Tìm hiểu về máy Chụp cắt lớp điện toán CT scanner và ứng dụng của nó

Lời Nói Đầu Ngày nhờ phát triển vượt bậc khoa học kĩ thật giới người ngày đặt sống làm việc điều kiện tốt hơn,do tiến khoa học ứng dụng mạnh mẽ lĩnh vực y tế chăm sóc sức khoẻ cộng đồng Đã có nhiều phát minh ứng dụng áp dụng cho chẩn đoán điều trị bệnh hiểm nghèo cho ta kết đáng tự hào Đặc biệt loại máy y tế ứng dụng rộng rãi việc chẩn đoán để phát sớm nguy mắc bệnh hiểm nghèo giúp ngăn ngừa hiệu lĩnh vực chẩn đoán điều trị bệnh Là sinh viên khoa điện tử chuyên ngành y sinh,em có hội tìm hiểu tiếp xúc với loại thiết bị y tế đại giúp em có nhìn sâu tàm ảnh hưởng thiết bị y tế tiên tiến việc chẩn đoán điều trị bệnh.Trong thời gian thực tập bệnh viện Hữu Nghị , nhờ quan tâm hướng dẫn tận tình thầy Hiền anh chị cán bệnh gúp em hoàn thành báo cáo Có nhiều thiết bị ứng dụng chẩn đoán phát bệnh máy CT,MRI,siêu âm,PET… em đặc biệt quan tâm đến máy Chụp cắt lớp điện toán CT scanner lựa chọn tìm hiểu máy CT ứng dụng lĩnh vực y tế Một lần em xin cảm ơn thầy Hiền anh chị cán bệnh viện Hữu Nghị giúp em thực báo cáo Sinh Viên Vũ Tiến Mạnh Quá trình thực tập Trong trình thực tập bệnh viện Hữu Nghị vừa qua, giúp đỡ tận tình thầy Hiền anh chị cán công tác đây,em có điều kiện thăm quan tìm hiểu số thiết bị y tế sử dụng đây.Có nhiều loại thiết bị với ứng dụng khác sử dụng phòng khoa bệnh viện: Phịng kỹ thuật vật tư, hành quản trị, y tá trưởng gồm thiết bị dựng để theo dõi quản lý trực tiếp thiết bị liên quan đến phục vụ cho toàn bệnh viện: Hệ thơng khí y tế trung tâm Trung tâm tiệt trùng gồm có: máy hấp tiệt trùng, máy tiệt trùng nhiệt độ thấp, máy rửa dụng cụ, thiết bị đóng gói dụng cụ tiệt trùng Hệ thống giặt trung tâm Hệ thống điện,Thang máy, điện lạnh Hệ thống nước xử lý rác thải Khoa nội: máy siêu âm, máy điện tim ECG, máy thở, máy gây mê, máy lọc thận, máy tán sỏi … Khoa ngoại phân chia theo nhiều phòng: -Phòng mổ: bàn mổ, dao mổ điện, máy gây mê, máy phá rung tim, X-quang di động, máy theo dõi… -Phòng hồi sức: máy thở đa năng, bơm tiêm điện, máy theo dõi… Khoa thần kinh: máy điện não, máy điện tim, máy điện cơ… Khoa sản: máy siêu âm chẩn đoán, máy soi cổ tử cung… Khoa huyết học: máy phân tích huyết học, máy xét nghiệm miễn dịch, máy li tâm, máy pha loãng… Khoa sinh hoá: máy li tâm, may xét nghiệm sinh hố, PH khí máu, máy điện giải… Khoa u bướu: máy Cobalt 60, máy gia tốc tuyến tính, cyberknife,máy xạ trị áp sát… Khoa tai mũi họng: máy soi mũi xoang, máy đo thị lực, máy trợ thính… Khoa chẩn đốn hình ảnh: máy CT, máy MRI, máy X quang, máy siêu âm… Trong máy CT thiết bị sử dụng rộng rãi chẩn đoán giúp phát sớm nguy mắc bệnh hiểm nghèo PHƯƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN Sự đời máy chụp cắt lớp điện tốn cách mạng Nó khơng sử dụng phương pháp tạo ảnh bình thường từ thụ thể, phim tạo ảnh ống khuyếch đại Nó thay ống chuẩn trực chùm tia X hướng tới bệnh nhân Cường độ chùm xạ điều khiển máy tính Sau tín hiệu phân tích từ thu nhận tia X Máy tính khơi phục lại hình ảnh hiển thị máy theo dõi bệnh nhân Ảnh