Tải miễn phí tiểu luận
Phụ lục
Tổng quan về máy chụp cắt lớp điện toán CT………………………………........1
I. Lịch sử hình thành và mô tả máy CT…….………………..………….……….2
II. Nguyên lý hoạt động…………………...…………………….………………..4
III. Các thế hệ máy CT………………..……………………………….….…..…..9
3.1. Máy CT thế hệ thứ nhất…………………….………………….……..…..9
3.2. Máy CT thế hệ thứ hai………………………….…………….…………10
3.3. Máy CT thế hệ thứ ba…………………………………….……………..11
3.4. Máy CT thế hệ thứ tư……………………………………………..……..14
3.5. Máy CT thế hệ thứ năm……………………………………….….……..15
IV. Sơ lược về hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán CT…….….….………..….17
4.1. Cấu trúc máy cắt lớp điện toán…………….……………………………17
4.2. Chức năng……………………….………………………………………19
V. Các ưu nhược điểm của kỹ thuật chụp CT……..…………….….………..….25
5.1. Ưu nhược điểm của CT so với X-quang thông thường……….…………25
5.2. So sánh CT và MRI………………………………………..….………….25
VI. Các ứng dụng của phương pháp chụp cắt lớp điện toán CT……….………..26
VII. Hướng phát triển………………………………………………….………...26
Tài liệu tham khảo………………………………………………….……………27
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi mà nền kinh tế đã phát triển, trình độ nhận thức của con người được nâng cao thì nhu cầu chăm sóc và bảo vệ sức khoẻ ngày càng được quan tâm hơn. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng lĩnh vực thiết bị y tế chăm sóc sức khỏe con người luôn được đầu tư và quan tâm một cách thích đáng. Một trong những bộ phận nhỏ được ứng dụng vào y tế đó là hệ thống thiết bị chẩn đoán hình ảnh. Hệ thống này đang được dần trang bị cho các bệnh viện nhằm phục vụ nhu cầu khám và chữa bệnh. Các thiết bị đó ngày càng hoàn thiện về chức năng và sự tiện dụng. Một trong những thiết bị đó là máy chụp cắt lớp điện toán (CLĐT) gọi tắt là CT. Đây có thể coi là một trong những thiết bị mới và hiện đại nhất trong hệ thống thiết bị chẩn đoán hình ảnh ở nước ta. Với hệ thống chụp CLĐT thì hình ảnh vùng thăm khám được thể hiện rõ nét hơn, tạo ra được các lớp cắt trong cơ thể giúp cho bác sỹ đễ dàng chẩn đoán hơn. Với những ứng dụng thiết thực của hệ thống máy CT nhóm tiểu luận I đã được nhận đề tài “Tìm hiểu về máy CT ”. Đây là 1 loại máy hiện đại trong lĩnh vực y học nói chung và việc thăm khám tạo ra hình ảnh lớp cắt trên cơ thể bệnh nhân nói riêng. Do đó việc tìm hiểu về máy CT là rất thiết thực và bổ ích. Tuy nhiên do trình độ kiến thức của bọn em còn kém và thời gian hạn chế do đó bài tiểu luận này vẫn còn nhiều hạn chế và thiếu sót rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.
Nhóm tiểu luận I
TỔNG QUAN VỀ MÁY CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN (CT)
CT là một trong những biện pháp chẩn đoán hình ảnh hiệu quả và được sử dụng phổ biến ở các Bệnh viện từ tuyến tỉnh trở lên.
CT là từ viết tắt của từ Computed Tomography. Tomography được tạo từ hai từ trong tiếng Hy Lạp : tomo nghĩa là lát, miếng và graphy là mô tả. Vậy có thể hiểu CT là “chụp ảnh các lát cắt bằng tính toán”, CT có khả năng tạo hình ảnh “xuyên qua” cơ thể bệnh nhân. CT còn có tên gọi khác là CAT (Computed axial tomography).
Máy CT là hệ thống mô phỏng bằng laze để định vị chính xác vị trí, tư thế và tọa độ khi chụp ảnh. Có thể chụp cắt lớp toàn cơ thể đồng thời mô phỏng kết quả chụp. Khả năng thực hiện nhiều thăm khám phức tạp: CT sinh thiết, CT toàn cơ thể, CT phức tạp.
Chụp CT (chụp cắt lớp vi tính có sự trợ giúp của máy tính) là một phương pháp kiểm tra bằng X-quang tiên tiến có sử dụng kỹ thuật chụp X-quang và máy tính để thu được các hình ảnh của cơ thể.
Máy CT Somatom của Siemens
I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ MÔ TẢ MÁY CT
Những thành phần tạo nên máy chụp cắt lớp điện toán ra đời bởi nhà vật lý y học từ 30 năm trước, Godfrey Hounsfield một kỹ sư vật lý làm việc cho công ty EMI,Ltd. Những chứng minh đầu tiên về kỹ thuật có từ năm 70,80 của thế kỉ XIX. Hounsfield đã chia sẻ giải nobel vật lý cùng với Alan Cormack, một nhà vật lý của đại học Tufts, Cormack trình bày về sự dễ dàng khi tính toán sử dụng phương pháp xây dựng lại ảnh bằng máy CT.
