HỌC PHẦN ĐẠI CƯƠNG 1. Vẽ được sơ đồ và lý giải thành thạo Inverse square law (Luật bình phương nghịch đảo) Định nghĩa: cường độ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn bức xạ. Điều kiện để luật bình phương nghịch đảo xảy ra: Bức xạ đến từ một điểm nguồn Không có sự suy giảm bức xạ giữa nguồn phát và điểm đo Lượng tia hứng chịu ở những khoảng cách khác nhau, ở càng gần hứng càng nhiều, ở càng xa sẽ giảm đi theo bình phương khoảng cách S là nguồn phát IA, IB là số lượng tia ở vị trí A và B dA, dB là khoảng cách từ nguồn phát tới vị trí A và B 2 2. Vẽ chú thích thành thạo Xray tube. • Cathode cực âm, anode cực dương • Chén hội tụ (focusing cup) nằm trên cathode • Anode gắn với rotor để quay. Đa phần là đều anode quay, chỉ máy chụp răng là anode không quay. • Anode quay để giải nhiệt, vì nếu không quay thì chùm electrons đi từ cathode bắn chỉ 1 điểm trên anode sẽ phát sinh nhiệt nhiều và mòn mau hư anode • Thành phần dĩa anode ở máy chụp X quang thông thường làm bằng Tungsten. https:www.biomedicalviews.com202007componentsofxraytube.html 3 3. Vẽ sơ đồ Line focal principle ( Nguyên lý đường hội tụ ) hú thích các tiêu điểm: True, Effective focal spots. Giải thích thành thạo sự bù trừ giữa Resolution và heat loading. • Là vùng electron bắn phá, khi electron đi từ cực cathode bay va vào đĩa anode vùng này băng độ dài dây tóc ở cathode và được gọi là vùng tiêu điểm thật của anode (True actual focal apot) còn ở bề mặt anode nó nghiêng một góc nên diện tích của vùng này sẽ lớn hơn vùng tiêu điểm thật của anode và được gọi là vùng tiêu điểm hiệu quả (Apparent effective focal spot) vùng này tạo nên hình ảnh • Góc nghiêng càng lớn thì vùng tiêu điểm hiệu quả (Apparent effective focal spot) càng lớn và tạo hình ảnh độ phân giải càng kém nhưng lại chịu nhiệt tốt. • Góc anode thường dùng, 60 200 • Vùng tiêu điểm hiệu quả (Apparent effective focal spot) = sin x vùng tiêu điểm thật (True focal apot) • Kích thước của vùng tiêu điểm: 4 Lớn (1,0 1,2 mm) Tản nhiệt tốt hơn Nhỏ (0,6 0,7 mm) Độ phân giải tốt hơn Cực nhỏ (0,3 mm) Độ phân giải tốt nhất 4. Vẽ hình và chú thích Heel effect (Hiệu ứng gót chân). Thành thạo các yếu tố làm giảm heel effect. Tia X phân bố trong không gian không đồng đều, do có hiện tượng lọc tia bên trong tia annode. Khi e đập vào annode, nó xuyên qua tia ngắm, tương tác với nguyên tử của tia để phát ra tia X. Vì vậy tia X sẽ bị suy giảm (lọc) bởi vật liệu của tía ngắm trên đường đi của nó. 5 Tia X ở cực dương (+) do truyền đi đường dài hơn trong tia ngắm làm tăng suy giảm độ hấp thu đồng thời làm giảm cường độ. Tia X ở cực () do truyền đi đường ngắn hơn trong tia ngắm làm giảm suy giảm đồng thời tăng cường độ. Hiệu ứng gót chân cực dương giảm khi: Tăng góc anode Tăng khoảng cách tiêu điểm phim (FFD) Giảm kích thước phim (FDV) Phần thân phía cathode dầy hơn. 5. Vẽ hình, chú thích và giải thích thành thạo Bremstrahlung radiation, kèm