Giới thiệu chung về máy CT xoắn ốc trong y học

☆☆☆ Đề Tài: SVTH : Huỳnh Hồng Phúc CBHD: Th.S Nguyễn Văn Hòa CBPB : CN Lê Cơng Hảo Thành phố Hồ Chí Minh_ 2007 LỜI CẢM ƠN Thấm gần năm trời học trường Đại học khoa học tự nhiên Giờ người xa rời ngơi trường thân quen với kĩ niệm Cũng với ngơi trường nơi chúng tơi tiếp thu dạy bảo thầy cơ, kiến thức quan trọng lĩnh vực hạt nhân lĩnh vực khác Trước hết tơi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Hòa, người dạy bảo hướng dẫn tận tình để tơi hồn thành luận văn Tơi gởi lời cảm ơn đến thầy Mai Văn Nhơn người phân cơng tơi thực luận văn Tơi xin gởi lời cảm ơn đến thầy mơn vật lý hạt nhân cho tơi điều kiện để hồn thành luận văn thầy giảng dạy suốt năm học Bên cạnh tơi khơng quen cơng lao to lớn cha me, anh chị ni nấng dạy bảo tơi nên người Sau bạn lớp vật lý hạt nhân 2002(cátrê 02) động viên, cổ vũ tơi trao đổi ý kiến qúy báu suốt q trình học tập, lời chúc thành cơng đến bạn Mục Lục Lời cảm ơn Lời mở đầu CHƢƠNG 1: CƠ SỞ VẬT LÝ TƢƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ VỚI VẬT CHẤT 1.1 Tƣơng tác electron với vật chất 1.1.1 Ion hóa kích thích 1.1.2 Bức xạ hãm 1.2 Tƣơng tác photon với vật chất 1.2.1 Hiệu ứng quang điện 1.2.2 Hiệu ứng Compton 1.2.3 Hiệu ứng tạo cặp 1.2.4 Độ suy giảm chùm tia CHƢƠNG NGUN TẮC CT 2.1 Máy X-quang qui ƣớc .8 2.2 Máy CT qui ƣớc CHƢƠNG 14 SƠ LƢỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CT XOẮN ỐC 3.1 Hệ thống CT thứ nhất: quay/dịch ngang 14 3.2 Hệ thống CT thứ hai: quay/dịch ngang 15 3.3 Hệ thống CT thứ ba: quay/dịch ngang .16 3.4 Hệ thống CT thứ tƣ: quay/dừng 16 3.5 Hệ thống CT thứ năm: CT chùm tia điện tƣ (Electron Beam CT- EBCT) .17 3.6 Hệ thống CT thứ sáu: CT xoắn ốc (Spiral/ Helical CT- SCT) 18 CHƢƠNG 19 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁI TẠO ẢNH CT VÀ PHƢƠNG PHÁP HIỂN THỊ ẢNH CT 4.1 Phƣơng pháp chiếu ngƣợc 19 4.2 Phƣơng pháp chiếu ngƣợc sau lọc .21 4.3 Phƣơng pháp nghịch đảo Brute 21 4.4 Phƣơng pháp lặp lại 22 4.5 Phƣơng pháp biến đổi Fourier chiều .24 4.6 Phƣơng pháp hiển thị ảnh CT .26 CHƢƠNG CẤU TRÚC MÁY CT XOẮN ỐC .28 5.1 Hệ thống thu thập liệu 29 5.2 Bàn bệnh nhân .34 5.3 Hệ thống máy tính 35 5.4 Bàn điều khiển .35 5.5 Máy chụp phim: 35 CHƢƠNG 36 ỨNG DỤNG MÁY CT XOẮN ỐC TRONG Y HỌC 6.1 Chụp cắt lớp nội sọ 36 6.2 Chụp cắt lớp phổi 36 6.3 Chụp cắt lớp ngực 37 6.4 Chụp cắt lớp động mạch thận 37 6.5 Chụp cắt lớp tim 37 6.6 Chụp cắt lớp gan 37 6.7 Chụp cắt lớp cột sống 37 6.8 Chụp cắt lớp huyết học máu-ung thƣ máu 37 6.9 CT Angiography (CTA) .37 Kết luận……………………………… 39 PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CT : Computed Tomography SCT : Spiral Computed Tomography SSCT : Single Spiral Computed Tomography MSCT : Multi-Slice Computed Tomography EBCT : Electron Beam Computed Tomography SPECT : Single Photon Emission Computed Tomographic PET : Positron Emission Tomographic MRI : Magnetic Resonance Imaging DAS : Data Acquisition System SSP : Single Sensitivity Profile EMI CTA : Electric Musical Instrument : Computed Tomography Angiography LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, vật lý hạt nhân góp phần quan trọng lĩnh vực đời sống xã hội Vật lý hạt nhân ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp, y học nơng sinh Với ứng dụng này, nhiều thiết bị hình ảnh y khoa đáp ứng kể đến máy X-quang, CT, MRI, SPECT, PET, máy gia tốc…Máy CT ứng dụng cơng nghiệp dùng để kiểm tra khuyết tật vật thể, độ mài mòn kim loại, kiểm tra cơng nghiệp dầu khí xác định rò rỉ đường ống dẫn dầu, y học dùng để chụp cắt lớp tồn thể người, từ phát đặc điểm bất thường tế bào Kể từ lần Hounsfied phát minh máy CT vào năm 1972 sử dụng tia X ứng dụng y học Ngun mẫu dùng 180 số đo song song, quay quanh góc 180 độ, lần độ, lần qt khoảng phút, hình ảnh thu 35 Đây điều bất lợi bệnh nhân thời gian qt dài, liều phóng xạ cao Để khắc phục điều này, nhiều hệ máy CT cải tiến, hồn thiện nâng cao việc lập kế hoạch chẩn đốn điều trị bệnh nhân Máy cắt lớp điện tốn xoắn ốc ( Spiral Computed Tomography ) mở đường cho loại máy CT nhờ khả tái tạo ảnh nhanh, thời gian qt cắt lớp ngắn, giảm liều phóng xạ cho bệnh nhân, nhờ giảm thời gian chiếu xạ cho bệnh nhân Máy CT xoắn ốc hồn thiện khả tái tạo ảnh, hình ảnh thu tương đối rõ ràng, xác, khả ứng dụng việc phát sớm loại bệnh ung thư, bệnh tim mạch loại bệnh nguy hiểm khác Vì loại máy CT thiết bị xâm lọc cao, khơng gây đau đáp ứng phần y học, góp phần vào việc điều trị bệnh nhân cách có hiệu Máy CT xoắn ốc( hệ thứ sáu ) có tính vượt trội máy CT khác tạo cách mạng lĩnh vực CT Máy CT cải thiện tốc độ qt, thời gian qt vài giây, phát vùng thương tổn tế bào mm cho hình ảnh xác, sắc nét đáp ứng tính chuẩn xác việc chẩn đốn bệnh Máy CT xoắn ốc tạo bước đột phá kĩ thuật CT nhờ vào khả tái tạo ảnh liên tục, hình ảnh 3D tương đối rõ ràng nhờ vào ảnh số hố ma trận tái tạo tồn quan Trong phần luận văn này, tơi xin trình bày giới thiệu chung ngun tắc vật lý, phương pháp tái tạo ảnh, phương pháp thu thập liệu khơng sâu vào cơng thức tốn học kĩ thuật tái tạo ảnh ứng dụng máy CT xoắn ốc y học thời gian làm đề tài có giới hạn Với luận văn giúp cho hiểu biết sâu đặc tính kĩ thuật máy CT xoắn ốc, ứng dụng rộng rãi y học góp phần việc bảo vệ tính mạng người Máy CT loại máy khác hỗ trợ lẫn kĩ thuật kết hợp SPECT/CT, PET/CT nhằm tạo hướng việc phát hoạ cho thiết bị hình ảnh học y khoa cho mục đích chẩn đốn, xa trị xạ phẩu LỜI MỞ ĐẦU Cho tới ngy nay, vật lý hạt nhn đ v có đóng góp quan trọng lĩnh vực đời sống x hội Vật lý hạt nhn ứng dụng rộng ri cơng nghiệp, y học v nơng sinh Với ứng dụng ny, nhiều thiết bị hình ảnh y khoa đáp ứng kể đến máy X-quang, CT, MRI, SPECT, PET, máy gia tốc…Máy CT ứng dụng cơng nghiệp dùng để kiểm tra khuyết tật vật thể, độ mài mịn kim loại, kiểm tra cơng nghiệp dầu khí xc định rị rỉ đường ống dẫn dầu, y học dùng để chụp cắt lớp tồn thể người, từ phát đặc điểm bất thường tế bào Kể từ lần Hounsfied phát minh máy CT vào năm 1972 sử dụng tia X ứng dụng y học Ban đầu máy CT dùng 180 số đo song song, quay quanh góc 180 độ, lần độ, lần qt khoảng phút, hình ảnh thu 35 Đây điều bất lợi bệnh nhân thời gian qut di, liều phĩng xạ cao Để khắc phục điều này, nhiều hệ máy CT cải tiến, hồn thiện nâng cao việc lập kế hoạch chẩn đốn điều trị bệnh nhân Máy cắt lớp điện tốn xoắn ốc (Spiral Computed Tomography) đ mở đường cho loại máy CT nhờ khả tái tạo ảnh nhanh, thời gian qt cắt lớp ngắn, giảm liều phóng xạ cho bệnh nhân, nhờ giảm thời gian chiếu xạ cho bệnh nhân Máy CT xoắn ốc hồn thiện khả tái tạo ảnh, hình ảnh thu tương đối r rng, xc, khả ứng dụng việc phát sớm loại bệnh ung thư, bệnh tim mạch loại bệnh nguy hiểm khác Vì cc loại my CT l thiết bị xm lọc cao đáp ứng phần y học, góp phần vào việc điều trị bệnh nhân cách có hiệu Máy CT xoắn ốc (thế hệ thứ sáu) có tính vượt trội máy CT khác nĩ tạo cch mạng lĩnh vực CT My CT ny cải thiện tốc độ qt, thời gian qt vài giây, phát vùng thương tổn tế bào mm cho hình ảnh xc, sắc nt đáp ứng tính chuẩn xác việc chẩn đốn bệnh Máy CT xoắn ốc đ tạo bước đột phá kĩ thuật CT nhờ vào khả tái tạo ảnh liên tục, hình ảnh 3D tương đối r rng nhờ vo ảnh số hố ma trận ti tạo tồn quan Trong phần luận văn này, tơi xin trình by v giới thiệu chung nguyn tắc vật lý, cc phương pháp tái tạo ảnh, phương pháp thu thập liệu khơng sâu vào cơng thức tốn học kĩ thuật tái tạo ảnh ứng dụng máy CT xoắn ốc y học Với luận văn giúp cho hiểu biết sâu đặc tính kĩ thuật máy CT xoắn ốc, ứng dụng rộng ri y học góp phần việc bảo vệ tính mạng người Máy CT loại máy khác hỗ trợ lẫn kĩ thuật kết hợp SPECT/CT, PET/CT nhằm tạo hướng việc phát hoạ cho thiết bị hình ảnh học y khoa cho mục đích chẩn đốn, xa trị xạ phẩu 22 Hình ảnh CT điển hình 12 bit pixel (1,5 byte) tương ứng 12 (4096 ) giá trị thang độ xám khác Thí dụ: Giá trị CT khơng khí -1000 Giá trị CT mơ mỡ từ -80  -100 Giá trị CT mơ mềm từ 10  100 Giá trị CT xương từ 400  3000 Giá tri CT nước + Số CT định lượng + Các giá trị CT mơ, dịch khác thể tính Dưới giá trị CT tế bào số tổ chức thể người : Xương/canxi 60 – 1000 Máu đơng 40 – 60 Chất xám 36 Chất trắng 24 Máu 12 Mỡ -10 GIÁTRỊ CT CỦA CÁC MƠ VÀ DỊCH Loại mơ Trị số chuẩn ( HU ) Xương đặc > 250 Xương xốp 130 – 100 Tuyến giáp 70 –10 Gan 65 – 45 – 75 Cơ 45 – 35 – 50 22 Trị số giới hạn ( HU) 23 Lách 45 – 40 – 60 Hạch 45 – 10 25 – 55 Tụy tạng 45 – 10 20 – 40 Thận 40 – 10 (-100) – ( -80 ) Mỡ -65 – 10 Loại dịch Trị số chuẩn (HU) Máu đơng 80 - 10 Máu tĩnh mạch 55 - Huyết tương 27 - Dịch tiết ( > 30 gprotein /l ) > 18 - Dịch thấm ( < 30 gprotein /l ) < 18 - Dung dịch ringer 12 Cấu trúc sọ não Trị số giới hạn (HU) Đá vơi , xương 80 – 250 Xuất huyết ,tụ máu 55 – 75 Chất xám 35 – 45 Chất trắng 20 – 30 Phù nề 10 – 20 Dịch não tủy – 10 Nước Mỡ < (- 100 ) – Khí (-1000) – (-100) - Các tổ chức mơ hấp thụ tia X nhiều số CT cao Mỗi giá trị CT biểu diễn đậm độ thang xám, cho pháp nhận biết đáng giá thay đổi chúng để chẩn đốn điều trị bệnh 23 24 CHƢƠNG CẤU TRÚC MÁY CT XOẮN ỐC Máy CT xoắn ốc bao gồm phận sau : - Hệ thống thu thập liệu (Data Acquisition system) - Bàn bệnh nhân (Patient Couch) - Hệ thống máy tính (Computer System) - Bàn điều khiển (Console) Ngòai phận khác đĩa từ, hệ thống laser, máy ghi hình Hình 5.1: Cấu trúc máy SCT 5.1 Hệ thống thu thập liệu: 24 25 DAS nơi chứa đựng ống chiếu tia X (ống tia X), hệ đầu dò (detector), thân máy CT nguồn xạ tia X Thân máy nơi chứa đựng vòng trượt (slip-ring), collimation máy phát tia X-quang Trong vài máy qt trước đây, máy phát tia tách riêng biệt với thân máy Thân máy thiết kế với vòng trượt nguồn, ống tia X điện cao  Máy phát tia X: gồm nguồn cao ống phát tia X Ống phát tia X nhận nguồn điện cao từ hệ thống vòng trượt lắp đặt thân máy (gantry) Hình 5.2: Kĩ thuật vòng trượt * Hệ đầu dò: + Hệ đầu dò khí Xenon: 25 26 Tia x Góc thu nhận Các điện cực nhỏ Xenon Các ion Dãy đầu dò khí xenon Đầu dò khí xenon Hình 5.3: cấu trúc hệ đầu dò khí xenon Đầu dò gồm buồng ion hóa chứa khí, thường khí xenon áp suất cao (25 atm) để tăng cường độ tín hiệu định hướng cao chùm tia, có cửa sổ để photon xạ vào Khi phon vào đầu dò, photon ion hố ngun tử khí xenon tạo cặp ion-điện tử Điện điện cực dịch chuyển ion điện tử cực tạo tín hiệu điện Tín hiệu điện tử chuyển đến máy tính sau máy tính tái tạo hình ảnh phép nội suy tuyến tính Mỗi vòng quay ống tia X hệ đầu dò tái tạo lại hình ảnh cho phép thu lát cắt Đầu dò khí xenon định vị định hướng cố định so với nguồn tia X Đầu dò xenon ổn định, thời gian đáp ứng nhanh, hiệu suất hấp thụ thấp + Đầu dò chất rắn: Gồm chất nhấp nháy gắn chặt với đầu dò quang học (như quang diode) Khi hấp thụ tia X, chất nhấp nháy phát ánh sáng nhìn thấy tương tự tăng quang Đầu dò quang học chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tín hiệu điện tỉ lệ với cường độ ánh sáng 26 27 Góc thu lớn Chùm tia x qua chuẩn trực nh sáng nhìn thấy Tia x Chất nhấp nháy Quang diod Dãy đầu dò CT Tín hiệu điện Hình 5.4: cấu trúc đầu dò chất rắn Có khoảng hở nhỏ đầu dò để giảm tác dụng chéo qua lại làm giảm hiệu suất hình học hệ đầu dò Các máy CT sử dụng dãy đầu dò để ghi hình lát cắt vòng quay gọi máy SCT đơn lát cắt (Single slice Spiral CT-SSCT)được ứng dụng y học năm 1998 để ghi hình tim mạch, mạch máu lớn Trong ghi hình CT xoắn ốc, liệu xoắn ốc nội suy thành liệu lát cắt CT qui ước lấy trung bình lát cắt phạm vi thể tích ghi hình, sau máy tính xây dựng tái tạo ảnh tổ chức mơ theo đường liệu xoắn ốc Với ghi hình xoắn ốc, tái tạo ảnh CT vị trí dọc theo chiều qt Máy CT cho ảnh số hóa, ảnh lát cắt 27 28 Mặt phẳng tái tạo Thể tích lát cắt Nội suy liệu Đường thu liệu xoắn ốc Bề dày lát cắt Hình 5.5: ngun tắc thu nhận liệu máy CT xoắn ốc + Các dãy nhiều đầu dò: Hệ gồm dãy nhiều đầu dò chất rắn gắn sát chặt vào Các đầu dò xác định bề dày lát cắt (khơng phải chuẩn trực định) Bộ chuẩn trực có tác dụng giới hạn chùm tia đến bề dày lát 28 cắt tổng cộng (total slice 29 thickness) Bộ chuẩn trực Các module đầu dò Chùm tia x Dãy nhiều đầu dò Một đầu dò Ghép đầu dò Độ rộng chùm tia gồm đầu dò (4x5.0 mm) chuẩn trực xác đònh Ghép đầu dò Độ rộng chùm tia gồm đầu dò (4x1.25mm) chuẩn trực xác đònh Các cấu hình đầu dò Hình 5.6: cấu trúc hệ nhiều dãy đầu dò Với dãy nhiều đầu dò, nhiều loại máy CT đa lát cắt đời, cho phép ghi hình tim mạch máu nhỏ Hình 5.7: Thu thập liệu MSCT 29 30 Hệ thống MSCT tiên phong tốc độ, thời gian qt ngắn hơn, bệnh nhân thỏai mái MSCT thu nhận lát cắt khoảng từ 250 đến 350 ms tái tạo lại hình ảnh matrix 515x512 pixel từ hàng triệu điểm liệu thời gian 1s Máy qt MSCT đầu tiên, Elscint CT Twin sản xuất năm 1992, ghi hình lát cắt ngang sử dụng dãy detector Vào năm 1998, nhà sản xuất máy MSCT: Lightspeed (GE), MX800 (Picker/Marconi), Plus4 Volume Zoom (Siemens), Aqullion (Toshiba) sử dụng vòng trượt điện thấp để thu nhận lát cắt vòng quay Hiện với kỹ thuật nhiều dãy đầu dò, nhiều loại máy MSCT ghi hình, 16 lát cắt, 32 lát cắt, 64 lát cắt đời  Hệ chuẩn trực : Hệ chuẩn trực định vị gần ống tia X detector để xác định kích thước chùm tia giảm xạ tán xạ Bề dày lát cắt xác định số phần tử detector (detector element) chọn 5.2 Bàn bệnh nhân: Bàn bệnh nhân chuyển, nằm ngang, nâng lên hạ xuống xác tới cm Trong q trình qt xoắn ốc bàn di chuyển liên tục theo thân máy 5.3 Hệ thống máy tính: Là não máy cắt lớp xoắn ốc, điều khiển q trình máy Hệ thống máy tính gồm xử lý song song có chức quan trọng sau: - Có nhiều chương trình ghi hình chọn theo muc đích người sử dụng - Thu thập liệu - Điều khiển bàn bệnh nhân thân máy - Tái tạo xử lý ảnh - Lưu trữ liệu - Tính tốn tham số: thể tích, khoảng cách, bề dày lát cắt - Phóng to thu nhỏ ảnh 30 31 - Chụp ảnh lên phim cất giữ ảnh vào đĩa từ Để thực tồn thao tác trên, máy tính phải xử lý hàng triệu bit/gy nên cần cơng suất lớn, nhớ lớn, tốc độ nhanh, sử dụng nhiều CPU để xử lý song hành nhiều chức năng, sử dụng đĩa quang học (Optical Disk) để lưu trữ liệu sau q trình xử lý Các thuật tốn ứng dụng mạnh tính tốn xử lý liệu nhanh, cho phép thực phép ghi hình cành phức tạp (ghi hình động, tái tạo ảnh 3D, ghi hình tim,…) 5.4 Bàn điều khiển: Là nơi vận hành thiết bị, có bàn phím, hình độ phân giải cao để xử ly hiển thị ảnh 5.5 Máy chụp phim: Để chụp ảnh phim Mỗi phim chứa nhiều ảnh 31 32 CHƢƠNG ỨNG DỤNG MÁY CT XOẮN ỐC TRONG Y HỌC Phương pháp chụp cắt lớp ứng dụng y học đại, thay cho kĩ thuật X-quang thơng thường Với chụp cắt lớp CT xoắn ốc cho kết đáng kể chẩn đốn hình ảnh Các ứng dụng bao gồm: - Chụp cắt lớp nội sọ - Chụp cắt lớp phổi - Chụp cắt lớp gan - Chụp cắt lớp cột sống - Chụp cắt lớp hẹp động mạch thận - Chụp cắt lớp ngực - Chụp cắt lớp não - Chụp cắt lớp tim - Chụp cắt lớp huyết học máu-ung thư máu 6.1 Chụp cắt lớp nội sọ: Chụp cắt lớp nội sọ thấy ảnh cấu trúc vùng não để xác định bệnh lý liên quan tới não vá khu vực lân cận 6.2 Chụp cắt lớp phổi: Dùng CT phát ung thư phổi, chứng phình mạch chứng máu đơng phổi CT xoắn ốc phát khối u có kích thước cm chụp X-quang thơng thường phát khối u cỡ 1-2 cm 6.3 Chụp cắt lớp ngực: Với chụp cắt lớp ngực thời gian nhanh cho phép cấu trúc ngực từ xác định bệnh lý liên quan tới ngực 6.4 Chụp cắt lớp động mạch thận: 32 33 Chụp cắt lớp phát chứng hẹp động mạch thận từ xác định bệnh lý liên quan tới thận 6.5 Chụp cắt lớp tim: Ghi hình tim mạch tim co bóp khoảng từ 50  100ms để chẩn đốn bệnh tim mạch huyết khối, nhồi máu tim, đột qụy… 6.6 Chụp cắt lớp gan: Chẩn đốn xác định bệnh lý gan mật ung thư gan, xơ gan… 6.7 Chụp cắt lớp cột sống: Ghi hình chẩn đốn cấu trúc cột sống, chấn thương… 6.8 Chụp cắt lớp huyết học máu-ung thƣ máu Ghi hình mạch máu hẹp, máu đơng xác định triệu chứng huyết học máu như: ung thư máu, chứng đơng máu, tắc mạch Ngồi có kĩ thuật CTA (CT Angiography) có ứng dụng quan trọng áp dụng kĩ thuật MSCT 6.9 CT Angiography (CTA) Ghi hình chẩn đốn mạch vành, động mạch phổi, chứng phình mạch… Hình 6.1: CTA huyết mạch cảnh 33 34 Hình 6.2: CTA celiac trunk sử dụng MIP Hình 6.3: CTA cuả động mạch phổi 34 35 Kết luận Từ đời nay, máy CT khơng ngừng hòan thiện tốc độ khả ghi hình lát cắt thể Máy SCT phát triển từ máy ghi hình đơn lát cắt (SSCT) đến ghi hình đa lát cắt (MSCT) cho phép ghi nhanh ảnh cấu trúc bên thể bệnh nhân, cho ảnh 3D tổ chức nội tạng, tim mạch… giúp chẩn đốn xác điều trị hiệu nhiều loại bệnh tạo nên cách mạng thực y sinh học 35 Tài liệu tham khảo Tiếng Anh [1] Macovski A Medical