Kỹ thuật xử lý ảnh siêu âm trong bệnh viện TWQĐ 108

1 M U K thut siờu õm ó c bit n t lõu v c ng dng rng rói nhiu lnh vc nh cỏc ngnh: y hc, cụng nghip v dõn dng Ngi ta s dng siờu õm thm dũ khuyt tt cỏc mi hn kim loi, ỏnh sch b mt vt liu Tuy nhiờn, lnh vc ng dng siờu õm rng rói v quan trng nht l y hc chn oỏn v iu tr L mt phng phỏp ớt xõm hi n sc khe ngi bnh v nhõn viờn y t, ớt tn kộm, siờu õm cú th c ỏp dng nhiu ln cho mt bnh nhõn, theo dừi tin trin ca bnh v kt qu iu tr, khụng gõy nhng tỏc ng xu v sinh hc i vi c th ngi nh tia X- Quang hay phúng x ht nhõn, siờu õm ó ngy cng chim lnh mt lnh vc quan trng y hc chn oỏn hỡnh nh Cú th núi rng, cỏc th h ca thit b siờu õm hin vi s phỏt trin ca cụng ngh s ó m rng kh nng ng dng ca siờu õm chn oỏn vi cht lng hỡnh nh ca siờu õm ngy cng cao Trong k thut siờu õm chn oỏn hin ngi ta thng s dng k thut siờu õm Doppler o dũng chuyn ng ca mỏu mch v mt s chc nng khỏc m siờu õm thng khụng thc hin c K thut siờu õm Doppler ó chim v trớ hng u nhng phng phỏp chn oỏn cỏc bnh tim mch Vi s phỏt trin mnh ca cụng ngh in t - tin hc, cỏc mỏy siờu õm tim ngy cng c hon thin, vi nhiu tớnh nng, phõn gii tng lờn khụng ngng v cỏc k thut mi c a vo ng dng nh siờu õm lũng mch mỏu, siờu õm tim qua thc qun, siờu õm tim stress, siờu õm tim cho thai nhi v siờu õm cn õm (cỏc bung tim v c tim) Siờu Doppler cú nhiu u im, k thut ny giỳp cho bỏc s cú th a nhng chn oỏn bnh tt hn phc v quỏ trỡnh khỏm v iu tr Trong sut nhiu nm qua, siờu õm Doppler ó cú s phỏt trin ỏng k c v s lng v tớnh a dng cụng vic kim tra Vi s yờu thớch tỡm hiu v k thut siờu õm quỏ trỡnh hc tp, v c s ng viờn, hng dn ca TS.V Vn Sn, TS.Phan Trng Hanh em ó quyt nh chn ti tỡm hiu v K thut x lý nh siờu õm Bnh vin TWQ 108 Ni dung ca Lun gm: Chng 1: C S VT Lí CA THIT B SIấU M Chng 2: CC HOT NG GHI NHN, X Lí NH SIấU M V CC PHN MM NG DNG Chng 3: PHNG PHP X Lí NH TRONG THIT B SIấU M V NG DNG TRONG CHN ON LM SNG TI BNH VIN TRUNG NG QUN I 108 Do thi gian v kin thc tỡm hiu v lnh vc ny cũn nhiu hn ch, mt khỏc quỏ trỡnh hc v nghiờn cu c hi c tip cn trc tip vi thit b cũn cha nhiu, Lun ca em chc chn cũn nhiu thiu sút, em rt mong nhn c nhng ý kin úng gúp ca cỏc thy cụ cú th hon thin hn nhng hiu bit ca em v lnh vc ny Em xin chõn thnh cm n! H Ni, ngy thỏng nm 2014 Hc viờn Lờ Mnh Hựng Chng C S VT Lí CA THIT B SIấU M 1.1 Vật lý học sóng âm 1.1.1 Bản chất sóng âm Âm lợng học đợc truyền qua môi trờng Các môi trờng đàn hồi (khí, lỏng hay rắn) xem nh môi trờng liên tục gồm phân tử liên kết chặt chẽ với Lúc bình th ờng, phân tử có vị trí cân bền Nếu tác dụng lực lên phần tử A môi tr ờng phần tử rời khỏi vị trí cân bền Do t ơng tác phần tử bên cạnh, mặt kéo phần tử A vị trí cân bằng, mặt chịu lực tác dụng thực dao động Hiện tợng tiếp tục xảy với phần tử khác môi trờng Những dao động lan truyền môi tr ờng đàn hồi đợc gọi sóng đàn hồi hay sóng Về chất sóng âm sóng học; tuân theo quy luật sóng cơ, tạo sóng âm cách tác động lực học vào môi trờng truyền âm Ví dụ: Đánh vào mặt trống; tác động dòng điện làm rung màng loa; tác động làm rung âm thoa; đạn bay không khí 1.2 Phân loại sóng âm a Phân loại theo phơng dao động Dựa vào cách truyền sóng, ngời ta chia sóng học làm hai loại: sóng dọc sóng ngang Sóng ngang sóng mà phơng dao động phân tử môi trờng vuông góc tia sóng Sóng ngang xuất môi tr ờng có tính đàn hồi hình dạng Tính chất có vật rắn Sóng dọc sóng mà phơng dao động phân tử môi trờng trùng với tia sóng Sóng dọc xuất môi trờng chịu biến dạng thể tích, truyền đợc vật rắn nh môi trờng lỏng khí Sóng siêu âm ứng dụng siêu âm chuẩn đoán thuộc loại sóng dọc b Phân loại theo tần số Sóng âm đợc chia theo dải tần số thành ba vùng chính: + Sóng âm tần số cực thấp hay gọi vùng hạ âm (infrasound), f < 16Hz Ví dụ: Sóng địa chấn + Sóng âm tần số nghe thấy (Audible sound), f = 16Hz - 2kHz + Sóng siêu âm (Ultrasound), f > 20kHz Các nguồn sóng siêu âm có tự nhiên: Dơi, vài loài cá biển phát sóng siêu âm để định hớng nói chung sóng nằm vùng tần số 20 - 100kHz 1.3 Các đại lợng đặc trng Khi nói dến sóng âm ngời ta phải biết tới đại lợng đặc trng nh: vận tốc truyền âm; tần số; chu kỳ độ dài sóng âm; Hình1 biểu diễn sóng âm tập hợp lực nén dãn Sự thay đổi theo dạng hình sin với cực đại thể áp lực cao (max) cực tiểu thể áp lực thấp (min) + Khoảng thời gian thực nén dãn gọi chu kỳ T = [s] + Số chu đợc giây gọi tần số f = [Hz] + Vận tốc truyền sóng sóng âm quãng đờng mà sóng truyền đợc không thời gian Trong lý thuyết đàn hồi ngời ta chứng minh đợc môi trờng đẳng hớng, vận tốc sóng dọc bằng: v = / p = E / p = [m/s] Trong đó: ; E = 1/; lần lợt Hệ số đàn hồi; Suất đàn hồi (còn gọi suất Yang) Khối lợng riêng môi trờng hay gọi mật độ môi trờng + Độ dài bớc sóng = [m]: quãng đờng mà sóng truyền đợc sau khoảng thời gian chu kỳ, = vT = v/f Từ hình vẽ ta thấy bớc sóng khoảng cách ngắn hai điểm có dao động pha Ngoài ra, để đặc trng cho độ lớn áp lực âm học mà phần tử môi trờng nhận đợc chịu tác động nguồn phát sóng âm, ngời ta đa hai đại lợng P I (công suất cờng độ): P: Mức lợng đợc truyền từ đầu dò vào môi trờng, đơn vị đo P [W] [mW] Thông thờng lợng phát từ đầu dò lĩnh vực siêu âm chẩn đoán, nằm phạm vi từ 1mW đến 10mW I: Cờng độ sóng âm, biểu thị lợng sóng âm đơn vị diện tích, đơn vị I W/cm mW/cm Đối với sóng siêu âm, ngời ta chia làm dải nhỏ: - Từ 20 KHz đến MHz thờng dùng công nghiệp điều trị - Từ MHz đến 1GHz thờng dùng chẩn đoán - Trên GHz thờng dùng nghiên cứu cấu trúc (ví dụ nh kính hiển vi siêu âm) Hình 1.1 Sóng âm 1.4 Các tính chất sóng siêu âm: - Có thể định hớng đợc - Có thể hội tụ đợc - Vì có tần số cao nên khả dùng để nghiên cứu vật có kích th ớc nhỏ chuyển động nhanh - Nếu dùng với lợng cao có khả phá vỡ màng tế bào, tạo nhiệt địa phơng (cục bộ) 1.5 ng dụng sóng siêu âm y tế Sóng siêu âm đợc ứng dụng rộng rãi y tế hai lĩnh vực Đó là: Siêu âm chẩn đoán: Thực chất tạo hình siêu âm Sử dụng phổ biến dải tần số từ 2,5 MHz đến 10 MHz Ngoài ngời ta sử dụng tần số khác đầu dò chuyên biệt; ví dụ nh: Đầu dò siêu âm nội mạch (Intraluminal), hay siêu âm da liễu (Dermatological) sử dụng tần số lên tới 20 - 50 MHz Siêu âm trị liệu: Tạo hiệu ứng nhiệt, xoa bóp kích thích Có thể dùng riêng kết hợp với điện trị liệu (trong máy kích thích điện) để tìm Trigger (Điểm phát bệnh - điểm gốc) Tần số thờng dùng siêu âm trị liệu 700 - 900 kHz tuỳ theo hệ máy Công suất đầu dò - 4W/cm (gấp cỡ 1000 lần so với siêu âm chẩn đoán) 1.6 C s vt lý v k thut ca phng phỏp to hỡnh bng siờu õm 1.6.1 Cơ sở vật lý phơng pháp yếu tố định Tạo hình siêu âm đợc đa vào ứng dụng chẩn đoán Y học từ năm 50 Cơ sở phản hồi tia siêu âm từ tổ chức thể, phản hồi phụ thuộc vào: + Tốc độ truyền sóng âm môi trờng + Trở kháng âm môi trờng + Sự hấp thụ tổ chức + Thông số (f; ) sóng siêu âm cấu trúc hình học tổ chức a Tốc độ truyền sóng siêu âm Đôi đợc ký hiệu c - nh nêu trên, phụ thuộc vào môi trờng truyền Bảng 1.1 cho ta thấy vận tốc truyền sóng siêu âm môi trờng khác khác Tốc độ trung bình sóng siêu âm tổ chức phần mềm v 1540m/s Biết đợc vận tốc truyền, đo thời gian sóng siêu âm ta định vị rõ đ ợc vị trí bề mặt phản xạ b Trở kháng âm môi trờng định luật truyền âm Trở kháng âm z: Trở kháng âm môi trờng cho công thức sau: Z = c x (velocity x density) = [rayls]; Trong đó: = [kg/m ] - mật độ môi trờng c = [m/s] - vận tốc lan truyền sóng âm môi trờng Trở kháng âm môi trờng có vai trò định biên độ sóng phản xạ mặt phân cách hai môi trờng Trên bảng 1-1 ta có trở kháng âm số môi trờng khác Môi trờng Z (rayls) Không khí 0.0004 x 10 Phổi 0.18 x 10 Mỡ 1.34 x 10 Nớc 1.48 x 10 Gan 1.65 x 10 Máu 1.65 x 10 Thận 1.63 x 10 Cơ 1.71 x 10 Xơng 7.8 x 10 Bảng 1.1 Trở kháng âm số môi trờng sinh học Phản xạ khúc xạ: Khi sóng âm đợc truyền môi trờng đồng đẳng hớng truyền theo phơng thẳng; gặp mặt phân cách đủ lớn (kích thớc >>) hai môi trờng có trở kháng khác nhau, tức vận tốc truyền âm khác nhau, tia âm tuân theo định luật phản xạ khúc xạ Một phần l ợng sóng âm phản xạ ngợc trở lại phần lại truyền tiếp vào môi trờng thứ hai Độ lớn lợng phản xạ phụ thuộc vào khác biệt trở kháng âm z hai môi trờng Hệ số phản xạ K đợc tính: Trong đó: Z Cos t Z Cos i p K = r = Pi Z Cos t + Z Cos i : góc tới; r : góc phản xạ; t : góc khúc xạ P r - biên độ áp lực sóng phản hồi P i - biên độ áp lực sóng tới Z ,Z - trở kháng âm hai môi trờng Hình1.2 Sự phản xạ khúc xạ xảy hai trờng hợp: Trờng hợp 1: Tia tới vuông góc với mặt phân cách: i = = Hệ số phản hồi mặt phân cách đợc tính theo công thức: Cos i = cos r = nên: Z Z1 K = Z + Z1 Trờng hợp 2: Tia tới tạo góc i Theo định luật phản xạ, góc phản xạ góc tới i = r Sóng truyền tiếp lúc không hớng với sóng tới tạo góc t i , tợng gọi tợng khúc xạ, góc khúc xạ t phụ thuộc vào vận tốc truyền âm hai môi trờng đợc xác định công thức: sin t = (c /c ) x sin i Với c > c , sin t = c /c , ta có critic = arcsin(c /c ) sin t = t = 90 Hiện tợng gọi tợng phản xạ toàn phần Nh với tất góc i critic sóng âm không khúc xạ đợc sang môi trờng thứ hai, bên mặt phân cách toàn lợng đợc phản xạ trở lại môi trờng thứ Ngoài ra, dù với c > c hay c < c , góc tới t 90 (tia tới gần nh tiếp tuyến với mặt phân cách) sóng âm trợt bề mặt phân cách mà không truyền tiếp vào môi trờng thứ hai Cả hai tợng (phản xạ toàn phần tia tới truyền tiếp tuyến với mặt phân cách) giải thích cho xuất bóng l ng bên (Lateral shadowing) cấu trúc hình cầu mặt cắt ngang cấu trúc ống Từ hai công thức nêu ta thấy hệ số phản hồi mặt phân cách hai môi trờng phụ thuộc vào Z = (Z - Z ) hai môi trờng Z lớn lợng phản xạ lớn phần nhỏ lợng sóng siêu âm đợc xuống môi trờng bên dới mặt phân cách Nếu Z vừa đủ để nhận biết mặt phân cách phần lớn l ợng sóng siêu âm truyền xuống dới mặt phân cách tiếp tục cho thên thông tin cấu trúc bên dới Nhìn vào bảng 1.1 ta thấy Z mô mềm không khí mô mềm xơng lớn, ghi hình siêu âm sóng siêu âm gặp mặt phân cách hầu hết lợng bị phản xạ trở lại, sóng truyền tiếp nhỏ ta không nhận đợc thông tin từ dới mặt phân cách này, lý siêu âm chẩn đoán ta phải dùng gel tiếp xúc, nhằm tạo tiếp xúc không khí - Airless Contact Sự tán xạ : Một tợng quan trọng khác tạo hình siêu âm, tợng tán xạ siêu âm gặp cấu trúc nhỏ (có kích th ớc >> ) với bề mặt không đồng Khi tia siêu âm bị tán xạ khắp h ớng có phần nhỏ chắn tới đợc đầu dò Tuy vậy, việc ghi nhận tia tán xạ khó khăn, song phải thừa nhận có lợi không phụ thuộc vào góc tới tia siêu âm, quan trọng việc đánh giá cấu trúc nhỏ, ví dụ nh đồng nhu mô gan, tuỵ hay vách liên thất , máy siêu âm chẩn đoán ngày chủ yếu làm việc tia tán xạ Hình 1.3 Sự tán xạ c Sự hấp thụ tổ chức suy giảm l ợng tia siêu âm, khuếch đại bù Khi sóng âm truyền tổ chức biên độ l ợng tia âm bị suy giảm theo khoảng cách Hình biểu diễn suy giảm biên độ áp âm theo khoảng cách, suy giảm tuân theo hàm số: p(z) = p x e - f.z + P - biên độ áp âm; p = p (z=0) + - hệ số suy giảm âm môi trờng truyền + f - tần số sóng siêu âm + z - độ sâu cần tới Các nguyên nhân gây suy giảm lợng tia siêu âm là: Sự hấp thụ môi trờng phần lợng tia siêu âm bị chuyển đổi thành lợng dao động nhiệt, nhng siêu âm chẩn đoán, phần lợng nhỏ gây biến đổi nhiệt độ Mức độ suy giảm lợng thờng đợc tính [dB] hay [dB/cm], đơn vị đợc hiểu nh sau: ví dụ khoảng cách z biên độ áp âm p , khoảng cách z biên độ p ; ta nói từ z đến z biên độ áp âm suy giảm D [dB], với D đợc tính theo sông thức : D[dB] = 20 log(p2/p1) 10 Đối với mô mềm f = 0,2 MHz, áp dụng công thức gần sau: Độ suy giảm D[dB] = f[MHz] x z[cm] x Môi trờng Mật độ [kg/m 10 ] Không khí 0.00129 Nớc 1.0 Máu 1.0 Nớc tiểu 1.02 Mỡ 0.97 Cơ 1.04 Gan 1.06 Thận 1.04 Não 1.03 Da 1.1 Xơng 1.7ữ9.97 Mô mềm Vận tốc x [m/s] 331 1492 1560 1535 1470 1568 1560 1565 1520 1950 1700 ữ3600 H/p dist At 2MHz[cm] 0.08 380 15 1ữ0.6 0.7ữ0.2 5.1ữ1 Attenuat At 1MHz[dB/cm ] 1.7 0.002 0.1 0.0025 0.4 0.7 0.6 0.5 0.5 1.0 Bảng 1.2 Tính chất âm học số môi trờng sinh học - H/p dist At 2MHz[cm]: Khoảng cách lợng bị giảm nửa, 2MHz, tính cm - Attenuat at 1MHz [dB/cm]: độ suy giảm với tần số 1MHz, tính dB/cm Trên bảng 1-2 có đa suy giảm sóng siêu âm môi trờng khác Ta thấy lợng siêu âm bị giảm mạnh môi trờng không khí xơng với mô mềm suy giảm nằm khoảng 0,4 1dB/cm Từ công thức ta thấy suy giảm phụ thuộc nhiều vào tần số, gần nh tỷ lệ thuận với tần số Sự phụ thuộc hạn chế siêu âm chẩn đoán, nh ta thấy dới tần số cao độ phân giải cao song độ suy giảm cao độ xuyên sâu 59 Hỡnh 3.11 S chờnh lch huyt ỏp ca bnh nhõn hp van ng mch ch Sai khỏc gia chờnh lch huyt ỏp ln nht c xỏc nh t cỏc bn ghi tc v chờnh lch huyt ỏp nh-nh ca bn bnh nhõn cú chng hp ng mch ch Chờnh lch huyt ỏp ln nht l cao hn rừ rt v xy ti thi im sm ca thỡ tõm trng s tc nghn l nh Nu mc tc nghn nng hn, chờnh lch huyt ỏp nh n mun hn, v s sai khỏc gia hai giỏ tr tr nờn kộm rừ rng hn, huyt ỏp chờnh lch c trỡ sut thỡ tõm thu Trong chng hp ng mch ch, cng nh cỏc tc nghn khỏc, chờnh lch huyt ỏp cng ch l mt ch dn v s nghiờm trng ca tc nghn nú thay i vi dũng chy qua van chờnh lch ỏng k cú th xut hin vi mt tc nghn thụng thng lu lng dũng chy qua van tng lờn, nh s chy ngc ng mch ch, v lch trung bỡnh cú th xy vi tc nghn nghiờm trng dũng chy c gim xung Tuy nhiờn tin trỡnh ca ng cong chờnh lch huyt ỏp v ng cong tc cc i l khỏc sut tõm thu Trong thỡ tõm thu, thi im xut hin chờnh lch huyt ỏp nh l mun hn vi s tng dn mc tc nghn, nhng nh ó thy hỡnh v cui cựng hỡnh 3.11 tin trỡnh ca ng cong huyt ỏp tõm tht trỏi cng tỏc ng lờn 60 phộp o ny Tựy theo tin trỡnh ca ng cong huyt ỏp tõm tht trỏi, chờnh lch huyt ỏp ln nht cú th xy mun hn thỡ tõm thu Vỡ vy, ỏnh giỏ v nghiờm trng ca tc nghn, nhng thay i ng cong huyt ỏp tõm tht trỏi v ng mch ch nhng thay i s co búp v s cn tr ca cỏc mch ngoi biờn cn c chỳ ý, vỡ nhng thay i ú cú th nh hng n chờnh lch huyt ỏp v vỡ th tỏc ng lờn tin trỡnh ca ng cong tc cc i Thi im gõy tc nh thỡ tõm thu cng cú th c s dng nh mt ch th mc Thi im gõy tc nh cú th c biu din theo t l vi thi gian tõm tht trỏi tng mỏu Vi s tc nghn nh, t l ny thng nh hn 0.50, v nu t l ny l 0.55 hoc ln hn, tc nghn thng l nghiờm trng phi tin hnh phu thut Con s ny l khụng phự hp tớn hiu Doppler c ghi li vi phộp phõn tớch ph, ú tc nh sm hn bi vỡ tr nh hn Phộp o thi im tc ln nht ti thỡ tõm thu giỳp trỏnh trng hp ỏnh giỏ thp mc nghiờm trng ca tc nghn nhng bnh nhõn m c tớn hiu Doppler tt cng khụng th phỏt hin v tc cc i, chờnh lch huyt ỏp b ỏnh giỏ thp Vic xỏc nh thi im tc ln nht thng cú th thc hin c c tc ghi li c l thp Tuy nhiờn cn phi chỳ ý tớn hiu Doppler cng c ghi li tt sut thỡ tõm thu Thi gian tng mỏu ca tõm tht trỏi cng l mt phộp o hu ớch chng hp ng mch ch Thi gian ny thng kộo di s tc nghn hay s chy ngc l nghiờm trng Vi vic s dng kt hp tc cc i, thi im gõy tc nh, v thi gian tng mỏu tõm tht trỏi, cú th a c mt ỏnh giỏ chớnh xỏc v nghiờm ca tc nghn Trong hỡnh 3.12 ng cong tc dũng chy t bnh nhõn b chng hp ng mch ch cú th c so sỏnh Thi im gõy tc nh sm vi s tc nghn l nh, v cỏc tc thp giai on sau ca thỡ tõm thu cho thy s cõn bng ca huyt ỏp Hỡnh nh bnh ỏn vi tc cao 61 hn v thi gian tng mỏu kộo di hn, nh bnh nhõn B, cho bit lu lng dũng chy tng qua van Vn tc t nh mun hn v tc cao c trỡ, c giai on sau ca thỡ tõm thu, cho thy rng bnh nhõn D v E cú tc nghn nghiờm trng Hỡnh 3.12 Vn tc dũng chy ng mch ch Vn tc dũng chy ng mch ch c ghi li vi Doppler xung nhng i tng bỡnh thng, so sỏnh vi tc chng hp van ng mch ch c ghi li vi Doppler liờn tc Trong chng hp van ng mch ch, tc cc i c ghi li l 4.15 m/s v tớnh toỏn c chờnh lch huyt ỏp ln nht l 68 mm Hg Tớnh toỏn chờnh lch ny ti mt s im thỡ tõm thu cho ta chờnh lch huyt ỏp trung bỡnh 38 mm Hg nh ca tc thỡ tõm thu mun hn chng hp van ng mch ch Phộp o thi gian tc t nh v thi gian tng mỏu ca tõm tht trỏi c th hin trờn hỡnh 62 3.9.4 Doppler súng liờn tc v súng xung chng hp van ng mch ch Ch xung cú th c s dng khoanh vựng s tng tc chng hp ng mch ch Vi phn ln bnh nhõn, tc thụng thng c ghi li ti ng dũng chy tõm tht trỏi, thm gn van, v s tng tc c phỏt hin bng cỏch tng thit lp sõu ch cm, c ch trờn hỡnh 2.24 Khi mu sau ú c t ti khu vc cnh ming ng mch ch Hỡnh 3.13 Doppler súng liờn tc v súng xung, chng hp van ng mch ch Trong bn ghi, khoanh vựng s tng tc c th hin Dng dũng chy ti ng dũng chy tõm tht trỏi thỡ tõm thu vi nh thỡ tõm thu xut hin mun c ch hỡnh A Gn ti ming van (B), tc khụng tng Trong hỡnh C, sõu ca mu tng thờm cm, nh gi cỏc tc cao xut hin thỡ tõm thu hỡnh B, chy ngc van c thy thỡ tõm trng Vi nhng bnh nhõn cú chng phỡnh trng, tõm tht trỏi khụng gión n, ng cong tc tõm tht trỏi thp hn nhng bnh nhõn ny cú th thay i, th hin bi nh tõm thu mun thay vỡ ng cong khộp trũn thụng thng (hỡnh 3.14) Vn tc cú th gim mt cỏch t ngt trc kt thỳc thỡ tõm thu phn thp hn ca tõm tht trỏi Nhng thay i tng t c nhỡn thy nhng bnh nhõn cú c tim phỡnh to, nhng bnh nhõn ny cng cú tc cao tng nhiu hn xut hin tc nghn tõm tht trỏi 63 ụi bnh nhõn cú chng hp van ng mch ch cng cú th cú s tng tc ng dũng chy tõm tht trỏi, cho thy s tc nghn vi chờnh lch huyt ỏp va phi trc ti van Nhng bnh nhõn ny, ng dũng chy tõm tht trỏi b hp li s phỡnh trng Doppler xung cú th ch s tng tc dũng xy cỏc v trớ khỏc nhau, thng l t n cm bờn di v trớ m ti ú tc nghn c phỏt hin S tng ny l va phi hu ht bnh nhõn Trong hỡnh 3.14, v trớ ca tc nghn cú th c nhỡn thy, 2cm phớa trc van v v trớ van Tc nghn van bnh nhõn ny l nh, v s phỡnh to tõm tht trỏi cú l l chng cao huyt ỏp Hỡnh 3.14 Bnh nhõn cú chng hp van ng mch ch nh Hỡnh nh th hin bnh nhõn cú chng hp van ng mch ch nh v s phỡnh to tõm tht trỏi rừ rt S tng tc c thy ti hai mc, u tiờn ti cm phớa di van v sau ú l ti van Vi Doppler súng liờn tc, hai mu tc ny c th hin S phõn bit gia tia mỏu tc cao gõy bi chng hp ng mch ch v to bi nhng tn thng khỏc khụng ch quan trng k thut Doppler c s dng m khụng cú to nh, m cũn rt quan trng ch Doppler súng liờn 64 tc c s dng kt hp vi to nh T v trớ nh, hng ca tia mỏu vi chng hp ng mch ch v chy ngc van hai lỏ l khỏ ging Khong thi gian s chy ngc van hai lỏ rừ rng l di hn Vi nhng kho sỏt bi in tõm , s chy ngc van hai lỏ bt u ting tim u tiờn T1 v tip tc qua T2 cho ti dũng chy van hai lỏ phc hi Bn ghi hỡnh 3.15 t mt bnh nhõn cú c chng hp van ng mch ch v chy ngc van hai lỏ cho thy s khỏc bit thi gian tn ti ca hai tia mỏu l khỏ rừ, v tc s chy ngc van hai lỏ cng l cao hn Hỡnh 3.15 Dopper liờn tc chng hp van ng mch ch v chy ngc van hai lỏ Hp van ng mch ch v chy ngc van hai lỏ c ghi li vi Doppler liờn tc Dũng chy qua ng mch ch cú thi gian ngn hn chng chy ngc van hai lỏ Trong chng chy ngc van, dũng chy bt u sm hn v tip tc ng mch ch úng ( Ac ) v kt thỳc van hai lỏ m li ( M ) Vn tc chng chy ngc van hai lỏ cng cao hn ng mch ch vỡ 65 chờnh lch huyt ỏp t tõm tht trỏi n tõm nh trỏi ln hn so vi t tõm tht trỏi n ng mch ch 3.10 Một số ứng dụng lâm sàng khác - siêu âm Doppler sản phụ khoa Siêu âm Doppler cung cấp thông tin hữu ích khảo sát bệnh lý phụ khoa nh khối u buồng trứng tử cung; sản khoa thông tin Doppler tuần hoàn tử cung - thai phản ánh tình trạng phát triển thai nhi, chẳng hạn nh biến đổi tuần hoàn thai số mạch máu thai phản ánh tình trạng thai chậm phát triển, thai bị ngạt (thiếu oxy) bao gồm: gia tăng trở kháng động mạch rốn động mạch ngoại vi (động mạch chủ ngực xuống) giảm trở kháng mạch máu não thai nhi Các số RI, S/D, PI, đợc dùng để đánh giá trở kháng dòng chảy khám siêu âm sản phụ khoa, nhiên số s/D đợc sử dụng nhiều hơn, thông thờng tỷ lệ cao độ lệch chuẩn mức trung bình đợc xem giá trị bất thờng thí dụ: s/D > thai kỳ 30 tuần đợc xem bất thờng - Siêu âm - Doppler đợc ứng dụng để khảo sát mạch máu nội tạng - Khảo sát hệ thống tĩnh mạch của, tĩnh mạch gan gan - Khảo sát bệnh lý động mạch thận; đánh giá tình trạng tăng sinh mạch máu khối u, khối u ác tính - Siêu âm - Doppler ngày đợc chấp nhận rộng rãi nh phơng tiện khảo sát mạch máu; số trờng hợp siêu âm Doppler có khả thay kỹ thuật chụp Angio cung cấp thông tin chẩn đoán, chẳng hạn nh khảo sát tĩnh mạch, siêu âm - Doppler thay hẳn chụp Agio (Veinography), khảo sát mạch máu tạng chi Hơn nữa, kỹ thuật vi xử lý ngày phát triển giúp cho máy siêu âm - Doppler phát dòng chảy cực nhỏ chậm, giúp đánh giá tới máu mô thể, kỹ thuật tái tạo hình ảnh chiều giúp máy siêu âm có nhìn cấu trúc không gian quan thể 3.11 Chức năng, hoạt động khối x lý tớn hiu mt thit b siờu õm a) Bộ xử lý sóng Doppler liên tục CW (continuos wave Doppler processor) 66 Hình 3.16 Sơ đồ khối chức xử lý tín hiệu Doppler Bộ xử lý tín hiệu Doppler có nhiệm vụ: tạo liệu điều khiển cho đầu quét L12-5, tạo truyền tín hiệu cho đầu quét động CW, tiền khuếch đại CW tĩnh, thực dải điều chế cầu phơng, lọc băng tần bản, chuyển đổi A/D, gửi tín hiệu I,Q tới DSP, tạo chung đồng hồ chủ 61.6Mhz, điều khiển công suất phát, điều khiển động cho đầu dò chế độ 3D Các chức bảng mạch CW PCB cung cấp cho chế độ quét tĩnh động là: *) Chế độ quét tĩnh (Static CW): 67 +) Tạo xung CW điều khiển đầu dò +) Tiền khuếch đại tín hiệu RF (Radio frequency) +) Thực trộn tín hiệu để chuyển tín hiệu nhận đợc sang dải tần 50kHz với góc pha 90 +) Lọc đập thành (200/2kHz) +) Khuếch đại tham số +) Lọc thông thấp với độ phân giải 1kHz tín hiệu nhiễu +) Chuyển đổi tơng tự số 16bit *) Chế độ quét động (Steered CW): +) Tạo xung CW 16 kênh để điều khiển đầu dò +) Tiền khuếch đại tín hiệu RF (Radio frequency) 16 kênh để nhận tín hiệu +) Hội tụ chùm tia phát nhận tín hiệu (TX/RX) +) Trộn tín hiệu dải tần sở 50kHz với góc pha 90 +) Lọc đập thành (200/2kHz) +) Khuếch đại tham số +) Lọc thông thấp với độ phân giải 1kHz tín hiệu nhiễu +) Chuyển đổi tơng tự số 16 bit Trong chế độ Doppler sóng liên tục, đầu dò có hai tinh thể, cho truyền sóng âm tần số không đổi cách liên tục cho nhận tín hiệu phản xạ cách liên tục Một tinh thể gửi nhận thời điểm, cần mạch đầu thu có dải động cực cao để phát tín hiệu dội nhỏ chồng tín hiệu truyền Sóng âm đợc truyền tơng tác với mặt phân cách khác nhau, vài mặt phân cách đứng yên mặt khác chuyển động Một phần nhỏ sóng âm bị phản xạ mặt phân cách Nếu mặt phân cách đứng yên, tần số sóng âm phản xạ giống tần số sóng truyền kết dịch chuyển Doppler Các mặt phân cách chuyển động ban đầu hoạt động nh thu chùm siêu âm làm cho tần số chùm phản xạ tăng giảm tuỳ theo chúng dịch chuyển lại gần hay xa nguồn âm Tinh thể thứ hai đầu dò hoạt động nh thu tín hiệu dội quay trở Mặc dù tinh thể đứng yên, song thay đổi tần số mặt phân cách chuyển động hoạt động nh nguồn âm Từ hình 3.16 thấy, đầu dò CW tĩnh (Static CW probe) tín hiệu Fo Cos đợc đa qua tạo xung để tạo xung đa tới đầu phát (Tx EL) đầu dò, tín hiệu dội trở qua tinh thể thu (Rx EL) đa qua tiền khuếch đại đa tới khối lựa chọn (selector static or steered) Còn đầu dò chế độ động tín 68 hiệu Fo Cos đợc đa tới Transmit Focous để hội tụ lan truyền lái, đa tới khối tạo xung để tạo xung đa tới đầu phát, tín hiệu dội trở đợc đa tới khối lựa chọn (selector static or steered) Đối với đầu dò tĩnh đầu dò động tín hiệu dội đợc qua khối lựa chọn đợc qua đệm Mục đích tăng trở kháng đầu vào để tín hiệu không bị suy giảm Sau tín hiệu lại đợc đa qua lọc Notch để lọc nhiễu đa qua lọc dải thông (band pass filter) Do tín hiệu Doppler tổng dịch chuyển Doppler đợc tạo tất mặt phân cách chuyển động Nên sau qua lọc, tín hiệu đợc trộn đa qua giải điều chế mục đích để loại bỏ tần số trừ số phách Chúng ta biết phơng pháp sử dụng để đo dịch chuyển Doppler dựa nguyên tắc giao thoa Sóng phản xạ nhận đợc từ mặt phân cách chuyển động thay đổi chút tần số so với sóng truyền gốc tợng Doppler Các sóng tần số khác cộng đại số với nhau, tạo tần số thu đợc gọi tần số phách Tần số phách tơng ứng với dịch chuyển Doppler Mặt khác đặc điểm thiết bị siêu âm Doppler tín hiệu Doppler đợc gửi tới khuếch đại âm thanh, đợc lọc để loại bỏ thành phần không mong muốn Các mặt phản xạ lớn chuyển động chậm thể (ví dụ thành mạch) tạo tín hiệu dội mạnh với dịch chuyển Doppler tần số thấp Âm to rối loạn tạo đầu không đợc lọc đợc gọi tợng đập thành (wall thump) Do sau qua điều chế tín hiệu I/Q đợc đa tới lọc đập thành (Wall thump filter) đa tới khuếch đại tham số sau qua lọc tần thấp LPF (Low pass filter) để loại bỏ nhiễu tần số cao Sau tín hiệu đợc chuyển đổi từ dạng tơng tự sang dạng số (biến đổi A/D) b) Bộ xử lý tín hiệu số DSP (digital signal processors) Tín hiệu tần số radio RF từ tạo chùm tia PCBs đợc đa tới xử lý thông qua đờng lọc Bypass (đờng lọc vòng) Trong tín hiệu RF trình lọc điều chế, tạo đầu 2D liệu I/Q Sau điều chỉnh hệ số khuếch đại đầu ra, tín hiệu 2D đợc đa tới chuyển đổi quét số DSC Dữ liệu I/Q từ bảng mạch xử lý tín hiệu Doppler liên tục CW PCB đợc thu nhận đa tới lọc nhiễu (tiếng ồn), xử lý tạo phổ Doppler xử lý âm Phổ Doppler đợc đa tới DSC PCB đợc đa tới khối quản lý hình ảnh (video manager) Dữ liệu I/Q từ xử lý trung tâm đợc xử lý tiếp để tạo liệu ảnh Doppler màu Bộ xử lý Doppler màu thực lọc nhiễu tính toán vận tốc Khối POST DSP nhận tín hiệu từ khối COLOR Doppler Process sau thực lọc nhiễu, nội suy trớc đa liệu ảnh Doppler màu tới chuyển đổi quét số DSC PCB 69 Hình 3.17 Sơ đồ khối xử ký tín hiệu số DSP PCB 70 c) Bộ chuyển đổi quét số DSC (digital scan converter) Sơ đồ khối chức chuyển đổi quét số đợc hình 3.6 71 Hình 3.18 Sơ đồ khối chuyển đổi quét số Bộ chuyển đổi quét số có chức sau đây: * Tạo tín hiệu điều khiển * Thực điều khiển thời gian thực * Chuyển đổi A/D cho tín hiệu ECG * Ghi thời gian thu nhận đợc vào nhớ ảnh * Đọc liệu nhớ ảnh * Tạo liệu thời gian thực * Phóng ảnh lúc đọc lọc 2D (khuếch đại tăng bờ) * Tạo đờng dẫn cho tín hiệu 3D Sự chuyển đổi quét trình xắp xếp thông tin tín hiệu dội vào nhớ ảnh để hiển thị lên hình Bộ DSC nhận tín hiệu ECG xử lý bảng mạch ECG (ECG PCB) Dữ liệu mức xám (2D, M, D) liệu màu nhận đợc từ xử lý tín hiệu số DSP đợc lọc phẳng, khuếch đại tăng bờ, lấy trung bình ảnh, xử lý nội suy theo đờng quét Bộ chuyển đổi quét số DSC xắp xếp liệu vào nhớ ảnh tuỳ theo thuật toán gửi liệu ảnh tới khối quản lý hình ảnh VM (Video manager) d) Khối quản lý hình ảnh VM (video manager) Khối quản lý hình ảnh VM thực việc tạo ảnh quản lý ảnh Khối quản lý hình ảnh VM điều khiển trình sau: * Giải mã tín hiệu CV Y/C thành RGB (giải màu bản) * Chụp hình ảnh * Mã hoá (tín hiệu RGB thành Y/C CV) * Thu nhận Video * Số hoá tín hiệu Video * Chèn mầu cho tín hiệu Video * Xử lý âm Doppler * Điều khiển Microphone KT LUN 72 Sau mt thi gian tỡm hiu nghiờn cu cựng vi s tn tỡnh hng dn ca TS V Vn Sn, TS Phan Trng Hanh, em ó hon thnh Lun theo ỳng tin Phng phỏp x lý nh siờu õm núi riờng v cỏc phng phỏp x lý nh núi chung cũn rt phong phỳ v a dng Trong khuụn kh ca Lun vn, em cha th trỡnh by ht nhng hiu bit ca mỡnh v k thut x lý nh ca siờu õm vic chn oỏn v iu tr Ni dung ca lun cũn cú nhiu thiu sút, cỏc thut ng cú th cũn c s dng cha chớnh xỏc em rt mong cỏc thy cụ cú th giỳp em tụi b xung v chnh sa ni dung lun c hon thin hn Em xin chõn thnh cm n! TI LIU THAM KHO [1] Phm Minh H (1997), Kỹ thuật mạch điện tử , Nh xut bn Khoa hc v k thut , H Ni 73 [2] TS Nguyn c Thun,TS Nguyn V Sn, TS Trn Anh V (2003) C s k thut siờu õm, Nh xut bn Khoa hc v K thut H Ni [3] MD Liv Hatle and DR TECHN Bjorn Angelsen, Department of Medicine, University of Trodheim, Trondheim, Norway,Doppler Ultrasound in Cardiology-Physical Principles and Clinal Applications, Lea & Febiger 1985 [4] i tỏ, PGS TS Nguyn Vn Rip, Ch nhim Khoa Chn oỏn chc nng- Bnh vin Trung ng Quõn i 108 [...]... hệ máy siêu âm mới ra đời cho phép ghi hình tức thời sự chuyển động của các cấu trúc trong cơ thể gọi là máy quét hình ảnh động (Real time Scanner), tốc độ quét hình của máy này đạt đợc nhờ kỹ thuật quét chùm tia siêu âm và khả năng xử lý thông tin nhanh của máy điện toán Có hai cách quét chủ yếu đợc sử dụng trong máy quét hình ảnh động: 16 + Quét điện tử - Electronic Scanning: Các tia siêu âm đợc... sóng siêu âm đi qua Z 1 và Z 2 ta lại nhận đợc một xung phản xạ tại t 3 Lợng sóng siêu âm vợt qua Z 3 đến biên giới môi trờng và không khí lại nhận đợc một xung phản xạ toàn phần tại t 4 Ngời ta gọi các xung siêu âm phản xạ trên là hình ảnh cấu trúc của vật chất trên đ ờng tia siêu âm đi qua Ta có định nghĩa sau: ảnh ở mode A (Amplitude ) là ảnh cấu trúc của vật chất trên một đờng tia siêu âm đi... đánh giá đợc các chuyển động có phơng vuông góc với phơng truyền của tia siêu âm Hình ảnh tĩnh và hình ảnh động Cơ sở của kiểu thể hiện hình ảnh siêu âm hai chiều này là B - mode, đ ợc dùng trong hầu hết các thiết bị siêu âm chẩn đoán từ tr ớc đến nay, từ các máy Static Scanner (Máy quét tĩnh) của thời kỳ sơ khai của ngành siêu âm chẩn đoán thuộc thập niên 50, 60 cho đến các máy quét hoạt động Real... "Chụp ảnh" cấu trúc vật chất trên đờng tia siêu âm đi qua Lấy ảnh ở Mode A phần trên để điều chế độ sáng trên màn hình (Xung siêu âm lớn sẽ sáng nhiều còn xung siêu âm bé sẽ sáng ít và không có xung thì không sáng): t1 t2 t3 t4 Hỡnh 1.6 Th hin Mode B Mode A Mode B 14 Hình ảnh này đợc gọi là kiểu B (Brighness modulation) Vậy ảnh của Mode B là ảnh phản ánh cấu trúc vật chất của những điểm nằm trong mặt... tia siêu âm sẽ đ ợc quét theo một phơng nhất định + Quét cơ học - Mechanical Scanning: Tia siêu âm đợc quét khi các chấn tử đợc quay quanh một trục hoặc dao động theo kiểu con lắc Một nhợc điểm của máy ghi hình ảnh động là diện khảo sát ( Field of view) bị hạn chế, không cho một hình ảnh tổng quát nh trong kỹ thuật ghi hình tĩnh nói trên, do kỹ thuật ghi hình động bị hạn chế bởi ba yếu tố: + Số hình trong. .. mạch xử lý truyền thông đa phơng tiện - M.V.P - Multimedia Video Processor Siêu âm với trờng nhìn mở rộng cho phép đánh giá các tổ chức trong sự tơng quan toàn thể với cấu trúc xung quanh, giúp bác sĩ thực sự nhìn thấy toàn cảnh thay vì phải tởng tợng bằng cách ghép các mảnh hình riêng biệt lại với nhau Kỹ thuật này đã thực sự kết hợp đ ợc u điểm của siêu âm chẩn đoán - độ an toàn cao - với hình ảnh. .. thực hiện mode A và TM cần một đầu dò đơn, đứng yên ở một vị trí ảnh Mode A là các xung trên đờng của một tia siêu âm đi qua và độ lớn xung là quan trọng Trong khi ảnh của Mode TM là quỹ đạo chuyển động của vật thể trên đờng một tia siêu âm đi qua và ở đây quỹ đạo chuyển động là quan trọng Còn ảnh ở mode B là ảnh của một mặt cắt mà tia siêu âm đi qua, nó thể hiện cấu trúc của vật chất bằng độ sáng, độ... có trên các hình CT hay MR, nói một cách khác, kỹ thuật này thức sự mở ra một chân trời mới đối với siêu âm chẩn đoán 17 Chng 2: CC HOT NG GHI NHN, X Lí NH SIấU M V CC PHN MM NG DNG 2.1 Cỏc hot ng x lý nh siờu õm ch yu 2.1.1 Sự khuếch đại - Gain Tín hiệu đợc thu nhận tại đầu dò trớc khi thể hiện thành hình ảnh đều phải đợc xử lý, một trong những bớc xử lý quan trọng là khuyếch đại tín hiệu do biên... là thời gian cho tia siêu âm đi và về tới đầu dò Thông thờng ở độ sâu khảo sát 20cm, với số đờng tạo ảnh cho một hình là 150 thì số hình trong một giây không thể vợt quá 25 hình Nh vậy nếu sử dụng diện khảo sát rộng thì đòi hỏi mật độ đ ờng tạo ảnh lớn để đảm bảo chất lợng hình và đồng thời giới hạn tốc độ tạo hình của máy Một vài năm gần đây nhờ những tiến bộ trong kỹ thuật vi xử lý, ng ời ta đã tạo... View) - Siêu âm thời gian thực với tr ờng nhìn mở rộng, ngời ta vừa di chuyển đầu dò theo một thiết diện cắt ngang cơ thể vừa ghi nhận hình ảnh, hình ảnh đợc tổng hợp liên tục từ các góc quét riêng biệt với các vị trí của dầu dò, kết quả nhận đợc là một hình tổng quát, đồng thời vẫn giữ đợc tính động của hình ảnh Để thực hiện đợc kỹ thuật này ngời ta phải sử dụng thuật toán Fuzzy - logic với sự xử lý cực