Cấu trúc của máy X quang

Cấu trúc của máy x quang

LờI Mở ĐầU

Việc ứng dụng các thiết bị tạo ảnh trong y tế giúp ích rất nhiều cho các bác sĩ để chẩn đoán bệnh một cách thật chính xác từ đó tìm ra phơng pháp điều trị tốt nhất cho bệnh nhân

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, đã có rất nhiều loại máy tạo

ảnh đợc ra đời nh máy X quang ( X rays machine) máy chụp cắt lớp vi tính (CT Scanner), máy siêu âm (untrasound machine), máy điện tim (electrocardiograph), máy tạo ảnh cộng hởng từ (magnetic resonane imaging)

Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong y học làm giảm đáng kể thời gian lu trữ, tìm kiếm tài liệu và tăng nhanh khả năng hội choẩn cho các bác sĩ Cùng với

sự ra đời của các chuẩn HL7 ( Health Level 7) - một tiêu chuẩn để mã hoá bản tin về các thông số của bệnh nhân để tiện lợi cho việc truyền trên hệ thống thông tin và chuẩn DICOM (Digital Image and Communication in Medicine) - tiêu chuẩn về hình ảnh cho các thiết bị tạo ảnh y tế, hay một hệ thống lu trữ và truyền

ảnh PACS (Picture Achieving Communication System) rất thuận tiện cho các bác

sĩ trong việc quản lý bệnh án, đào tạo từ xa, và kết nối một hệ thống liên bệnh viện

Thiết bị tạo ảnh đầu tiên trên thế giới là một máy X quang do nhà bác học ngời

Đức Wilhelm Conrad Roentgen phát minh, ý tởng thiết kế và cấu tạo của nó ngày nay vẫn đợc các nhà chế tạo sử dụng Song song với việc sử dụng máy tạo ảnh X quang truyền thống là dùng phim X quang để lu trữ ảnh, các nhà chế tạo đã áp dụng công nghệ bán dẫn trong việc tạo ra máy X quang số - là hệ thống máy X quang về cơ bản có cấu tạo nh máy X quang thờng quy (convention radiography) nhng ảnh của nó đợc lu trữ dới dạng số thuận tiện cho quá trình phóng to, thu nhỏ

và truyền ảnh trên hệ thống thông tin Máy X quang số là một sự kết hợp giữa công nghệ tạo ảnh truyền thống và công nghệ thông tin trong bệnh viện ngày nay

Hiện nay do kinh phí để mua một hệ thống X quang số là rất lớn, bên cạnh đó số lợng máy X quang thờng quy trong bệnh viện còn khá nhiều nên nhu cầu để chuyển từ một máy X quang thờng quy thành một máy X quang số để có thể kết hợp với mạng HIS là rất lớn.

Trong bản luận văn này em xin trình bày chi tiết về một hệ thống X quang số, từ

đó nêu ra giải pháp để chuyển từ máy X quang thờng quy thành một máy X quang số phụ vụ trong công tác chẩn đoán và liên kết thông tin trong bệnh viện

Chơng 1

Lịch sử phát triển

động của một ống tia âm cực gọi là ống Crooks trong thí nghiệm của họ

Hình 1.1

neon Mặc dù ống Crook là một loại ống tạo ra tia X nhng tại thời điếm đó không ai phát hiện ra sự có mặt của tia X

Hình 1.1 Nguyên bản của ống Crooks

• Vào ngày 8 tháng 11 năm 1895, Wilhelm Conrad Roentgen, một nhà vật

lý ngời Đức cũng ứng dụng việc sử dụng ống Crook trong các thí nghiệm của ông ở trờng Đại Học Wurzburg Trong phòng thí nghiệm tối của mình,

ông bọc xung quanh ống Crook một loại giấy ảnh đen để ngăn không cho các tia phát ra ngoài Khi thực hiện thí nghiệm, một đĩa kim loại đặt ngang qua ống đợc bao phủ bới tinh thể hợp kim Bari - một chất huỳnh quang bắt đầu phát sáng Roentgen rất chú ý đến đặc điểm này và đặc biện ông

