CT ĐA LÁT CẮT: CÔNG NGHỆ HIỆN TẠI VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI

Báo cáo BTL Vi Xử Lý Bài dịch Công nghệ chẩn đoán hình ảnh 1 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ====o0o==== BÁO CÁO BÀI DỊCH CÔNG NGHỆ CHUẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I Đề tài CT ĐA LÁT CẮT CÔNG NGHỆ HIỆN TẠI VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thái Hà Sinh viên thực hiện Trần Văn Gạo 20121582 KT ĐTTT 09 – K57 Hà Nội, 122016 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC A TÓM TẮT 4 B NỘI DUNG 5 1 GIỚI THIỆU 5 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 10 2 1 GIÀN QUAY 11 2 2 ỐNG X.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ====o0o==== BÁO CÁO BÀI DỊCH CÔNG NGHỆ CHUẨN ĐỐN HÌNH ẢNH I Đề tài: CT ĐA LÁT CẮT: CÔNG NGHỆ HIỆN TẠI VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thái Hà Sinh viên thực : Trần Văn Gạo 20121582 KT ĐTTT 09 – K57 Hà Nội, 12/2016 Nhận xét giáo viên hướng dẫn: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Bài dịch: Công nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… MỤC LỤC A A TÓM TẮT Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 Từ giới thiệu vào đầu năm 1970, chụp cắt lớp điện toán (CT) trải qua tiến to lớn thời kì cơng nghệ tính ứng dụng lâm sàng Được dựa lịch sử phát triển CT CT sở điều trị, chương mô tả trạng cơng nghệ cố gắng để dự đốn trước phát triển tương lai Bên cạnh mô tả thành phần hệ thống CT điểm đặc biệt chỗ phát triển đột phá, chẳng hạn CT đa lát cắt tìm phương thức quét cho việc tạo ảnh tim Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 B NỘI DUNG GIỚI THIỆU Năm 1972, kĩ sư G.N Hounsfeild xây dựng máy CT X-quang lĩnh vực y tế thương mại cho công ty EMI, máy quét đầu túy sử dụng hệ thống bóng X-quang hệ thống hai hàng đầu dò (a dual-row detector) chuyển động từ từ quanh bệnh nhân Nó thu 12 lát cắt, với độ dày lát 13-mm, dựng lại ảnh với ma trận kích thước 80×80 pixels (Hình 1.1a) khoảng 35 phút Mặc dù hiệu máy quét CT gia tăng cách mạnh mẽ theo thời gian năm 1989, khơng có phát triển máy CT thơng thường Vào lúc đó, thời gian thu ảnh giảm từ 300s vào năm 1972 đến 1-2s, độ dày lát giảm tới 1mm có thể, độ phân giải mặt phẳng tăng từ cặp dòng cm (lp/cm) lên 10-15 lp/cm với ma trận đặc trưng 512×512 1.1a,b Sự phát triển cắt lớp điện tốn theo thời gian a Hình ảnh mặt cắt ngang não năm 1971 (b) lát cắt tổng thể não với mặt cắt dọc đối xứng, vòng đầu mặt cắt ngang vào năm 2007 (Hình ảnh Mayo Clinic Rochester) Như dự đoán vào cuối năm 1970 năm chí thập kỉ sau, thời gian thu máy CT học tiến xa cho việc thu ảnh chụp tim với chất lượng cao, khái niệm kĩ thuật hoàn tồn cho máy qt CT mà khơng cần phận chuyển động phần cho việc thu liệu nhanh mức 50ms đưa khuyến khích máy quét CT tim mạch (cardiovascular CT scanner (CVCT)) Sau đó, máy CT gọi máy quét “CT siêu nhanh” Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 (ultrafast CT scanners) hay “CT chùm điện tử” (electron beam CT (EBT hay EBCT) Giá thành cao chất lượng ảnh giới hạn với thể tích bao phủ thấp làm ngăn cản phổ biến phương thức này, sản xuất phân phối máy bị gián đoạn Dựa giới thiệu bước đầu cơng nghệ quay trịn để thu lượng liệu giàn xoay, xoay liên tục ống tia X đầu dị trở nên Khả xoay liên tục đưa đến phát triển máy quét CT xoắn ốc (spiral CT scanners) vào đầu năm 1990 (Crawford King 1990; Kalender cộng năm 1990), phương pháp đề xuất vài năm trước (Mori 1986; Nishimura Miyazaki 1988) Tập liệu thu lại mà khơng có nguy hiểm việc khơng đăng kí đăng kí kép chi tiết giải phẫu Các ảnh dựng lại vị trí dọc theo trục bệnh nhân (trục theo chiều dọc, trục z), việc dựng ảnh xếp chồng sử dụng để cải thiện độ phân giải theo chiều dọc Tập liệu trở thành sở cho ứng dụng CT chụp mạch (CTA) (Rubin cộng năm 1995), mà làm lên cách mạng việc đánh giá bệnh mạch máu theo cách không xâm lấn Khả thu tập liệu điều kiện tiên cho phát triển kĩ thuật xử lí ảnh chiều cải thiện nhiều mặt (MPR – multi-planar reformations), hiển thị mặt bị che (SSD – surface shaded displays) kĩ thuật biểu diễn khối (volume-rendering techniques – VRT), mà trở thành yếu tố thiết yếu ảnh y học ngày Nhược điểm CT xoắn ốc đơn lát cát thể tích bao phủ khơng đủ thở bệnh nhân thiếu xác khơng gian trục z chuẩn trực rộng Với máy quét CT xoắn ốc đơn độ phân giải đẳng hướng lí tưởng, tức là, độ phân giải bình đẳng trục khơng gian, đạt cho phạm vi quét hạn chế (Kalender 1995) Thể tích bao phủ rộng thời gian quét ngắn độ phân giải theo chiều dọc cải thiện trở nên có khả thi sau giới thiệu rộng rãi hệ thống CT lát cắt tất nhà sản xuất máy CT vào năm 1998 (Klingenbeck-Regn cộng vào năm 1999; McCollough Zink năm 199l Hu cộng năm 2000) Chất lượng tăng lên cho phép tối ưu hóa nhiều loại phương thức lâm sàng Thời gian khám chữa phương thức giảm cách đáng kể; mặt khác, phạm vi quét mở rộng đáng kể Hơn nữa, thể tích giải phẫu cho Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 quét thời gian quy định với bề rộng lát cắt giảm cách to lớn Theo cách này, nhiều ứng dụng lâm sàng mục tiêu độ phân giải đẳng hướng tầm tay với với hệ thống CT lát cắt CT nhiều hàng đầu dò (MDCT) phát triển cách mạnh mẽ thành mảng mà trước cho mục tiêu xa máy CT hệ thứ dựa quay học ống tia X cảm biến, tạo ảnh tim với việc thêm vào khả lựa chọn xung ECG cho phép thời gian quay giá đỡ giảm xuống 0.5s (Kachelriess cộng năm 2000; Ohnesorge cộng năm 2000) Mặc dù tất phát triển đầy triển vọng này, thách thức y học hạn chế hệ thống CT lát cắt Độ phân giải đẳng hướng cho ứng dụng thông thường chưa đạt nhiều ứng dụng địi hỏi vùng qt mở rộng, lát chuẩn trực rộng (4×2.5mm 4×3.75mm) phải chọn để làm cho việc quét khung thời gian hợp lí thêm đầy đủ Đối với cổng ECG CTA mạch vành, việc đặt ống động mạch động mạch bị vơi hóa nghiêm trọng tạo nên khó khăn cho chuẩn đốn, chủ yếu thể tích phần giả định kết độ phân giải không đủ theo chiều dọc (Nieman cộng 2001), hình ảnh xác thực bệnh nhân có nhịp tim cao khơng thể phân giải thời gian bị giới hạn Như bước tiến tiếp theo, giới thiệu hệ thống CT lát cắt vào năm 2000 với thời gian quét ngắn hơn, chưa đem lại cải tiến độ phân giải theo chiều dọc (sự chuẩn trực mỏng 8×1.25mm) Tiếp sau thực CT 16 lát cắt (Flohr cộng sự) 2002a, 2002b), mà làm cho thu cách đặn vùng kết cấu có ý nghĩa quan trọng với độ phân giải không gian đẳng hướng nhỏ cỡ millimeter Cổng ECG quét tim nâng cao cải tiến độ phân giải thời gian thu cách giảm thời giam quay giá đỡ xuống 0.375s cải tiến độ phân giải không gian (Nieman cộng 2002; Ropers cộng 2003) Thế hệ hệ thống CT 64 lát cắt giới thiệu vào năm 2004 tiêu chuẩn thành lập phân khúc thị trường cao cấp Hai khái niệm scanner khác giới thiệu nhà cung cấp: “khái niệm thể tích (volume)” theo đuổi GE, Philips Toshiba nhắm vào tiến xa việc tăng thể tích bao phủ cách sử dụng 64 hàng đầu dò thay cho 16 hàng mà khơng làm thay đổi thơng số vật lí máy chụp cắt lớp so sánh tương ứng với phiên máy 16 lát cắt “Khái niệm độ phân giải” theo đuổi Siemens sử dụng 32 hàng detector vật lý phối Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 hợp với việc lấy mẫu kép theo trục z, kĩ thuật lấy mẫu-z lọc cho phép chuyển động có chu kì điểm hội tụ (focal spot) theo hướng z, để thu đồng thời 64 lát cắt chồng chéo với mục đích làm tăng mức độ độc lập độ phân giải theo chiều dọc giảm giả tạo xoắn ốc (Flohr cộng 2004, 2005a) Với hệ máy chụp cắt lớp này, kiểm tra dùng CT chụp mạch với độ phân giải nhỏ milimet mặt có động mạch trở nên thực phạm vi giải phẫu mở rộng Độ phân giải thời gian cải thiện thời gian quay giá đỡ giảm xuống 0.33s có khả để tăng chắn lâm sàng việc quét cổng ECG nhịp tim cao, giảm cách đáng kể số lượng bệnh nhân cần kiểm soát nhịp tim tạo điều kiện thuận lợi cho tích hợp máy CT chụp động mạch vành vào thuật toán lâm sàng thường quy (Leschka cộng 2005; Raff cộng 2005) Ngày nay, máy chụp nguồn đưa thời gian quay vòng giảm xuống 0.3s thu lên tới 128 lát cắt với độ phân giải đẳng hướng giảm 0.3mm (Siemens SOMATOM Definition AS+) Vào cuối năm 2007, hai nhà sản xuất Philips Toshiba giới thiệu máy chụp đơn nguồn mà thu 256 320 lát vòng quay, cách tương ứng, tuân theo “Định luật Moore CT đa lát cắt (Multislice CT- MSCT)” Khi nhìn lại số lát cắt hệ thống CT đa lát cắt so với năm giới thiệu thị trường chúng, số lượng lát cắt tăng theo hàm số mũ thời gian, gần gấp đôi sau năm Đây điều thú vị tương tự với định luật Moore lĩnh vực vi điện tử Điều xem tăng số lượng lát cắt chuyển thành lợi ích lâm sàng hệ thống có thành lâm sàng chứng minh tăng thêm giá đầu dò lớn Theo đuổi hướng khác phát triển công nghệ, vào năm 2005, hệ thống CT nguồn kép (2 nguồn) (DSCT-dual-source CT) đầu tiên, nghĩa là, hệ thống CT với ống tia X đầu dò tương ứng với góc lệch 90°, giới thiệu nhà cung cấp (Flohr cộng 2006) Lợi ích DSCT việc quét tim cải thiện độ phân giải không gian Một máy quét loại cung cấp độ phân giải không gian phần tư thời gian quay giá, không phụ thuộc vào nhịp tim bệnh nhân mà không cần kĩ thuật xây dựng lại nhiều đoạn Các máy quét DSCT cho thấy đặc tính đầy triển vọng cho ứng dụng chụp tia X nói chung Đầu tiên, hai ống tia X điều khiển cách đồng thời theo đường xoắn ốc chuẩn phương thức thu Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 liên tục, theo cách cung cấp lượng dự trữ cao cần thiết Thêm vào đó, ống tia X điều khiển theo thiết lập KV khác cách lọc khác nhau, cách cho phép việc thu nguồn lượng khác Các ứng dụng tiềm CT nguồn bao gồm mô tả đặc điểm mô, xác định hàm lượng canxi xác định thể tích khối máu vùng việc làm tăng tương phản Bài dịch: Công nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 THIẾT KẾ HỆ THỐNG Chất lượng tổng thể hệ thống MDCT (Multi-detector row CT) phụ thuộc vào số yếu tố Các yếu tố bao gồm giàn quay, nguồn tia X, máy phát điện công suất lớn, cảm biến điện tử cảm biến, hệ thống truyền tín hiệu (vịng trượt – slip ring) hệ thống máy tính cho việc thao tác tái tạo ảnh Hình 1.2 Các thành phần hệ thống hệ thống CT hệ thứ đại Các hệ thống hệ sử dụng chùm tia mảnh chuẩn trực yêu cầu dịch chuyển chùm tia mỏng nguyên tố cảm biến đơn trước bước quay để quét tất đối tượng Thế hệ máy quét thứ sử dụng chùm tia hình quạt nhỏ, u cầu mơ hình dịch chuyển quay nguồn tia X dãy cảm biến nhỏ, ngược lại với chùm tia hình quạt hệ máy quét thứ bao phủ tồn đối tượng cho phép có chuyển động quay ống tia X cảm biến xung quanh bệnh nhân Bài dịch: Công nghệ chẩn đốn hình ảnh 2.1 2016 GIÀN QUAY Các máy quét CT hệ thứ ba sử dụng gọi hình học “xoay/xoay”, ống tia X đầu dò gắn lên giàn quay quay xung quanh bệnh nhân (Hình 1.2) Trong hệ thống MDCT, đầu dị gồm có vài hàng khoảng 700 nguyên tố đầu dò mà bao phủ trường quét vùng quan sát (scan field of viewSFOV) thường 50cm Sự suy giảm tia X bệnh nhân đo nguyên tố đầu dò đơn lẻ Tất giá trị đo thu vị trí góc hệ thống đo tạo thành “phép chiếu” hay “phép nhìn” Một cách tiêu biểu, 1000 phép chiếu đo vòng 360° Yêu cầu quan trọng việc thiết kế khí giàn khung độ ổn định tiêu điểm hội tụ vị trí đầu dị suốt vòng quay, đặc biệt vấn đề tốc độ quay tăng lên nhanh chóng hệ thống CT đại (từ 0.75s vào năm 1994 đến 0.3s vào năm 2007) Do đó, hỗ trợ mặt khí cho ống tia X, ống chuẩn trực hệ thống đo lưỡng liệu (data measurement system) phải thiết kế để chịu lực hấp dẫn lớn kết hợp với quay giàn khung nhanh (~17g 0.42s thời gian quay, ~33g 0.33s thời gian quay) 2.2 ỐNG X QUANG VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN Sự kết hợp ống tia X tiên tiến nhất/máy phát cung cấp lượng cao 60-100kW, thường thường khác tùy theo điện áp người dùng lựa chọn, 80kV, 100kV, 120kV 140kV Những ứng dụng lâm sàng khác yêu cầu phổ tia X khác đó, thiết lập kV khác việc tối ưu hóa chất lượng hình ảnh và/hoặc tỉ lệ tín hiệu nhiễu liều thấp mà tốt Trong thiết kế ống thơng thường, anode đặc trưng có đường kính 160-200mm quay bóng chân khơng (Hình 1.3) 10 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 3.3 2016 CT TIM MẠCH CỔNG ECG VÀ NÚT BẤM ECG 3.3.1 NGUYÊN LÍ CỦA CỔNG ECG VÀ NÚT BẤM ECG Với kiểm tra đồng vùng tim, việc quét quanh trục ECG-triggered quét xoắn ốc ECG-gated sử dụng Sự miêu tả chung kĩ thuật việc quét CT điều khiển ECG tìm tìm Flohr cộng (năm 2003b) Trong việc quét quanh trục ECG-triggered, toàn thể tích tim bao phủ quét quanh trục theo sau kĩ thuật “step and shoot” Số lượng ảnh lần quét tương ứng với số lượng lát đầu dị tích cực Ở lần quét quanh trục, bàn di chuyển với vị trí z Vì thời gian cần thiết để di chuyển bàn nhịp tim giây sử dụng cho việc thu liệu, mà giới hạn độ rộng lát nhỏ tới 2.5mm với CT lát 1.25mm với CT lát toàn tim bao phủ khoảng thời gian thở Dữ liệu quét thu với độ lệch thời gian định nghĩa trước có quan hệ với sóng R tín hiệu ECG bệnh nhân, mà có quan hệ (được đưa tỉ lệ phần trăm chắn khoảng cách thời gian RR) chắn (được đưa ms) làm tăng làm nghịch đảo (Ohne-Sorge cộng năm 2000; Flohr Ohnesorge năm 2001); xem Hình 1.14 Để cải thiện độ phân giải thời gian, cách tái tạo thay đổi liệu quét phận đề xuất (Ohnesorge cộng năm 2000; Flohr Ohne-Sorge năm 2001), mà đưa độ phân giải thời gian lên tới nửa thời gian quay ảnh vùng quan tâm trung tâm thích đáng Các hệ thống CT 16 lát 64 lát đưa thời gian quay ngắn 0.4s, 0.37s thập chí 0.33s Trong trường hợp này, độ phân giải thời gian tốt 200ms, 185ms 165ms 26 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 Hình 1.11.Ngun lý việc lấy mẫu z cải tiến với kĩ thuật điểm hội tụ chuyển động trục z Do chuyển động có chu kì điểm hội tụ theo hướng z, phép độc hai sau M lát chuyển đổi thành nửa độ rộng lát chuẩn trực S coll/2 đồng tâm lồng thành phép chiếu 2M lát 27 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 Hình 1.12.Minh họa độ phân giải trục z hệ thống MDCT sử dụng công nghệ điểm hội tụ z-flying MPRs ảo ảnh giả tạo độ phân giải z (thêm vào độ phân giả cao Catphan, thí nghiệm giả tạo, Salem, NY, quanh 90 o) phép quét đồng tâm hàm pitch Dữ liệu quét thu lại với phép chuẩn trực 32×0.6mm chế độ thu 64 lát sử dụng điểm hội tụ z-flying tái tạo lại với độ rộng lát nhỏ (trên danh nghĩa 0.6mm) tâm vật thể nhọn Không phụ thuộc vào pith, tất mẫu vạch lên tới 16lp/cm quan sát thấy Các mẫu với 15lp/cm mà vng góc xác với trục z, tương ứng với độ phân giải chiều dọc 0.33mm Hình 1.13: Sự suy giảm yếu tố giả xoắn ốc với kĩ thuật điểm hội tụ z-flying Bên trái: Quét ngực vứi phép chuẩn trực 32×0.6mm chế độ thu 64 lát cắt với điểm hội tụ z-fying pitch 1.5 Bên phải: Cũng phép quét vậy, sử dụng vị trí hội tụ điểm hội tụ z-flying việc tái tạo ảnh Điều đáp ứng cách tốt để đánh giá liệu xoắn ốc 32 lát thu mà không dùng điểm hội tụ z-flying Do việc lấy mẫu theo chiều dọc cải thiện với điểm hội tụ z-flying (bên trái), yếu tố giả tạo phép nội suy xoắn ốc (những kết cấu giả đối tượng tương phản cao) xóa bỏ mà khơng làm giảm độ phân giải trục z 28 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 Hình 1.14 Minh họa sơ lược pha tuyệt đối tương đối khảo sát CT ECG-điều khiển việc giải phẫu tim Với cổng EEG hổi tưởng lại, khối tim bao phủ liên tục việc quét xoắn ốc Tín hiệu ECG bệnh nhân thu cách đồng thời vwois việc thu tín hiệu phép lựa chọn hồi tưởng lại đoạn tín hiệu sử dụng cho việc tái tạo ảnh Chỉ có liệu quét thu pha tim định rõ từ trước, thường thường pha diastolic sử dụng việc tái tạo ảnh (Kachelriess cộng năm 2000; Ohnesorge cộng năm 2001) Các đoạn liệu góp phần vào việc bắt đầu tạo ảnh với độ lệch người dùng định rõ có liên quan tới thời điểm bắt đầu sóng R, tương tự việc quét quanh trục ECG-triggered; xem Hình 1.15 Hình 1.15 Ngun lí qt xoắn ốc ECG-gated hồi tưởng với việc tái tạo đơn đoạn Tín hiệu ECG bệnh nhân cho thấy hàm thời gian trục nằm ngang, vị trí 29 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 lát đầu dị có liên quan tới bệnh nhân cho thấy trục thẳng đứng (ví dụ cho hệ thống CT lát cắt) Bàn bệnh nhân di chuyển liên tục, liệu quét xoắn ốc liên tực khối tim thu lại Chỉ có liệu quét thu pha tim định rõ trước, thường thường, pha diastolic, sử dụng cho việc tái tạo ảnh (được cho thấy hộp đỏ) Phép nội suy xoắn ốc minh họa cho số góc chiếu điển hình Việc tái tạo ảnh thường bao gồm phần: nội suy xoắn ốc hàng đa đầu dò để cân cho việc di chuyển bàn liên tục để thu ảnh mong muốn vị trí z, sau đó, xây dựng lại việc quét phận đoạn liệu quanh trục ( Hình 1.15) 3.3.2 TÁI TẠO NHIỀU ĐOẠN VÀ ĐƠN ĐOẠN CỦA ECG-GATE Trong phép tái tạo đơn đoạn, liệu xoắn ốc nhiều lát kề từ giai đoạn tim dùng để tạo thành đoạn liệu phận đơn lát ảnh; xem Hình 1.15 Ở nhịp tim thấp, phép tái tạo đơn đoạn mang lại cân tốt độ phân giải thời gian ổn định bao phủ thể tích thích hợp với lát mỏng Độ phân giải thời gian ảnh cải thiện lên đến t rot/(2N) cách sử dụng liệu quét sau N chu kì tim cho việc tạo ảnh phép tái tạo gọi đa đoạn (Kachelriess cộng năm 2000; Taguchi cộng năm 2000; Cesmeli cộng năm 2001; Flohr Ohnesorge năm 2001) t rot thời gian quay giàn khung máy quét CT Với việc N tăng độ phân giải thời gian tốt thu được, trả giá việc quét khối chậm hơn: vị trí z tim phải thấy lát đầu dị thời điểm chu kì tim Như hệ quả, N lớn nhịp tim bệnh nhâ thấp pitch xoắn ốc phải giảm nhiều Với kĩ thuật này, nhịp tim bệnh nhân thời gian quay giàn khung máy quét phải đồng xá phép cải thiện độ phân giải thời gian Phụ thuộc vào mối quan hệ thời gian quay nhịp tim bệnh nhân, độ phân giải thời gian thường không cố định, mà thay đổi nửa 1/(2N) lần thời gian quay giàn khung phép tái tạo N đoạn Có “điểm ngọt” (sweet spots), nhịp tim với độ phân giải tối ưu hóa nhịp tim mà độ phân giải thời gian cải thiện vượt nửa thời gian quay giàn khung Cách sử dụng đa đoạn dựa vào chu kì hồn thành chuyển động tim, chúng gặp phải hạn chế chúng với bệnh nhân mà có chứng loạn nhịp tim bệnh nhân mà nhịp tim thay đổi lần 30 Bài dịch: Công nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 kiểm tra Chúng cải thiện chất lượng ảnh trường hợp chọn, độ tin cậy việc thu ảnh có chất lượng tốt với phép tái tạo N-đoạn giảm xuống với việc tăng N Nói chung, thực hành lâm sàng cho thấy việc sử dụng lát nhịp tim thấp đoạn N2 với nhịp tim cao (Flohr Ohnesorge năm 2001; Flohr cộng năm 2003b) Việc tái tạo ảnh pha tim khác thực cách thay đổi điểm bắt đầu đoạn liệu sử dụng cho việc tái tạo ảnh có quan hệ với sóng R Với vị trí bắt đầu đưa ra, chùm ảnh vị trí z khác bao phủ khối nhỏ tim xây dựng lại nhờ việc thu liệu đa lát cắt (Ohnesirge cộng năm 2000; Flohr Ohnesorge năm 2001) ECG-triggering sau phối hợp với việc thu “step and shoot” lát quanh trục có lợi ích liều bệnh nhân nhỏ quét xoắn ốc ECG-gated, liệu quét thu giai đoạn tim chọn trước Nó nhiên lại khơng mang lại việc bao phủ khối liên tục với lát chồng nhau, chi tiết giải phẫu không ghi tránh Hơn nữa, việc tái tạo ảnh giai đoạn khác chu kì tim cho việc đánh giá chức khơng thể Vì việc quét quanh trục ECGtriggered phụ thuộc vào việc dự đoán tin cậy khoảng thời gian RR bệnh nhân cách sử dụng giá trị trung bình khoảng RR trước đó, phương pháp gặp phải giới hạn với bệnh nhân có chứng loạn nhịp tim nghiêm trọng Để giữ lợi ích CT xoắn ốc ECG-gated, giảm liều bệnh nhân, biến đổi liều ECG-controlled phát triển (Jakibs cộng năm 2002) Trong quét xoắn ốc, đầu ống tia X biến đổi theo điện tâm đồ ECG bệnh nhân Nó giữ giá trị quy định giai đoạn xác định người dùng chu kì tim, nói chung đến cuối giai đoạn tâm trương Trong suốt giai đoạn nghỉ chu kì tim đầu ống giảm cách đặc biệt đến 20% giá trị quy định nó, khơng cắt hồn tồn phép tạo ảnh suốt tồn chu kì tim Phụ thuộc vào nhịp tim, liều giảm 30-50% chứng minh nghiên cứu lâm sàng (Jakobs cộng năm 2002) Cải tiến chủ yếu máy quét lát đến 64 lát bao gồm độ phân giải thời gian cải thiện thời gian quay giàn khung ngắn hơn, độ phân giải không gian tốt chuẩn trực nhỏ millimeter thời gian kiểm tra giảm đáng kể (Flohr Ohnesorge năm 2001; Flohr cộng năm 2003b); xem Hình 1.16 31 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 Hình 1.16 Sự phát triển độ phân giải theo chiều dọc việc quét tim ECG-gated từ CT lát đến 64 lát Máy quét CT lát với phép chuẩn trục 4×1mm (ở dưới) giải đối tượng 0.9-1mm Với phép chuẩn trục 16×0.75mm, đối tượng 0.6mm phác họa (ở giữa) Máy quét CT 64 lát với phép chuẩn trực 64×0.6mm lấy mẫu z kép giải đối tượng 0.4mm thơng thường (ở trên) Các ví dụ mơ tả tình lâm sàng tương ứng với bệnh nhân (một ống động mạch vành đầu LAD) Với hệ thống 64 lát, chứng hẹp động mạch trở lại đặt ống (mũi tên) đánh giá Trường hợp át cho phép Hospital de Coracao, Sao Paulo, Brazil; trường hợp 16 lát cho phép Dr A.Kuttner, Tubingen Universitu, Đức, trường hợp 64 lát cho phép Dr.C.M.Wong, Hong Kong, Trung Quốc 32 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 3.4 2016 CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN HAI NGUỒN Một hạn chế CT mô có thành phần hóa học khác có độ suy giảm với tia X giống lại có giá trị Hounsfield Điều làm cho việc phân biệt phân loại loại mô đầy thách thức Các ví dụ kinh điển việc phân biệt mảng vơi hóa máu bị iot q đặc tổn thương làm tăng độ tương phản Ngoài vấn đề việc phân biệt phân loại, khơng rõ ràng số lượng CT cản trở tính tin cậy phép đo định lượng Ngay việc định lượng dường đơn giản nồng độ I ốt, độ xác giá trị đo bị giới hạn diện loại mơ Ví dụ, việc xác định lượng tăng I ốt tổn thương mô mềm việc sử dụng vùng cần quan tâm thực việc đo lường tổn thương, số CT trung bình đo phản ánh khơng tăng lên I ốt mà cịn nằm mơ mềm Để khác phục giới hạn này, thông tin cần bổ sung Bằng cách nhìn vào suy giảm vật liệu với hai lượng khác nhau, vật liệu xương I ốt phân biệt (xem Hình 1.17) Hình 1.17 Nguyên lí CT hai nguồn: sử dụng hai ống tia X đầu dò định nghĩa Siemens Somatom, hai ống điều khiển lượng khác (80kV 140kV) phát tia X phổ khác Trong ảo ảnh với cấu trúc có độ suy giảm tương tự lượng, chẳng hạn ví dụ ảnh ảo với xương (màu xanh-green) ống lấp đầy I ốt (màu cam), thông tin bổ sung sử dụng để mơ tả phân biệt hai nguyên liệu giá trị HU khác lượng khác 33 2016 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh Các nghiên cứu phương pháp CT hai nguồn CT tiến hành vào năm 1970 (Macovski cộng năm 1976; Alvarez Macovski năm 1976), chưa làm thành chương trình lâm sang, chủ yếu liệu cho điện áp ống khác phả thu hai điểm khác thời gian Vào năm 1980, thu liệu hai nguồn gần đồng thời sử dụng hệ thống CT thương mại sửa đổi (Kalender cộng năm 1987) Trong q trình quay cạp ống tia-đầu dị, điện áp ống ngắt nhanh chóng cho lần đọc đầu dò giá trị cao thấp hai liệu thơ (phép chiếu) thu lại gần đồng thời hai điện áp ống khác Ứng dụng thời điểm đo mật độ xương; nhiên, ứng dụng chứng minh cho việc tăng lên giá, khả năng lượng kép không thực hệ CT sau Với giới thiệu CT hai nguồn, cách tiếp cận cho CT hai nguồn trở nên thực mặt lâm sàng Thiết kế máy quét cho phép việc điều chỉnh khơng điện áp ống tia mà cịn dòng ống cho cặp ống/đầu cho phép việc thu liệu cách đồng thời Các ảnh từ cặp ống tia-đầu dò tái tạo riêng rẽ, việc xử lí ảnh gốc sau dùng để trích xuất thơng tin lượng kép Ngoài cách này, phương pháp thu khác cho ảnh gốc CT lượng kép sử dụng hệ thống nguồn đơn đưa Các cách tiếp cận với sau hai lần quét xoắn ốc hai lần quét liên tục thuật lại Với cấu trúc tổ chức tĩnh mà khơng động lực tăng độ tương phản, kĩ thuật thu có khả mắt Tuy nhiên, với hầu hết việc quét bệnh nhân, điều trước hết không đáp ứng Sự chuyển động, rung thay đổi nồng độ chất tương phản hai việc thu dẫn đến việc ghi thành phần lạ thông tin lượng hai nguồn sai Chi tiết tổng quan kĩ thuật ứng dụng lâm sang CT hai nguồn thấy tương ứng chương 36 SỰ PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI Xu hướng tiến phía số lượng lớn lát cắt không thúc đẩy nhu cầu tăng tốc độ quét chế độ thu xoắn ốc, mà ứng dụng lâm sàng mà có tiềm trở thành với thiết kế hệ thống đầu dò Việc thu ảnh khối động trở nên khả thi, mở tồn hình ảnh ứng dụng, chẳng hạn nghiên cứu chức truyền dịch Gần đây, Toshiba Siemens giới thiệu mục tiêu hệ thống cho ứng dụng này, lần theo đuổi đường 34 Bài dịch: Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh 2016 công nghệ khác để đạt mục tiêu Toshiba giới thiệu máy quét 320 lát mà cho phép bao phủ toàn quan lần quay Nó dựa máy quét mẫu ban đầu với 256×0.5mm ngun tố đầu dị (Mori cộng năm 2004, 2006) Siemens giới thiệu máy quét 128 lát với chế độ chuyển độn xoắn ốc động mà cho phép thu liệu 4D khối lớn Hình 1.18 cho thấy ví dụ việc quét truyền dịch tồn não thu với cơng nghệ Các hệ thống mẫu có mà sử dụng CsI-aSi sử dụng cơng nghệ đầu dị hình phẳng, ban đầu sử dụng cho việc chụp tia X thông mạch, mà bị hạn chế độ phân giải thấp tốc độ quét Thời gian quay giàn khung ngăn