Godfrey N. Hounsfield Allan M. Cormack
Hình 1. Hai nhà bác học được nhận giải Nobel Y học vì những đóng góp cho sự phát triển máy chụp cắt lớp điện toán
Giải Nobel Y học năm 1979 được trao cho GS. Allan M. Cormack và Godfrey N.Hounsfield vì những đóng góp của họ trong việc phát triển máy chụp cắt lớp vi tính, tạo một bước tiến mang tính cách mạng trong lĩnh vực xạ trị cũng như chẩn đoán các bệnh thuộc hệ thần kinh.
Allan M. Cormack là giáo sư đầu ngành vật lý tại Viện Ðại học Tufts (bang Massachusetts-Mỹ). Ông là người đầu tiên phân tích các điều kiện để làm thấy rõ cách chụp cắt lớp đúng trong hệ thống sinh học và công bố vào năm 1963-1964, góp phần phát triển các lý thuyết về máy vi tính chụp cắt lớp đặt nền tảng trên việc sử dụng tia X.
Godfrey Hounsfield là giám đốc bộ phận nghiên cứu công nghiệp điện và âm nhạc ở Middlesex (Anh), là người thực hiện máy vi tính chụp cắt lớp đầu tiên sử dụng trong y học vào năm 1968. Bằng sáng chế được cấp năm 1972. Hệ thống của Hounsfield giúp chẩn đoán hình ảnh óc, não, tạo tiền đề giúp phát triển nhiều hệ thống máy vi tính chụp cắt lớp sau này với các cải tiến kỹ thuật giúp phân tích hình ảnh nhanh hơn.
Tia X khi đi ngang qua nội tạng sẽ cho hình ảnh trên phim. Hình ảnh ấy tùy thuộc vào cấu trúc các mô của cơ quan mà tia X đi ngang qua và thường không rõ nét ở chiều sâu, vì thế cần chụp bổ sung trực diện hay hai bên. Hơn nữa việc đọc phim cũng tùy vào năng lực chuyên môn của người chụp và tính chất bất thường của bệnh lý. Vì thế kết quả X-quang không tránh khỏi mang tính chủ quan và dễ sai lệch. Do đó sau này kỹ thuật chụp cắt lớp phân tầng (tomography, theo tiếng Hy Lạp tomos = vết cắt, graph = ghi lại) đã phát triển thêm để phân lập hình ảnh nội tạng bị bệnh. Tuy có tiến bộ nhưng vẫn chưa thỏa mãn được nhu cầu chẩn đoán sớm bằng hình ảnh.
Ngoài ra tia X còn có những hạn chế như không thể dựng tia X quá 25% và phim X-quang thiếu độ nhạy cần thiết tương ứng với độ dày các mô. Từ đó ý tưởng sử dụng máy vi tính hỗ trợ chụp cắt lớp được hình thành để giải quyết vấn đề. Và chỉ trong vòng 6 năm, nó đã trở thành một sự kiện mang tính cách mạng trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y khoa.
Máy CT là công cụ chuẩn đoán vô giá cho bác sĩ X quang. Việc phát triển và đưa nó vào phục vụ bác sĩ có tầm quan trọng như việc phát hiện ra tính chất gián đoạn Snook của máy biến thế, Ống Coolidge tạo ra tia X quang, màng nhăn Potter-Bucky.
Máy chụp cắt lớp điện toán không sử dụng phương pháp tạo ảnh thông thường. Không có ảnh tạo thông thường từ các thụ quan. Trong máy CT, có ống chuẩn trực chùm tia X hướng tới bệnh nhân. Cường độ chùm bức xạ được điều khiển bởi máy tính. Sau khi tín hiệu được phân tích từ bộ thu nhận tia X. Máy tính sẽ khôi phục lại hình ảnh và hiển thị trên máy theo dõi bệnh nhân. Ảnh được chụp để lưu lại và đánh giá. Máy tính xây dựng lại mặt cắt ngang cơ thể, kết cấu cơ thể được hoàn thành với sự phân chia ra các phần bằng nhau (thuật toán phỏng theo của máy tính).
Sự khác nhau về đặc điểm hoạt động và chất lượng ảnh là một bước tiến lớn của máy CT so với hầu hết các thiết bị thông thường trong lĩnh vực X quang.
II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khi chụp bụng bằng phương pháp X quang thông thường ảnh lập tức được tạo ra trên phim từ thụ quan. Ảnh tương đối kém và tương phản (hình 2a). Ảnh không được như chờ đợi bởi vì sự chồng chéo của các bộ phận giới hạn của ổ bụng. Sự phân bố của bức xạ làm giảm tính rõ nét của các bộ phận nhỏ của ảnh.