biểu đồ xray spectrum. • Electron bay từ cathode qua anode, electron bắn phá này không tác động electron của hạt nhân. • Hạt nhân hút electron bắn phá này làm cho nó dừng lại nên tạo ra năng lượng dư và năng lượng dư này tạo ra tia X dạng bức xạ hãm 6 • Phần lớn tia X được tạo ra từ bức xạ hãm, phần nhỏ còn lại từ bức xạ đặc tính. • Đường không liên tục là biểu diễn phổ bức xạ hãm khi chưa có tấm lọc. • Đường liên tục là biểu diễn phổ bức xạ hãm khi có tấm lọc • Tấm lọc (Filtered) làm bằng kim loại nhôm, không cho những tia có năng lượng thấp đi qua bệnh nhân. Nhằm giảm liều tia cho bệnh nhân và làm chất lượng phim không giảm. Những tia có năng lượng thấp không đóng góp trong việc tạo hình ảnh • Trên X quang tấm lọc chỉ có 1 nhôm • Trên CT tấm lọc có 2 kim loại.1 đồng và 1 nhôm. Đồng nằm sát bóng, nhôm nằm về phía bệnh nhân (vì đồng lọc được năng lượng cao hơn nhôm là do có Z cao hơn, nhưng sau khi lọc thì đồng phát ra tia X bức xạ đặc tinh khoảng 9keV nên dùng nhôm để lọc 9keV này) • Mành (Grid) chống tia tán xạ làm hình ảnh rõ nét hơn, đặt mành ở gần bệnh nhân va sát phim, nhưng dùng mành phải tăng liều tia. 7 6. Vẽ hình, chú thích và giải thích thành thạo characteristic radiation, kèm biểu đồ xray spectrum. • Electron bay từ cathode qua anode, va vào electron của anode ở phân lớp K hoặc L hoặc M, nó sẽ đẩy electron ở phân lớp đó ra ngoài và electron bay vào này cũng đi ra ngoài luôn • Khi electron phân lớp đó bị đẩy ra ngoài thì electron ở phân lớp ngoài kế đó sẽ nhảy vào chỗ trống đó và nó tạo ra dư năng lượng, năng lượng dư này phát ra tia X bức xạ đặc tính. 8 9 7. Vẽ hình, chú thích và giải thích thành thạo các yếu tố ảnh hưởng đến Xray spectrum. 1. Số lượng nguyên tử của anode (Z) Atomic number (Z) of anode: Z càng cao tạo ra càng nhiều tia X (Z là số lượng photons) Bức xạ hãm: khi Z tăng làm tăng lực kéo của hạt nhân —> hút electron mạnh hơn —> phát phổ mạnh hơn. Bức xạ đặc tính: khi Z tăng làm tăng năng lượng phân lớp K và L —> phát phổ mạnh hơn. 2. Hiệu điện thế của bóng đèn (Tube voltage) kVp 10 3. Cường độ dòng điện bóng đèn (Tube current) mA 4. Dạng sóng hiệu điện thế (Voltage waveform) sóng 2 pha hay sóng 3 pha. Sóng 2 pha phát lượng tia ít và chập chờn hơn sóng 3 pha. 11 5. Tấm lọc (Filtration) 8. Vẽ hình, chú thích và giải thích thành thạo K edge filter (chung). • Thường dùng trong nhũ ảnh. • Kim loại thường dùng: Molybdenum, Erbium • Chức năng để lọc photon năng lượng cao hoặc thấp hơn Kedge(Bremsstrahlung x ray), giữ lại photon năng lượng gần bằng Kedge (characteristic x ray). • Ví dụ trong nhũ ảnh: Absorption edge of filter material: khi photon đạt mức 20KeV, ngang với mức năng lượng phân lớp K của Molybdenum thì xảy ra hiện tượng quang điện với Molybdenum. Sự hấp thu photon tăng đột ngột, sau đó qua mức 20KeV, hiện tượng quang điện giảm dần, vì vậy sự hấp thu tia X giảm. 12 1. Bộ lọc Kedge Sử dụng trong chụp nhũ ảnh Kim loại được sử dụng: Molybdenum, Erbium Chức năng: Chủ yếu loại bỏ các photo có mức năng lượng trên hoặc dưới Kedge ( tia X Bremsstrahlung) để bảo toàn các photo có mức năng lượng gần với Kedge (tia X đặc trưng) Đầu ra tương đối Mức hấp t
HỌC PHẦN ĐẠI CƯƠNG Vẽ sơ đồ lý giải thành thạo Inverse square law (Luật bình phương nghịch đảo) Định nghĩa: cường độ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn xạ Điều kiện để luật bình phương nghịch đảo xảy ra: - Bức xạ đến từ điểm nguồn - Khơng có suy giảm xạ nguồn phát điểm đo Lượng tia hứng chịu khoảng cách khác nhau, gần hứng nhiều, xa giảm theo bình phương khoảng cách S nguồn phát IA, IB số lượng tia vị trí A B dA, dB khoảng cách từ nguồn phát tới vị trí A B Vẽ thích thành thạo Xray tube • Cathode cực âm, anode cực dương • Chén hội tụ (focusing cup) nằm cathode • Anode gắn với rotor để quay Đa phần anode quay, máy chụp anode khơng quay • Anode quay để giải nhiệt, khơng quay chùm electrons từ cathode bắn điểm anode phát sinh nhiệt nhiều mịn mau hư anode • Thành phần dĩa anode máy chụp X quang thông thường làm Tungsten https://www.biomedicalviews.com/2020/07/components-of-x-ray-tube.html Vẽ sơ đồ Line focal principle ( Nguyên lý đường hội tụ ) hú thích tiêu điểm: True, Effective focal spots Giải thích thành thạo bù trừ Resolution heat loading • Là vùng electron bắn phá, electron từ cực cathode bay va vào đĩa anode vùng băng độ dài dây tóc cathode gọi vùng tiêu điểm thật anode (True / actual focal apot) bề mặt anode nghiêng góc nên diện tích vùng lớn vùng tiêu điểm thật anode gọi vùng tiêu điểm hiệu (Apparent / effective focal spot) vùng tạo nên hình ảnh • Góc nghiêng lớn vùng tiêu điểm hiệu (Apparent / effective focal spot) lớn tạo hình ảnh độ phân giải lại chịu nhiệt tốt • Góc anode thường dùng, 60 - 200 • Vùng tiêu điểm hiệu (Apparent / effective focal spot) = sin x vùng tiêu điểm thật (True focal apot) • Kích thước vùng tiêu điểm: Lớn (1,0 - 1,2 mm) Tản nhiệt tốt Nhỏ (0,6 - 0,7 mm) Độ phân giải tốt Cực nhỏ (0,3 mm) Độ phân giải tốt Vẽ hình thích Heel effect (Hiệu ứng gót chân) Thành thạo yếu tố làm giảm heel effect - Tia X phân bố không gian không đồng đều, có tượng lọc tia bên tia annode Khi e- đập vào annode, xuyên qua tia ngắm, tương tác với nguyên tử tia để phát tia X Vì tia X bị suy giảm (lọc) vật liệu tía ngắm đường - Tia X cực dương (+) truyền đường dài tia ngắm làm tăng suy giảm độ hấp thu đồng thời làm giảm cường độ Tia X cực (-) truyền đường ngắn tia ngắm làm giảm suy giảm đồng thời tăng cường độ Hiệu ứng gót chân cực dương giảm khi: - Tăng góc anode Tăng khoảng cách tiêu điểm phim (FFD) Giảm kích thước phim (FDV) Phần thân phía cathode dầy Vẽ hình, thích giải thích thành thạo Bremstrahlung radiation, kèm biểu đồ xray spectrum • Electron bay từ cathode qua anode, electron bắn phá không tác động electron hạt nhân • Hạt nhân hút electron bắn phá làm cho dừng lại nên tạo lượng dư