Imaging Systems Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1883 [2] Ge Wang, PhD Depaartment of Radiology University of Iowa, Iowa City, lowa 52242, USA: Computed tomography Principles [3].Principles of “ Computerized tomographic Imaging” Avinash C.Kak: School of Electrical Engineering Purdue University Tiếng Việt [1] Lục Minh Trưởng, Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống xây dựng thuật tốn tái tạo ảnh Computed Tomography_2003 [2] Nguyễn Văn Hạnh, Luận văn tốt nghiệp: Máy CT xoắn ốc y học_2004 [3] Ninh Đức Tun, Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế xây dựng hệ đo chụp ảnh CT_2002 [...]... giảm hiệu suất hình học của hệ đầu dò Các m y CT sử dụng một d y đầu dò để ghi hình một lát cắt trong một vòng quay được gọi là m y SCT đơn lát cắt (Single slice Spiral CT- SSCT)được ứng dụng trong y học năm 1998 để ghi hình tim mạch, mạch máu lớn Trong ghi hình CT xoắn ốc, các dữ liệu xoắn ốc được nội suy thành dữ liệu trong lát cắt CT qui ước bằng l y trung bình giữa các lát cắt trong phạm vi thể tích... ảnh chiếu ( projection hay Image Profile) 11 12 CHƢƠNG 3 SƠ LƢỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CT XOẮN ỐC CT được phát minh bởi Genius Godfrey N.Housefied ở Ele vào năm 1967tại phòng thí nghiệm Electric Musical Instrument (EMI) Năm 1972, Dr.Housefied cho ra đời m y CT lâm sàng đầu tiên CT xoắn ốc được Kalender và các cộng sự phát minh vào cuối năm 1980 Hãng Siemens giới thiệu m y qt CT xoắn ốc vào năm 1990 Từ... hình, sau đó m y tính sẽ x y dựng tái tạo ảnh của tổ chức mơ theo đường dữ liệu xoắn ốc Với ghi hình xoắn ốc, có thể tái tạo ảnh CT tại bất kỳ vị trí nào dọc theo chiều qt M y CT cũng cho ra ảnh số hóa, mỗi ảnh là một lát cắt 27 28 Mặt phẳng tái tạo Thể tích lát cắt Nội suy dữ liệu Đường thu dữ liệu xoắn ốc Bề d y lát cắt Hình 5.5: ngun tắc thu nhận dữ liệu của m y CT xoắn ốc + Các d y nhiều đầu dò:... thống m y tính (Computer System) - Bàn điều khiển (Console) Ngòai ra còn các bộ phận khác như đĩa từ, hệ thống laser, m y ghi hình Hình 5.1: Cấu trúc m y SCT 5.1 Hệ thống thu thập dữ liệu: 24 25 DAS là nơi chứa đựng ống chiếu tia X (ống tia X), hệ đầu dò (detector), thân m y CT và nguồn bức xạ tia X Thân m y là nơi chứa đựng vòng trượt (slip-ring), collimation và m y phát tia X-quang Trong một vài m y. .. đến nay, nhiều thế hệ m y CT đã được nghiên cứu chế tạo và đưa vào ứng dụng trong y học Các hệ thống qt CT khác nhau về kỹ thuật thu thập dữ liệu và khả năng xử lý dữ liệu ảnh tương ứng 3.1 Hệ thống CT thứ nhất: quay/dịch ngang M y chiếu chùm tia X nhỏ (pencil-thin beam) qua bệnh nhân và ghi nhận bởi một hoặc hai detector Hệ thống dịch chuyển quay/dịch ngang từng bước nhỏ hệ thống nguồn X và detector... Bước quay được gia tăng từ 1 độ lên 3 độ Thu thập được nhiều dữ liệu hơn để cải tiến chất lượng ảnh Hình 3.2: Thế hệ CT thứ hai 3.3 Hệ thống CT thứ ba: quay/dịch ngang M y qt CT tăng cao về tốc độ thu dữ liệu và xử lý ảnh nhờ sử dụng chùm tia rẻ quạt rộng và một d y detector quay đồng thời, giảm thời gian qt còn 10 gi y mỗi lát cắt, đủ ngắn để ghi hình phổi hoặc ngực trong khi những thế hệ m y qt trước... chụp phổi bằng m y X-quang thơng thường Hình 2.2: ảnh hai vật thể trùng nhau trong X quang qui ước 2.2 M y CT qui ƣớc : 7 8 M y CT thu dữ liệu (số photon truyền qua cơ thể) trong các ảnh chiếu từ nhiều hướng khác nhau xun qua cơ thể để tái tạo nên tập ảnh số hóa của các lát cắt trong cơ thể Mỗi ảnh lát cắt là một ma trận các ngun tố ảnh (pixel) mang thơng tin về độ suy giảm bức xạ (hệ số suy giảm µ) của... nhân, còn gọi là CT siêu nhanh (Ultrafast) M y EBCT cho phép ghi ảnh chuyển động (cine) nhanh của tim đang co bóp mà ảnh khơng bị nhòe Hệ thụ dữ liệu Súng electron Chùm electron Cuộn tụ tiêu Cuộn lệch Bơm chân không Hệ thụ dữ liệu Các đầu dò Chùm tia x Bàn bệnh nhân Các vòng bia (anod) Hình 3.5: Thế hệ CT thứ năm 3.6 Hệ thống CT thứ sáu: CT xoắn ốc (Spiral/ Helical CT- SCT) Hệ thống vừa quay nguồn tia X... Dịch não t y 0 – 10 Nước 0 Mỡ < (- 100 ) – 0 Khí (-1000) – (-100) - Các tổ chức mơ hấp thụ tia X càng nhiều thì số CT càng cao Mỗi giá trị CT được biểu diễn bởi một đậm độ của thang xám, cho pháp nhận biết và đáng giá các thay đổi của chúng để chẩn đốn và điều trị bệnh 23 24 CHƢƠNG 5 CẤU TRÚC M Y CT XOẮN ỐC M y CT xoắn ốc bao gồm các bộ phận sau : - Hệ thống thu thập dữ liệu (Data Acquisition system) -... liên tục quanh bệnh nhân trong khi vẫn di chuyển liên tục bàn bệnh nhân để thu nhận dữ liệu theo đường xoắn ốc Thời gian ghi hình rất ngắn cở 50 ms Hình 3.6: CT qui ước ( a ) và SCT ( b ) 15 16 CHƢƠNG 4 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁI TẠO ẢNH CT VÀ PHƢƠNG PHÁP HIỂN THỊ ẢNH CT Tái tạo ảnh CT xoắn ốc cũng tương tự tái tạo ảnh CT qui ước sau khi đã thu thập dữ liệu dựa vào các hệ số suy giảm tuyến tính của các mơ Có ... ảnh ứng dụng m y CT xoắn ốc y học Với luận văn giúp cho hiểu biết sâu đặc tính kĩ thuật m y CT xoắn ốc, ứng dụng rộng ri y học góp phần việc bảo vệ tính mạng người M y CT loại m y khác hỗ trợ... m y CT xoắn ốc y học thời gian làm đề tài có giới hạn Với luận văn giúp cho hiểu biết sâu đặc tính kĩ thuật m y CT xoắn ốc, ứng dụng rộng rãi y học góp phần việc bảo vệ tính mạng người M y CT. .. khơng g y đau đáp ứng phần y học, góp phần vào việc điều trị bệnh nhân cách có hiệu M y CT xoắn ốc( hệ thứ sáu ) có tính vượt trội m y CT khác tạo cách mạng lĩnh vực CT M y CT cải thiện tốc độ