Để có hình ảnh tốt hơn khi phẫu thuật cấu trúc ổ bụng ví dụ như quả thận. Phương pháp chụp X quang truyền thống có thể được sử dụng.Trong kỹ thuật chụp X quang, các phần của thận sẽ rõ hơn bằng cách làm mờ các mô ở trên và dưới, thêm vào đó sự tương phản của kết cấu sẽ tăng lên. Song ảnh vẫn còn mờ và chưa rõ.
Hình 2a: So sánh hai phương pháp X quang truyền thống và CT
Phương pháp chụp X quang thông thường là chiếu X quang theo trục dọc, từ đó mặt phẳng của ảnh đặt song song với trục dọc cơ thể và kết quả của mặt cắt dọc và hình ảnh vòng. Máy CT là loại máy tịnh tiến theo chiều dọc hay là máy tác động ảnh theo chiều ngang. Các ảnh tạo ra vuông góc suốt chiều dài cơ thể ( hình 2b).
Hình 2b: Phương pháp tạo ảnh thông thường cho ảnh song song với chiều dài cơ thể. CT cho ảnh theo chiều ngang.
Sự chính xác cho bởi phương pháp tạo ảnh theo mặt cắt ngang là một quá trình phức tạp và nó phụ thuộc vào sự hiểu biết về vật lý, điều hành máy móc, và khoa học máy tính. Về cơ sở nguồn gốc bằng cách nào đó có thể giải thích nếu bạn cân nhắc kỹ cấu trúc cơ bản của hệ thống CT. Một hệ thống CT đơn giản nhất gồm có một ống chuẩn trực chùm tia X và một bộ phát hiện đơn ( hình 2c). Nguồn phát tia X và bộ phát hiện được kết nối với nhau với mục đích di chuyển đồng bộ. Khi nguồn và bộ phát hiện kết hợp với nhau tạo ra sự quét hay sự tịnh tiến, ngang qua bệnh nhân, qua cấu trúc bên trong cơ thể chùm tia X bị suy giảm theo mức độ khác nhau tuỳ theo mật độ khối lượng và số nguyên tử của mô cần khảo sát.
Hình 2c: Ở dạng đơn giản nhất, máy quét CT gồm 1 chùm tia X chuẩn trực và 1 máy dò, cả 2 bộ phận này chuyển động đồng thời tịnh tiến – xoay
Cơ sở vật lý của CT chính là hiện tượng hấp thụ bức xạ tia X của cơ thể. Tia X được tạo ra khi dòng electron từ dây tóc bị đốt nóng đập vào anode làm bằng vật liệu Tungsten, hay Vonfram trong môi trường chân không. Có hai loại tia X: tia X bức xạ hãm (Bremsstrahlung) và tia X đặc trưng (Characteristic X-ray). Thông thường, người ta dựng tia X bức xạ hãm ở các khoảng năng lượng thích hợp (thường từ 25 keV đến 120 keV). Trong những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như chụp cho tuyến vú, người ta phải dựng tia X đặc trưng. Tia X phát ra từ nguồn có thể có dạng song song hay dạng quạt .
Hình 2d : Các dạng tia X
Khi chiếu tia X qua cơ thể, do các loại tế bào khác nhau có mật độ vật chất khác nhau, nên chúng sẽ hấp thụ tia X ở mức độ khác nhau. Cơ sở của sự hấp thụ này chính là tương tác giữa tia X và các chất trong tế bào. Kết quả là tia X bị suy giảm cường độ. Trong cơ thể người, xương là cấu trúc đặc nhất so với các mô khác nên chúng sẽ hấp thụ tia X nhiều nhất. Trong y tế, người ta thường dùng chì (Pb) để ngăn chặn tia X, vì chúng hấp thụ tia X khá tốt.
Tia X sau khi đi qua cơ thể sẽ được phát hiện bằng đầu dò (detector). Đầu dò sẽ có tác dụng chuyển năng lượng tia X nhận được thành tín hiệu điện. Đầu dò được dựng có thể là đầu dò sử dụng khí hiếm Xenon ở áp suất cao (khoảng 25 atm) (hình2e), hay đầu dò bán dẫn (solid-state detector) (hình 2f).
Hình 2e: Đầu dò khí xenon
Hình 2f : Cấu tạo của đầu dò bán dẫn
Đầu dò bán dẫn gồm một lớp phát quang (scintillator) ghép với một photodiode. Tia X sẽ tác dụng lên lớp phát quang tạo ra ánh sáng. Ánh sáng này sẽ được photodiode chuyển thành tín hiệu điện. Lớp phát quang được dựng gồm vật liệu CdWO4, nguyên tố Ytri (Yttrium), nguyên tố gadoli (gadolinium) thuộc họ Lanthan, và những vật liệu khác tuỳ theo nhà sản xuất. Đầu dò bán dẫn có nhiều ưu điểm hơn đầu dò Xenon như: hệ số hấp thụ tia X tốt hơn, bề mặt đầu dò phẳng nên góc thu nhận rộng hơn đầu dò Xenon vốn có bề mặt cong. Trong các thiết bị CT thế hệ mới, người ta dựng nhiều dãy đầu dò; vì vậy, khả năng ứng dụng trong chẩn đoán của CT được mở rộng rất nhiều lần.