chụp để lưu lại đánh giá Máy tính xây dựng lại mặt cắt ngang thể, kết cấu thể hoàn thành với phân chia phần (thuật tốn theo máy tính) Hoạt động máy chụp cắt lớp điện toán mang lại hiệu cần thiết, chuyên gia công nghệ y sinh nên biết phát triển máy chụp cắt lớp điện toán, cấu tạo hệ thống, đặc điểm q trình tạo ảnh Nội dung phần mô tả tổng quan phương pháp chụp cắt lớp điện tốn Hình 1: Máy CT Somatom Siemens I.1 Lịch sử mô tả máy CT Những thành phần tạo nên máy chụp cắt lớp điện toán đời nhà vật lý y học từ 30 năm trước Godfrey Hounsfield, kỹ sư vật lý làm việc cho công ty EMI,Ltd Những chứng minh đàu tiên kỹ thuật có từ năm 70,80 kỉ XIX Hounsfield chia sẻ giải nobel vật lý với Alan Cormack, nhà vật lý đại học Tufts, Cormack trình bày dễ dàng tính tốn sử dụng phương pháp xây dựng lại ảnh máy CT Allan M Cormack Godfrey N Hounsfield Tufts University Medford, Central Research Laboratories, EMI MA, USA London, United Kingdom Hình 1.1Hai nhà bác học nhận giải Nobel Y học đóng góp cho phát triển máy chụp cắt lớp điện toán Giải Nobel Y học năm 1979 trao cho GS Allan M Cormack Godfrey N.Hounsfield đóng góp họ việc phát triển máy chụp cắt lớp vi tính, tạo bước tiến mang tính cách mạng lĩnh vực xạ trị chẩn đoán bệnh thuộc hệ thần kinh Allan M Cormack giáo sư đầu ngành vật lý Viện Ðại học Tufts (bang Massachusetts-Mỹ) Ơng người phân tích điều kiện để làm thấy rõ cách chụp cắt lớp hệ thống sinh học công bố vào năm 1963-1964, góp phần phát triển lý thuyết máy vi tính chụp cắt lớp đặt tảng việc sử dụng tia X Godfrey Hounsfield giám đốc phận nghiên cứu công nghiệp điện âm nhạc Middlesex (Anh), người thực máy vi tính chụp cắt lớp sử dụng y học vào năm 1968 Bằng sáng chế cấp năm 1972 Hệ thống Hounsfield giúp chẩn đốn hình ảnh óc, não, tạo tiền đề giúp phát triển nhiều hệ thống máy vi tính chụp cắt lớp sau với cải tiến kỹ thuật giúp phân tích hình ảnh nhanh Tia X ngang qua nội tạng cho hình ảnh phim Hình ảnh tùy thuộc vào cấu trúc mô quan mà tia X ngang qua thường không rõ nét chiều sâu, cần phải chụp bổ sung trực diện hai bên Hơn việc đọc phim tùy vào lực chuyên môn người chụp tính chất bất thường bệnh lý Vì kết X-quang khơng tránh khỏi mang tính chủ quan dễ sai lệch Do sau kỹ thuật chụp cắt lớp phân tầng (tomography, theo tiếng Hy Lạp tomos = vết cắt, graph = ghi lại) phát triển thêm để phân lập hình ảnh nội tạng bị bệnh Tuy có tiến chưa thỏa mãn nhu cầu chẩn đốn sớm hình ảnh Ngồi tia X cịn có hạn chế dựng tia X 25% phim X-quang thiếu độ nhạy cần thiết tương ứng với độ dày mơ Từ ý tưởng sử dụng máy vi tính hỗ trợ chụp cắt lớp hình thành để giải vấn đề Và vòng năm, trở thành kiện mang tính cách mạng lĩnh vực chẩn đốn hình ảnh y khoa Máy CT dụng cụ chuẩn đốn vơ giá cho bác sĩ X quang Việc phát triển đưa vào phục vụ bác sĩ có tầm quan trọng việc phát tính chất gián đoạn Snook máy biến thế, Ống Coolidge tạo tia X quang, màng nhăn Potter-Bucky Máy chụp cắt lớp điện tốn khơng sử dung phương pháp tạo ảnh thơng thường Khơng có ảnh tạo thông thường từ thụ quan Trong máy CT, có ống chuẩn trực chùm tia X hướng tới bệnh nhân Cường độ chùm xạ điều khiển máy tính Sau tín hiệu phân tích từ thu nhận tia X Máy tính khơi phục lại hình ảnh hiển thị máy theo dõi bệnh nhân Ảnh chụp để lưu lại đánh giá Máy tính xây dựng lại mặt cắt ngang thể, kết cấu thể hoàn thành với phân chia phần (thuật toán theo máy tính) Sự khác đặc điểm hoạt động chất lượng ảnh bước tiến lớn máy CT so với hầu hết thiết bị thông thường lĩnh vực X quang 1.2 Nguyên lý hoạt động Khi chụp bụng phương pháp X quang thông thường ảnh tạo phim từ thụ quan Ảnh tương đối tương phản (hình 1.2a) Ảnh khơng chờ đợi chồng chéo phận giới hạn ổ bụng Sự phân bố xạ làm giảm tính rõ nét phận nhỏ ảnh Để có hình ảnh tốt phẫu thuật cấu trúc ổ bụng ví dụ thận Phương pháp chụp X quang truyền thống sử dụng.Trong kỹ thuật chụp X quang, phần thận rõ cách làm mờ mơ dưới, thêm vào tương phản kết cấu tăng lên Song ảnh cịn mờ chưa rõ Hình 1.2a So sánh hai phương pháp X quang truyền thống CT Phương pháp chụp X quang thông thường chiếu X quang theo trục dọc, từ mặt phẳng ảnh đặt song song với trục dọc thể kết mặt cắt dọc hình ảnh vịng Máy CT loại máy tịnh tiến theo chiều dọc máy tác động ảnh theo chiều ngang Các ảnh tạo vng góc suốt chiều dài thể ( hình 1.2b) Hình 1.2b Phương pháp tạo ảnh thơng thường cho ảnh song song với chiều dài thể CT cho ảnh theo chiều ngang Sự xác cho phương pháp tạo ảnh theo mặt cắt ngang trình phức tạp phụ thuộc vào hiểu biết vật lý, điều hành máy móc, khoa học máy tính Về sở nguồn gốc cách giải thích bạn cân nhắc kỹ cấu trúc hệ thống CT Một hệ thống CT đơn giản gồm có ống chuẩn trực chùm tia X phát đơn ( hình 1.2c) Nguồn phát tia X phát kết nối với với mục đích di chuyển đồng Khi nguồn phát kết hợp với tạo quét hay tịnh tiến, ngang qua bệnh nhân, qua cấu trúc bên thể chùm tia X bị suy giảm theo mức độ khác tuỳ theo mật độ khối lượng số ngun tử mơ cần khảo sát Hình 1.2c: Ở dạng đơn giản nhất, máy quét CT gồm chùm tia X chuẩn trực máy dò, phận chuyển động đồng thời tịnh tiến – xoay Cơ sở vật lý CT tượng hấp thụ xạ tia X thể Tia X tạo dòng electron từ dây tóc bị đốt nóng đập vào anode làm vật liệu Tungsten, hay Vonfram môi trường chân khơng Có hai loại tia X: tia X xạ hãm (Bremsstrahlung) tia X đặc trưng (Characteristic X-ray) Thông thường, người ta dựng tia X xạ hãm khoảng lượng thích hợp (thường từ 25 keV đến 120 keV) Trong trường hợp đặc biệt, chẳng hạn chụp cho tuyến vú, người ta phải dựng tia X đặc trưng Tia X phát từ nguồn có dạng song hay dạng quạt Hình 1.2d : Các dạng tia X Khi chiếu tia X qua thể, loại tế bào khác có mật độ vật chất khác nhau, nên chúng hấp thụ tia X mức độ khác Cơ sở hấp thụ tương tác tia X chất tế bào Kết tia X bị suy giảm cường độ Trong thể người, xương cấu trúc đặc so với mô khác nên chúng hấp thụ tia X nhiều Trong y tế, người ta thường dùng chì (Pb) để ngăn chặn tia X, chúng hấp thụ tia X tốt Tia X sau qua thể phát đầu dò (detector) Đầu dị có tác dụng chuyển lượng tia X nhận thành tín hiệu điện Đầu dị dựng đầu dị sử dụng khí Xenon áp suất cao (khoảng 25 atm) (hình1.2e), đầu dị bán dẫn (solid-state detector) (hình 1.2f) Hình 1.2e : Đầu dị khí xenon Hình 1.2f : Cấu tạo đầu dò bán dẫn Đầu dò bán dẫn gồm lớp phát quang (scintillator) ghép với photodiode Tia X tác dụng lên lớp phát quang tạo ánh sáng Ánh sáng photodiode chuyển thành tín hiệu điện Lớp phát quang dựng gồm vật liệu CdWO4, nguyên tố Ytri (Yttrium), nguyên tố gadoli (gadolinium) thuộc họ Lanthan, vật liệu khác tuỳ theo nhà sản xuất Đầu dị bán dẫn có nhiều ưu điểm đầu dò Xenon như: hệ số hấp thụ tia X tốt hơn, bề mặt đầu dò phẳng nên góc thu nhận rộng đầu dị Xenon vốn có bề mặt cong Trong thiết bị CT hệ mới, người ta dựng nhiều dãy đầu dò; vậy, khả ứng dụng chẩn đốn CT mở rộng nhiều lần Tín hiệu điện thu từ đầu dị đưa đến máy tính để xử lý Máy tính dựng thuật tốn để tái tạo hình ảnh phần thể chụp hiển thị ảnh lên hình Máy tính phải mạnh để thực tái tạo ảnh song song với trình thu liệu, nhằm giảm thời gian trễ lúc kết thúc thu tín hiệu hiển thị ảnh Tín hiệu thu khuyếch đại, lượng tử hố (số hố), lọc sau xử lý Dữ liệu thu liệu thụ (raw data) Dữ liệu thụ hiệu chỉnh trình tiền xử lý Sở dĩ liệu phải hiệu chỉnh, thứ hệ số hấp thụ tuyến tính hiệu dụng mơ giảm theo khoảng cách so với nguồn phát Sự suy giảm không hiệu chỉnh dẫn đến ảnh giả (artifact), ảnh khơng mong muốn, q trình tái tạo ảnh gây chẩn đốn sai Yếu tố thứ hai cần phải hiệu chỉnh không đồng đồng độ nhạy đầu dò kênh đầu dò trường hợp dựng đa dãy đầu dị Nếu khơng hiệu chỉnh yếu tố dẫn đến ảnh giả vòng (ring artifact or halo artifact) 10 Hình 1.3.3.a.Máy CT hệ thứ Sự hạn chế máy CT hệ thứ hai thời gian kiểm tra dài Nguyên nhân phức tạp vận hành máy theo chế tịnh tiến-quay khối lượng cồng kềnh liên quan tới giá đỡ máy CT, người ta dự kiến thay máy quét có thời gian quét 20s Hạn chế khắc phục với đời máy CT hệ thứ ba Trong máy quét bóng X quang đầu dò gần quay xung quanh bệnh nhân ( hình 8) Giống trục quay cố định, máy CT hệ thứ ba xây dựng ảnh 1s Hình 1.3.3bMáy CT hệ sử dụng mơ hình quay với chùm tia X nhiều đầu dò quay xung quanh bệnh nhân Máy CT đời sử dụng nhiều đầu dò sếp theo đường cong chùm tia có hình quạt Số lượng đầu dò bề rộng chùm tia, khoảng từ 30 đến 60 độ, hai lớn 14 máy CT đời Trong máy CT hệ 3, chùm tia đầu dị bố trí xung quanh bệnh nhân Việc xếp đầu dò quanh bệnh nhân dẫn tới khoảng cách từ nguồn tới đầu dò khơng đổi, ảnh xây dựng lại có chất lượng tốt Điểm đặc biệt làm cho chuẩn trực chùm tia X tốt làm giảm bớt tác động tượng tán xạ Hình so sánh chức đầu dò máy CT hệ Hình 1.3.3cMảng detector tuyến tính đặc điểm máy CT hệ thứ thứ hai; mảng cong thường sử dụng máy CT hệ thứ ba thứ tư Một bất lợi máy CT hệ xuất nhiễu ảnh Sự xuất vài lý Trong cách xếp theo hình cong đầu dò tạo thành đơn vị riêng Nếu có vài hay dải đầu dị làm việc sai chức có nhiễu vịng xuất ảnh ( hình 10) Phần mềm sửa ảnh dung thuật toán giảm đến mức tối thiểu nhiễu ảnh 15 Máy CT hệ 3: Cấu hình chuyển động quay quanh bệnh nhân Chùm tia X hình rẻ quạt Hệ thống nhiều đầu dò, xếp thành mảng cong Thời gian qt 1-5s Nhược điểm: nhiễu vịng Hình 1.3.3d Nhiễu vòng xuất máy quét hệ thứ ba 1.3.4 Máy CT hệ thứ tư Máy quét CT hệ thứ tư có hình dạng xoay Nguồn tia X luân chuyển, phận phát khơng Máy phát tia X kết hợp thơng qua phận xếp hình trịn cố định (Hình 11), phận bao gồm 8000 nguyên tố riêng lẻ Chùm tia X có hình quạt với đặc tính tương tự chùm tia X hình quạt hệ thứ Những đơn vị có khả chụp hình nhiều lần 1s, chụp lớp dày khác thông qua chuẩn trực tự động khơng bị nhiễu vịng máy CT hệ thứ ba 16 Hình 1.3.4 Máy CT hệ thứ hoạt động với nguồn tia X xoay phận phát gồm nhiều detector tập hợp vòng tròn đứng yên xung quanh bệnh nhân Nhược điểm máy CT hệ thứ tư lượng phóng xạ bệnh nhân tương đối cao so với máy quét khác Máy có cấu trúc phức tạp có số lượng đầu dị lớn Chi phí máy cao so với hệ máy trước Mặc dù có so sánh chất lượng hình ảnh khơng thể có tổng qt, khơng thể đưa định rõ ràng xem xét hình ảnh tốt 1.3.5 Máy CT hệ thứ năm hình 1.3.5a Máy CT hệ thứ loại bong Xquang anode nhiều rãnh, mặt cắt dọc 17 hình 1.3.5b Máy CT hệ thứ loại bong Xquang anode nhiều rãnh mặt cắt ngang Tiếp tục phát triển mơ hình máy CT cam kết mang lại cải tiến chất lượng hình ảnh với lượng phóng xạ Chùm tia X phát từ hệ thống nhiều bóng X quang loại bóng X quang đặc biệt với A-nơt có nhiều rãnh bố trí cố định xung quanh bệnh nhân Bộ phát bao gồm nhiều đầu dò bố trí cố định vịng cung 1800 Chùm tia điện tử điều khiển để bắn vào bề mặt rãnh A-nơt góc quay 1800 Những máy chụp ảnh nhanh phát triển làm cho máy CT có khả quay phim Các thuật toán liên tục điều chỉnh cho máy hoạt động lựa chọn thuật tốn để kiểm tra Cơng nghệ vịng kết hợp với máy quét CT xoắn ốc Điều cho phép ống tia X máy dò luân phiên thay đổi Máy CT electron (EBCT), cách khác để thu hình ảnh CT, hãng Imatron chuyên chụp hình tim sản xuất Thuật ngữ Heartscan thường dùng để miêu tả kỹ thuật Với EBCT, chùm sóng thúc đẩy chúm tia electron tăng tốc vào bia volfram hình bán nguyệt thơng qua nam châm uốn cong (Hình 29-13) Thực sự, có bốn bia volfram bốn lớp tế bào quét lúc Không có phận 18 EBCT chuyển động ngọai trừ chùm tia electron Bia volfram cố định đầu dị cố định Hình ảnh EBCT tạo 50ms Hình 1.3.5cEBCT khơng có phận giá đỡ 1.4 Các ưu nhược điểm kĩ thuật chụp CT 1.4.1 ưu nhược điểm CT so với X-quang thơng thường Ưu điểm -Hình ảnh rõ nét khơng có tượng nhiều hình chồng lên -Khả phân giải mơ mềm cao nhiều -Có thể tính tốn hệ số suy giảm phần tử ảnh cách xác nên đánh giá lượng chất đối tượng xét -Nhờ ứng dụng kĩ thuật số lên xử lý, tái tạo ảnh theo nhiều cách cách nhanh chóng(dựng ảnh theo mặt phẳng, khơng gian chiều…) Phương tiện lưa trữ ảnh đa dạng Hơn nối mạng, truyền ảnh xa mạng thông tin vụ tuyến hữu tuyến Nhược điểm -Chỉ chụp số tư thế, khả linh hoạt động -Thời gian chụp dài hơn, người bệnh chịu liều tia X cao -Khả chiếu kết hợp với thủ thuật - Chi phí đầu tư vận hành cao 1.4.2 So sánh CT MRI 19 Một ưu điểm lớn CT cho phép khảo sát phần xương có cấu trúc tinh tế Phương pháp chụp cộng hưởng từ, kí hiệu MRI (magnetic resonance imaging) không tỏ hữu hiệu trường hợp Hình ảnh CT cho chất lượng tốt CT sử dụng tia X có tác hại xấu sức khoẻ bệnh nhân Tia X có khả gây ion hố tế bào, với lượng lớn gây ung thư 1.5 Các ứng dụng phương pháp chụp cắt lớp điện toán CT ứng dụng rộng rãi chẩn đoán lâm sàng sinh thiết CT dựng để chẩn đoán phần cứng thể bị tổn thương như: sọ não, cột sống, xương … Trong tất phương pháp chẩn đốn hình ảnh CT cho hình ảnh phần cứng thể rõ CT cịn dựng để chẩn đốn ung thư, giúp phát sớm khối u Chụp CT có tiêm cản quang giúp cho bác sĩ đánh giá phát triển di khối u Các bệnh tim mạch tắc nghẽn mạch máu, dị tật tim…có thể phát CT CT dùng nha khoa, nhi khoa, nhãn khoa hay để thực nội soi ảo dựng kỹ thuật tạo ảnh 3D với hỗ trợ máy tính Ngồi ra, CT cịn dựng để trợ giúp sinh thiết sinh thiết tuyến tiền liệt, sinh thiết ung thư vú, sinh thiết cổ tử cung… 20 Hệ thố ng máy chụ p cắ t lớ p CT scanner I Cấ u trúc máy cắt lớp điện toán 1.1 Cấ u trúc Hệ thống máy chụp cắ t lớp điệ n tốn bao gồm thiế t bị sau: - Hệ thống ả nh - Giμn quay - Hệ thống phân phối điệ n áp - Hệ thống lμm việ c với bệ nh nhân - Điề u khiể n hệ thống 21 1.2 Sơ đồ khối Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống máy chụp cắt lớp điệ n toán CT scanner II Chức nă ng 2.1 Hệ thống ả nh Hệ thống ả nh bao gồm phận sau: - Hệ thống tái tạ o ảnh - Hệ thống điề u khiển ảnh 22 - Hệ thống lưu trữ - Bμn điề u khiển vμ thiế t bị hiể n thị 2.1.1 Hệ thống tái tạ o ả nh Hệ thống tái tạ o ả nh thực hiệ n việ c thu nhậ n liệu từ hệ thống đo liệ u để thực hiệ n việ c tái tạ o ả nh 2.1.2 Hệ thống điề u khiển ả nh Hệ thống điề u khiể n ảnh kết nối với thiết bị đầ u vμo lμ bμn phím vμ chuột vμ với thiế t bị đầu lμ mμn hình hiể n thị Hệ thống điều khiể n ả nh kết nối với giμn quay phối hợp với phậ n giμn quay thực hiệ n việ c điề u khiể n quét chế độ Kế t nối với hệ thống tái tạ o ả nh để phối hợp với hệ thống nμy tiế n hμnh tái tạ o ả nh, ả nh sau tái tạ o ả nh hệ thống điề u khiể n ả nh điề u khiển để đưa liệ u nμy tới phậ n lưu trữ 2.1.3 Hệ thống lưu trữ Dữ liệ u ả nh tạm thời lưu trữ nhớ máy tính Do nhớ máy tính có dung lượng giới hạ n nên liệ u nμy sau chuyể n sang lưu trữ giới ng đĩ a từ (đĩ a CD) Nhờ có khả nă ng lưu tr m d li u cú thểđ ợc l y lạ i vμ xử lý cách nhanh chóng vμ xác 2.1.4 Bμn điề u khiể n vμ thiết bị hiể n thị Bμn điề u khiể n lμ giao diệ n giửa máy CT với người điề u khiể n Bμn điề u khiể n lμ bμn phím vμ chuột sử dụng lμm thiế t bị đầ u vμo cho đường truyề n giửa người điều khiể n vμ chương trình máy Hình 3.3 Bμn điề u khiể n 23 2.2 Giμn quay Giμn quay bao gồm phận sau: - Bóng phát tia - Hệ thống detector Hình 3.3 Bμn điề u khiể n -Hệ thống phát tia - Hình 3.4 Các phậ n bên giμn quay - Biế n áp cao (Generator) - Điề u khiể n chuẩ n trực - Điề u khiể n hội tụ - Hệ thống đo liệu - Dose Modulation - Hệ thống quay - Vòng trượt Để tạ o lớp cắ t chéo (cắ t nghiêng) theo độ nghiêng khác nhau, giμnquay điề u nh nghiêng so với mặ t phẳ ng thẳ ng đứng với góc từ (+300) đế n (-300) tuỳ thuộc vμo loạ i máy mμ góc nghiêng cực đạ i giμn 24 quay khác Góc nghiêng đặt tự động hoặ c người điều khiể n lựa chọn thông qua phận khí Hình 3.4 Các phậ n bên giμn quay 2.2.1 Bóng phát tia Bóng Xquang vμ detector lắ p đặt cố đị nh khung có vị trí đối Cấ u trúc bóng Xquang máy CT giống máy Xquang thơng thường, lμ loạ i bóng Anode quay vμ lμm mát bằ ng dầ u vμ quạt gió để phát tia liên tục thời gian dμi Khả nă ng chị u nhiệ t bóng rấ t cao tới MHU, thơng thường bóng có bố trí m biế n nhiệt để đo lường vμ kiể m sốt tình trạ ng chị u nhiệ t bóng suốt trình phát tia Hình 3.6 Cấu tạ o bóng phát tia 2.2.2 Hệ thống detector Chức nă ng detector lμ hấ p thụ tia xạ sau qua thể bệ nh nhân, vμ sau chuyể n đổi nă ng lượng chùm tia nμy thμnh tín hiệ u điệ n (tín hiệ u điệ n nμy tû lệ với cường độ chùm tia) Tín hiệu điệ n sau chuyể n tới hệ thống đo liệu 2.2.3 Biế n áp cao Lμ biế n áp chế tạ o theo cơng nghệ cao tầ n, chế tạ o theo công nghệ cao tầ n nên vật liệ u để chế tạ o biế n áp nμy gọn vμ nhẹ rấ t nhiề u Hình 3.6 Cấ u tạ o bóng phát tia so với loạ i biến áp thông thường nên biế n áp nμy lắp đặt giμn quay Điệ n áp xoay chiề u thông 25 thường lấ y từ bên ngoμi vμo dẫ n qua vòng trượt điệ n áp tới biế n đổi tầ n để nâng tầ n số điệ n áp nμy từ tầ n số thông thường (50Hz) lên tầ n số cao tầ n (100 kz ÷ 150 kz) điệ n áp sau nâng tầ n số đưa tới biế n áp để nâng điệ n áp lên thμnh điệ n áp cao 2.2.4 Điề u khiể n chuẩ n trực Chuẩ n trực lμ thiết bị dùng để chuẩ n trực chùm theo độ dμy lát cắ t Có ống chuẩn trực thơng thường hệ thống CT - Chuẩn trực bóng sử dụng để chuẩ n trực để xác đị nh độ rộng chùm tia từ cửa sổ bóng phát tia vậ y cịn gọi lμ tiề n chuẩ n trực bệ nh nhân dùng để xác đị nh độ rộng đường viề n chùm tia vμ chuẩ n trực cho slice - Chuẩ n trực cho detector sử dụng để chuẩ n trực độ rộng chùm tia suy giả m sau xuyên qua thể bệ nh nhân đến đậ p vμo detector Điề u khiển chuẩ n trực để đị nh ng kích cỡ vμ độ sắ c nét chùm tia X mặt vật lý vμ hình dạng tia X Trong hộp chuẩ n trực phậ n xác đị nh góc mở (span) vμ phận để xác đị nh góc mở vμ phậ n để xác đị nh độ dμy (thickness) chùm tia X Đây lμ phậ n đặ t cuối thay đổi độ dμy máng (vary sline thicness) chùm tia Với kỹ thuật khơng tạ o chùm tia có bờ sắ c nét đị nh (sharply defined edges) Bởi lμ hạn chế kích thước bóng phát tia để hội tụ lạ i thμnh điể m (focal spot), điề u nμy tạ o nên vùng Hình 3.7 Đường viề n phân phối liề u lượng xạ qua lớp cắ t nưa tối (penumbra), hoặ c bóng cục (partial shadow), theo chiều dμi mép tia, cho thấ y (hình 3.7) Cường độ xạ mạnh trung tâm lớp cắ t 26 (slice) vμ cường độ suy giả m gầ n đường cạ nh (adges) Một số tia xạ có thĨ lệ ch ngoμi vùng cắ t mong muốn chóng mang thơng tin mô kế cậ n (những mô không cầ n thiế t ) để tạ o nên ảnh 2.2.5 Điề u khiể n hội tụ Điề u khiể n hội tụ lμ phậ n chuẩn trực cửa sổ bóng phát tia Chức nă ng lμ chuẩ n trực cho chùm tia từ cửa sổ bóng sắ c nét 2.2.6 Hệ thống đo liệ u Hệ thống đo liệ u bao gồm tất phậ n thu thậ p liệ u từ detector vμ truyền tới hệ thống tái tạ o ả nh 2.2.7 Điề u chế liều tia Hình 3.7 Đường viền phân phối liề u lượng xạ qua lớp cắ t Điều chế liều tia (dose modulation) lμ phậ n thực hiệ n chức nă ng giống hồi tiế p Vì thể bệ nh nhân khơng phải lμ hình trụ mμ có dμy máng khác nhau, qt qua vị trí máng cầ n đòi hỏi cường độ chùm tia bé ngược lạ i quét qua vị trí dμy cầ n cường độ chùm tia mạ nh Thực nμy nhằ m đả m bả o cho tín hiệu từ đầu detector hệ thống đo liệ u thu nhậ n được tốt Như vậ y điề u chế liề u tia có chức nă ng lμm ổn đị nh cường độ tia mμ detector thu nhậ n lμ 2.2.8 Hệ thống quay Hệ thống quay thực hiệ n chức nă ng điề u khiể n góc nghiêng giμn quay vμ tốc độ quay giμn quay Tốc độ quay giμn quay phả i phù hợp với tốc độ chuyể n động tị nh tiế n bμn bệ nh nhân phụ thuộc vμo việ c đặt pitch 2.2.9 Vòng trượt Việ c cung cấ p điệ n áp cao hoặ c hạ vμ truyề n liệ u giửa phậ n giμn quay vμ phận khác ngoμi giμn quay lμ phả i thơng qua vịng trượt để đảm bảo cho hệ thống bong phát tia detector quay liên tục Một số form sử dụng chổi quét vμ vòng trượt hoạt động điệ n áp thấ p (từ 200V đế n 300V), bóng X quang phát tia vμ phả i quay trịn điệ n áp phả i cung cấ p cho bóng lμ cao khoảng 140 kV - Loạ i vòng trượt điệ n áp thấ p: điệ n áp nguồn cung cấ p thông qua chổi quét cấ p cho khối cao lắ p đặt bên giμn quay, vậ y mμ bóng phát tia 27 phát tia với điệ n áp đặt vμo rấ t cao Biế n áp cao phả i lμ biế n áp cao tầ n kế t hợp với mạ ch điệ n tử điều khiể n để cung cấ p cho bóng phát tia điệ n áp cao - Loạ i vòng trượt điệ n áp cao: Khối cao lắ p đặ t bên ngoμi giμn quay, điện áp cao cung cấp cho bóng phát tia thơng qua vịng trượt Nhờ việ c thiết kế theo kiể u vòng trượt giả m quán tính học, điều nμy cho phép thời gian để hoμn thμnh lớp cắ t hiệ n rấ t nhanh 2.3 Hệ thống phân phối điệ n áp Hệ thống phân phối điện áp cung cấ p điện áp thích hợp tới phận hệ thống CT Trong hệ thống phân phối điệ n áp phậ n quan trọng lμ khối cao Nhiệ m vụ khối cao lμ cung cấ p điện áp cao cho bóng phát tia 2.4 Hệ thống lμm việ c với bệnh nhân Hệ thống lμm việ c với bệ nh nhân lμ bμn bệ nh nhân Bμn bệ nh nhân chuyể n động theo chiề u ngang vμ theo chiề u thẳng đứng vậ y mμ bệ nh nhân giữ n tạ i vị trí bμn tiế n hμnh quét Nhờ chuyể n động tị nh tiế n theo phương ngang bμn bệ nh nhân, că n vμo chế độ dị ch chuyể n vμ tốc độ dị ch chuyể n để xác đị nh bỊ dμy lớp cắt vμ kiể u cắ t (cắt theo kiể u xoắ n ốc hay không phả i kiể u xoắ n ốc) 2.5 Điề u khiể n hệ thống Điề u khiể n hệ thống có nhiệm vụ điề u khiển hệ thống ảnh vμ giμn quay hoạ t động đồng với 28 ... nghèo PHƯƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN Sự đời máy chụp cắt lớp điện toán cách mạng Nó khơng sử dụng phương pháp tạo ảnh bình thường từ thụ thể, phim tạo ảnh ống khuyếch đại Nó thay ống chuẩn... phần mô tả tổng quan phương pháp chụp cắt lớp điện tốn Hình 1: Máy CT Somatom Siemens I.1 Lịch sử mô tả máy CT Những thành phần tạo nên máy chụp cắt lớp điện toán đời nhà vật lý y học từ 30 năm... chia phần (thuật tốn theo máy tính) Hoạt động máy chụp cắt lớp điện toán mang lại hiệu cần thiết, chuyên gia công nghệ y sinh nên biết phát triển máy chụp cắt lớp điện toán, cấu tạo hệ thống, đặc