều lần nên có thể tham khảo ý kiến người khác ngay
lập tức nếu thấy khó kết luận. Phương pháp sàng lọc này có thể thực hiện tại
tất cả cơ sở y tế, đặc biệt tuyến y tế cơ sở nên được áp dụng sàng lọc ung thư
CTC tại nước đang phát triển, những nơi mà điều kiện về y tế còn hạn chế,

10