Tín hiệu điện thu được từ đầu dò được đưa đến máy tính để xử lý. Máy tính sẽ dựng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được chụp và hiển thị ảnh lên màn hình. Máy tính phải rất mạnh để thực hiện tái tạo ảnh song song với quá trình thu dữ liệu, nhằm giảm thời gian trễ giữa lúc kết thúc thu tín hiệu và hiển thị ảnh. Tín hiệu thu được sẽ được khuyếch đại, lượng tử hoá (số hoá), lọc và sau đó mới được xử lý. Dữ liệu thu được là dữ liệu thụ (raw data). Dữ liệu thụ sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình tiền xử lý. Sở dĩ dữ liệu phải được hiệu chỉnh, thứ nhất là do hệ số hấp thụ tuyến tính hiệu dụng của mô giảm theo khoảng cách so với nguồn phát. Sự suy giảm này nếu không được hiệu chỉnh sẽ dẫn đến ảnh giả (artifact), ảnh không mong muốn, trong quá trình tái tạo ảnh có thể gây ra chẩn đoán sai. Yếu tố thứ hai cần hiệu chỉnh là sự không đồng đồng đều về độ nhạy của từng đầu dò và các kênh đầu dò trong trường hợp dựng đa dãy đầu dò. Nếu không hiệu chỉnh yếu tố này sẽ dẫn đến ảnh giả vòng (ring artifact or halo artifact).
Hình 2g : Sơ đồ khối của hệ thống máy quét CT
III. CÁC THẾ HỆ MÁY CT
3.1. Máy CT thế hệ thứ nhất
Trước hết là mô tả ống chuẩn trực chùm tia X và bộ phát hiện đơn đồng bộ chuyển động tịnh tiến và quay liên tục quanh bệnh nhân là đặc điểm của máy CT thế hệ thứ nhất. Máy CT thế hệ này cần có nhiều phép chiếu. Những phép chiếu này được tạo ra bằng cách quay hệ thống một góc nhỏ cỡ 10 quanh trục vuông góc với mặt phẳng chứa lớp cắt. Như vậy hệ thống đo phải dịch chuyển theo một góc quay ít nhất là 1800. Những số đo được mã hoá rồi truyền tới máy tính. Dựa trên những số đo này, máy tính sẽ tính ra những độ suy giảm và sự phân bố của những suy giảm này trên tiếp diện lớp cắt của đối tượng. Những vùng có độ suy giảm cao được ấn định giá trị cao và ngược lại. Hạn chế của thế hệ này là thời gian phát tia gần 5 phút mới xong
Máy CT thế hệ 1:
Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.
Chùm tia X hình bút chì, hẹp.
Máy phát hiện đơn.
Thời gian chụp 5 phút.
3.2. Máy CT thế hệ thứ hai
Máy CT thế hệ thứ nhất có thể tính toán điều chỉnh chùm sáng. Chúng là điển hình của chức năng kết hợp giữa nguồn và máy phát hiện, sự chuyển động giàn quay máy CT, và máy tính xử lý ảnh. Máy CT thế hệ thứ hai cũng sử dụng nguyên lý tịnh tiến-quay. Sự kết hợp mở rộng các đơn vị nhỏ tạo ra chùm đầu dò và chùm tia hình quạt hơn là chùm tia hình bút chì ( hình 3.2a). Một điểm bất lợi của chùm tia dạng quạt là bức xạ phân tán tăng lên. Điểm bất lợi này giống cách tạo ảnh X quang thông thường. Thêm sự bất lợi nữa là sự tăng lên của cường độ hướng tới cạnh chùm tia làm mờ phim. Một bộ lọc bù có thể giải quyết vấn đề này. Đặc điểm nổi bật của máy CT đời thứ 2 được thể hiện trên hình 3.2b.
Hình 3.2a : Hình ảnh của 2 chùm tia X quang sử dụng trong máy chụp cắt lớp. Với chùm tia hình quạt, bộ lọc đôi khi được sử dụng để cân bằng cường độ tia X đến máy dò.
Lợi thế chủ yếu của máy CT đời thứ 2 là tốc độ. Những máy này có từ 5 đến 30 đầu dò gần nhau. Bởi vậy thời gian quét ngắn hơn. Vì có nhiều đầu dò xếp thành hàng, chỉ một chuyển động tịnh tiến đơn cũng giống như vài chuyển động tịnh tiến với máy CT đời 1. Do đó mỗi chuyển động tịnh tiến đơn sẽ làm góc quay lệch đi 5 độ hay hơn. Với một lần quay lệch đi 10 độ, chỉ cần 18 lần tịnh tiến đơn để quét được 180 độ.
Hình 3.2b Máy CT thế hệ thứ 2 sử dụng mô hình tịnh tiến quay với nhiều đầu dò nhận chùm tia hình quạt.
Máy CT đời thứ 2:
Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.
Chùm tia X hình quạt.
Nhiều máy phát hiện xếp theo hàng.
Thời gian quét là 30s.
