giới thiệu MRI VN phần 7 pot

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 67 - 3.4.2. Quy tắc an toàn chung Người sử dùng cần nắm vững toàn bộ các quy tắc an toàn được đưa ra dưới đây và phải triệt để tuân thủ các quy tắc an toàn khi làm việc với thiết bị Việc sử dụng máy chụp cắt lớp chụp cắt lớp cộng hưởng từ bị cấm trong các trường hợp sau: • Đối với bệnh nhân có thiết bị điện,từ hay kim loại cấy ghép trong cơ thể như máy điều hòa nhịp tim,bơm insulin….do từ trường biến đổi tạo ra trong hệ thống có thể gây nhiễu cho các thiết bị đó • Đối với bệnh nhân có sử dụng kẹp mạch trừ khi nhân viên chuyên môn đảm bảo chắc chắn rằng kẹp mạch không hoạt động từ • Đối với bệnh nhân đã trải qua giải phẫu thẩm mỹ hay xăm mình trừ khi nhân viên chuyên môn bảo đảm chắc chắn rằng các sản phẩm đã sử dụng không hoạt động từ Cần hết sức đề phòng cẩn thận khi chụp cho các bệnh nhân sau: • Bệnh nhân có hội chứng sợ hãi hay có nguy cơ tai biến mạch máu • Bệnh nhân có triệu chứng ngừng tim • Bệnh nhân bất tỉnh,không có khả năng tự lực,tê liệt hay quá yếu,bệnh nhân mất cảm giác hay bị xúc động mạnh,trẻ em dưới 7 tuổi • Phụ nữ có thai Cần bố trí một khu vực cấp cứu ở vị trí thích hợp bên ngoài từ trường để xử trí các bệnh nhân cần trợ giúp khẩn cấp do mất an toàn hay do bị ảnh hưởng bởi các thiết bị nằm trong từ trường Trong quá trình vận hành thiết bị cần thực hiện đúng quy trình thao tác: • Mở và tắt hệ thống đúng theo các thủ tục chụp • Trong quá trình chụp phải liên tục giám sát hệ thống • Thường xuyên theo dõi bệnh nhân trong quá trình chụp thông qua màn hình,thiết bị theo dõi… Nếu xảy ra trường hợp khẩn cấp như trạng thái nguy hiểm cho bệnh nhân,hệ thống không hoạt động….,phải tắt hệ thống ngay lập tức bằng cách ấn nút tắt khẩn cấp và cho nhân viên có thẩm quyền giải quyết.Những người có thiết bị cấy ghép hay mang các vật kim loại khác không vào phòng chụp.Cửa phòng chụp phải khóa lại khi không sử dụng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 68 - ¾ Các quy tắc cơ bản Tuân theo đúng quy định của Nhà nước và địa phương có liên quan đến máy chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân Tuy nhiên,nên tuân thủ theo các hướng dẫn sử dụng ngay cả khi vượt chúng vượt quá quy định của Nhà nước và địa phương để bảo đảm an toàn cho bệnh nhân,nhân viên và các đối tượng khác. • Bình và ống dẫn Hêli (hoặc Nitơ) cần bảo đảm áp suất theo quy định • Cần có sổ tay ghi chép về hệ thống,về các nhân viên kỹ thuật • Ghi chép toàn bộ tình hình các tai nạn xảy ra để đáp ứng thích hợp yêu cầu của cơ quan quản lý,cơ quan chuyên môn và cơ sở đào tạo • Không sử dụng hệ thống trong môi trường cháy nổ • Các dấu hiệu cảnh báo và dấu hiệu an toàn thích hợp phải được niêm yết để quan sát được một cách rõ ràng • Ghi nhớ đầy đủ vị trí và chức năng của các nút tắt khẩn cấp • Tổ chức tốt việc huấn luyện,thẩm định trình độ cho nhân viên một cách thường xuyên ¾ Kiểm tra chức năng an toàn Đây là trách nhiệm của người sử dụng nhằm bảo đảm cho các chức năng an toàn hoạt động đúng như thiết kế: Các chức năng an toàn cần kiểm tra hàng năm là: • Chức năng dừng nam châm • Chức năng dừng bàn bệnh nhân • Chức năng nút tắt khẩn cấp • Chức năng nút mở khẩn cấp đối với cửa khí nén • Hệ thống thiết bị vô tuyến • Hệ thống nam châm • Các vật dẫn điện có vỏ bọc • Các phụ tùng đảm bảo an toàn • Các thành phần khác (hệ thống liên lạc,dấu hiệu cảnh báo….) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 69 - 3.4.3 Quy tắc an toàn đối với bệnh nhân và nhân viên ¾ Quy định về các nút khẩn cấp • Có ba loại nút khẩn cấp là:nút tắt nam châm,nút tắt khẩn cấp và nút dừng bàn bệnh nhân • Các dây cáp nguồn của hệ thống phải bố trí theo đường hợp lý qua một cầu trì do người sử dụng đặt hoăc qua một công tắc nối đất với nút tắt khẩn cấp • Nút tắt khẩn cấp chỉ sử dụng trong 3 trường hợp:ngăn chặn nguy hiểm cho người hay thiết bị,xảy ra sự cố cháy nổ và xảy ra tai nạn về điện • Nút tắt nam châm được sử dụng để bảo vệ an toàn cho người khi có trường hợp khẩn cấp do từ trường gây ra hoặc khi có sự cố cháy nổ.Thời gian để từ trường giảm đến mức không nguy hiểm (20 mT) là nhỏ hơn 3 phút. • Khi ấn tắt nút nam châm,chất làm lạnh Hêli thoát ra và bốc hơi nhanh chóng,nhiệt độ bảo đảm cho nam châm siêu dẫn không được duy trì.Để tránh nguy hiểm,không sờ vào lỗ thoát Hêli,lau sạch các hạt nhỏ ngưng tụ trên lỗ thoát ¾ Quy tắc liên quan đến sóng vô tuyến Trong quá trình phát xạ cơ thể sẽ hấp thụ năng lượng sóng vô tuyến.Năng lượng hấp thụ được đo bằng tốc độ hấp thụ riêng ( Specific Absorption Rate-SAR) đó là năng lượng hấp thụ trên 1 kg trọng lượng cơ thể: SAR=Năng lượng sóng vô tuyến/giây/kg trọng lượng cơ thể=[W/kg] Nhiệt độ cơ thể sẽ tăng lên khi SAR vượt quá khả năng điều chỉnh thân nhiệt của cơ thể.Giới hạn của SAR tùy thuộc vào bộ phận cần chụp.Tỷ lệ này đối với toàn thân phải nhỏ hơn 0.4 W/kg.Đố i với phần đầu trung bình phải nhỏ hơn 3.2 W/kg.Các dãy xung không được làm tăng nhiệt độ cơ thể lên quá 1 0 C và không lớn hơn 38 0 C đối với đầu,39 0 C đối với thân và 40 0 đối với tứ chi.Cần nắm được trọng lượng bệnh nhân trước khi chụp và trong quá trình chụp phải liên tục theo dõi chỉ số SAR nhờ hệ thống kiểm soát ¾ Quy tắc an toàn liên quan đến chất làm lạnh Chất làm lạnh được sử dụng để duy trì tính siêu dẫn cho nam châm ở đây là dung dịch Hêli.Đây là dung dịch không màu,không mùi,không vị khó cháy,không độc hại nhưng làm bỏng da khi tiếp xúc. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 70 - Khi kiểm soát không đúng hay hệ thống hỏng dung dịch Hêli có thể thoát ra và hóa hơi ngay do nhiệt độ sôi của Hêli rất thấp (-269 0 C) .Khí Hêli lan tỏa rất nhanh trong phòng và thay thế khí ôxy trong không khí.Biểu hiện có khí Hêli là có cảm giác tê cóng hoặc nghẹt thở. Phần cơ thể tiếp xúc với không khí hoặc bị không khí thấm qua có thể bị tổn thương do khí Hêli trong không khí.Dung dịch Hêli sẽ ngưng đọng trên da và gây “cháy da”.Mắt là cơ quan sẽ bị tổn thương nặng nhất.Khi có hiện tượng này,cần cởi bỏ quần áo một cách cẩn thận,rửa nhẹ phần da bị tổn thươ ng bằng nước,che bằng gặc tiệt trùng và nhanh chóng gọi bác sĩ,không được chà xát,xoa bóp vùng da bị tổn thương. 