Tạo ảnh bằng tia x

Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x Tạo ảnh bằng tia x

TẠO ẢNH BẰNG TIA X Dẫn nhập Tia X chẩn đoán: bóng tia X thể Tương tác tia X với thể Tạo ảnh tia X Chất cản quang Tạo tia X Đầu đo tia X Chụp nhũ ảnh X quang số hóa 10 CT 11 Ứng dụng Dẫn nhập: • Lịch sử kỷ (từ 1895) năm • Cái nhìn thoáng qua rẻ tiện dụng • Phổ biến nhất: Mỹ: 80% dân số chụp phim X quang hàng năm • CT + MRI có sức mạnh lớn (2 giải Nobel sinh lý học y học 1979 2003) Allan M Cormack (trên) Godfrey N Hounsfield (dưới) đoạt giải Nobel 1979 phát triển kỹ thuật CT Tia X chẩn đoán: bóng tia X thể * Bản chất tạo ảnh X quang: Bóng tia X Vùng sáng: tia X tới Vùng tối: nhiều tia X tới Các trình vật lý tia X vào thể: • Phản xạ • Tán xạ • Hấp thụ • Huỳnh quang • Truyền qua Ảnh tia X dựa truyền qua Huỳnh quang tia X dựa huỳnh quang * Phân biệt tia X tia γ vật lý y học: • Tia X: photon phổ liên tục từ bóng phát tia X • Tia γ: photon lượng đặc trưng từ đồng vị phóng xạ Tương tác tia X với thể: • Ba hiệu ứng: Quang điện (năng lượng < 100 keV, chủ yếu < 25 keV) Compton (năng lượng > 25 keV) Tạo cặp (năng lượng > MeV) Hiệu ứng quang điện: • Photon tới tương tác với điện tử lớp trong: Tia X bị hấp thụ hoàn toàn, điện tử giải phóng, trở thành quang điện tử, trước bị tái hấp thụ • Quỹ đạo trống tái lấp đầy nhờ bắt điện tử Năng lượng dư giải phóng dạng tia X đặc trưng • Góp phần tạo ảnh tia X Hiệu ứng phụ thuộc vào nguyên tố hóa học thể • Xác suất hiệu ứng tỷ lệ với Z3, Z nguyên tử số (số proton nhân) • Trong thể, nguyên tố có Z thấp: carbon (6), ni-tơ (7), oxy (8), hydro (1), nước (7,42), (7,46), mỡ (5,92) Mô mềm (7,4) Xương (11,6 - 13,8) 10% canxi (20) • Chì (82) hấp thụ tia X mạnh, nên thường dùng để che chắn Sự hấp thụ xương lớn mô mềm tới (12,7/7,4)3 = lần • Khi E tăng, xác suất hiệu ứng quang điện giảm Khi E tia X trùng với lượng giải phóng điện tử, gọi giới hạn hấp thụ Giới hạn hấp thụ Z qui định • Người chụp X quang cần chọn lượng tia X trùng với giới hạn hấp thụ đầu thu chất cản quang (để giảm tia X đặc trưng hiệu ứng Compton) Hiệu ứng Compton: • Khi E tăng (> 25 keV), hiệu ứng Compton trở nên quan trọng • Photon giải phóng điện tử lớp bị tán xạ khỏi hướng ban đầu (tán xạ) • Nguyên tử bị ion hóa, tạo điện tử tự • Tia X tán xạ tiếp tục gây hiệu ứng Compton với nguyên tử khác • Chiếm 50-90% lượng tia X tới đầu đo • Không tạo ảnh Làm giảm độ tương phản Cần ngăn chặn! Vai trò lượng tia X: Năng lượng lớn: tia X truyền qua tốt • Lớp tổ chức dày (lồng ngực): E cần đủ lớn • E tối ưu: E nhỏ quá: tia X bị hấp thụ tán xạ trước tới đầu đo (chỉ tăng liều gây hại) E lớn quá: h/ư Compton chiếm ưu thế: tia X bị tán xạ, không tạo ảnh mà làm giảm độ tương phản (tán xạ góp 50-90% lượng tia X tới đầu đo) • Lớp tổ chức mỏng (nhũ ảnh): E nhỏ độ tương phản tốt (ít tán xạ) liều hấp thụ thấp Giảm tia tán xạ? • Chọn mức E vừa đủ • Lớp không khí bệnh nhân đầu đo • Lưới chì bệnh nhân đầu đo Độ nhòe (ồn): • Số lượng tia X tới đầu đo định ồn: Tr/bình ± Độ lệch chuẩn lượng tia X lớn: ảnh nhòe • Tăng lượng tia tới đầu đo: Tăng cường độ chùm tia (tăng mA) Tăng thời gian chiếu tia Dùng đầu đo chất lượng tốt Hai giải pháp trước làm tăng