3.3. Máy CT thế hệ thứ ba
Link tải:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
or
Phụ lục
Tổng quan về máy chụp cắt lớp điện toán CT………………………………........1
I. Lịch sử hình thành và mô tả máy CT…….………………..………….……….2
II. Nguyên lý hoạt động…………………...…………………….………………..4
III. Các thế hệ máy CT………………..……………………………….….…..…..9
3.1. Máy CT thế hệ thứ nhất…………………….………………….……..…..9
3.2. Máy CT thế hệ thứ hai………………………….…………….…………10
3.3. Máy CT thế hệ thứ ba…………………………………….……………..11
3.4. Máy CT thế hệ thứ tư……………………………………………..……..14
3.5. Máy CT thế hệ thứ năm……………………………………….….……..15
IV. Sơ lược về hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán CT…….….….………..….17
4.1. Cấu trúc máy cắt lớp điện toán…………….……………………………17
4.2. Chức năng……………………….………………………………………19
V. Các ưu nhược điểm của kỹ thuật chụp CT……..…………….….………..….25
5.1. Ưu nhược điểm của CT so với X-quang thông thường……….…………25
5.2. So sánh CT và MRI………………………………………..….………….25
VI. Các ứng dụng của phương pháp chụp cắt lớp điện toán CT……….………..26
VII. Hướng phát triển………………………………………………….………...26
Tài liệu tham khảo………………………………………………….……………27
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi mà nền kinh tế đã phát triển, trình độ nhận thức của con người được nâng cao thì nhu cầu chăm sóc và bảo vệ sức khoẻ ngày càng được quan tâm hơn. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng lĩnh vực thiết bị y tế chăm sóc sức khỏe con người luôn được đầu tư và quan tâm một cách thích đáng. Một trong những bộ phận nhỏ được ứng dụng vào y tế đó là hệ thống thiết bị chẩn đoán hình ảnh. Hệ thống này đang được dần trang bị cho các bệnh viện nhằm phục vụ nhu cầu khám và chữa bệnh. Các thiết bị đó ngày càng hoàn thiện về chức năng và sự tiện dụng. Một trong những thiết bị đó là máy chụp cắt lớp điện toán (CLĐT) gọi tắt là CT. Đây có thể coi là một trong những thiết bị mới và hiện đại nhất trong hệ thống thiết bị chẩn đoán hình ảnh ở nước ta. Với hệ thống chụp CLĐT thì hình ảnh vùng thăm khám được thể hiện rõ nét hơn, tạo ra được các lớp cắt trong cơ thể giúp cho bác sỹ đễ dàng chẩn đoán hơn. Với những ứng dụng thiết thực của hệ thống máy CT nhóm tiểu luận I đã được nhận đề tài “Tìm hiểu về máy CT ”. Đây là 1 loại máy hiện đại trong lĩnh vực y học nói chung và việc thăm khám tạo ra hình ảnh lớp cắt trên cơ thể bệnh nhân nói riêng. Do đó việc tìm hiểu về máy CT là rất thiết thực và bổ ích. Tuy nhiên do trình độ kiến thức của bọn em còn kém và thời gian hạn chế do đó bài tiểu luận này vẫn còn nhiều hạn chế và thiếu sót rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.
Nhóm tiểu luận I
TỔNG QUAN VỀ MÁY CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN (CT)
CT là một trong những biện pháp chẩn đoán hình ảnh hiệu quả và được sử dụng phổ biến ở các Bệnh viện từ tuyến tỉnh trở lên.
CT là từ viết tắt của từ Computed Tomography. Tomography được tạo từ hai từ trong tiếng Hy Lạp : tomo nghĩa là lát, miếng và graphy là mô tả. Vậy có thể hiểu CT là “chụp ảnh các lát cắt bằng tính toán”, CT có khả năng tạo hình ảnh “xuyên qua” cơ thể bệnh nhân. CT còn có tên gọi khác là CAT (Computed axial tomography).
Máy CT là hệ thống mô phỏng bằng laze để định vị chính xác vị trí, tư thế và tọa độ khi chụp ảnh. Có thể chụp cắt lớp toàn cơ thể đồng thời mô phỏng kết quả chụp. Khả năng thực hiện nhiều thăm khám phức tạp: CT sinh thiết, CT toàn cơ thể, CT phức tạp.
Chụp CT (chụp cắt lớp vi tính có sự trợ giúp của máy tính) là một phương pháp kiểm tra bằng X-quang tiên tiến có sử dụng kỹ thuật chụp X-quang và máy tính để thu được các hình ảnh của cơ thể.
Máy CT Somatom của Siemens
I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ MÔ TẢ MÁY CT
Những thành phần tạo nên máy chụp cắt lớp điện toán ra đời bởi nhà vật lý y học từ 30 năm trước, Godfrey Hounsfield một kỹ sư vật lý làm việc cho công ty EMI,Ltd. Những chứng minh đầu tiên về kỹ thuật có từ năm 70,80 của thế kỉ XIX. Hounsfield đã chia sẻ giải nobel vật lý cùng với Alan Cormack, một nhà vật lý của đại học Tufts, Cormack trình bày về sự dễ dàng khi tính toán sử dụng phương pháp xây dựng lại ảnh bằng máy CT.
