Tìm hiểu máy CT BRILLANCE 64 lát

Bài tiểu luận này sẽ đề cập đến các vấn đề chính sau: + Sơ lược về cơ sơ vật lý và nguyên lý hoạt động của thiết bị + Các thế hệ máy CT đã qua và sự chuyển giao công nghệ + Khảo sát tình

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN 3

LỜI NÓI ĐẦU 4

I SƠ LƯỢC VỀ CT 5

1 Lịch sử 5

2 Cơ sở vật lý 6

3 Nguyên lý hoạt động 7

4 Các thế hệ máy CT 10

a Máy CT thế hệ thứ nhất 10

b Máy CT thế hệ thứ hai 10

c Máy CT thế hệ thứ ba 11

d Máy CT thế hệ thứ tư 12

e Máy CT thế hệ thứ năm 13

f Máy CT thế thệ thứ sáu 13

II KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY CT 14

1 Tình hình thế giới 14

a Tình hình chung 14

b Giá thành một số loại máy CT 17

2 Tình hình trong nước 18

III MÁY CHỤP CẮT LỚP CT SCANNER 64 LÁT BRILLIANCE TC PHILIPS 19

1 Sơ lược về thiết bị 19

2 Các hệ thống của máy 20

a Giàn quay 20

b Hệ thống ảnh 26

IV NHẬN XÉT 30

1 Ưu điểm 30

2 Nhược điểm: 30

3 Ứng dụng của chụp CT 30

4 Hướng phát triển của CT 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay có rất nhiều thiết bị chẩn đoán hình ảnh ra đời phục vụ cho nhu cầu thăm, khám và chữa bệnh của bệnh nhân Một trong những thiết bị đó là máy CT Bài tiểu luận này sẽ đề cập đến các vấn đề chính sau:

+ Sơ lược về cơ sơ vật lý và nguyên lý hoạt động của thiết bị

+ Các thế hệ máy CT đã qua và sự chuyển giao công nghệ

+ Khảo sát tình hình sử dụng máy CT trong và ngoài nước

+ Trình bày về máy máy chụp cắt lớp CT Scanner 64 lát Brilliance TC Philips

Do thời gian hạn hẹp nên bài tiểu luận này khó tránh khỏi sai sót, kính mong quý thầy cô và các bạn góp ý sửa chữa nhằm hoàn thiện hơn

I SƠ LƯỢC VỀ CT

1 Lịch sử

CT là từ viết tắt của Computed Tomography.Tomography được tạo từ hai từ trong

tiếng Hy Lạp: Tomo nghĩa là lát, miếng và graphy là mô tả Vậy có thể hiểu CT là “chụp ảnh các lát cắt bằng tính toán”, CT có khả năng tạo hình ảnh “xuyên qua” cơ thể bệnh

nhân CT còn có tên gọi khác là CAT (Computed axial tomography)

CT được phát minh năm 1972 bởi kỹ sư người Anh Godfrey Hounsfield thuộc phòng thí nghiệm EMI (Anh) độc lập với nhà vật lý gốc Nam Phi Allan McLeod Cormack thuộc Đại học Tufts (Massachusetts, Hoa Kỳ) Hounsfield và Cormack sau đó

đã được trao giải thưởng Nobel Y học vào năm 1979

Hình 1: Bản phác thảo máy CT đầu tiên của Hounsfield

Hình 2:Kỹ sư Hounsfield và máy CT đầu tiên

2 Cơ sở vật lý

Cơ sở vật lý của CT chính là hiện

tượng hấp thụ bức xạ tia X của cơ thể Tia

X được tạo ra khi dòng electron từ dây tóc

bị đốt nóng đập vào anode làm bằng vật

liệu Tungsten, hay Vonfram trong môi

trường chân không Có hai loại tia X: tia X

Khi chiếu tia X qua cơ thể, do các loại tế bào khác nhau có mật độ vật chất khác nhau, nên chúng sẽ hấp thụ tia X ở mức độ khác nhau và bị suy giảm cường độ Sự suy giảm cường độ được tính theo công thức:

d 0

µ là hệ số suy giảm tuyến tính phụ thuộc vào bộ phận mà tia X truyền qua

là mô, xương, phổi hay các bộ phận khác

Dựa vào tín hiệu thu được ở đầu dò cùng với hệ thống máy tính xây dựng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được chụp và hiển thị ảnh lên màn hình

Hình 4: Sơ đồ khối của máy CT

Tia X sau khi đi qua cơ thể, cường độ truyền qua được thu nhận bằng đầu dò Đầu

dò sẽ có tác dụng chuyển năng lượng tia X nhận được thành tín hiệu điện Đầu dò được dựng có thể là đầu dò sử dụng khí hiếm Xenon ở áp suất cao khoảng 25 atm, hoặc đầu dò bán dẫn (solid-state detector)

Hình 5: Đầu dò khí xenon

Hình 6 : Cấu tạo của đầu dò bán dẫn

Tín hiệu điện thu được từ đầu dò được đưa đến máy tính để xử lý Máy tính sẽ dựng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được chụp và hiển thị ảnh lên màn hình Máy tính phải rất mạnh để thực hiện tái tạo ảnh song song với quá trình thu dữ liệu, nhằm giảm thời gian trễ giữa lúc kết thúc thu tín hiệu và hiển thị ảnh Tín hiệu thu được sẽ được khuyếch đại, lượng tử hoá (số hoá), lọc và sau đó mới được xử lý Dữ liệu thu được là dữ liệu thô Dữ liệu thô sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình tiền xử lý Sở dĩ

dữ liệu phải được hiệu chỉnh, thứ nhất là do hệ số hấp thụ tuyến tính hiệu dụng của mô giảm theo khoảng cách so với nguồn phát Sự suy giảm này nếu không được hiệu chỉnh

sẽ dẫn đến ảnh giả, ảnh không mong muốn, trong quá trình tái tạo ảnh có thể gây ra chẩn

đoán sai Yếu tố thứ hai cần phải hiệu chỉnh là sự không đồng đồng đều về độ nhạy của từng đầu dò và các kênh đầu dò trong trường hợp dựng đa dãy đầu dò Nếu không hiệu chỉnh yếu tố này sẽ dẫn đến ảnh giả vòng (ring artifact or halo artifact)

Hình 7: Quá trình tạo ảnh từ dữ liệu thô

4 Các thế hệ máy CT

a Máy CT thế hệ thứ nhất

Máy CT thế hệ thứ nhất (1970) chỉ có một đầu dò được gắn để thu nhận tín hiệu từ chùm tia dạng bút chì Hệ đầu dò và chùm tia chuyển động tịnh tiến và quay liên tục quanh bệnh nhân

Máy CT thế hệ đầu tiên cần thực hiện nhiều phép chiếu, các phép chiếu được tạo

ra bằng cách quay hệ thống một góc nhỏ cỡ 10 quanh trục vuông góc với lớp cắt Như vậy

hệ thống đo phải dịch chuyển theo một góc quay ít nhất là 1800 tương đương với 180 lần tịnh tiến đơn Hệ thống phải dịch chuyển nhiều lần làm cho thời gian chiếu và chụp lớn, gây liều chiếu cao lên bệnh nhân

Hình 8: Chuyển động của chùm tia và đầu dò

của máy CT thế hệ thứ nhất

b Máy CT thế hệ thứ hai

Máy CT thế hệ thứ hai vẫn kế thừa

nguyên lý tịnh tiến, quay của đầu dò và chùm

tia như thế hệ thứ nhất Nhưng chùm tìa bút

chì lại được thay thế bằng chùm tia hình quạt,

và kết hợp 5 đến 30 đầu dò xếp thành hàng

Chính sự thay đổi này đem lại cho thế hệ máy

này một ưu điểm hơn hẳn thế hệ cũ Đó chính

là thời gian chiếu giảm đi hơn 10 lần Mỗi lần

Hình 9: Chuyển động của chùm tia và đầu

dò của máy CT thế hệ thứ hai

tịnh tiến đơn sẽ làm góc quay lệch đi ít nhất 50 nên chỉ cần tịnh tiến 18 lần để quét góc

1800

Điểm bất lợi của thế hệ này là chùm tia dạng quạt nên bức xạ phân tán tăng lên cộng với việc tăng lên của cường độ hướng tới cạnh chùm tia làm mờ phim Vấn đề này được giải quyết bằng cách dùng bộ lọc để cân bằng cường độ chùm tia X đến máy dò

c Máy CT thế hệ thứ ba

Mặc dù có nhiều cải tiến hơn thế hệ đầu tiên nhưng do sự phức tạp khi vận hành máy và khối lượng cồng kềnh cũng như liên quan đến khối lượng giá đỡ Người

ta đã nghiên cứu khắc phục các khuyết điểm này và cho ra đời dòng máy CT thế

bề rộng của chùm tia, khoảng từ 30 đến

600, cả hai đều lớn hơn máy CT thế hệ thứ hai Nhờ cải tiến này, máy CT thế hệ thứ ba giảm thời gian chụp xuống còn chỉ 5 giây

Hình 11: Máy CT thế hệ 3 sử dụng mô hình quay cùng với chùm tia X và nhiều đầu dò

quay xung quanh bệnh nhân

Hình 10: Chuyển động của chùm tia và đầu dò của

máy CT thế hệ thứ ba

Ở thế hệ thứ ba này, có một sự thay đổi vượt bậc so với hai thế hệ trước Đó là hệ thống các đầu dò được sắp xếp theo mảng cong thay vì tuyến tính như trước đó Hơn nữa, việc sắp xếp các đầu dò quanh bệnh nhân dẫn tới khoảng cách từ nguồn tới các đầu dò không đổi, ảnh xây dựng lại có chất lượng tốt hơn Điểm đặc biệt này làm cho sự chuẩn

trực chùm tia X tốt hơn và làm giảm bớt tác động của hiện tượng tán xạ

Một bất lợi của máy CT thế hệ 3 là thỉnh thoảng xuất hiện nhiễu ảnh Sự xuất hiện

này do một vài lý do Trong cách sắp xếp theo hình cong mỗi đầu dò tạo thành một đơn

vị riêng Nếu có một vài hay một dải đầu dò làm việc sai chức năng sẽ có nhiễu vòng xuất hiện trên ảnh Phần mềm sửa ảnh là được sử dụng để giảm đến mức tối thiểu nhiễu

ảnh

d Máy CT thế hệ thứ tư

Máy quét CT thế hệ thứ tư có hình dạng xoay Nguồn tia X sẽ luân chuyển, nhưng

bộ phận phát hiện thì không Máy phát hiện tia X được kết hợp thông qua bộ phận sắp xếp hình tròn cố định Chùm tia X có hình quạt với những đặc tính tương tự như chùm tia

X hình quạt thế hệ thứ 3 Những đơn vị này có khả năng chụp hình nhiều lần trong 1s, có thể chụp được những lớp dày khác nhau thông qua ổng chuẩn trực tự động và không bị nhiễu vòng như ở máy CT thế hệ thứ ba

Hình 12: Chuyển động của chùm tia và đầu dò của máy CT thế hệ thứ thư

Nhược điểm của máy CT thế hệ thứ tư là lượng phóng xạ ở bệnh nhân tương đối cao hơn

so với những máy quét khác Máy có cấu trúc phức tạp vì có số lượng đầu dò lớn Chi phí máy này cũng cao hơn so với các thế hệ máy trước

e Máy CT thế hệ thứ năm

Hình 13: Máy CT thế hệ thứ 5 loại bong X-quang anode nhiều rãnh, mặt cắt dọc

Với mong muốn kề thừa ưu điểm và khắc phục nhược điểm của các thế hệ máy trước, thế hệ thứ năm ra đời, phát triển mô hình máy CT mang lại cải tiến về chất lượng hình ảnh với lượng phóng xạ ít nhất

Súng điện tử bắn chùm electron lần lượt được hội tụ và uốn cong, sau đó đến đập vào hệ thống bia Volfram tạo chùm tia X và đến đầu dò ghi nhận Hình ảnh được tạo ra trong 5 ms

f Máy CT thế thệ thứ sáu

Thế heeh thứ sáu là “CT xoắn ốc” được dùng để chỉ các máy CT có thể chụp theo chế độ xoắn Cho đến thời điểm hiện nay, tất cả các máy CT đều có thể đồng thời chụp

theo hai chế độ: Cắt trục (axial) và cắt xoắn ốc Cắt trục là khi bóng quay, bàn di chuyển

từng nấc và bóng sẽ phát tia khi bàn dừng chuyển động Chế độ cắt trục thường phục vụ cho các kỹ thuật xạ trị, GammaKnife và CyberKnife với mục đích là hình ảnh sau chụp

có độ chính xác cao, không chịu ảnh hưởng của chuyển động bệnh nhân Nhược điểm của chế độ này là chụp chậm, theo từng nấc chuyển động của bàn, bắt đầu từ đỉnh cho tới đáy

của cơ quan thăm khám, bờ ngoài của hình ảnh dựng 2D hay 3D có dạng bậc thang Cắt

xoắn ốc là khi bóng quay và phát tia, bàn di chuyển liên tục, quỹ đạo của bóng so với cơ

thể bệnh nhân là một đường xoắn ốc, tương tự như việc gọt vỏ một quả bưởi Ưu điểm của cắt xoắn ốc là tốc độ chụp nhanh hơn, khắc phục được nhiễu ảnh do cử động (hô hấp, nhu động ), đường ranh giới của hình ảnh dựng liên tục, không bị mấp mô

II KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY CT

Nếu căn cứ vào số lượng dãy đầu thu mà phân loại máy CT thì sẽ có rất nhiều loại Tuy nhiên, theo Fergus V.Coakly và Bonnie N Joe, Khoa Chẩn đoán Hình ảnh, Đại học Tổng hợp San Francisco, California, Hoa Kỳ thì máy CT được chia thành 3 nhóm chính sau đây, dựa vào ứng dụng lâm sàng:

CT 4 dãy đầu thu (bao gồm cả 6, 8 dãy): Dùng để chụp cho tất cả các bệnh lý

thông thường ở vùng đầu, mặt, cổ, ngực, bụng và tứ chi CT 4 dãy vẫn dùng để chụp mạch nhưng chất lượng hình ảnh không cao như CT 16 hay 64 dãy

Hình 15: Hệ thống cắt lớp CT Scanner Asteion 4t Toshiba Nhật

CT 16 dãy đầu thu: Dùng để chụp cho tất cả các bệnh lý thông thường, ngoài ra ưu

thế chụp cho các mạch máu ngoài tim

Hình 16: Hệ thống chụp cắt lớp sử dụng vi tính 16 lát SOMATOM EMOTION

SIEMENS Đức

CT nhiều hơn 64 dãy đầu thu: Được dùng cho mọi ứng dụng của CT nhờ tốc độ

chụp cao, đặc biệt ưu thế trong chẩn đoán bệnh lý tim và mạch vành, chụp các cơ quan chuyển động như phổi, đường ống tiêu hóa, chụp tưới máu (não, gan, thận) hoặc bệnh nhân đa chấn thương (cần phải chụp nhanh, nhiều cơ quan một lúc và bệnh nhân giãy giụa) Để chụp được tim và mạch vành, máy cần phải chọn hai thời điểm trùng nhau để chụp: (1) Thời điểm tim ngừng đập (giai đoạn tâm trương), (2) Thời điểm thuốc cản quang ngấm tối đa vào tim và mạch vành

Hình 17: Máy chụp cắt lớp CT Scanner 64 lát Brilliance TC Philips

Năm 2003, ra đời máy chụp CT 64 dãy đầu tiên, giúp tái tạo hình ảnh dưới 1mm, đây là cột mốc lớn đánh giá bước tiến vượt bậc của hệ thống cắt lớp vi tính trong đánh giá hệ thống động mạch vành Với sự ra đời của máy CT 64 dãy việc tầm soát và loại trừ bệnh lý hệ thống động mạch vành dần đã trở thành phương pháp chẩn đoán chính, thay thế cho chụp động mạch vành qui ước trước đó

Tuy nhiên, hệ thống máy CT 64 dãy trong đánh giá động mạch vành còn tồn tại một

số nhược điểm như thời gian khảo sát còn dài khoảng 15 đến 20 giây, trong đó thời gian nhịp thở của bệnh nhân phải từ 8 đến 12 giây Ngoài ra để thu được hình ảnh tốt thì nhịp

tim trung bình của bệnh nhân phải thấp dưới 65 chu kì/phút, do đó bắt buộc phải dùng thuốc hạ nhịp tim, phổ biến nhất là dùng các chế phẩm của thuốc hạ nhịp beta blocker Vì vậy với các bệnh nhân có chống chỉ định với thuốc hạ nhịp beta blocker và các bệnh nhân

đã dùng đủ số lượng thuốc để hạ nhịp nhưng nhịp tim vẫn cao trên 70 chu kì/phút sẽ không thể chụp được

Hiện nay, hệ thống máy CT đã được cải tiến thành 256, 384 lát cắt mở ra những cấp

độ mới về tính thân thiện với người bệnh với tốc độ 0,28 giây cho 01 vòng quay đã giải quyết cho rất nhiều bệnh nhân nhi khoa, bệnh nhân với nhịp tim không đều và khó khăn trong việc hợp tác nhịn thở Các ca chụp tưới máu hay các ca chụp mạch phạm vi rộng sẽ trở thành chụp thường quy sẽ chỉ mất dưới một giây Hệ thống máy mới này cũng là giải pháp để chụp các ca bệnh khó vì không làm mất thời gian trong quá trình thăm khám

b Giá thành một số loại máy CT

(USD)

Năm sản xuất

Bảng 1: Bảng giá một số máy CT đã qua sử dụng trên trang http://www.medwow.com

2 Tình hình trong nước

BV Bạch mai là bệnh viện đa khoa hoàn chỉnh hạng đặc biệt lớn nhất khu vực phía Bắc, trong đó có Viện Tim Mạch quốc gia, là Viện đầu nghành Tim Mạch của cả nước nên bệnh nhân tim mạch được chuyển đến từ nhiều miền của đất nước, số BN có chỉ định chụp mạch vành nhằm tầm soát bệnh và yêu cầu chẩn đoán rất nhiều Khoa Chẩn đoán hình ảnh là đơn vị đứng đầu trong cả nước về can thiệp Điện quang đặc biệt là can thiệp thần kinh, chụp mạch chẩn đoán bằng CT đa dãy trước can thiệp điều trị rất cần thiết, giúp cho các bác sỹ đặt chiến lược và tiên lượng trong điều trị

Khoa Chẩn đoán hình ảnh, Bệnh viện Bạch Mai lắp đặt máy cắt lớp vi tính 64 dãy đầu thu của hãng Siemens, CHLB Đức từ tháng 12 năm 2006 Vận hành chính thức từ tháng 1 năm 2007, là máy cắt lớp vi tính 64 dãy đầu tiên lắp đặt tại miền Bắc Tính đến cuối năm 2011 đã có tổng cộng khoảng ~7600 bệnh nhân chụp động mạch vành đã thực hiện Trong đó năm 2007 chụp 1441 bệnh nhân, năm 2008 chụp 1285 bệnh nhân, năm

2009 chụp 1596 bệnh nhân, năm 2010 chụp 1700 bệnh nhân, năm 2011 chụp 1600 bệnh nhân…

Hình 18: Hệ thống chụp cắt lớp vi tính (CT) cấu hình cao hơn nên cuối năm 2011, Bệnh viện Bạch Mai đã lắp đặt máy 256 dãy 2 bóng thế hệ thứ hai và đưa vào sử dụng từ

tháng 2/2012

BRILLIANCE TC PHILIPS

1 Sơ lược về thiết bị

Máy chụp cắt lớp CT 64 lát Brilliance Philips xuất xứ Hà Lan được thiết kế tối ưu

để thuận tiện cho việc điều khiển Máy CT này cho phép chụp cắt lớp chẩn đoàn thần kinh mạch máu, động mạch vành, phổi… Đây là một bước đột phá đối với kĩ thuật chụp cắt lớp trong chẩn đoán lâm sàng Máy có thiết kế đặc trưng, cải tiến với sự cơ cấu lại ống X-quang, đầu dò để cho chất lượng hình ảnh tối ưu

Trên website http://www.medwow.com giá thành của một thiết bị máy chụp cắt lớp CT 64 lát Brilliance Philips đã qua sử dụng có giá hơn 140 ngàn USD

Hình 19: Giá thành thiết bị máy chụp cắt lớp CT 64 lát Brilliance Philips đã qua

- Điều khiển chuẩn trực

- Điều khiển hội tụ

- Hệ thống đo dữ liệu