3.4.4 Quy tắc an toàn đối với thiết bị Các túi chất làm lạnh phải đượi bảo quản an toàn ở phía trên và có thiết bị bảo vệ chống nguy hiểm.Không được bố trí ở vị trí gây cản trở đến lối thoát khẩn cấp và hành lang.Từ trường được sử dụng đủ mạnh để có thể xóa mất thông tin trong các thiết bị lưu trữ từ như đĩa,băng,thẻ tín dụng,thẻ ngân hàng hay các thiết bị lưu trữ từ khác (t ừ trường 50 Gauss có thể xóa mất thông tin trong các thiết bị lưu trữ từ) cũng như phá hủy các thành phần nhạy cảm cơ khí trong đồng hồ,máy nhắn tin,máy trợ thính…Bảng sau đây chỉ ra ảnh hưởng của từ trường lên các thiết bị.Khoảng cách tính từ tâm của nam châm theo các trục x,y và z; x=y là bán kính,x là khoảng cách đối xứng theo trục nam châm Bảng 3.2 Ảnh hưởng của từ trường lên các thiết bị Từ trường Khoảng cách nhỏ nhất [m] Thiết bị chịu ảnh hưởng 3mT x = 1,80 m z = 2,90 m Động cơ nhỏ,đồng hồ,camera,thẻ tín dụng,vật lưu trữ dữ liệu từ 1mT x = 2,20 m z = 3,60 m Máy hiện sóng,bộ vi xử lý,ổ đĩa 0,5mT x = 2,40 m z = 4,30 m Màn hình đen trắng vật lưu trữ dữ liệu từ,máy điều hòa nhịp tim,bơm insulin 0,2mT x = 3,40 m z = 5,50 m Hệ thống máy chụp cắt lớp CT của Siemens sản xuất 0,1mT x = 4,50 m z = 6,70 m Màn hình màu,máy gia tốc tuyến tính của Siemens sản xuất 0,05mT x = 5,90 m z = 8,30 m Bộ khuếch đại ảnh tia X,gamma camera,máy gia tốc tuyến tính của các hãng khác LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 71 - Do đó,không được mang các thiết bị lưu trữ từ hay các vật sắt từ vào phòng chụp 3.5. Hoạt động của thiết bị chụp cắt lớp CHTHN Hệ thống máy tính, bao gồm máy chủ và khối điều khiển chính, điều khiển hoạt động của toàn bộ các thành phần khác. Hệ thống nam châm tạo ra từ trường chính B 0 phục vụ thủ tục tạo ảnh. Thủ tục chụp do người điều hành quyết định dựa trên yêu cầu chẩn đoán và lựa chọn thông qua bàn điều khiển. Thủ tục chụp từ khối điều khiển chính đưa sang các hệ thống khác để điều khiển toàn bộ quá trình chụp. Bệnh nhân được đưa vào trong khoang chụp (trong vùng từ trường chính B 0 ) nhờ thiết bị bàn bệnh nhân có điều khiển bằng máy tính; bàn này có khả năng định vị với độ chính xác rất cao.Tín hiệu điều khiển đưa sang khối phát xung gradient, được khuếch đại đến biên độ đủ lớn nhờ tầng công suất và sau đó, được đưa sang cuộn dây gradient tạo ra trường gradient G x , G y và G z theo 3 trục X, Y, Z tương ứng với yêu cầu của quá trình chụp. Khối phát xung gradient phối hợp cùng khối điều khiển chính và hệ thống thu nhận dữ liệu để thu nhận và phân phối dữ liệu phát ra từ các mô trong cơ thể bệnh nhân. Tín hiệu điều khiển cũng được đưa sang khối phát và bộ tạo xung trong hệ thống RF. Khối nguồn xung vô tuyến phát tín hiệu hình sin tần số vô tuyến (trong một s ố thiết bị chụp cắt lớp là f = 42MHz) sau đó đưa sang bộ tạo xung. Xung vô tuyến tần số cao được khuếch đại và đưa đến các cuộn RF để phát ra nhằm thực hiện các quá trình kích thích. Đây là hệ thống tạo xung vô tuyến theo chương trình, tiến hành định dạng xung theo dãy xung tạo ảnh sử dụng trong thủ tục chụp đã chọn (tạo ra các xung hình sinc có độ rộng và chu kỳ lặp lại nhất định). Sau chu trình phát, chuyển mạch thu phát chuyển sang chế độ thu. Tín hiệ u vô tuyến phát ra từ các mô trong cơ thể bệnh nhân sẽ được thu nhận bởi cuộn thu RF. Tín hiệu này qua chuyển mạch thu phát vào khối tiền khuếch đại, sau đó qua bộ tách sóng cầu phương. Tín hiệu sau bộ tách sóng cầu phương sẽ được chuyển đổi sang dạng số và lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính. Người điều hành có thể quan sát ảnh thu được trên màn hình ở bàn điều khiển hoặc bằng b ản sao lấy ra từ máy in phim, đồng thời ảnh cũng được lưu trữ trong máy tính.Phòng chụp được bao quanh bằng các tấm chắn sóng vô tuyến để ngăn các xung tần số vô tuyến mang năng lượng cao lọt ra gây ảnh hưởng đến người và thiết bị khác.Đồng thời chắn không cho sóng vô tuyến từ thiết bị truyền thanh, truyền hình lọt vào thiết bị chụp cắt lớp làm ảnh hưởng đến kế t quả tạo ảnh.Phòng chụp còn được bao quanh bằng các tấm chắn từ tính với chức năng tương tự. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 72 - Trong các nam châm được chế tạo gần đây nhất, tấm chắn từ tính được đưa vào thành một phần của nam châm. 3.6. Tổng quan về một số phần mềm mô phỏng và công cụ mô phỏng Hiện nay trên thế giới đã có một số phần mềm mô phỏng thiết bị chụp cắt lớp CHTHN, tuy nhiên hầu hết chỉ tập trung vào việc mô phỏng các quá trình xử lý dữ liệu có sẵn để tái tạo ảnh cộng hưởng từ và ảnh hưởng của một vài tham số lên chất lượng của ảnh. Các phần mềm này có giao diện sử dụng tương đối giống với thiế t bị chụp cắt lớp CHTHN thật. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với các y bác sỹ hay các kỹ thuật viên trong việc huấn luyện, thao tác sử dụng trước khi tiếp cận thực tế với loại máy phức tạp và hiện đại này. Với các sinh viên kỹ thuật y sinh thì các phần mềm mô phỏng này lại không mang lại hiệu quả nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu về nguyên lý hoạt động c ủa thiết bị. Ở đây có thể đưa ra một số phần mềm mô phỏng hiện có như sau: ● Phần mềm “Thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân ảo” của tác giả Thomas Hacklander tại Học viện kỹ thuật IFTM-Đức. Đây là một phần mềm tương đối lớn và đầy đủ mô phỏng các thủ tục cần thiết khi tiến hành thao tác chụp ảnh cộng hưởng từ của một thiết bị thật. Phần mềm được viết bằng ngôn ngữ Java, có giao diện đẹp và dễ sử dụng. Giao diện chính của chương trình có dạng như sau: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 73 - Phần mềm cho phép tải dữ liệu sẵn có của một ảnh CHTHN thu được từ thiết bị thật, sau đó tiến hành xử lý bằng cách thay đổi các tham số của từng phương pháp tạo ảnh cụ thể để được các ảnh CHTHN có chất lượng khác nhau. Giao diện và các thao tác trên phầm mềm khá giống với thiết bị thật, nên chương trình có thể dùng như một công cụ ảo giúp các y bác sỹ, các nhân viên kỹ thuật,… tiến hành thao tác sử dụng trước khi làm việc với thiết bị thật. ● Một số phần mềm mô phỏng khác chủ yếu là các chương trình được viết trên MatLab. Bằng cách tải các dữ liệu và sử dụng các hàm có sẵn trong hộp công cụ xử lý ảnh của thư viện MatLab có thể tiến hành thay đổi các tham số khác nhau để tác động đến chất lượng của ảnh. Nhìn chung ở tất c ả các sản phẩm này đều chỉ thực hiện mô phỏng khâu xử lý bằng phần mềm trong thiết bị chụp cắt lớp CHTHN thật, còn không đề cập tới các công đoạn xử lý bởi phần cứng. Hình 3.17: Giao diện chính của phầm mềm “Thiết bị cộng hưởng từ ảo” LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 74 - Do đó đối với các sinh viên kỹ thuật cần nghiên cứu các quá trình xử lý tín hiệu thực sự trên tất cả các khâu của thiết bị chụp cắt lớp CHTHN chúng không mang lại hiệu quả cao, tuy nhiên chúng cũng là các tư liệu tham khảo hữu ích cho việc nghiên cứu thiết bị nói chung.Trở lại với mục tiêu của đề tài luận v ăn “Mô phỏng nguyên lý hoạt động của thiết bị chụp cắt lớp CHTHN bằng phần mềm Mallab”. Từ việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động của thiết bị này trên tất cả các khâu xử lý cả bằng phần cứng lẫn phần mềm trong chương 2 và chương 3, ta nhận thấy các tín hiệu xử lý trên các khâu phần cứng của thiết bị đều có thể biểu diễn dưới dạng vector, ma trận. Ngoài ra các khâu xử lý bằng phần mềm của thiết bị có thể được thực hiện bằng các thu ật toán thông dụng như phép biến đổi Fourier, tích chập, các hàm lượng giác… với các dữ liệu ở dạng vector, ma trận. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SVTH:NGÔ ĐỨC NGỌC - 75 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Brian Hargreaves.Bloch Equation Simulation. Website: http://www-mrsrl.stanford.edu/~brian/bloch/ [2] TS.Huỳnh Lương Nghĩa. Cơ sở thiết bị chụp cắt lớp máy vi tính.Học viện kỹ thuật quân sự [3] Jerrold T.Bushberg “et al”(2002). The Essential Physics Of Medical Imaging.Lippincott Williams & Wilkins [4] Tamal Bose (2004). Digital Signal And Image Processing.John Wiley & Sons [5] Thomas Hacklander. Vitual Scaner MRI.IFTM Germany [6] BS.Trần Đức Quang (2007). Nguyên lý và kỹ thuật chụp cộng hưởng từ(MRI).Nhà xuất bản đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [7] Joseph P.Hornak. The Basics Of MRI. Website:www.cis.rit.edu\htbooks\mri\inside.htm [8] Phạm Hồng Liên.Đặng Ngọc Khoa.Trần Thanh Phương (2006). Matlab và ứng dụng trong viễn thông .Nhà xuất bản đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [9] John L.Semmlow (2004). Biosignal and Biomedical Image Processing MATLAB-Based Applications .Marcel Dekker [10] Website: www.cogsci.ucsd.edu\~sereno\276\notes.pdf [11] Zhenghui Zhang (2006). Field Inhomogeneity Compensation In High Field Magnetic Resonance Imaging (MRI). Website: etd.library.pitt.edu/ETD/available/etd-11132006-163142/unrestricted/zhz14_Thesis06.pdf . Scaner MRI. IFTM Germany [6] BS.Trần Đức Quang (20 07) . Nguyên lý và kỹ thuật chụp cộng hưởng từ (MRI) .Nhà xuất bản đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [7] Joseph P.Hornak. The Basics Of MRI. Website:www.cis.rit.eduhtbooks mri inside.htm . chỉ thực hiện mô phỏng khâu xử lý bằng phần mềm trong thiết bị chụp cắt lớp CHTHN thật, còn không đề cập tới các công đoạn xử lý bởi phần cứng. Hình 3. 17: Giao diện chính của phầm mềm “Thiết. thiết bị chụp cắt lớp CHTHN bằng phần mềm Mallab”. Từ việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động của thiết bị này trên tất cả các khâu xử lý cả bằng phần cứng lẫn phần mềm trong chương 2 và chương