Godfrey N. Hounsfield Allan M. Cormack
Hình 1. Hai nhà bác học được nhận giải Nobel Y học vì những đóng góp cho sự phát triển máy chụp cắt lớp điện toán
Giải Nobel Y học năm 1979 được trao cho GS. Allan M. Cormack và Godfrey N.Hounsfield vì những đóng góp của họ trong việc phát triển máy chụp cắt lớp vi tính, tạo một bước tiến mang tính cách mạng trong lĩnh vực xạ trị cũng như chẩn đoán các bệnh thuộc hệ thần kinh.
Allan M. Cormack là giáo sư đầu ngành vật lý tại Viện Ðại học Tufts (bang Massachusetts-Mỹ). Ông là người đầu tiên phân tích các điều kiện để làm thấy rõ cách chụp cắt lớp đúng trong hệ thống sinh học và công bố vào năm 1963-1964, góp phần phát triển các lý thuyết về máy vi tính chụp cắt lớp đặt nền tảng trên việc sử dụng tia X.
Godfrey Hounsfield là giám đốc bộ phận nghiên cứu công nghiệp điện và âm nhạc ở Middlesex (Anh), là người thực hiện máy vi tính chụp cắt lớp đầu tiên sử dụng trong y học vào năm 1968. Bằng sáng chế được cấp năm 1972. Hệ thống của Hounsfield giúp chẩn đoán hình ảnh óc, não, tạo tiền đề giúp phát triển nhiều hệ thống máy vi tính chụp cắt lớp sau này với các cải tiến kỹ thuật giúp phân tích hình ảnh nhanh hơn.
Tia X khi đi ngang qua nội tạng sẽ cho hình ảnh trên phim. Hình ảnh ấy tùy thuộc vào cấu trúc các mô của cơ quan mà tia X đi ngang qua và thường không rõ nét ở chiều sâu, vì thế cần chụp bổ sung trực diện hay hai bên. Hơn nữa việc đọc phim cũng tùy vào năng lực chuyên môn của người chụp và tính chất bất thường của bệnh lý. Vì thế kết quả X-quang không tránh khỏi mang tính chủ quan và dễ sai lệch. Do đó sau này kỹ thuật chụp cắt lớp phân tầng (tomography, theo tiếng Hy Lạp tomos = vết cắt, graph = ghi lại) đã phát triển thêm để phân lập hình ảnh nội tạng bị bệnh. Tuy có tiến bộ nhưng vẫn chưa thỏa mãn được nhu cầu chẩn đoán sớm bằng hình ảnh.
Ngoài ra tia X còn có những hạn chế như không thể dựng tia X quá 25% và phim X-quang thiếu độ nhạy cần thiết tương ứng với độ dày các mô. Từ đó ý tưởng sử dụng máy vi tính hỗ trợ chụp cắt lớp được hình thành để giải quyết vấn đề. Và chỉ trong vòng 6 năm, nó đã trở thành một sự kiện mang tính cách mạng trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y khoa.
Máy CT là công cụ chuẩn đoán vô giá cho bác sĩ X quang. Việc phát triển và đưa nó vào phục vụ bác sĩ có tầm quan trọng như việc phát hiện ra tính chất gián đoạn Snook của máy biến thế, Ống Coolidge tạo ra tia X quang, màng nhăn Potter-Bucky.
Máy chụp cắt lớp điện toán không sử dụng phương pháp tạo ảnh thông thường. Không có ảnh tạo thông thường từ các thụ quan. Trong máy CT, có ống chuẩn trực chùm tia X hướng tới bệnh nhân. Cường độ chùm bức xạ được điều khiển bởi máy tính. Sau khi tín hiệu được phân tích từ bộ thu nhận tia X. Máy tính sẽ khôi phục lại hình ảnh và hiển thị trên máy theo dõi bệnh nhân. Ảnh được chụp để lưu lại và đánh giá. Máy tính xây dựng lại mặt cắt ngang cơ thể, kết cấu cơ thể được hoàn thành với sự phân chia ra các phần bằng nhau (thuật toán phỏng theo của máy tính).
Sự khác nhau về đặc điểm hoạt động và chất lượng ảnh là một bước tiến lớn của máy CT so với hầu hết các thiết bị thông thường trong lĩnh vực X quang.
II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khi chụp bụng bằng phương pháp X quang thông thường ảnh lập tức được tạo ra trên phim từ thụ quan. Ảnh tương đối kém và tương phản (hình 2a). Ảnh không được như chờ đợi bởi vì sự chồng chéo của các bộ phận giới hạn của ổ bụng. Sự phân bố của bức xạ làm giảm tính rõ nét của các bộ phận nhỏ của ảnh.