liều hấp thụ! Độ phân giải không gian: • K/cách nhỏ điểm phân biệt • T/chất tia X đầu đo, hình học dùng tạo ảnh định độ phân giải (cử động!) • Thông thường mm; 0,1 mm Chất cản quang: • Để tăng độ tương phản • Barium (Z=56) Iodine (Z=53) Không độc Hấp thụ mạnh Giới hạn hấp thụ 37,4 33,2 keV (vùng tia X chẩn đoán thông dụng) • Barium: tiêu hóa • Iodine: tiết niệu tuần hoàn Tạo tia X: • Bóng phát tia X: Cực âm: phát điện tử tự Điện tử gia tốc, đập vào cực dương, tạo tia X • Tia X hãm: e bị hãm trường hạt nhân, lượng lệch hướng phần E dư phát xạ tia X (hãm) * Tia X đặc trưng: Electron tới va chạm với e lớp trong, giải phóng E lớp nhảy vào chỗ trống phát tia X (đặc trưng) • Đặc trưng cho loại nguyên tử cấu trúc nên anode Cường độ điện thế? • Cường độ (mA): Số lượng e, số lượng photon tia X • Điện (kV): lượng photon tia X (keV) Anode (cực dương): • Tiêu chí: tạo tia X có lượng thích hợp nhiệt độ nóng chảy cao tản nhiệt tốt • Anode quay • Tungsten: lượng lớn chụp lồng ngực • Molybdenum: lượng nhỏ (giới hạn hấp thụ 20 keV) chụp chi trên; nhũ ảnh Đầu đo: • Phim • Màn huỳnh quang • Màn hình Chụp nhũ ảnh: • Tia X lượng thấp • Đè nhũ: Giảm liều tia X (giảm x) Giảm cử động (Tăng độ phân giải, không nhòe cử động) Các lớp mô chồng lên Ít tạo tán xạ dùng mức E nhỏ (tăng độ tương phản) X quang số hóa xóa chụp mạch: • Do hấp thụ tương đồng mô mềm nên thông tin giải phẫu chìm • Dùng chất màu tạo tương phản chụp mạch, rõ • Dùng kỹ thuật máy tính: số hóa trừ Chụp mạch trước sau tiêm chích Số hóa ảnh Ảnh sau - ảnh trước: xóa 10 X quang cắt lớp điện toán (CT): • X quang thông thường: ảnh chiều • CT: ảnh chiều • Bóng phát đầu thu quay tròn * Máy CT biểu diễn hấp thụ tia X số CT Số CT = [(µmô - µnước)/µmô ] x 1000 [Số CT] = Hounsfield Nước: số CT = Mỡ: số CT < Còn lại:số CT > Nhược điểm CT: phương pháp tạo ảnh tia X • Suy cho cùng, ảnh CT đồ hệ số tắt mật độ Nó phép đo giải phẫu không đủ nhạy số trường hợp • CT truyền thống bị hình học quét giới hạn Việc tạo hình theo mặt cắt khác máy tính thực với độ phân giải thấp [...]... 2m0c2: tia X tương tác với trường hạt nhân và tạo cặp (e+, e-) • E > 2 MeV • Cặp (e+, e-) có thể gây các hiệu ứng thứ cấp • Không góp phần tạo ảnh tia X Sự suy giảm tia X: • Do tương tác với vật chất, tia X tắt dần • Quy luật: I (x) = I0 exp(- x) I (x) : chùm tia X truyền qua I0 : chùm tia X tới µ : hệ số tắt dần x : kích thước mẫu • Trong cơ thể, các lớp tổ chức có hệ số tắt dần khác nhau: I (x) = I0 exp[-(µ 1x1 ... tia X tại 2 vị trí x t: C = (I1 - I2)/I1 = 1 - exp[-(µ2 - µ1 )x2 ] • Các yếu tố ảnh hưởng: Vai trò của năng lượng tia X: Năng lượng lớn: tia X truyền qua tốt hơn • Lớp tổ chức dày (lồng ngực): E cần đủ lớn • E tối ưu: E nhỏ quá: tia X bị hấp thụ hoặc tán x trước khi tới đầu đo (chỉ tăng liều gây hại) E lớn quá: h/ư Compton chiếm ưu thế: tia X bị tán x , không tạo ảnh mà làm giảm độ tương phản (tán x ... Hấp thụ mạnh Giới hạn hấp thụ 37,4 và 33,2 keV (vùng tia X chẩn đoán thông dụng) • Barium: tiêu hóa • Iodine: tiết niệu tuần hoàn 6 Tạo tia X: • Bóng phát tia X: Cực âm: phát điện tử tự do Điện tử gia tốc, đập vào cực dương, tạo ra tia X • Tia X hãm: e bị hãm trong trường hạt nhân, mất năng