Máy chụp CT ra đời như thế nào?

22:03 11/10/2021

Những món đồ quý cất giấu trong các căn phòng bí mật luôn khơi gợi trí tưởng tượng của nhiều người. Khoảng giữa thập niên 1960, kỹ sư người Anh Godfrey Hounsfield đã cân nhắc trong việc tìm hiểu liệu người ta có thể tìm thấy những khu vực ẩn bên trong các kim tự tháp Ai Cập bằng cách thu giữ những tia vũ trụ đi qua những chỗ trống không nhìn thấy được?

Suốt nhiều năm ông Hounsfield đã nung nấu ý tưởng này theo một cách được diễn giải là “nhìn hộp đồ mà không cần mở nó ra”. Cuối cùng ông đã hình dung ra cách dùng các tia năng lượng cao để hé lộ thứ vô hình trước mắt người phàm. Ông Hounsfield đã hình dung ra cách để nhìn vào trong một cái sọ cứng và chụp được bức ảnh về bộ não mềm bên trong.

Hình ảnh chụp cắt lớp vi tính đầu tiên (quét CT) về não người đã được thực hiện vào ngày 1 tháng 10 năm 1971, tức 50 năm trước. Hounsfield chưa từng đến Ai Cập, song phát minh của ông đã đưa bước chân ông đến Stockholm và điện Buckingham.

Trong một kỳ nghỉ nhằm giúp định hình về tương lai mình cũng như sẽ làm gì cho công ty, thì tình cờ Hounsfield đã gặp một bác sĩ, người này phàn nàn về chất lượng nghèo nàn của chụp tia X não. Qủa vậy, chụp X-quang thông thường cho thấy chi tiết về xương, song não lại là một khối mô vô định hình và trên phim X-quang, tất cả đều là một lớp lờ mờ. Điều này khiến Hounsfield trăn trở về ý tưởng đã có từ trước về việc tìm ra những cấu trúc ẩn giấu mà không phải mở hộp.

Rồi thì ông Hounsfield đã trưng ra một cách tiếp cận hoàn toàn mới với vấn đề chụp ảnh bên trong hộp sọ. Trước hết, Hounsfield xây dựng khái niệm sẽ chia bộ não thành từng lát liên tiếp như các lát bánh mì. Kế đó, ông Hounsfield lên kế hoạch sẽ chiếu một chùm tia X qua mỗi lớp, và lập lại quy trình này theo một nửa vòng tròn.

Cường độ của mỗi chùm tia sẽ được thu lại ở đầu bên kia của bộ não, và các chùm tia sáng mạnh hơn cho thấy chúng đi xuyên qua những vật liệu ít đặc hơn. Cuối cùng Hounsfield đã tạo ra một thuật toán nhằm tái cấu trúc hình ảnh não bộ dựa trên những lát não. Chỉ bằng cách dùng máy tính mới hoạt động nhanh nhất thời kỳ đó, ông Hounsfield đã có thể tính toán giá trị của mỗi hộp não nhỏ.

Máy chụp CT ra đời như thế nào? -0
Nhà phát minh Godfrey Hounsfield đứng bên cạnh chiếc máy quét EMI đầu tiên vào năm 1972. Ảnh nguồn: Nagels Consulting.

EMI, khi đó là chủ đầu tư của Hounsfield không muốn bước vào thị trường y tế cũng như không hứng thú. Hãng này cho phép nhà phát minh Hounsfield làm việc với sản phẩm của mình, nhưng chỉ với số kinh phí ít ỏi. Không nản chí, Hounsfield đã lục tung thùng phế liệu trong các cơ sở nghiên cứu và tự lắp ráp một máy quét thô sơ đủ nhỏ để đặt lên bàn ăn.

Ngay cả khi quét thành công các đồ vật vô tri giác và sau đó là não bò Kosher, EMI vẫn chỉ chi tiền nghiên cứu hết sức nhỏ giọt. Buộc lòng ông Hounsfield phải tìm kiếm kinh phí bên ngoài. Dù là một nhà phát minh tài giỏi, trực giác nhanh nhạy, nhưng Hounsfield lại là người kém giao tiếp. May sao, ông chủ Bill Ingham lại biết cảm thông, ông đã thấy được giá trị trong đề xuất của Hounsfield và đấu tranh để EMI tiếp tục phát triển dự án. Ingham biết rằng không có khoản tài trợ nào mà họ có thể nhanh chóng đạt được, mà chỉ đơn thuần là Bộ Y tế và an sinh xã hội Anh có thể mua máy quét cho các bệnh viện.

Thật kỳ diệu, ông Ingham đã bán cho họ 4 cái máy quét trước khi chúng được chế tạo. Vì vậy ông Hounsfield đã tổ chức một đội và họ nhanh chóng chế tạo ra một cỗ máy hiệu quả và an toàn cho con người. Nhưng ông Hounsfield cần có bệnh nhân để thử nghiệm chiếc máy của mình. Và rồi ông tìm thấy một nhà thần kinh học. Nhóm đã thiết lập một máy quét kích cỡ người thật tại Bệnh viện Atkinson Morley ở London vào ngày 1 tháng 10 năm 1971, họ quét bệnh nhân đầu tiên: một phụ nữ trung niên có dấu hiệu u não.

Việc quét cũng không đơn giản: mất 30 phút mới xong, và lái xe khắp thành phố với các cuộn băng từ, và cần 2,5 giờ xử lý dữ liệu trên máy chủ của EMI, cũng như ghi lại hình ảnh bằng camera Polaroid trước khi quay lại bệnh viện. Và rồi ngay phía bên trái thùy trán của nữ bệnh nhân là một khối u nang có kích thước bằng quả mận.

Dù EMI không hứng thú tham gia thị trường y tế, nhưng đội ngũ đang giữ máy quét lại có nhu cầu cao, họ đã đưa vào sản xuất đại trà và buổi đầu đã rất thành công khi bán ra thị trường. Nhưng chỉ trong vòng 5 năm, những công ty lớn hơn, nhiều kinh nghiệm hơn cũng như có đội ngũ nghiên cứu chuyên nghiệp hơn như GE và Siemens đã sản xuất các loại máy quét tốt hơn và doanh số bán hàng tăng nhanh chóng.

Cuối cùng, EMI rớt khỏi thị trường y tế. Chỉ có điều, bước đổi mới của nhà phát minh Hounsfield đã thay đổi luôn nền y học. Ông được Nữ hoàng Anh trao danh hiệu Hiệp sĩ vào năm 1981. Hounsfield tiếp tục theo đuổi hoạt động phát minh cho đến những ngày cuối cùng của năm 2004 khi ông qua đời thọ 84 tuổi.

Năm 1973, nhà phát minh người Mỹ, Robert Ledley đã cho ra đời chiếc máy quét toàn thân mà có thể chụp ảnh các cơ quan nội tạng khác, mạch máu và xương. Những chiếc máy quét hiện đại nhanh hơn, cung cấp độ phân giải tốt hơn, và quan trọng nhất là ít phơi nhiễm bức xạ lần lượt ra đời sau đó. Thậm chí có cả những máy quét di động. Năm 2020, các kỹ thuật viên đã thực hiện hơn 80 triệu lượt quét hàng năm trên đất Mỹ.

Cuối cùng có thể khẳng định rằng quét CT đã mang lại lợi ích to lớn cho sức khỏe của nhiều bệnh nhân trên toàn thế giới, giúp nhận diện khối u và quyết định xem có cần thiết phải mổ hay không. Trong khoa cấp cứu, máy quét đặc biệt hữu ích trong việc giúp tìm kiếm nhanh các chấn thương nội tạng hình thành từ các tai nạn.

Văn Chương (Tổng hợp)