Để có hình ảnh tốt hơn khi phẫu thuật cấu trúc ổ bụng ví dụ như quả thận. Phương pháp chụp X quang truyền thống có thể được sử dụng.Trong kỹ thuật chụp X quang, các phần của thận sẽ rõ hơn bằng cách làm mờ các mô ở trên và dưới, thêm vào đó sự tương phản của kết cấu sẽ tăng lên. Song ảnh vẫn còn mờ và chưa rõ.
Hình 2a: So sánh hai phương pháp X quang truyền thống và CT
Phương pháp chụp X quang thông thường là chiếu X quang theo trục dọc, từ đó mặt phẳng của ảnh đặt song song với trục dọc cơ thể và kết quả của mặt cắt dọc và hình ảnh vòng. Máy CT là loại máy tịnh tiến theo chiều dọc hay là máy tác động ảnh theo chiều ngang. Các ảnh tạo ra vuông góc suốt chiều dài cơ thể ( hình 2b).
Hình 2b: Phương pháp tạo ảnh thông thường cho ảnh song song với chiều dài cơ thể. CT cho ảnh theo chiều ngang.
Sự chính xác cho bởi phương pháp tạo ảnh theo mặt cắt ngang là một quá trình phức tạp và nó phụ thuộc vào sự hiểu biết về vật lý, điều hành máy móc, và khoa học máy tính. Về cơ sở nguồn gốc bằng cách nào đó có thể giải thích nếu bạn cân nhắc kỹ cấu trúc cơ bản của hệ thống CT. Một hệ thống CT đơn giản nhất gồm có một ống chuẩn trực chùm tia X và một bộ phát hiện đơn ( hình 2c). Nguồn phát tia X và bộ phát hiện được kết nối với nhau với mục đích di chuyển đồng bộ. Khi nguồn và bộ phát hiện kết hợp với nhau tạo ra sự quét hay sự tịnh tiến, ngang qua bệnh nhân, qua cấu trúc bên trong cơ thể chùm tia X bị suy giảm theo mức độ khác nhau tuỳ theo mật độ khối lượng và số nguyên tử của mô cần khảo sát.
Hình 2c: Ở dạng đơn giản nhất, máy quét CT gồm 1 chùm tia X chuẩn trực và 1 máy dò, cả 2 bộ phận này chuyển động đồng thời tịnh tiến – xoay
Cơ sở vật lý của CT chính là hiện tượng hấp thụ bức xạ tia X của cơ thể. Tia X được tạo ra khi dòng electron từ dây tóc bị đốt nóng đập vào anode làm bằng vật liệu Tungsten, hay Vonfram trong môi trường chân không. Có hai loại tia X: tia X bức xạ hãm (Bremsstrahlung) và tia X đặc trưng (Characteristic X-ray). Thông thường, người ta dựng tia X bức xạ hãm ở các khoảng năng lượng thích hợp (thường từ 25 keV đến 120 keV). Trong những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như chụp cho tuyến vú, người ta phải dựng tia X đặc trưng. Tia X phát ra từ nguồn có thể có dạng song song hay dạng quạt .
Hình 2d : Các dạng tia X
Khi chiếu tia X qua cơ thể, do các loại tế bào khác nhau có mật độ vật chất khác nhau, nên chúng sẽ hấp thụ tia X ở mức độ khác nhau. Cơ sở của sự hấp thụ này chính là tương tác giữa tia X và các chất trong tế bào. Kết quả là tia X bị suy giảm cường độ. Trong cơ thể người, xương là cấu trúc đặc nhất so với các mô khác nên chúng sẽ hấp thụ tia X nhiều nhất. Trong y tế, người ta thường dùng chì (Pb) để ngăn chặn tia X, vì chúng hấp thụ tia X khá tốt.
Tia X sau khi đi qua cơ thể sẽ được phát hiện bằng đầu dò (detector). Đầu dò sẽ có tác dụng chuyển năng lượng tia X nhận được thành tín hiệu điện. Đầu dò được dựng có thể là đầu dò sử dụng khí hiếm Xenon ở áp suất cao (khoảng 25 atm) (hình2e), hay đầu dò bán dẫn (solid-state detector) (hình 2f).
Hình 2e: Đầu dò khí xenon
Hình 2f : Cấu tạo của đầu dò bán dẫn
Đầu dò bán dẫn gồm một lớp phát quang (scintillator) ghép với một photodiode. Tia X sẽ tác dụng lên lớp phát quang tạo ra ánh sáng. Ánh sáng này sẽ được photodiode chuyển thành tín hiệu điện. Lớp phát quang được dựng gồm vật liệu CdWO4, nguyên tố Ytri (Yttrium), nguyên tố gadoli (gadolinium) thuộc họ Lanthan, và những vật liệu khác tuỳ theo nhà sản xuất. Đầu dò bán dẫn có nhiều ưu điểm hơn đầu dò Xenon như: hệ số hấp thụ tia X tốt hơn, bề mặt đầu dò phẳng nên góc thu nhận rộng hơn đầu dò Xenon vốn có bề mặt cong. Trong các thiết bị CT thế hệ mới, người ta dựng nhiều dãy đầu dò; vì vậy, khả năng ứng dụng trong chẩn đoán của CT được mở rộng rất nhiều lần.