lượng và lệch hướng phần E dư phát x tia X (hãm) * Tia X đặc trưng: Electron tới va chạm với e lớp trong, giải... 50-90% lượng tia X tới đầu đo) • Lớp tổ chức mỏng (nhũ ảnh): E nhỏ độ tương phản tốt (ít tán x ) liều hấp thụ thấp Giảm tia tán x ? • Chọn mức E vừa đủ • Lớp không khí giữa bệnh nhân và đầu đo • Lưới chì giữa bệnh nhân và đầu đo Độ nhòe (ồn): • Số lượng tia X tới đầu đo quyết định ồn: Tr/bình ± Độ lệch chuẩn lượng tia X lớn: ảnh ít nhòe • Tăng lượng tia tới đầu đo: Tăng cường độ chùm tia (tăng mA)... số tắt dần khác nhau: I (x) = I0 exp[-(µ 1x1 + µ 2x2 + µ 3x3 + …)] 4 Các yếu tố cơ bản để tạo ảnh tia X: • Ba yếu tố căn bản quyết định chất lượng ảnh: độ tương phản độ phân giải (không gian) độ nhòe (ồn) • Các yếu tố bổ sung: sự hấp thụ (hiệu ứng quang điện) sự tán x (hiệu ứng Compton) chất lượng ảnh liều hấp thụ (nguy cơ) • Sự cân bằng tối ưu: liều thấp & tia X truyền qua đủ để tạo ảnh tốt Sự tương... va chạm với e lớp trong, giải phóng nó E lớp ngoài sẽ nhảy vào chỗ trống và phát tia X (đặc trưng) • Đặc trưng cho loại nguyên tử cấu trúc nên anode Cường độ và điện thế? • Cường độ (mA): Số lượng e, do đó số lượng photon tia X • Điện thế (kV): năng lượng của một photon tia X (keV) Anode (cực dương): • Tiêu chí: tạo tia X có năng lượng thích hợp nhiệt độ nóng chảy cao tản nhiệt tốt • Anode quay • Tungsten:... keV) chụp chi trên; nhũ ảnh 7 Đầu đo: • Phim • Màn huỳnh quang • Màn hình 8 Chụp nhũ ảnh: • Tia X năng lượng thấp • Đè nhũ: Giảm liều tia X (giảm x) Giảm cử động (Tăng độ phân giải, do không nhòe vì do cử động) Các lớp mô ít chồng lên nhau Ít tạo sự tán x do dùng mức E nhỏ (tăng độ tương phản) 9 X quang số hóa x a nền trong chụp mạch: • Do sự hấp thụ khá tương đồng giữa các mô mềm nên thông tin giải... Số hóa ảnh Ảnh sau - ảnh trước: x a nền 10 X quang cắt lớp điện toán (CT): • X quang thông thường: ảnh 2 chiều • CT: ảnh 3 chiều • Bóng phát và đầu thu quay tròn * Máy CT biểu diễn sự hấp thụ tia X bằng số CT Số CT = [(µmô - µnước)/µmô ] x 1000 [Số CT] = Hounsfield Nước: số CT = 0 Mỡ: số CT < 0 Còn lại:số CT > 0 Nhược điểm của CT: vẫn là phương pháp tạo ảnh bằng tia X • Suy cho cùng, ảnh CT cũng chỉ... lệch chuẩn lượng tia X lớn: ảnh ít nhòe • Tăng lượng tia tới đầu đo: Tăng cường độ chùm tia (tăng mA) Tăng thời gian chiếu tia Dùng đầu đo chất lượng tốt Hai giải pháp trước làm tăng liều hấp thụ! Độ phân giải không gian: • K/cách nhỏ nhất giữa 2 điểm còn phân biệt được • T/chất tia X và đầu đo, hình học dùng tạo ảnh quyết định độ phân giải (cử động!) • Thông thường 1 mm; có thể 0,1 mm 5 Chất cản quang: ... bóng tia X thể * Bản chất tạo ảnh X quang: Bóng tia X Vùng sáng: tia X tới Vùng tối: nhiều tia X tới Các trình vật lý tia X vào thể: • Phản x • Tán x • Hấp thụ • Huỳnh quang • Truyền qua Ảnh tia. .. I (x) = I0 exp(- x) I (x) : chùm tia X truyền qua I0 : chùm tia X tới µ : hệ số tắt dần x : kích thước mẫu • Trong thể, lớp tổ chức có hệ số tắt dần khác nhau: I (x) = I0 exp[-(µ 1x1 + µ 2x2 + µ 3x3 ... tia X dựa truyền qua Huỳnh quang tia X dựa huỳnh quang * Phân biệt tia X tia γ vật lý y học: • Tia X: photon phổ liên tục từ bóng phát tia X • Tia γ: photon lượng đặc trưng từ đồng vị phóng x