Nguyên lý CT đa lát (MSCT)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Bộ môn CN điện tử và Kỹ thuật Y sinh ====o0o==== BÁO CÁO BÀI DỊCH Môn công nghệ chẩn đoán hình ảnh I Đề tài Nguyên lý CT đa lát (MSCT) Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thái Hà Sinh viên thực hiện Nguyễn Trọng Nghĩa MSSV 20122145 Hà Nội, 122016 I GIỚI THIỆU VỀ CT ĐA LÁT CẮT (MSCT MULTI SLICE COMPUTED TOMOGRAPHY) 2 II NGUYÊN LÝ MSCT 3 1 Hạn chế của vòng trượt đơn lát và Máy quét xoắn ốc 3 2 Detectors MSCT 3 3 Hệ thống thu thập dữ liệu MSCT 5 4.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Bộ mơn CN điện tử Kỹ thuật Y sinh ====o0o==== BÁO CÁO BÀI DỊCH Môn công nghệ chẩn đốn hình ảnh I Đề tài: Ngun lý CT đa lát (MSCT) Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thái Hà Sinh viên thực : Nguyễn Trọng Nghĩa MSSV: 20122145 Hà Nội, 12/2016 I GIỚI THIỆU VỀ CT ĐA LÁT CẮT (MSCT-MULTI SLICE COMPUTED TOMOGRAPHY) Cái nhìn lịch sử phát triển MSCT quan tâm ngày tăng v ề liều CT Chụp cắt lớp (CT) đưa vào thực hành lâm sàng vào năm 1972 cu ộc cách mạng hình ảnh x-ray cách cung cấp hình ảnh ch ất lượng cao c m ặt cắt ngang thể Các kỹ thuật đặc biệt giới thiệu cải thiện độ phân giải tương phản thấp để hình dung tốt mô mềm, với liều lượng xạ tương đối cao hấp thụ Các tiềm ban đầu phương thức tạo ảnh thực phát triển cơng nghệ nhanh chóng, kết m ột mở rộng liên tục ứng dụng CT, bao gồm ví dụ: nhi CT, CT ch ụp m ạch, CT tim, sàng lọc CT, CT động hướng dẫn CT X quang can thi ệp K ết qu ả là, số lần kiểm tra tăng lên đến mức mà CT có m ột tác động đáng kể khơng ảnh x-ray mà cịn bệnh nhân dân s ố ti ếp xúc v ới tia X y tế Các CT multislice (MSCT), đa detectorrow CT (MDCT), m ột hệ th ống CT trang bị nhiều hàng máy dò CT đ ể tạo hình ảnh nhi ều ph ần hệ thống CT có đặc tính riêng biệt từ hệ thống CT thơng th ường, mà ch ỉ có dịng dò CT Sự đời hệ thống máy dò tiên tiến kết h ợp với chức quét xoắn ốc cải thiện đáng k ể hiệu suất CT v ề ph ạm vi ảnh, thời gian để kiểm tra, độ phân giải hình ảnh Đồng th ời, thời gian quét (thời gian cần thiết) rút ngắn xuống 0,5 giây chi ều r ộng c slice (mặt phẳng chụp cắt lớp) giảm đến 0.5mm Do đó, cải tiến vượt bậc thực kỹ thuật chẩn đoán CT-based Kể từ tác động lâm sàng tuyệt vời chứng minh, MSCT trở nên nhanh chóng lan r ộng Bài viết nêu điều đặc điểm MSCT II NGUYÊN LÝ MSCT Hạn chế vòng trượt đơn lát Máy quét xoắn ốc Ngay sau xuất vào cuối năm 1980, máy quét vòng tr ượt xoắn ốc (spiral) CT thông qua nhanh chóng s ớm tr thành chu ẩn đ ể chụp CT thể Tuy nhiên, vấn đề quan trọng trở thành hi ển nhiên: xoắn ốc CT gây khó khăn cho mặt kỹ thuật ống x-ray Ví dụ, vùng bụng-chậu CT xoắn ốc bao gồm 60 cm (600 mm) giải phẫu v ới độ dày mm lát, (do địi hỏi 120 vịng quay), yếu tố kỹ thuật điển hình (120 kilôvôn [đ ỉnh] [KVP] , 250 mA, 1-s thời gian luân chuyển) thu tổng cộng 3,6 × 10 J nhiệt ống anode x-ray Trước vòng trượt CT xuất ta thu nhiệt lượng với kỹ thuật tương đương (120 KVP, 250 mA, 1-s quét) 30.000 J, ph ần nhiều số có thời gian giải nhiệt tương đối dài (vài giây) Một giải pháp đơn giản cho vấn đề nhiệt độ này, tất nhiên, đ ể phát tri ển ống x-ray với công suất nhiệt cao hơn; ống ASND tiếp tục phát triển Một phương pháp khác sử dụng hiệu có sẵn tia x-ray: n ếu chùm tia x-ray mở rộng z -direction (độ dày lát) nhiều hàng máy dị sử dụng, sau liệu có th ể thu th ập lát thời điểm Cách tiếp cận làm giảm số phép quay giảm sử dụng ống x-ray làm giảm lượng nhiệt tỏa Đây ý tưởng MSCT Mặc dù hai máy quét hệ thứ ba thứ tư sử dụng phổ bi ến máy quét đơn lát, tất máy quét multislice dựa n ền tảng hệ thứ ba Vì vậy, thảo luận sau đây, mơ hình máy quét th ế h ệ thứ ba đưa nghiên cứu Detectors MSCT Sự khác biệt đơn lát CT (SSCT) phần cứng MSCT việc thiết kế mảng detector, minh họa hình Mảng dị SSCT chiều ( hình ); là, họ bao gồm số lượng lớn (thường 750 hơn) detector hàng slice chi ếu xạ đ ể đánh chặn chùm x-ray hình quạt Trong hướng dày slice ( z -direction), máy dò nguyên khối, tức yếu tố đủ dài (thường khoảng 20 mm) đ ể đánh chặn toàn chiều rộng chùm tia x-ray, bao gồm m ột ph ần vùng n ửa t ối ( đây, thuật ngữ " x-ray độ rộng chùm "ln ln đề cập đ ến kích th ước c tia xray dọc theo z trục-có nghĩa là, theo hướng dày slice) Trong MSCT, detector SSCT nguyên khối z -direction chia thành nhiều yếu tố phát nhỏ hơn, tạo thành mảng chiều ( Hình ) Thay hàng máy dò bao gồm fanbeam, có nhi ều, hàng song song c máy dị Hình 1. (trái) mảng ssct chứa hàng detector (phải) msct mảng với số hàng detector nhỏ Trước tiếp tục thảo luận, có lưu ý là: việc sử dụng thuật ngữ "MSCT" phổ biến Những người khác sử dụng thuật ngữ "multirow CT" "nhiều hàng đầu dị CT (MDCT)" họ mô tả chi ti ết công nghệ so với thuật ngữ "multislice CT." Trong suốt vi ết này, nhiên, thuật ngữ "MSCT" sử dụng Máy quét với nhiều dòng dò mở r ộng z trục x-ray chùm giới thiệu Elscint năm 1992 (CT-Twin) Máy qt có hàng máy dị, cho phép liệu cho lát thu m ột lúc, phát triển chủ yếu để giúp giải vấn đề nóng ống x-ray Với máy dò liền kề mở to tia x-quang, máy quét thu thập li ệu cho lát lúc làm giảm thời gian ki ểm tra kéo dài Các máy quét "kỷ nguyên MSCT đại" giới thiệu vào cu ối năm 1998 mô tả thảo luận sau Hệ thống thu thập liệu MSCT Một thiết kế máy dò sử dụng trong máy quét MSCT đại ( Hình ) gồm 16 hàng yếu tố phát hi ện, m ỗi dãy dài 1,25 mm z -direction, với tổng số chiều dài trục z 20 mm Về nguyên tắc, đồng thời thu thập liệu cho 16 lát, 1,25 mm dày; Tuy nhiên, phương pháp đòi hỏi phải xử lý lượng lớn liệu nhanh chóng, máy qt điển hình có 1.000 lượt xem vịng quay Nếu có 800 đầu dị hàng 16 hàng, sau gần 13 triệu phép đo ph ải th ực hi ện vòng xoay với thời gian ngắn 0,5 s Do hạn chế ban đầu việc mua xử lý m ột lượng l ớn li ệu, phiên máy quét đại MSCT gi ới hạn thu nhận li ệu đ ồng thời với lát Bốn phát "hàng" tương ứng với lát đồng thời thu thập liệu thành "kênh" liệu song song, mà máy quét 4-lát đ ược nói đến có kênh liệu Những máy quét 4-lát lại linh hoạt độ dày lát Ví dụ cấu hình máy dị sử dụng với kênh minh họa Hình cho phiên 4-lát dò MSCT: dựa thi ết k ế máy dị mơ t ả trước (16 hàng yếu tố 1,25 mm) dựa "mảng thích nghi "bao gồm yếu tố phát kích c ỡ khác (thi ết k ế máy dò khác sử dụng nhà sản xuất khác) ( , ) Hình Sử dụng linh hoạt dò máy quét msct lát (a) nhóm bốn yếu tố 1,25-mm-rộng có liên quan đến hoạt động máy dị 5-mm-rộng (b) yếu tố có liên quan cặp để hoạt động máy dò 2,5-mm (c) nội, yếu tố thích nghi mảng có liên quan đến hoạt động máy dò mm (1 + 1,5 + 2,5), với bên ngoài, yếu tố mm, mang bốn 5-mm lát (d) yếu tố liên kết cặp để tạo thành máy dò 2,5-mm (1 + 1,5), mà với hai máy dò 2,5-mm, thu thập liệu bốn 2,5-mm lát Cấu hình máy dị ứng dụng cho thiết kế máy dò bao gồm 16 hàng yếu tố 1,25-mm cho việc thu lát minh họa Hình 2A 2B Trong Hình 2A , yếu tố nhóm có liên quan tới hoạt động máy dị mm (4 × 1,25) Kết bốn máy dò mm bao gồm tổng z trục chiều dài 20 mm Khi chùm 20-mm rộng x-ray sử dụng, lát với độ dày mm mua Việc mua mm lát kết hợp thành 10-mm lát, muốn Trong Hình 2B , cặp yếu tố phát có liên quan đến chức bốn máy dị 2,5-mm (2 × 1,25) Khi chùm 10 mm rộng x-ray sử dụng, bốn 2,5-mm lát mua m ột lúc Một lần nữa, kết 2,5-mm lát có th ể kết hợp đ ể tạo thành mm lát (5-mm lát trục thường ưa thích dành cho mục đích gi ải thích) Khả thứ ba sử dụng chùm tia X 5-mm-rộng để chi ếu xạ ch ỉ có y ếu t ố phát cá nhân cho việc mua lại bốn 1,25-mm lát Tuy nhiên, khả khác để liên kết yếu tố ba sử dụng m ột chùm tia X 15 mm rộng để có bốn 3,75-mm lát Tương tự vậy, yếu tố cá nhân mảng thích ứng liên kết cách thích hợp để có bốn 5-mm lát ( Fig 2C ) bốn 2,5-mm lát ( Fig 2D ) Một khả khác sử dụng 4-mm-rộng chùm tia x-ray (mà chiếu xạ phần nguyên tố 1,5-mm) để mang bốn 1-mm lát Lát mỏng kết hợp để tạo thành lát dày cho mục đích gi ải thích, cần thiết Khi công nghệ thu thập liệu tiên tiến, nhiều kênh liệu cung cấp phép việc mua lại đồng thời lát Một phiên 8-kênh hệ thống bao gồm mảng phát Hình 2A 2B (được giới thiệu khoảng y sau) có tám 2,5-mm lát hay tám 1,25-mm lát (có th ể kết hợp để tạo thành lát dày để giải thích) Độ dày lát millimet độ phân giải đẳng hướng Các máy quét 4-lát 8-lát MSCT vừa mơ tả có kh ả ch ụp lát siêu mỏng ( "dưới milimet") (nhưng thời gian) cách chu ẩn trực chùm tia x-ray z trục đến phần chiếu xạ yếu tố phát mảng máy dị.Ví dụ, mảng phát Hình 2A , chùm tia x-ray chuẩn trực để có chiều rộng 1,25-mm s ắp đ ặt cho đứng trụ phần chiếu xạ yếu tố máy dị, sau lát, dày m ỗi 0.625 mm, thể thu Bởi có milimet lát có th ể mua lại đồng th ời v ới máy quét MSCT trước đó, khả khơng sử dụng rộng rãi hạn ch ế độ dài lần quét theo trục z làm nóng ống tia X Quét millimet phải chờ đợi đời máy quét 16-lát Máy quét CT 16 lát Việc lắp đặt máy quét MSCT cung cấp 16 kênh li ệu cho 16 lát đ ồng thời có bắt đầu vào năm 2002 Ngoài việc đồng thời chụp lên đến 16 lát, mảng dò kết hợp với máy quét 16-lát thi ết kế l ại phép lát mỏng để thu tốt Mảng Detector cho mơ hình máy qt 16 lát cắt khác minh họa hình Lưu ý tất mơ hình, 16 ngun tố máy dò dọc theo z trục nửa kích thước yếu tố ngồi cùng, cho phép việc mua l ại đ ồng th ời 16 lát m ỏng (dày t 0,5 mm dày 0,75 mm, tùy thuộc vào mơ hình) Khi phát bên sử dụng để có milimet lát, tổng số thu z chiều dài trục tổng chiều rộng chùm tia X dao động từ mm cho phiên b ản Toshiba đến 12 mm cho phiên Philips Siemens Ngoài ra, 16 yếu tố bên liên kết cặp cho việc chụp 16 lát dày ( ) Hình 3. Sơ đồ thiết kế phát 16 lát cắt khác (trong z direction) Các yếu tố sử dụng để thu thập 16 lát mỏng liên kết theo cặp để thu thập lát dày Trong năm 2003 2004, nhà sản xuất MSCT giới thi ệu mơ hình v ới nhiều 16 kênh lát lát cắt mơ hình giới thi ệu nhà sản xuất giải pháp thay hiệu chi phí Đồng thời, máy quét 32lát 40-lát giới thiệu Đến năm 2005, máy quét 64 lát cắt công bố, cugn cấp b ởi hầu hết nhà sản xuất Thiết kế mảng Detector sử dụng nhiều nhà s ản xuất minh họa hình Phương pháp sử dụng hầu hết nhà sản xuất cho 64 lát cắt thiết kế mảng dò để kéo dài m ảng z direction cung cấp tất yếu tố phát milimet: 64 × 0,625 mm (tổng z trục chiều dài 40 mm) cho Philips GE Healthcare mơ hình 64 × 0,5 mm (tổng z trục chiều dài 32 mm) cho mô hình Toshiba Các cách tiếp cận thiết kế Siemens khác Các mảng dò Siemens scanner 32 lát cắt (có chứa 32 nguyên tố dài 0,6 mm, với tổng s ố z trục chiều dài 19,2 mm) kết hợp với "động lấy nét" ống x-ray cho việc mua lại đồng th ời 64 lát Ống x-ray điện tử nhanh chóng, dịch chuyển vị trí chỗ đầu mối mục tiêu ống x-quang để phát xạ từ vị trí h khác dọc theo z trục Mỗi đầu dò số 32 detector sau thu thập phép đo (mẫu), cách dọc theo z trục khoảng 0,3 mm Kết thực tổng 64 số (32 dị × phép đo detector) m ột 19,2-mm d ọc theo tr ục z (quá trình đề cập đến Siemens "Z-Sharp") ( ) 10 b Pitch z lấy mẫu xoắn ốc MSCT Lựa chọn sân lâm sàng SSCT nói chung đơn gi ản Thơng thường, có nốt nhạc sử dụng phổ biến: sân = cho chất lượng t ốt nh ất sân = 1,5 z bảo hiểm trục cần thiết thời gian ngắn (bởi tổng thời gian quét x-ray khăn ống sưởi ấm) Nhựa, hắc ín khơng sử dụng Ngược lại, thường sử dụng nốt dầm MSCT lẻ (ví dụ, 0,9375, 1,125, 1.375) thường nhỏ Tr ước sân xoắn ốc MSCT thảo luận, thương mại-off liên quan đến lựa chọn sân xem xét (xem viết loạt ( ) cho thảo luận đầy đủ hơn) Do chuyển động bàn liên tục, khơng có vị trí lát định dọc theo z trục thực có đủ liệu (ví dụ, phép đo truyền dọc theo đường ray qua slice t ại đ ủ v ị trí, góc độ) để tái tạo lại hình ảnh Thay vào đó, đo yêu cầu ước tính cách nội suy số đo gần bên bên d ưới m ặt ph ẳng slice vị trí tương đối giống góc Khoảng cách dọc theo z trục phép đo có sẵn cho nội suy đề cập z -spacing Dữ liệu nội suy khơng xác giải phẫu thay đổi đáng kể z -spacing, dẫn đến vệt che vật Hiện vật suy xoắn ốc thường xuất (và gọi là) đồ tạo tác "cối xay gió", hình ảnh xoắn ốc paged qua cách nhanh chóng, vệt che hi ện vật dường nh xoay cánh quạt cối xay gió Các khả mức độ nghiêm trọng vật xoắn tăng lên với tăng z -spacing, giải phẫu có nhiều khả thay đổi đột ngột qua khoảng cách Tăng sân (để giảm thời gian quét sưởi ấm ống x-ray) làm tăng khoảng cách phép đo n ội suy, kh ả c vật xoắn tăng Trong SSCT xoắn, liệu lát nội suy tia tương đương phân cách vòng quay đầy đủ (360 ° ngoài) tia ph ản đ ối song song (180 ° ngoài).Đây chương trình nội suy gọi 360 ° n ội suy ến tính (360 ° LI) 180 ° nội suy tuyến tính (180 ° LI), tương ứng Bởi tia phản 16 đối song song SSCT interleave ngăn cách 360 °, z -spacing cho 180 trung bình ° LI nửa cho 360 ° LI ( Phụ lục A cung cấp làm rõ tuyên bố này) Vì nhỏ z -spacing làm giảm vật xoắn, 180 ° LI thường ưa thích 360 ° LI z -Spacing SSCT xoắn giảm thiểu cách sử dụng 180 ° LI sân (gi ả đ ịnh r ằng n ốt d ưới tránh được), trường hợp trung bình z -spacing d / 2, d độ dày lát ( Hình 7A ) ( ) Trong MSCT, 180 ° LI sân không cải thi ện z -spacing, chứng minh ví dụ slice hình 7B Với máy dị chuẩn trực đại diện "d", máy dò chuyển động tương bệnh nhân 4d (độ dày lát) đầy đủ 360 ° xoay Sau nửa vòng quay (180 °), máy dò chuy ển 2d Khơng giống tình hình SSCT, tia 180 ° phản đối nhân bản, ch ứ xen kẽ, ngăn cách vòng quay đầy đủ, d ẫn đ ến z spacing d Giả sử, thay vào đó, giá trị 3d (3 độ dày slice) s dụng ( 7C hình ); sau đó, 180 ° phản quang interleave 360 ° cung cấp z -spacing d / 2, tương đương đạt SSCT với sân độ dày lát Một "quy tắc" cho chương trình đặc biệt để chồng lên chiều rộng dò (một độ dày lát) Đối với ví dụ 4-lát, điều tương ứng với sân 3/4 = 0,75; cho máy quét 16-lát, sân 15/16 = 0,9375; cho máy quét 64 lát cắt, sân 63/64 = 0,9844 Lưu ý nốt di chuyển gần đến (phần nhỏ chùm tia chồng lên nhau) nh s ố lượng lát đồng thời mua tăng (thêm thông tin địa ểm đ ược cung c ấp viết này) ( 10 ) 17 Hình 7. z -Spacing CT xoắn ốc (A) tối thiểu z -spacing d / (d = độ dày lát) đạt SSCT với sân nội suy tia song song ngược lại xen kẽ (B) Với sân MSCT, tia phản đối song song chồng lên xen kẽ, cho z -spacing d (C) z -Spacing tương đương với SSCT đạt với sân mà chồng dày lát kết chiếu xạ kép số mô Giảm z -spacing đạt với nốt khác det = dị; thối = quay c Lựa chọn xoắn ốc MSCT Pitch liệu nội suy Mặc dù minh họa MSCT nốt xoắn ốc lẻ có th ể h ơn 1, "một phát chồng chéo" phương pháp không thi ết ph ải tối ưu ho ặc ưa thích Một số nhà sản xuất máy quét MSCT chiến lược đề nghị sân thay thế, người khác trì thủ tục nội suy thích h ợp, tất c ả (hợp lý) nốt tốt ( , 11 , 12 ) Việc quét xoắn ốc thể hình giúp làm rõ khác biệt bật khác biệt quan tr ọng 18 SSCT MSCT nội suy liệu Nếu máy qt 4-slice sử dụng cấu hình máy dị × mm để có bốn lát 5-mm-dày ( Hình 8A ), Sau cắt tiền nội suy mơ tả trước (thường với 180 ° LI), tốt v ới m ột sân cung cấp nhỏ z -spacing (chẳng hạn chồng chéo máy dị đề cập trước đó) để làm giảm vật suy Trong Hình 8B , với chuẩn trực dị × 1,25 mm, 13 mẫu máy dị nói dối hồn tồn phần mặt phẳng lát mm để tái tạo lại (tùy thuộc vào vị trí lát tương đ ối so v ới máy dò chồng chéo, 11-13 mẫu nằm phạm vi lát máy bay) Rõ ràng ví dụ khơng cịn liên quan đến suy đơn giản ểm g ần nh ất mà địi hỏi kết hợp thích hợp tất phép đo nằm slice Với trọng lượng thích hợp, phép đo kết hợp để tạo thành m ột phép đo lát 5-mm-dày với hồ sơ chùm hình Quá trình gọi " z lọc." Với sân 0,75, z -spacing tăng từ 0.625 mm (tức là, d / 2) đến 1,25 mm (tức là, d) dẫn đến suy thoái nhỏ lát h s hình d ạng tăng hi ện v ật xoắn ốc Đối với máy quét 16-lát (và nhiều nữa), chu ẩn tr ực dị q trình qt xoắn 1,5 mm (tùy thuộc vào mơ hình chùm chi ều rộng), với khác biệt tương ứng nhỏ hình dạng hồ sơ lát so với sân 19 Hình 8. z Filtering (A) Đối với quét MSCT cấu hình để có lát dày (ví dụ, mm), lát nội suy cho SSCT (B) Đối với MSCT quét với chuẩn trực dò nhỏ, nhiều phép đo thu máy bay slice (lên đến 13, ví dụ này) để tạo thành lát dày Kết hợp nhiều phép đo để tạo thành lát dày gọi z lọc d Xoắn MSCT Pitch mAs Độ nhạy tương phản thấp (khả để giải cấu trúc có đ ộ tương phản thấp) phụ thuộc vào CT nhiễu hình ảnh CT hình ảnh tiếng ồn bắt nguồn chủ yếu từ vết lốm đốm lượng tử, mà phụ thuộc vào s ố lượng photon x-ray góp phần hình ảnh (sự xuất nhi ễu hình ảnh phụ thuộc vào độ sắc nét lọc tái sử dụng) Để hiểu làm yếu tố khác ảnh hưởng CT nhiễu hình ảnh, dễ đ ể xem xét có photon x-ray đóng góp cho lần đo dò Các yếu tố liên quan gồm KVP (với cao KVP, x-quang thâm nhập vào bệnh nhân để đạt máy dò), đ ộ dày lát 20 (các máy dò thu thập nhiều photon lát dày hơn), x-ray tube mA (c ường đ ộ xray cao làm tăng số lượng phát tia x tương ứng), th ời gian luân chuyển (xoay nhanh tương ứng với thời gian lấy mẫu dò ngắn h ơn) yếu tố cuối thường thực mAs (xem viết thứ hai loạt ( ) cho thảo luận đầy đủ hơn) Lát SSCT xoắn ốc xây dựng lại từ liệu nội suy đo ray song song gần (thường với 180 ° LI) Do đó, số lượng photon x-ray góp phần vào mẫu nội suy (và làm giảm nhiễu hình ảnh) kết h ợp ến tính phép đo phát hiện, sân Đó là, xoắn nhiễu hình ảnh SSCT không bị ảnh hưởng sân ( ) (Lưu ý, nhiên, thuật tốn nội suy khơng ảnh hưởng đến tiếng ồn ảnh; tia đóng góp vào hình ảnh 180 ° LI s dụng 360 ° LI sử dụng, 180 ° ảnh LI h ồn ào) Pitch khơng ảnh hưởng đến tiếng ồn hình ảnh MSCT xoắn đo lát hình thành từ nhiều mẫu dị Ví dụ, slice mm Hình 8B hình thành từ kết hợp phép đo 11-13 dò Nếu x-ray trung bình thơng đạt phần tử phát n , sau số lượng photon x-ray góp phần vào tính tốn ( z -filtered) mẫu 11 n 13 n Trong đó, sân 1,5 chuẩn trực dị × 1,25 mm k ết qu ả 5-7 đo dị nằm mặt phẳng lát 5-mm góp phần vào m ỗi mẫu lát Đối với máy dị thơng lượng trung bình n sử dụng ví dụ trước đó, số lượng photon góp phần x-ray n -7 n Đó là, photon x-ray đóng góp vào mẫu lát tính cho n ốt l ớn h ơn, d ẫn đ ến hình ảnh ồn Nhìn chung, số lượng photon góp phần hình ảnh gi ảm ến tính với sân MSCT xoắn cài đặt kỹ thuật x-ray (KVP mAs) đ ược s dụng Như thảo luận viết này, với yếu tố kỹ thu ật x-ray cùng, liều xạ bệnh nhân (CT số liều lượng [CTDI vol ]) giảm tuyến tính với sân (trong thực tế, lượng lượng lan truy ền mơ z -direction) Do đó, thực tế thông qua số nhà sản xuất để xác định mAs "hiệu quả" (mAs eff ), tính mAs 21 thực tế, trình kiểm tra theo toa mAs eff chọn để trì mức độ hình ảnh tiếng ồn sân chọn Ví dụ, với 1-s lần luân chuyển, mAs eff 240 sử dụng 240 mA với sân (mAs eff = 240/1 = 240) sử dụng 300 mA với sân 1,25 (mAs eff = 300 / 1.25) 200 mA với sân 0,83 (mAs eff = 200 / 0,83) IV MSCT LIỀU BỨC XẠ Mặc dù trục xoắn MSCT liên quan đến trình thu th ập li ệu phức tạp hơn, đo lường xác định liều xạ bệnh nhân MSCT khơng có khác từ SSCT Đối với hai mục đích dosimetry trục xoắn ốc, máy dị chuẩn trực bỏ qua máy quét MSCT x lý nh m ột máy quét đơn lát cắt với độ dày lát với chuẩn trực chùm chi ều r ộng x-ray đ ầy đủ Ví dụ, MSCT quét với chuẩn trực dò × 2,5 mm (tổng chi ều rộng chùm 10 mm) xử lý cho mục đích dosimetry m ột SSCT quét với độ dày lát 10 mm (xem viết thứ hai loạt ( ) cho thảo luận đầy đủ CT dosimetry) Đối quét dọc trục, đó, trọng CTDI [CTDI w ] cho chuẩn trực dò × 2,5 mm (những lát mà từ có th ể kết hợp để tạo thành 10-mm lát) tương đương mặt nguyên tắc cho SSCT lát 10 mm Tương tự vậy, CTDI vol cho quét xoắn ốc lấy từ CTDI trục w đo chuẩn trực chùm cách chia CTDI trục w sân Tuy nhiên, số yếu tố làm giảm hiệu liều MSCT so v ới SSCT Ngoài ra, thực hành MSCT định mà không thông ho ặc không t ồn t ại SSCT dẫn đến tăng liều xạ cho bệnh nhân Những yếu tố vấn đề mô tả thảo luận sau MSCT liều lượng hiệu hiệu liều đề cập đến phần x-quang đạt tới máy dò th ực bắt góp phần hình ảnh hiệu liều có thành phần: hiệu 22 hình học hiệu hấp thu hiệu hấp thu liên quan đến phần tia x vào khu vực phát hoạt động thực hấp thu (bị bắt) hiệu hấp thụ tương tự cho tất máy quét SSCT MSCT có dị tr ạng thái r ắn hiệu hình học đề cập đến phần x-quang mà thoát kh ỏi b ệnh vào khu vực phát hoạt động Hai khía cạnh MSCT làm giảm hiệu liều hình h ọc tương đ ối SSCT Đầu tiên cần thiết phải rõ ràng để ngăn y ếu t ố cá nhân phát dọc theo z trục, mà tạo không gian chết mà không tồn máy dị SSCT z -direction (có, tất nhiên, khơng gian chết từ ngăn dò mặt phẳng lát cho SSCT MSCT) Các ngăn nhìn thấy hình mỏng, nhẹ dịng yếu tố phát nhỏ Tùy thuộc vào thiết kế máy dị yếu tố kích thước, khơng gian chết kết hợp v ới ngăn có th ể đ ại diện lên đến 20% diện tích bề mặt máy dị Đó là, lên đến 20% x-quang bệnh nhân công không gian chết không đóng góp đ ể hình thành hình ảnh Bởi chia phải đáp ứng chuyện chống chéo yêu cầu tách v ật lý, chiều rộng chia nói chung không thay đổi y ếu tố nh máy dò đ ược thực nhỏ (so sánh ngăn yếu t ố 0.625 mm y ếu t ố 1,25-mm hình ) Do đó, ngăn đại diện cho phần lớn diện tích bề mặt dị cho yếu tố nhỏ hơn, dẫn đến giảm hiệu hình học Giảm chiều rộng yếu tố phát từ 1,25 mm đến 0,635 mm từ 1,5 mm đ ến 0,75 mm khoảng gấp đôi số lượng không gian chết Giảm hiệu suất hình học cố định thiết kế máy dị MSCT khơng thể phục hồi ( ) Yếu tố thứ hai làm giảm hiệu MSCT hình học kết h ợp v ới đ ộ rộng chùm tia x-ray Trong SSCT, độ rộng chùm tia đưa đến z trục chiều rộng hồ sơ liều đo isocenter (tức trục quay) gi ữa ểm h s t ương ứng với 50% cường độ tối đa (gọi tắt FWHM) Một ống chuẩn trực thiết kế mà hồ sơ FWHM tương ứng với độ dày lát mong muốn Hình Một minh họa hồ sơ liều cho chùm 10-mm-rộng dùng để chi ếu x MSCT dị chuẩn trực × 2,5 mm (để có bốn 2,5-mm lát) Bốn phận 23 hồ sơ tô để nhấn mạnh thơng lượng x-ray góp phần lát Lưu ý lát bên ngồi nhận x-quang tri ển lãm lượng tử nhiều vết lốm đốm làm lát bên Tình hình khơng mong muốn phát sinh lát bên phần chi ếu xạ h s liều "biên" (tương ứng với vùng nửa tối chùm) Cung cấp xạ tương đương với tất lát đòi hỏi tia x-ray mở rộng v ậy mà tất lát chiếu xạ bằng, vùng nonpenumbra bên trong, minh h ọa Hình 9B Trong thực tế, vùng nửa tối nửa sáng góp phần hình ảnh SSCT khơng thể sử dụng MSCT phải bỏ ( ) 24 Hình 9. hiệu liều hình học (A) Nếu dị MSCT cấu hình để có bốn 2,5-mm lát chiếu tia X-ray 10-mm-rộng, quy định SSCT, lát nhận cường độ thấp mang lại tiếng ồn hình ảnh cao (B) Để bù đắp, dầm MSCT mở rộng để sử dụng bên trong, vùng nonpenumbra vùng nửa tối nửa sáng mà phần sử dụng SSCT bỏ MSCT, dẫn đến giảm hiệu liều Kích thước vùng nửa tối chùm có liên quan đến việc thi ết kế ống chuẩn trực kích thước điểm đầu mối thay đổi vừa phải độ rộng chùm tia khác Kết là, mát phân đoạn hiệu liều kết hợp với vùng nửa tối bỏ trở nên nhỏ cho độ rộng chùm l ớn, vùng nửa tối đại diện cho phần nhỏ tổng chiều rộng chùm tia x-ray Một hệ giá trị CTDI MSCT cao giá trị tia chuẩn trực nhỏ ( Bảng ) Trong đó, giá trị CTDI SSCT gần độc lập độ dày lát (và chiều rộng chùm, xác định trước đó), trừ s ố trường hợp lát mỏng (~1 mm) mà độ rộng chùm lệch khỏi định nghĩa trước Như dầm trở nên rộng lớn cho máy quét-lát-count cao (hi ện lên đ ến 40 mm cho máy quét 64 lát cắt), mát hiệu hình học kết hợp với vùng nửa tối trở nên yếu tố BẢNG CTDI w so với chùm tia chuẩn trực Tổng số chuẩn trực chùm cấu hình CTDI w so với chùm 10 (mm) Detector mm 10 15 20 40 × 1,25 mm × 2,5 mm × 3,75 mm 16 × 1,25 mm 16 × 2,5 mm 1.22 1.00 0,93 0,89 0,83 Bởi vùng nửa tối bỏ đại diện cho phần nhỏ tổng chiều rộng chùm, giá trị CTDI giảm với tăng độ rộng chùm (số liệu tổng hợp từ GE Healthcare 4-lát 64 lát cắt máy quét MSCT) Các vấn đề liên quan đến liều khác MSCT Như đề cập trước đó, nhựa xoắn đơi sử dụng MSCT, dẫn đến chiếu xạ kép số mơ Tổng qt hơn, CTDI vol tăng tuyến tính sân giảm, mAs-và bệnh nhân liều nên giảm cho n ốt nh ỏ để bù đắp (như đề cập trước đó, số hệ thống làm ều tự động cách xác định mAs eff thực tế mAs) Các vấn đề liên quan đến liều khác khơng cụ th ể cho MSCT mà có liên quan với phát triển nhanh chóng CT sinh b ởi công nghệ MSCT ứng dụng mà cho phép Tăng trưởng nhanh chóng tạo mối quan tâm ngày tăng việc tiếp xúc dân từ CT Thay mơ tả chi tiết vấn đề này, danh sách ngắn gọn s ố thực ti ễn ho ạt đ ộng đ ể giúp giảm thiểu liều xạ bệnh nhân cung cấp đây; số số mô tả chi tiết viết thứ hai loạt ( ) V ƯU ĐIỂM, CÁC VẤN ĐỀ VỀ DỮ LIỆU VÀ TƯƠNG LAI Ưu điểm Việc áp dụng nhanh chóng cơng nghệ MSCT chứng tỏ l ợi th ế c qua SSCT Cơ sở lợi phát biểu sau: MSCT cho phép phạm vi giải phẫu lớn quét đồng th ời sản xuất lát c ả mỏng dày.Tính sẵn có dày (> 4-5 mm) lát quan tr ọng b ởi chúng thường ưa thích cho việc giải thích kết nhiễu ảnh th ấp họ Thu lát mỏng quan trọng lý do: họ giảm bớt lo ại bỏ vệt phần khối lượng, họ cho phép đ ể s ản xuất ch ất l ượng cao trục (dọc, coronal, xiên) tái tạo chiều, th ường v ới đ ộ phân giải không gian tương đương với mặt phẳng slice (g ọi gi ải quy ết nh đẳng hướng) Mặc dù SSCT thể, nguyên tắc, có lát mỏng, tổng thời gian quét sau làm nóng ống x-ray ngăn chặn thực quét mỏng-lát có đ ộ dày d ưới 2,5-3 mm, ngoại trừ cho phạm vi giải phẫu hạn chế Điển hình off-trục (coronal) tái tạo sẵn cho SSCT cho MSCT so sánh hình 10 Chất lượng MSCT trục tái tạo mà số trường hợp, CT hình ảnh giải thích bắt đầu di chuyển phía giải thích từ ngồi trục khơng phải hình ảnh trục Hình 10. hình ảnh hào quang hình thành từ trục dạng (A) lát dày thu chì SSCT chất lượng, hiệu hình ảnh off-trục (B) lát Thinner thu MSCT dẫn đến hình ảnh định dạng chất lượng cao, thường có độ phân giải tương đương với máy bay slice collim = chuẩn trực Các vấn đề liệu Sự phát triển MSCT kèm với tăng trưởng nhanh chóng v ề s ố lượng hình ảnh cho kỳ thi Một số lượng lớn hình ảnh liên quan đến kỳ thi MSCT làm giải thích phim dựa thực tế v ề c b ản u ỷ quy ền cho việc sử dụng PACS cho giải thi hiệu kịp thời Mặc dù chắn kích thước kiểm tra MSCT (về số lượng hình ảnh) l ớn nhiều so với người cho SSCT, hiểu lầm ý nghĩa tồn liên quan đ ến vi ệc m r ộng liên tục liệu MSCT tiếp tục phát triển Với đời 4-lát MSCT, kích thước nhiều nghiên cứu (nhưng tất cả) tăng lần Sự gia tăng không nhiều để thu thập lát lúc mà để MSCT quét ph ần l ớn gi ải phẫu với lát mỏng (2,5 mm hơn), liên quan đến ch ức quét SSCT giải phẫu với đến 10 mm lát Ví dụ, bao gồm 40 cm phạm vi quét với tiếp giáp mm lát (cho dù mua d ọc tr ục ho ặc helically) t ạo 80 hình ảnh MSCT quét dãy với chuẩn trực × 1,25 mm đ ể sản xuất 1.25- 5-mm lát tạo 400 hình ảnh: 320 hình ảnh v ới đ ộ dày 1,25 mm 80 hình ảnh với độ dày mm Lý cho gia tăng lớn số lượng hình ảnh ví dụ cho b ảo hiểm dãy giải phẫu với hai lát mỏng dày mua l ại đồng th ời nhiều hình ảnh Một máy quét 16-slice bao gồm giải phẫu với chuẩn trực 16 × 1,25 mm (một lần xây dựng lại vào 1.25- mm lát) mang lại 400 hình ảnh, chúng nhanh l ần (gi ả s m ột thời gian luân chuyển tương đương) Mặt khác, diện tích 40 cm quét với chuẩn trực 16 × 0.625 mm đ ể sản xu ất 0.625- mm lát, sau 720 hình ảnh cho kết (640 hình ảnh 0.625 mm lát 80 hình ảnh mm lát) Một máy 64-lát quét khu vực tương tự để s ản xuất 0.625- 5-mm lát tạo 720 hình ảnh Nói chung, số ảnh tạo MSCT kết hợp với máy dò chuẩn trực làm th ế d ữ liệu sử dụng với số lượng lát đồng th ời mua lại Làm nhiều lát máy quét MSCT có đ ồng th ời ảnh h ưởng đ ến cách hình ảnh nhanh mua-khơng có hình ảnh mua l ại Mặc dù máy quét có khả thu thập 64 lát bây gi có s ẵn thử nghiệm lâm sàng, không y ếu tố kích th ước dị chuẩn trực dị tối thiểu tiếp tục co lại Bởi kích thước phần tử (thường 0,5-0,75 mm) so sánh để phát kích thước phần tử máy bay slice (xem, ví dụ, mặt phẳng z -direction kích thước yếu tố 0.625 mm hình ), -smaller z yếu tố trục dẫn đến lợi nhuận giảm Như vậy, ngoại trừ có lẽ cho ứng dụng đặc biệt, ch ẳng hạn nh CT tim chụp mạch (CTA) (xem phần sau), số lượng hình ảnh kỳ thi MSCT khơng có khả làm tăng đáng kể MSCT tim Các ứng dụng vẻ lái xe nhà nước-of-the-nghệ thuật MSCT CTA Ngoại trừ cho ứng dụng sàng lọc tim với chùm electron CT, ch ụp ảnh tim rào cản khó khăn cho CT địi hỏi u cầu v ề hi ệu qu ả c Trong hầu hết trường hợp, thời gian tối ưu để thu thập liệu quét cửa sổ tương đối bất động tim thời gian (kéo dài kho ảng 175 ms cho trái tim đập 60 nhịp đập phút) xảy vào khoảng 65% -75% c khoảng RR Bởi khoảng thời gian ngắn này, thi CTA electrocardiographically gated quét xoắn ốc với liệu thu giai đo ạn trái tim vài nhịp tim Nốt chùm nhỏ (0,25 hơn) sử dụng để đảm bảo thu thập liệu cho lát nội suy vị trí ống quay thích h ợp Đối với chất lượng kiểm tra tối ưu, liệu liên quan đến việc xây dựng l ại lát cá nhân nên thu thập nhịp đơn, với toàn trái tim b ị phủ nh vài nhịp đập tốt ( 17 ) Các bước hướng tới việc đáp ứng yêu cầu dẫn đến thời gian luân chuyển nhanh lớn z trục lĩnh vực xem Thơng thường, hình ảnh trục tim cá nhân tái tạo từ liệu "nửa-scan" (tức là, li ệu thu th ập đ ược nửa vịng quay [180 °] cộng với góc fanbeam, kho ảng 210 °) ch ứ từ 360 ° liệu Hiện nay, thời gian luân chuyển nhanh vào thứ tự 1/3 s Ở tốc độ này, liệu nửa quét thường có th ể mua thời gian nhịp đơn hoặc, nhất, nhịp đập Cải thiện tốc độ thêm khó để đạt hai tác động học hạn chế sản lượng x-ray Một giải pháp sử dụng lâm sàng nhà sản xuất liên quan đ ến ống x-ray mảng phát hiện, mà cặp ống dị cần hồn thành m ột vịng quay q (lấy khoảng 85 ms) để có liệu nửa-scan Để cho phép bảo hiểm toàn trái tim vài nh ịp đ ập tốt, z trục lĩnh vực xem tăng lên tối đa hi ện 40 mm Một sản xuất bắt đầu thử nghiệm lâm sàng 256-lát quét MSCT v ới m ột 128mm z lĩnh vực trục view (nhưng với chậm [0,5-s] Thời gian xoay vòng) VI KẾT LUẬN MSCT tiếp tục phát triển Nhiều khả năng, MSCT công nghệ tiến tương lai nhằm cải thiện CTA Trừ CTA vài kỳ thi khác hưởng lợi từ tốc độ lớn lớn z trục lĩnh vực xem, khơng rõ ràng vào thời điểm liệu bổ sung, lợi đáng k ể lâm sàng tích luỹ vượt ngồi 16-lát MSCT Vì z độ phân giải trục chất lượng quét giống nhau, mức tăng chủ yếu thời gian quét, mà đ ột ngắn cho máy quét 16-lát Cho dù 16 miếng, 64 miếng, xa nữa, MSCT ti ếp tục tăng trưởng tầm quan trọng cơng cụ chẩn đốn hình ảnh ... y tế Các CT multislice (MSCT), đa detectorrow CT (MDCT), m ột hệ th ống CT trang bị nhiều hàng máy dò CT đ ể tạo hình ảnh nhi ều ph ần hệ thống CT có đặc tính riêng biệt từ hệ thống CT thông... liên tục ứng dụng CT, bao gồm ví dụ: nhi CT, CT ch ụp m ạch, CT tim, sàng lọc CT, CT động hướng dẫn CT X quang can thi ệp K ết qu ả là, số lần kiểm tra tăng lên đến mức mà CT có m ột tác động...2 I GIỚI THIỆU VỀ CT ĐA LÁT CẮT (MSCT-MULTI SLICE COMPUTED TOMOGRAPHY) Cái nhìn lịch sử phát triển MSCT quan tâm ngày tăng v ề liều CT Chụp cắt lớp (CT) đưa vào thực hành lâm sàng