Tín hiệu điện thu được từ đầu dò được đưa đến máy tính để xử lý. Máy tính sẽ dựng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được chụp và hiển thị ảnh lên màn hình. Máy tính phải rất mạnh để thực hiện tái tạo ảnh song song với quá trình thu dữ liệu, nhằm giảm thời gian trễ giữa lúc kết thúc thu tín hiệu và hiển thị ảnh. Tín hiệu thu được sẽ được khuyếch đại, lượng tử hoá (số hoá), lọc và sau đó mới được xử lý. Dữ liệu thu được là dữ liệu thụ (raw data). Dữ liệu thụ sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình tiền xử lý. Sở dĩ dữ liệu phải được hiệu chỉnh, thứ nhất là do hệ số hấp thụ tuyến tính hiệu dụng của mô giảm theo khoảng cách so với nguồn phát. Sự suy giảm này nếu không được hiệu chỉnh sẽ dẫn đến ảnh giả (artifact), ảnh không mong muốn, trong quá trình tái tạo ảnh có thể gây ra chẩn đoán sai. Yếu tố thứ hai cần hiệu chỉnh là sự không đồng đồng đều về độ nhạy của từng đầu dò và các kênh đầu dò trong trường hợp dựng đa dãy đầu dò. Nếu không hiệu chỉnh yếu tố này sẽ dẫn đến ảnh giả vòng (ring artifact or halo artifact).
Hình 2g : Sơ đồ khối của hệ thống máy quét CT
III. CÁC THẾ HỆ MÁY CT
3.1. Máy CT thế hệ thứ nhất
Trước hết là mô tả ống chuẩn trực chùm tia X và bộ phát hiện đơn đồng bộ chuyển động tịnh tiến và quay liên tục quanh bệnh nhân là đặc điểm của máy CT thế hệ thứ nhất. Máy CT thế hệ này cần có nhiều phép chiếu. Những phép chiếu này được tạo ra bằng cách quay hệ thống một góc nhỏ cỡ 10 quanh trục vuông góc với mặt phẳng chứa lớp cắt. Như vậy hệ thống đo phải dịch chuyển theo một góc quay ít nhất là 1800. Những số đo được mã hoá rồi truyền tới máy tính. Dựa trên những số đo này, máy tính sẽ tính ra những độ suy giảm và sự phân bố của những suy giảm này trên tiếp diện lớp cắt của đối tượng. Những vùng có độ suy giảm cao được ấn định giá trị cao và ngược lại. Hạn chế của thế hệ này là thời gian phát tia gần 5 phút mới xong
Máy CT thế hệ 1:
Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.
Chùm tia X hình bút chì, hẹp.
Máy phát hiện đơn.
Thời gian chụp 5 phút.
3.2. Máy CT thế hệ thứ hai
Máy CT thế hệ thứ nhất có thể tính toán điều chỉnh chùm sáng. Chúng là điển hình của chức năng kết hợp giữa nguồn và máy phát hiện, sự chuyển động giàn quay máy CT, và máy tính xử lý ảnh. Máy CT thế hệ thứ hai cũng sử dụng nguyên lý tịnh tiến-quay. Sự kết hợp mở rộng các đơn vị nhỏ tạo ra chùm đầu dò và chùm tia hình quạt hơn là chùm tia hình bút chì ( hình 3.2a). Một điểm bất lợi của chùm tia dạng quạt là bức xạ phân tán tăng lên. Điểm bất lợi này giống cách tạo ảnh X quang thông thường. Thêm sự bất lợi nữa là sự tăng lên của cường độ hướng tới cạnh chùm tia làm mờ phim. Một bộ lọc bù có thể giải quyết vấn đề này. Đặc điểm nổi bật của máy CT đời thứ 2 được thể hiện trên hình 3.2b.
Hình 3.2a : Hình ảnh của 2 chùm tia X quang sử dụng trong máy chụp cắt lớp. Với chùm tia hình quạt, bộ lọc đôi khi được sử dụng để cân bằng cường độ tia X đến máy dò.
Lợi thế chủ yếu của máy CT đời thứ 2 là tốc độ. Những máy này có từ 5 đến 30 đầu dò gần nhau. Bởi vậy thời gian quét ngắn hơn. Vì có nhiều đầu dò xếp thành hàng, chỉ một chuyển động tịnh tiến đơn cũng giống như vài chuyển động tịnh tiến với máy CT đời 1. Do đó mỗi chuyển động tịnh tiến đơn sẽ làm góc quay lệch đi 5 độ hay hơn. Với một lần quay lệch đi 10 độ, chỉ cần 18 lần tịnh tiến đơn để quét được 180 độ.
Hình 3.2b Máy CT thế hệ thứ 2 sử dụng mô hình tịnh tiến quay với nhiều đầu dò nhận chùm tia hình quạt.
Máy CT đời thứ 2:
Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.
Chùm tia X hình quạt.
Nhiều máy phát hiện xếp theo hàng.
Thời gian quét là 30s.
3.3. Máy CT thế hệ thứ ba
Link tải:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
or
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: