CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ X QUANG CHẨN ĐOÁN VÀ MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 1. MÁY X QUANG THƯỜNG QUY Máy X quang thường quy thường bao gồm một số khối chức năng cơ bản như sau: Máy tạo điện Bàn điều khiển ống phát tia X thế cao Hệ thống ghi Bệnh nhân nhận hình ảnh Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống máy chụp X quang thường quy Trong cấu tạo máy X quang thường quy, một số bộ phận giữ vai trò quan trọng gồm: Bóng X quang: là một bóng thủy tinh, bên trong là chân không, có hai cực: - Cực âm: (cathode) là được cấu tạo bằng cuộn dây tungsten đặt trong một thanh kim loại, khi được đốt nóng lên tạo ra các hạt electron. - Cực dương: (anode) hay đối âm cực là thanh kim loại có số nguyên tử Z lớn như bạch kim, wolfram và được nối với cực dương của dòng điện.
Anode được gọi là bia tia X, có hai chức năng cơ bản là chuyển năng lượng điện thành bức xạ tia X và tải nhiệt. Cơ chế phát sinh ra tia X: Khi đặt vào giữa anode và cathode một hiệu điện thế lớn, thường là từ 25 kV tới 150 kV, các electron được phát ra từ âm cực đốt nóng và được gia tốc bằng điện trường, chúng sẽ va chạm vào anode với 1 động năng nào đó, hầu như tất cả động năng (99% ) sẽ chuyển thành nhiệt năng, nên cực dương là nơi các electron từ cực âm bay đến sẽ rất nóng. Chỉ khoảng 1% động năng được biến đổi thành năng lượng tia X trong suốt quá trình xảy ra va chạm. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Bóng phát tia X và cơ chế phát sinh tia X Hệ chuẩn trực chùm tia: Kích thước chùm tia có thể được điều chỉnh bởi hệ chuẩn trực chùm tia gồm nhiều tấm chì có thể trượt lên nhau dùng để giới hạn chùm tia đặt giữa vùng phát tia và cơ thể bệnh nhân. Qua đó có thể điều chỉnh chùm tia nhỏ tới mức tối thiểu cần thiết cho việc X-quang, góp phần làm giảm liều xạ cho bệnh nhân và nhân viên vận hành thiết bị X-quang. Bộ thu nhận ảnh: Phim X-quang được chế tạo từ một tấm chất dẻo trong suốt, bề mặt phủ một lớp nhũ tương đặc biệt bao gồm thành phần hoạt hóa chủ yếu là các hạt bromua bạc bị kích hoạt bởi tia X. Hiệu suất chuyển đổi tia X thành hình ảnh của phim thấp hơn nhiều so với chuyển đổi ánh sáng nên trong thực tế cần phải dùng thêm một cặp bìa tăng quang để tăng cường hiệu suất.
Phim sau khi được chiếu xạ, sẽ được đưa vào phòng tối để xử lý bằng hóa chất hiện hình và định hình. Sau đó sẽ được đọc trên 1 hộp đèn xem phim. Máy X quang thường quy 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH Trong kỹ thuật chiếu X quang có sử dụng bóng tăng sáng, cho phép quan sát ảnh động hoạt động của các cơ quan.
Về nguyên tắc, dựa trên tính chất của tia X kích sáng trên một số muối kim loại, máy tăng sáng truyền hình sử dụng bóng tăng sáng thay màn huỳnh quang giúp làm tăng sáng lên hàng ngàn lần. Hình ảnh được camera thu nhận, nhờ đó bác sỹ có thể xem trực tiếp giúp xử trí ngay. Máy X quang tăng sáng truyền hình 1. X-QUANG CAN THIỆP X quang can thiệp là kỹ thuật chẩn đoán và điều trị với sự trợ giúp của các thiết bị soi chiếu, màn tăng sáng cho hình ảnh chẩn đoán trực tiếp của bệnh nhân khi chiếu tia X vào cơ thể.
Thiết bị thường được sử dụng là máy C-arm có thiết kế đặc biệt, cấu trúc giá đỡ hình bán nguyệt. Cánh tay C-arm thường có đường kính lớn được sử dụng dễ dàng khi tiến hành phẫu thuật và không gây lây nhiễm. Cấu hình tiêu chuẩn gồm có: - Đầu đèn X-quang 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Bộ phận chuẩn trực tia X (Collimator) - Bộ phận khuyếch đại ảnh - Bộ phận thu ảnh truyền hình - Bộ phận chụp C-Arm Hình 1. Máy C arm X quang can thiệp đang là lĩnh vực phát triển mạnh, góp phần chẩn đoán và điều trị những căn bệnh nguy hiểm, ví dụ hệ thống X quang can thiệp tim mạch, hệ thống X quang can thiệp mạch máu, dùng trong phẫu thuật.Tuy nhiên, X quang can thiệp gây chiếu xạ liều cao bệnh nhân và bác sĩ điều trị.
Thủy tinh thể của bác sĩ có thể nhận liều cao do sự tán xạ của các tia X khi đang điều trị cho bệnh nhân, thậm chí có thể bị tia X chiếu trực tiếp vào tay (khi phẫu thuật định hình cột sống). MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT Chụp cắt lớp vi tính CT là phương pháp tạo hình ảnh của các lớp cắt thẳng góc với trục cơ thể với độ chính xác rất cao, hơn 100 lần so với X-quang thông thường. Bóng tia X phát chùm tia hẹp, chuẩn trực có phương vuông góc với trục cơ thể. Các đầu dò (detector chứa khí hoặc bán dẫn) ghi nhận chùm tia X sau khi xuyên qua cơ thể.
Chỉ một hướng của chùm tia X thì không đủ để tái tạo lại cấu trúc của lớp cắt nên sự chuyển động của hệ thống bóng và hệ thống detector quay quanh trục cơ thể bệnh nhân cho phép ghi lại hàng loạt các số liệu tia X trong cùng một lớp cắt theo nhiều 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hướng khác nhau. Máy vi tính thực hiện việc xây dựng hình ảnh cấu trúc lớp cắt từ các dữ liệu mà detector ghi nhận bằng các thuật toán thích hợp. Sự tiến bộ nổi bật của phương pháp chụp CT là việc áp dụng kỹ thuật số vào quá trình tạo ảnh. Bằng cách quét nhiều lớp, thu được nhiều ảnh nên thông tin chẩn đoán phong phú.
Ngày nay, với các kỹ thuật tiên tiến, thời gian quét rất nhanh đạt tới vài chục ảnh trong một giây Hình 1. Máy CT và nguyên lý hoạt động Các bộ phận chính của máy CT: a. Giàn quay : Là nơi chứa bóng X quang, đầu dò (hay các detector) và hệ thống tích lũy dữ liệu. Để tạo lớp cắt, giàn quay có thể điều chỉnh nghiêng so với các mặt phẳng đứng các góc tới ± 300o tùy thuộc vào loại máy.
Góc nghiêng có thể đặt tự động hoặc thủ công. cấu tạo bên trong giàn quay b. Bóng X quang: Cấu trúc bóng X quang ở máy CT giống như của máy X quang thông thường; đó là loại anode quay và tốc độ quay có thể điều khiển được, làm mát bằng dầu và quạt gió để có khả năng phát tia lâu dài. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Giàn detector: bao gồm các detector (detector chứa khí, detector nhấp nháy…) bố trí liền nhau tạo thành một dạng hình cung. Khối cung cấp cao áp cho các detector. Khối điện tử khuyếch đại tín hiệu và biến đổi ADC (biến đổi tương tự số) g. Bàn bệnh nhân: + Dùng di chuyển bệnh nhân ra (vào) vùng quét + Có thể điều chỉnh cao thấp được + Việc định vị bàn bệnh nhân có thể trực tiếp tại bảng điều khiển cạnh bàn hoặc giàn quay.
Hệ thu nhận và xử lý số liệu Máy tính có thể tái tạo ảnh nhanh và thực hiện một số công việc như đặt chương trình, điều khiển các tham số chụp, lưu trữ, tính toán… i. Bàn điều khiển Là khối liên lạc trung tâm giữa người dùng và hệ thống thiết bị. Tại bản điều khiển có một bàn phím, màn hình. Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay y học còn sử dụng kỹ thuật PET/CT giúp nâng cao hiệu quả chẩn đoán hình ảnh.
PET hay còn được gọi là chụp xạ hình cắt lớp Positron, sử dụng các chất đồng vị phóng xạ thích hợp tiêm vào cơ thể bệnh nhân, các chất này sẽ tập trung tại các cơ quan cần khảo sát, việc ghi hình dựa trên việc đo độ tập trung hoạt độ phóng xạ tại các cơ quan đó qua hệ thống đầu dò đặt bên ngoài cơ thể. Kết hợp máy PET với CT - Scanner tức là ghép 2 loại đầu dò trên một máy và dùng chung hệ thống ghi nhận lưu giữ số liệu và các kỹ thuật của máy tính. Nguyên lý làm việc như sau: Positron mang điện tích dương phát ra từ hạt nhân nguyên tử đi được một quãng đường rất ngắn trước khi kết hợp với một electron là điện tử mang điện tích âm trong mô ở vào một trạng thái kích thích tồn tại rất ngắn, gần như ngay lập tức chuyển thành 02 tia gamma có năng lượng 511 keV phát ra theo 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 chiều ngược nhau trên cùng một trục, hai tia này được ghi nhận đồng thời bởi hệ thống detector xung quanh bệnh nhân. Năng lượng này sau đó sẽ được hấp thụ và chuyển thành các photon phát quang, các photon này sẽ tạo ra một chùm điện tử, chùm điện tử này sẽ được khuyếch đại bởi hệ thống ống nhân quang trước khi được số hóa bởi hệ thống điện tử.
Hệ thống máy vi tính sẽ phân tích, tái tạo, hiệu chỉnh và trộn với hình ảnh cắt lớp vi tính bằng các thuật toán phức tạp cuối cùng cho ra hình ảnh PET/CT. Lịch sử phát triển của máy CT Sự ra đời của máy chụp cắt lớp vi tính CT có thể nói bắt đầu từ năm 1924 khi nhà khoa học Johann Radon xây dựng lý thuyết toán học tái tạo hình ảnh chụp cắt lớp; trải qua quá trình nghiên cứu lý thuyết xây dựng kỹ thuật chụp cắt lớp của nhiều tác giả như A. McLeod Cormack, đến năm 1971, chiếc máy chụp cắt lớp vi tính CT thương mại đầu tiên ra đời. Một loạt các mốc sự kiện đánh dấu sự phát triển của máy CT: Năm 1989 – máy CT 1 dãy ra đời Năm 1994 – máy CT 2 dãy xoắn ốc ra đời Năm 2001 – máy CT 16 dãy xoắn ốc ra đời Năm 2007 – máy CT 320 dãy xoắn ốc ra đời Một trong những mô hình đầu tiên chụp CT mất thời gian chụp khoảng 9 ngày, tiêu tốn 2,5 tiếng để tái tạo hình ảnh và thu được ảnh với độ phân giải thấp 80 x 80 Hình 1.
Mô hình chụp CT đầu tiên và hình ảnh chụp CT đầu tiên 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trở lại năm 1971, với máy CT đầu tiên, để quét được đoạn não dài 10 cm, mất thời gian 40 phút, mỗi lát cắt xoay được 180o được thực hiện trong 4 phút. Hiện nay, một máy CT 16 lát chỉ mất khoảng 0,5 giây cho một vòng quay, ảnh tái tạo chỉ mất vài mili giây.