để ý đến mối quan hệ giữa độ phát sáng của đĩa so với khoảng cách của ống, đĩa phát sáng hơn khi đợc di chuyển lại gần nguồn phát tia Roentgen lần lợt đặt các chất khác nhau nh gỗ, nhôm và thậm chí là cả bàn tay của

ông giữa ống và đĩa kim loại, cẩn thận quan sát sự ảnh hởng tại bền mặt

đĩa Roentgen mất thêm một vài tuần sau đó để tìm hiểu về một dạng năng lợng từ một loại tia lạ mà ông phát hiện ra, ông gọi đó là "tia x", x là biểu

tợng cha biết Cuối năm 1895, Roentgen gần nh đã khám phá ra hầu hết tính chất của tia X có bản chất gần giống nh ngày hôm nay Ông đã đợc nhận giải Nobel về vật lý vào năm 1901nhờ khám phá này

giải phẫu về bàn tay của vợ ông nhờ tia X ứng dụng của tia X trong y học

đầu tiên ở Mỹ là một cuộc thử nghiệm tại trờng cao đẳng Dartmouth vào tháng 2 năm 1896 khi tạo ảnh một cánh tay bị gãy xơng của một sinh viên

đ-ợc Theo thời gian có rất nhiều cải tiến đã đợc ứng dụng vào trong máy X quang nhằm giảm thời gian phát tia và thời gian tạo ảnh Khó khăn ban

đầu của máy X quang là nguồn điện tại thời điểm đó không đủ công suất

để có có thể tạo ảnh và rất khó để có thể điều chỉnh Nhờ ứng dụng biến thế tự ngẫu H C Snook với máy phát dòng xoay chiều nên việc điều chỉnh dòng điện đợc dễ dàng hơn, với thiết kế "Cathode nóng" của William Coolidge kết hợp với phát minh của Snook đã cải thiện đáng kể nguồn điện cấp cho máy ống Coolidge đợc giới thiệu vào năm 1910, là

một dạng ống điển hình mà còn đợc ứng dụng cho các thiết kế của ống tia

X ngày nay

trong phim ảnh để tạo ra phim ảnh X quang Cách này ngày nay vẫn đợc

sử dụng trên thế giới, Pupin sử dụng màn hình phát quang để hiện ảnh X quang - gọi là X quang tăng sáng truyền hình sử dụng để tạo ra một ảnh X quang chuyển động

tính phát quang của chúng Ông là ngời phát minh ra ống huỳnh quang và khám phá ra rất nhiều các chất phát quang đợc sử dụng trong ngành X quang ngày nay Edison đã phải từ bỏ các nghiên cứu của ông khi ngời trợ

lý của ông Clarence Dally gần nh bị bỏng hết bàn tay do phải hứng nhiều tia X Tay của Dally đã phải bị cắt bỏ và ông mất vào năm 1904 Đây là cái chết đầu tiên đợc ghi nhận bới tia X tại Mỹ

vẫn đợc sử dụng để tạo ảnh tia X Trong suốt thời kì chiến tranh các nhà sản xuất đĩa tạo ảnh không thể có đợc nguồn cung cấp thuỷ tinh chất lợng cao từ Bỉ, và chính phủ Mỹ đã phải nhờ đến George Eastman, ngời sáng lập ra công ty Kodak Eastman Eastman đã phát minh ra phim ảnh sử dụng Nitrate Cenllulose, một loại chất plastic mới thay thế cho thuỷ tinh Bức

ảnh đầu tiên ứng dụng phát minh này ra đời năm 1941

nh bỏng da, rụng tóc và sự thiếu máu ở cả bác sĩ và bệnh nhân Sự đo đạc liều phóng xạ và kiểm soát liều chiếu vẫn luôn đợc duy trì nhằm đánh giá thơng tốn mà tia X gây ra vẫn đợc tiếp tục ngày nay Việc mặc quần áo bằng chì và sử dụng hàng rào bảo vệ để giảm liều chiếu đối với ngời vận hành máy phải luôn đợc kiểm tra Ngày nay, nhờ cải tiến công nghệ và các cảnh báo an toàn, các lần phát tia X dần trở nên an toàn hơn với bệnh nhân