lượng dư tạo tia X dạng xạ hãm • Phần lớn tia X tạo từ xạ hãm, phần nhỏ lại từ xạ đặc tính • Đường khơng liên tục biểu diễn phổ xạ hãm chưa có lọc • Đường liên tục biểu diễn phổ xạ hãm có lọc • Tấm lọc (Filtered) làm kim loại nhôm, không cho tia có lượng thấp qua bệnh nhân Nhằm giảm liều tia cho bệnh nhân làm chất lượng phim khơng giảm Những tia có lượng thấp khơng đóng góp việc tạo hình ảnh • Trên X quang lọc có nhơm • Trên CT lọc có kim loại.1 đồng nhơm Đồng nằm sát bóng, nhơm nằm phía bệnh nhân (vì đồng lọc lượng cao nhôm có Z cao hơn, sau lọc đồng phát tia X xạ đặc tinh khoảng 9keV nên dùng nhơm để lọc 9keV này) • Mành (Grid) chống tia tán xạ làm hình ảnh rõ nét hơn, đặt mành gần bệnh nhân va sát phim, dùng mành phải tăng liều tia 6 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo characteristic radiation, kèm biểu đồ xray spectrum • Electron bay từ cathode qua anode, va vào electron anode phân lớp K L M, đẩy electron phân lớp ngồi electron bay vào ngồi ln • Khi electron phân lớp bị đẩy ngồi electron phân lớp ngồi kế nhảy vào chỗ trống tạo dư lượng, lượng dư phát tia X xạ đặc tính Vẽ hình, thích giải thích thành thạo yếu tố ảnh hưởng đến Xray spectrum Số lượng nguyên tử anode (Z) - Atomic number (Z) of anode: Z cao tạo nhiều tia X (Z số lượng photons) - Bức xạ hãm: Z tăng làm tăng lực kéo hạt nhân —> hút electron mạnh —> phát phổ mạnh - Bức xạ đặc tính: Z tăng làm tăng lượng phân lớp K L —> phát phổ mạnh Hiệu điện bóng đèn (Tube voltage) kVp Cường độ dịng điện bóng đèn (Tube current) mA Dạng sóng hiệu điện (Voltage waveform) sóng pha hay sóng pha Sóng pha phát lượng tia chập chờn sóng pha 10 Tấm lọc (Filtration) Vẽ hình, thích giải thích thành thạo K edge filter (chung) • Thường dùng nhũ ảnh • Kim loại thường dùng: Molybdenum, Erbium • Chức để lọc photon lượng cao thấp K-edge(Bremsstrahlung x ray), giữ lại photon lượng gần K-edge (characteristic x- ray) • Ví dụ nhũ ảnh: Absorption edge of filter material: photon đạt mức 20KeV, ngang với mức lượng phân lớp K Molybdenum xảy tượng quang điện với Molybdenum Sự hấp thu photon tăng đột ngột, sau qua mức 20KeV, tượng quang điện giảm dần, hấp thu tia X giảm 11 Bộ lọc K-edge - Sử dụng chụp nhũ ảnh - Kim loại sử dụng: Molybdenum, Erbium - Chức năng: Chủ yếu loại bỏ photo có mức lượng K-edge ( tia X Bremsstrahlung) để bảo tồn photo có mức lượng gần với K-edge (tia X đặc trưng) Đầu tương đối Mức hấp thụ vật liệu lọc Đầu tương đối Khơng có lọc Bộ lọc Molybdenum 12 Vẽ hình, thích, giải thích thành thạo K edge filter (mammography) 13 10 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo đường cong đặc tính, thích film contrast, fog, gradient trung bình (everage gradient) 14 11 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo sơ đồ CR reader 15 12 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo sơ đồ DR flat panel detector (direct) Cơ chế: X-rays → tín hiệu điện, theo sau kỹ thuật số hóa (i) Chất quang dẫn - Nằm FPD (TFT array), với bề mặt kết nối với electrode ( điện cao +ve) (Photoconductor) - Chất liệu: Amorphous selenium - Chức năng: Hấp thu tia X chuyển thành điện tích, thơng qua q trình ion hóa (Điện tích ∝ Cường độ tia X) → +ve tích điện đến dãy TFT bên (ii) FPD Đọc trình (Read about process) 16 13 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo sơ đồ DR flat panel detector (indirect) Cơ chế: X-rays → ánh sáng → tín hiệu điện, theo sau kỹ thuật số hóa Tương tự CR, với việc thu nhận xử lý hình ảnh tích hợp 17 (1) Chất nhấp nháy (Scintillator): Phosphor layer - Nằm dãy photodiode FPD (TFT array) - Gồm tinh thể phosphor (nhỏ kích thước pixel) - Chất liệu: Caesium iodide, CsI Gadolinium oxysulphide, Gd2O2S - CN: hấp thu tia X chuyển thành ánh sáng (Cường độ ánh sáng ∝ Cường độ tia X) → Ánh sáng trực tiếp đến dãy photodiode phía - Các tính đặc biệt: (2) FPD Caesium iodide phân tán ánh sáng ∴ Có thể dày để ↑ hiệu qủa phát Gadolinium oxysulphide Tán sắc ánh sáng nhiều hơn∴ Phải mỏng để ↓ độ mờ Nhưng ↓ hiệu phát Thường sử dụng cho X-ray di động - Hiện diện dãy photodiode bề mặt TFT - Chất liệu: Amorphous silicon - Chức năng: Hấp thu ánh sáng (từ chất nhấp nháy) & chuyển thành điện tích - Đọc q trình (Read about process) 18 14 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo Image Intensifier tube • Chức bóng khuếch đại: - Chuyển tia X thành ánh sáng nhìn thấy - Tăng cường độ ánh sáng -> tăng độ sáng hình • Ứng dụng: - Chụp mạch máu xóa (DSA) - Thành phần X ray C-arm chấn thương chỉnh hình - Chụp X quang đường tiêu hóa với barium • Lớp input phospho làm từ: Casium iodide (CsI) • Lớp output phospho làm từ: Zinc Cadium Sulfide 19 15 Vẽ hình, thích giải thích thành thạo nguyên tắc hoat động conventional tomography Định nghĩa: Kỹ thuật X quang làm mờ cách chi tiết cấu trúc chồng lấp (nằm phía phía mặt phẳng quan tâm), thấy rõ cấu trúc khảo sát (trong mặt phẳng quan tâm) a Những tên khác: a) Chụp cắt lớp dọc b) Hình ảnh học lát thể c) Planigraphy / stratigraphy / laminography b Những yếu tố phơi sáng chụp cắt lớp quy ước a) Hiệu điện ống, kVp b) Cường độ dòng điện ống, mA c) Thời gian phơi sáng ↓ kV hợp lý (↓ tương phản) < 100 mA – sec 20 a) Ống X-ray - Phía bệnh nhân - Di chuyển song song mặt phẳng quan tâm, theo hướng đối diện với receptor b) Hệ thống truyền - Liên kết ống Xray receptor với c) Image receptor (Film) - Phía bệnh nhân - Để đồng chuyển động ống Xray receptor, theo hướng đối diện nhau, quanh môt điểm đứng yên (trục) trình phơi sáng tia X - Di chuyển song song mặt phẳng quan tâm ngược hướng với ống tia X 21 16 Vẽ hình, thích, giải thích thành thạo Ring artifact Ct scan Nguyên nhân: hư hỏng đầu đèn Chỉ xuất máy CT hệ thứ Biểu hiện: vòng trịn đồng tâm, bán kính phụ thuộc vào vị trí detector bị lỗi Phương pháp làm giảm xảo ảnh thay detector Cơ chế: X-rays → tín hiệu điện, theo sau kỹ thuật số hóa 22