H×nh 1.2 Wilhelm Conrad Roentgen

Ch¬ng 2

Cơ sở lý thuyết

2.1 Nguyên lý

X, một nguồn năng lợng bức xạ từ bóng X quang

giảm, sau đó tác động vào một vật hiện hình, từ đó tạo ra một hình ảnh tổng thể của toàn bộ thể tích đợc tia X chiếu qua Sự suy giảm này không

đồng đều mà khác nhau, phụ thuộc vào khả năng hấp thụ tia X của vật chất

và đợc đánh giá bởi công thức (Lamber-Beer):

Trong đó:

o I0 là năng lợng chùm tia tới

o I là năng lợng chùm tia sau khi đi qua đối tợng (chùm tia ló)

o s là chiều dày của đối tợng

o ∝ là hệ số suy giảm khối lợng Hệ số ∝ biểu thị cấu trúc vật chất của các đối tợng và phụ thuộc vào năng lợng bức xạ

một vật hiện hình, từ đó tạo ra một hình ảnh tổng thành của toàn bộ thể tích đợc tia X chiếu qua

I = I0e- ∝ ps

H×nh 2.1 M« pháng chôp X quang bµn tay

Hình 2.3 Một hệ thống thiết bị của máy X quang

và các thiết bị khác nh thiết bị mang ảnh, khối cao thế, thiết bị định dạng chùm tia X và định vị bệnh nhân, thiết bị tạo ảnh, thiết bị rửa phim, hệ thống máy tính liên mạng và bộ cảm biến điện tử đối với hệ thống X quang số

khối sau:

Hình 2 4 Sơ đồ khối hệ thống máy X quang Chụp/chiếu (R/F)

kV cung cấp cho bóng

thay đổi chức năng chụp/chiếu, đặt liều lợng tia X phù hợp với từng đối ợng - điều khiển kV, mA và thời gian chụp/chiếu (s) cũng nh kiểm soát an toàn

t-• Khối các thiết bị khác để định vị bệnh nhân và chùm tia X gồm có bàn bệnh nhân, cột/giá treo bóng, bộ chuẩn trực …

hình có bóng tăng sáng

panel cảm biến thu lại cờng độ của tia X khi đi qua cơ thể bệnh nhân, sau

đó biến đổi cờng độ này thành các mức điện áp, nhờ sử dụng một phần mềm tạo ảnh và kết hợp với các thuật toán tạo ảnh ảnh X quang về bộ phận cơ thể cần tạo sẽ đợc hiển thị trực tiếp nên màn hình để các bác sĩ có thể xem ngay khi chụp mà không phải mất một khoảng thời gian chờ rửa phim Ưu việt của hệ thống X quang số là khả năng tạo ảnh nhanh, ảnh có thể dễ dàng phóng to, thu nhỏ, hiệu chỉnh độ sáng tối để giúp cho việc chẩn đoán dễ dàng hơn Một hệ thống máy tính xử lý sau đó có nhiệm vụ

lu ảnh, truyền ảnh trên mạng hệ thống thông tin bệnh viện (HIS) giúp cho các bác sĩ dễ dàng trao đổi kinh nghiệm và chẩn đoán từ xa

H×nh 2 5 Mét hÖ thèng X quang sè ®iÓn h×nh cña h·ng Anexa

Hình 2 6 Sơ đồ mạch điện điển hình máy X quang thông thờng

2.3 Đặc trng kĩ thuật của máy X quang

thế tơng ứng khoảng 150 KV)

có chiều sâu và chi tiết tới cỡ vài mm2

hình

• Có thể lập chơng trình xét nghiệm theo bệnh lý, thể trạng ngời bệnh ghi vào bộ nhớ, có thể nhanh chóng gọi các chơng trình này ra nhờ ứng dụng

hệ thống máy tính

hoặc quang với số lợng rất lớn tới hàng vạn dữ liệu về ngời bệnh bao gồm cả hình ảnh và các số liệu liên quan

2.4 Ưu, nhợc điểm của máy X quang

trợ cho các thủ thuật can thiệp

nh nong mạch vành, nắn bó

x-ơng, tháo lồng ruột …

h-ởng có hại đối với ngời bệnh

vào giấy tăng sáng và hệ thống tráng rửa phim

• Khả năng kết nối mạng, truyền

ảnh, xử lý ảnh đối với hệ thống

X quang số

2.5 Một số loại máy X quang chuyên dụng

2.5.1 Máy X quang chiếu/chụp cao tần số hoá.

trực tiếp lên phim để tạo ảnh X quang, sẽ đợc biến đổi thành tín hiệu điện dạng tơng tự (Analog) Tín hiệu này sau đó đợc chuyển đổi thành tín hiệu dạng số (Digital) nhờ bộ chuyển đổi ADC và đợc xử lý để có thể hiển thị trên màn hình, cất giữ trong các bộ nhớ hoặc in ra phim

máy tính Sau đó sẽ đợc kiểm tra lại tất cả các hình ảnh và chỉ đa lên phim những hình ảnh đợc xem là quan trọng nhất

Hình 2 7 Máy X quang di động chiếu chụp tăng sáng - truyền hình

2.5.2 Máy X quang chụp mạch quang tuyến

bị X quang tăng sáng-truyền hình số hoá dùng để chẩn đoán mạch máu

Hệ thống thiết bị này thờng bao gồm một hoặc hai cụm thiết bị tơng ứng với loại máy chụp mạch một hoặc hai bình diện Mỗi cụm thiết bị gồm có bóng X quang và bóng tăng sáng-camera đợc gắn tại hai đầu của một cánh tay hình chữ C Cụm/các cụm thiết bị này chuyển động xoay quanh và dọc theo thân ngời bệnh để có thể thu đợc hình ảnh của các mạch máu đã đợc bơm đầy chất cản quang Mọi hoạt động từ việc định vị cánh tay C, bơm thuốc cản quang, di chuyển cánh tay C “đuổi theo” vết thuốc cản quang, thu nhận/ xử lý/ lu trữ/ và hiển thị tín hiệu ảnh trên màn hình đều đợc tự

động hoá

H×nh 2 8 Chôp m¹ch quang tuyÕn - hÖ thèng chôp m¹ch 1 b×nh diÖn

H×nh 2 9 Chôp m¹ch quang tuyÕn - hÖ thèng chôp m¹ch 2 b×nh diÖn

Chụp mạch xoá nền (DSA Digital Substraction Angiography)–

tách ra khỏi các cấu trúc phủ bên trên Để thực hiện đợc điều này, ngời ta cần hai ảnh của cùng một vùng, khác nhau về thời gian ảnh đầu tiên đợc chụp trớc khi đa chất tơng phản vào mạch máu, ảnh này (còn gọi là mặt nạ) bao gồm tất cả các cấu trúc giải phẫu thông thờng đợc bộc lộ trong một

ảnh X quang ảnh thứ hai đợc chụp sau khi chất tơng phản đợc đa vào mạch máu cần quan sát Nếu nh ngời ta sử dụng chất tơng phản loãng, các mạch máu sẽ có độ tơng phản rất thấp so với các cấu trúc xung quanh, đặc biệt là xơng Nếu lấy ảnh thứ hai này trừ đi ảnh thứ nhất trong các điều kiện lý tởng, ngời ta sẽ thu đợc ảnh của các mạch máu chứa chất tơng phản

Hì

nh 2 10 Nguyên lý cơ bản của quá trình chụp X quang số mạch máu

Hình 2 11 Sơ đồ khối máy X quang chụp mạch xoá nền

thiệp: đồng thời với việc hiển thị tức thời mạch máu, tiến hành xử lý nong mạch đối với mạch vành hay mạch ngoại vi, hay đóng mạch đối với mạch dẫn máu vào khối u

2.5.3 Máy X quang chụp nhũ ảnh

Là loại X quang chuyên dụng dùng để xác định ung th vú, tế bào bị vôi hoá ở vú, đối tợng chụp là mô mềm

Sử dụng mức điện áp thấp (thờng là 30 kVp), năng lợng photon tạo ra:

• 21-25 keV với anode tungsten

Độ dày của đối tợng chụp ảnh hởng nhiều đến chất lợng ảnh

Hình 2 12 Máy X quang chụp vú (Mammography)

2.5.4 Máy X quang nhi khoa

o Khả năng hấp thụ của đối tợng chụp yếu hơn

o Kích thớc cơ thể nhỏ hơn

o Bệnh nhân nhi hay cử động trong quá trình chụp

o Thời gian chụp phải ngắn

o Tăng cờng bộ lọc

o Dùng vật liệu suy giảm thấp

o Trờng chiếu và bộ chuẩn trực thích hơp

o Giữ cố định bệnh nhân thật tốt

o Lới lọc phù hợp, không dùng lới di động vì rất ít tia tán xạ

2.5.5 Máy X quang X-quang nha khoa

Là loại máy X quang chuyên dùng để chụp răng do đối tợng chụp có kích

th-ớc rất nhỏ, lại nằm ở khu vực khó sắp xếp

o Chụp bên trong miệng

o Chụp toàn cảnh

o Chụp hoặc chiếu dùng phim-màn truyền thống

o Chụp bằng kỹ thuật số

Hình 2 13 Máy X quang răng 2.6 Các tính chất vật lý cơ bàn của tia X

2.6.1 Bức xạ tia X

sau đó là nhiệt năng và bức xạ tia X

Dới tác dụng của điện áp cao giữa anốt và catốt của bóng X quang (30 – 150kVp), các điện tử này đợc gia tốc về phía anốt với động năng lớn, tới

đập vào anốt làm phát ra tia X (1%) và nhiệt năng (99%)

o me: khối lợng của điện tử (9,1.10-31 kg)

o ve : vận tốc của điện tử

đây, chùm điện tử gia tốc tơng tác với các nguyên tử của tấm đích theo một trong các khả năng sau (hình 2.14)

Hình 2.14 Các loại tơng tác giữa điện tử gia tốc và nguyên tử tấm đích và bức xạ tơng ứng tao ra từ những tơng tác này.

o Điện tử gia tốc số 1 có thể va chạm với nhiều điện tử khác nằm trên các quỹ đạo của hạt nhân nguyên tử tấm đích, tạo ra bức xạ kích thích Bức xạ này chủ yếu là bức xạ nhiệt (99%).

o Điện tử gia tốc số 2 có thể tơng tác trực tiếp với một hạt nhân nguyên tử tấm đích tạo ra bức xạ tia X có năng lợng bằng năng lợng của điện tử gia tốc

o Điện tử gia tốc số 3 có thể tơng tác trực tiếp với một số hạt nhân nguyên tử tấm đích tạo ra bức xạ tia X có năng lợng thấp hơn năng lợng của điện tử gia tốc theo mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào số lần tơng tác

o Điệnt tử gia tốc số 4 có thể đẩy một điện tử trên quỹ đạo của nguyên tử tấm đích ra khỏi quỹ đạo của nó Tơng tác này tạo ra bức xạ tia X có năng lợng đặc trng cho vật liệu chế tạo tấm đích

2.6.2 Phổ tia X

Bức xạ tia X do các tơng tác nói trên tạo ra có thể chia làm hai loại với những đặc trng riêng gọi là bức xạ hãm (bức xạ liên tục) và bức xạ đặc trng (bức xạ rời rạc)

2.6.2.1 Bức xạ hãm (Bremstralung - Breaking Radiation)

điện tử) và tia X có mức năng lợng biến thiên liên tục từ thấp đến cao (bức xạ liên tục)

λ( ) = 12,4 / E (keV)Å

Hình 2.15 Biểu đồ bức xạ liên tục Năng lợng của tia X thay đổi liên tục

từ 5 keV đến 80 keV (giá trị cực đại) Số lợng photon trội hơn nằm trong dải năng lợng từ 1/3 dến 1/2 Emax

2.6.2.2 Bức xạ đặc trng

ra khỏi quỹ đạo của nó Các điện tử có mức năng lợng cao sẽ nhảy lên chiếm lại vị trí này Sự nhảy mức năng lợng tạo ra bức xạ tia X có năng l-ợng đặc trng cho vật liệu chế tạo tấm đích (bức xạ rời rạc)

giữa hai quỹ đạo khi điện tử chuyển mức

Xcũng là phổ rời rạc

Hình 2.16 Năng lợng liên kết giữa các quỹ đạo với hạt nhân nguyên tử tungsten.

tối thiểu khoảng 70 keV, còn đối với quỹ đạo L chỉ cần 11 keV Khi một

điện tử bị bật ra khỏi quỹ đạo K và một điện tử từ quỹ đạo L nhẩy xuống chiếm chỗ thì một tia X đặc trng sẽ đợc sinh ra với mức năng lợng : EL -

lân cận có mức năng lợng cao hơn sẽ nhẫy xuống chiếm chỗ của chúng,

t-ơng tự hiện tợng xảy ra với quỹ đạo K, và sử chuyển đổi quỹ đạo này cũng

sẽ bức xạ ra tia X Tuy nhiên do sự chệnh lệch giữa năng lợng liên kết của các quỹ đạo này không lớn (EM - EL hoặc EN - EM đều < 11 keV) nên năng lợng của các tia X đặc trng này thấp và bị hấp thụ bởi vỏ thuỷ tinh hoặc tấm lọc sơ bộ tại cửa sổ bóng X quang Vì vậy với tungsten chỉ có tia

X đặc trng K có đủ năng lợng để tham gia tạo ảnh quang tuyến X

2.6.2.3 Bức xạ tổng hợp

• Bức xạ tổng hợp là sự kết hợp giữa bức xạ liên tục và bức xạ rời rạc

• Số lợng tia X-đặc trng trong phổ bức xạ tổng hợp phụ thuộc vào trị số kV

đến 50 kVp, anôt là Molypden) bức xạ đặc trng chiếm tỷ lệ cao hơn trong bức xạ tổng hợp

2.6.3 ảnh hởng của các tham số đến đặc điểm chùm tia X

số lợng (hình 2.17)

o Chất lợng là năng lợng toàn bộ của chùm tia, đợc biểu diễn theo keV (trục ngang)

o Số lợng là số phôton có trong chùm tia, biểu thị bới các mức trên trục dọc.

yếu tố nh: kVp, mA, mAs, dạng sóng chỉnh lu, tấm lọc tia, v.v

Hình 2.18 Sự thay đổi kVp ảnh hởng đến số lợng của cả hai loại bức xạ,

nhng chỉ ảnh hởng đến chất lợng của loại bức xạ liên tục

Hình 2.19 Sự thay đổi mA, mAs chỉ ảnh hởng đến số lợng của cả hai loại

bức xạ.

2.6.4 Đặc trng cơ bản của tia X

khác nhau Trong cơ thể xơng có độ hấp thụ cao hơn cơ và các mô mềm khác, nên cần chọn đúng liều tia cần thiết cho từng loại thăm khám

có thể gây ra một số bệnh nếu liều lợng tia vợt qúa mức độ cho phép, vì vậy phải hạn chế tác dụng có hại của nó xuống mức tối thiểu bằng cách sử dụng các phơng tiện phòng ngừa thích hợp nh áo chì, kính chì

phải đợc loại bỏ bằng tấm lọc

2.6.5 ảnh X quang

2.6.5.1 Đặc điểm của ảnh X quang

là kêt quả của sự chồng nên nhau của hình ảnh những đối tợng nằm trên ờng đi của tia X, giống nh ta đặt nhiều tấm ảnh mà mỗi tấm đều có nền là tấm nhựa trong suốt chồng nên nhau

đ-Hình 2.20 Mô phỏng tạo ảnh bằng chùm tia X quang

o ảnh X quang có chiều sâu

o ảnh X quang là ảnh bị méo dạng do chùm tia X đợc phát theo dạng khối chóp nên những bộ phận nằm gần nguồn phát tia sẽ đợc phóng đại lớn hơn so với các bộ phận nằm xa hơn

o ảnh X quang biến dạng theo góc phát xạ, khi trục của đối tợng vuông góc với trục của chùm tia thì ảnh ít méo dạng nhất

o Khi chiếu, ảnh X quang di chuyển theo hớng ngợc chiều với hớng di chuyển của tiêu điểm phát xạ có nghĩa là ngợc với chiều di chuyển của bóng X quang

2.6.5.2 Chất lợng của ảnh X quang

o Độ tơng phản mầu sắc (sau đây sẽ gọi vắn tắt là độ đối quang):Là sự

biểu hiện trên màn hình (phim, màn huỳnh quang ) của sự suy giảm năng lợng của chùm tia X khi đâm xuyên qua các bộ phận khác nhau (biểu hiện bằng các mức độ đen trắng) Vùng tối trên ảnh có mật độ

quang cao, tơng ứng mật độ tia X xâm nhập cao Vùng sáng trên ảnh có mật độ quang thấp do mật độ tia X xâm nhập thấp.

Để có độ tơng phản thích hợp nhất với từng đối tợng khác nhau cần phải thay đổi năng lợng bức xạ của chùm tia X bằng cách lựa chọn các tham

số kVp, mA và thời gian s phù hợp

o Độ phân giải là một chỉ tiêu định lợng đánh giá chất lợng ảnh, đó là số

l-ợng cặp vạch đen, trắng có cùng độ rộng trên 1 mm ảnh (Line pair/mm - Lp/mm) Số lợng cặp vạch càng nhiều ảnh càng rõ nét, khả năng phân biệt các chi tiết trên ảnh càng cao

Độ phân giải của ảnh phụ thuộc chủ yếu vào các cấu kiện và thiết bị ghi

ảnh nh: phim, bìa tăng quang, màn huỳnh quang

o Độ sắc nét liên quan tới đờng biên của chi tiết trong ảnh Một ảnh đợc

coi là sắc nét khi có thể phân biệt rõ đờng biên giữa các bộ phận nằm trong vùng thăm khám

o Sự chuyển động (dịch chuyển) của đối tợng chụp:

Nếu đối tợng cố định vị trí trong khi phát tia (nh nằm yên, nín thở ) sẽ tạo đợc ảnh sắc nét

2.6.5.3 Các thông số quyết định đến chất lợng của ảnh X quang

o Trị số điện áp cao thế (kVp)

o Dòng cao thế (mA)

o Thời gian phát tia (s)

o Khoảng cách từ nguồn phát tia tới ảnh (Source Image Distance - SID)

méo dạng, độ tơng phản đủ cao, chi tiết (độ sắc nét) tối đa

độ tơng phản của ảnh

đến số lợng photon X xâm nhập vào phim nên cũng ảnh hởng đến mật độ quang

o Khả năng thâm nhập thấp nên sẽ tăng liều tia hấp thụ bởi tế bào

o Để có đợc mật độ tia X đủ cao để tạo ảnh, phải tăng lợng photon X (tăng mAs)

o Độ tơng phản (contrast) tăng

o Khả năng thâm nhập cao nên sẽ giảm liều tia hấp thụ bởi tế bào

o Có thể giảm mAs vì có nhiều photon X thâm nhập đợc tới phim

o Độ tơng phản trong trờng hợp này giảm

• Để tạo ảnh X quang có chất lợng cao, không dùng photon X có năng lợng quá thấp (bằng cách sử dụng các bộ lọc sơ bộ) và quá cao (bằng cách hạn chế trị số kVp)

Cấu trúc của máy X quang

Máy X quang là một hệ thống thiết bị trong đó bao gồm các thiết bị chủ yếu sau:

3.1 Bóng X quang

3.1.1 Nguyên lý hoạt động

hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi năng lợng từ động năng của chùm tia điện tử bức xạ từ catốt sang năng lợng tia X bức xạ từ anốt

đây có tầm quan trọng đặc biệt đối với bóng X quang:

o Khả năng thâm nhập - độ cứng của tia X có thể thay đổi trong giải rộng bằng cách thay đổi điện áp cấp cho bóng để đáp ứng đợc nhiều đối tợng

o Catôt: nguồn bức xạ điện tử

o Anôt: Nguồn phát xạ tia X Anốt chính là tấm bia của chùm tia điện tử Diện tích nơi chùm tia điện tử bắn vào gọi là điểm hội tụ - là nguồn phát tia X

o Vỏ trong bằng thuỷ tinh, bao quanh anôt và catôt, đợc hút chân không để tạo áp lực âm nhằm loại trừ các phân tử không khí cản trở trên đờng đi của chùm tia điện tử.

o Vỏ ngoài bằng thép hoặc hợp kim nhôm phủ chì, để ngăn ngừa tia X bức xạ theo những hớng không mong muốn có hại cho môi trờng xung quanh

Hình 3.2 Cấu trúc bóng X quang Anôt cố định

Hình 3.3 Cấu trúc ruột bóng và vỏ thuỷ tinh của một loại bóng X quang

a-nốt cố định dùng cho máy chụp răng

a) Catốt: bao gồm một sợi đốt và một điện cực phụ (điện cực Wehnelt)

dùng làm giá đỡ sợi đốt và tạo khe hội tụ nhằm tập trung toàn bộ số lợng

điện tử bức xạ từ catốt về phía anốt

hoạt động ở nhiệt độ trên 2000oC

Nếu sợi đốt bị bốc hơi với một mức độ nào đó mỗi khi bị nung nóng thì lâu dần sẽ tạo ra các phần tử dẫn điện và tích luỹ chúng làm giảm độ chân không , gây ra sự phóng điện hồ quang trong bóng dẫn tới làm giảm tuổi thọ bóng

Để khắc phục hiện tợng này, một lợng nhỏ Thô-ri (1% - 2%) đợc hỗn hợp với tung - sten Nhờ vậy có thể tạo ra cùng một lợng điện tử bức xạ với nhiệt độ sợi đốt giảm hơn nhiều so với khi sử dụng tung - sten nguyên chất

kính khoảng 0,2 - 0,3 mm Toàn bộ cuộn dây có kích thứoc khoảng 2 - 5

mm theo chiều rộng và 1 - 2 cm theo chiều dài

bề mặt anốt đợc phân bố để tạo ra điện trờng hội tụ chùm tia điện tử hớng

về một điểm có điện tích rất nhỏ tại bề mặt anốt - tiêu điểu, dùng làm giá

đỡ sợi đốt và tạo khe hội tụ để Hội tụ chùm tia điện tử

Hình 3.4 Sự phân bố đờng đẳng thế khi không (hình a) và có (hình b)

điện cực Wehnelt Sự hội tụ chùm tia điện tử (hình b)

Hình 3.5 Hình ảnh của một ca-tốt sợi đốt kép, A và C - khe hội tụ lớn và

nhỏ; B và D - sợi đốt lớn và nhỏ; E - ca-tốt

Loại Catốt đơn chỉ gồm một sợi đốt và một khe bức xạ

Loại Catốt kép gồm có hai sợi đốt (thờng gọi là tóc nhỏ và tóc lớn đặt trong hai khe bức xạ tơng ứng với hai kích thớc nhỏ và lớn Hai khe này đ-

ợc bố trí kề nhau trong mặt phẳng Các khe này tạo ra các điểm hội tụ nhỏ

và lớn tại bề mặt Anốt

điện khoảng vài Am-pe

Khi hoạt động, sợi đốt đợc nung nóng và bức xạ chùm tia điện tử có mật

độ đợc xác định theo công thức:

kt

W2

Hình 3.6 Quan hệ giữa mật độ dòng bức xạ (Je) và nhiệt độ sợi

Với mật độ dòng bức xạ từ 100 mA đến 1000mA nhiệt độ sợi đốt phải

th-ờng đợc đặt trong thùng cao thế cùng với biến áp cao thế

b) Anốt: Có chức năng hứng chùm tia điện tử bắn ra từ Catốt, và bức xạ

tia X

có diện tích lớn hơn diện tích điểm hội tụ, đợc gắn vào một giá đỡ bằng

đồng dầy giúp cho việc tản nhiệt đợc nhanh

chảy rất cao (3370oC) so với các kim loaị khác (khoảng 1500oC) và có số ợng nguyên tử rất cao (Z=74) Những u điểm này bảo đảm tuổi thọ và hiệu suất phát xạ của bóng cao Hiệu suất phát xạ tia X đợc tính theo công thức sau: