X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy

X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy X quang kỹ thuật số trực tiếp DR bảo trì máy

X-Quang kỹ thuật số trực tiếp DR

Tổ 3:

Hoàng Thanh Năm

Lê Công Nam

Lương Văn Nam

 I TỔNG QUAN

DR là viết tắt từ chữ Direct Radiography, có nghĩa là chụp X-quang

kĩ thuật số trực tiếp, không cần bìa tăng quang, catssette hay tấm thu nhận ảnh của CR

X-quang kĩ thuật số đã có khoảng 20 năm trước và được gọi là kĩ thuật X-quang điện toán CR (Computed radiography) Đến khoảng cuối thập niên 90, mới xuất hiện kĩ thuật X-quang trực tiếp

DR (Direct radiography), cho hình Xquang kĩ thuật số không cần qua máy Laser scan như CR

 Trong DR, ảnh được tạo ra một cách trực tiếp mà không

phải qua thiết bị đọc ảnh trung gian như CR Điều này có thể được thực hiện nhờ vào cấu tạo đặc biệt của đầu dò của

DR

 Kỹ thuật trong máy DR giống máy chụp ảnh kỹ thuật số, vì cũng dùng nguyên tắc tương tự là bảng cảm ứng và cho hình ngay sau khi chụp.

 Nguyên tắc tạo ảnh là nhờ bảng cảm ứng (Sensor panel) cấu tạo do sự kết hợp của lớp nhấp nháy (Scintillator) gồm các lớp cesiumiodide/thallium và tấm phim mỏng transistor (TFT) với silicon vô định hình (amorphous silicon)

 Bảng cảm ứng này thay thế cặp phim/bìa tăng quang cổ điển, sau khi được phô xạ, sẽ chuyển hình và hiển thị trên màn hình máy tính sau khoảng 5 giây và có thể chụp tiếp ngay không cần xóa như CR.

 Ngày nay, nhờ sự phát triển của ngành điện tử và kỹ thuật số: máy X quang đã được sản xuất với công nghệ mới hiện đại như: máy X–quang cao tần, máy CT scanner, máy X–quang chụp

tuyến vú, máy X quang chụp mạch xóa nền DSA…

 Đầu dò DR là loại đầu dò ảnh số phẳng (flat-pannel digital images detector) sử dụng công nghệ ma trận hoạt động (active matrix).

 Đầu dò là một bảng phẳng có kích thước như tấm phim thường, gồm những ô đơn vị được cấu tạo từ các transistor hiệu ứng trường FET dạng mỏng (thin-film transistor) hoặc các diode làm từ các vật liệu bán dẫn sợi tinh thể hoặc vật liệu bán dẫn vô định hình

 Hiện nay có hai loại đầu dò DR thông dụng dựa trên hai phương pháp tạo ảnh Xquang trên mảng phẳng (flat-pannel):

+ Công Nghệ TFT (trực tiếp): Chuyển trực tiếp năng lượng tia X thành tín hiệu điện

+ Công Nghệ CCD (gián tiếp): Chuyển năng lượng tia X thành ánh sáng Sau đó chuyển ánh sáng thành tín hiệu điện

II: Cấu tạo

Chất Nhấp Nháy (CsI)

Silicon Vô Định Hình (a:Si)

Ánh Sáng

Các Electron Tia X

Dữ Liệu Số

Mạch Điện Tử

1:NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA DR GIÁN TIẾP A: Nguyên lý.

DR Loại Gián Tiếp

Cấu trúc tinh thể dạng kim (1-10 µm) Giúp giảm tán xạ

Tăng độ phân giải ảnh

Chất nhấp nháy ( Scintillator).

Thường dùng là Secium Iodide (Sci) Chất này có hệ số hấp thụ tia X cao Có cấu tạo tinh thể dạng kim đường kính 1- 10µm( 1µm = 10-6m) Nó giúp tán xạ ánh sáng xung quanh và làm tăng độ phân giải không gian của ảnh so với dùng phospho có cấu trúc dạng khối.

Lớp ma trận đầu dò.

 Nằm dưới lớp chất nhấp nháy Gồm các đơn vị cơ bản gọi là

Pixel.Các Pixel này được hình thành bởi một đầu đọc điện được xếp thành hàng và cột nằm rải rác trên lớp chất vô định hình

 Sự sắp xếp thông tin theo các hàng và cột này được thực hiện nhờ máy tính Hệ thống này cho phép chuyển cường độ tín hiệu điện thu được thành các giá trị tỷ lệ tương đương qua đó tạo ra hình ảnh

Mỗi pixel có vùng hoạt động và vùng thụ động Vùng hoạt động được cấu tạo từ vật liệu Silicon vô định hình(a-Si) hay gọi là amousphor Silicon Vùng này có tác dụng chuyển tín hiệu ánh sáng thành điện tích(các electron) Các điện tử này sẽ được lưu trữ trong các tụ điện dùng trong quá trình đọc ảnh sau này Vùng thụ động là các bộ phận như Transistor hiệu ứng trường dạng mongrTFT( thin- flim transistor) và tụ điện Giữa các pixel là các đường dữ liệu và đường dùng để điều khiển TFT Kích thước của pixel phụ thuộc vào nhà sản xuất.

Từ 25- 100µm đối với mammography.

Từ khoảng 139- 160µm đối RF( Radio Fluoroscopy) và Radiography.

Ex: Canon 160 x 160µm

Naomi 50 x 200µm.

Như bộ chọn kênh(MUX), bộ khếch đại, bộ chuyển đổi, bộ chuyển đổi Analog- Digital, bộ định thời và điều khiển để mã hóa tín hiệu điện, chuyển đến máy vi tính

để xữ lý

Hue, 10/06/2010 16

Trong phương pháp náy, năng lượng tia X được chuyển thành tín hiệu điện thông qua tác dụng

của chất nhấp nháy Csi (Cesium iodide) thông qua ánh sáng Đầu dò sữ dụng màn phospho hay

tinh thể nhấp nháy Csi để biến năng lượng tia X thành ánh sáng Ánh sáng được hấp thu bởi các phosphodiode hay bởi Silicon vô định hình(a-Si) để tạo ra các tín hiệu điện(các electron) Tùy theo cường độ tin hiệu điện thu được mà máy tính sẽ số hóa để cho ra hình ảnh tỷ lệ với cường độ tia X chiếu tới đầu dò

§iÖn cùc kim lo¹i

Hue, 10/06/2010 17

• Khi mảng đầu dò được chiếu bức xạ ion hoá, cặp electron - lỗ trống được tạo ra trong lớp a-Si Điện áp phân cực tạo ra một từ trường khoảng 10 V/µm qua lớp

Se để tách các điện tích về hai phía ngược nhau: Lỗ trống được truyền đến điện cực thu nhận điện tích, còn electron được thu nhận ở lớp điện cực trên cùng.

• Điện trường áp đặt còn ngăn ngừa đáng kể sự phân kì theo phương ngang của điện tích tạo ra trong quá trình chiếu tia Phân tích lý thuyết và thực tế của lớp a-Si dưới một trường từ cho thấy rằng cấu trúc có thể đạt tới độ phân giải không gian nội tại cực cao Không giống như hệ thống CR có độ phân giải không gian phụ thuộc vào lớp photpho, độ phân giải trong trường hợp này phụ thuộc vào cấu tạo hình học của pixel, không phụ thuộc vào a-Si Vì vậy hàm MTF (modulation transfer function) cao như mong đợi trong đầu dò a-Si.

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA DR GIÁN TIẾP

Quá trình đọc ảnh và tạo ảnh

Hệ thống DR giúp giảm sự tán xạ ánh sáng

Hue, 10/06/2010 18

Đọc Tín Hiệu

Khi chiếu tia, TFT ở chế độ tắt trong khi điện tích được tích trong các tụ Tại lúc dùng dừng chiếu tia, một xung dương được áp vào cực cổng G của TFT đầu tiên, G1 Đường dữ liệu D1 nối đến nguồn TFT thu nhận điện tích từ đường dẫn Điện tích tín hiệu được chuyển đến bộ khuyếch đại điện tích nối với đường dữ liệu Tín hiệu từ hàng được trộn và chuyển đến bộ biến

đổi A-D và lưu trữ trong bộ nhớ máy tính Quá trình đọc dữ liệu cứ thực hiện từng hàng cho

đến khi hết toàn bộ các pixel.

Hue, 10/06/2010 19

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA DR GIÁN TIẾP

Quá trình đọc ảnh và tạo ảnh

Thiết bị nhìn từ trên xuống

Hue, 10/06/2010 20

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA DR GIÁN TIẾP

Quá trình đọc ảnh và tạo ảnh

 Lúc kết thúc chu trình đọc, chu trình xoá điện tích được bắt đầu để chuẩn bị cho lần chiếu tiếp theo Quá trình xoá sẽ loại bỏ bất kì điện tích dư nào từ các lớp mặt và bất kì các điện tích bị giữ trong các

trạng thái của a-Si, vì vậy ngăn cản sự tạo bóng của ảnh (ghost

image) giữa các lần chụp

 Để tối đa hoá tỉ lệ tín hiệu-nhiễu, và vì vậy chất lượng ảnh, thiết bị còn thực hiện điều chỉnh nền Đầu tiên là tạo ra bảng tra LUT (look-

up table) sự hiệu chỉnh Bảng này chứa một ảnh chuẩn của dãy đầu

dò tương ứng với sự chiếu tia X bảng phẳng Bảng tra LUT này lưu trữ ảnh kết quả chứa sự khác nhau về độ đồng nhất của nguồn tia X, cũng như các sự thay đổi nhỏ trong đáp ứng của đầu dò ở các mức

độ chiếu tia khác nhau và các mức năng lượng khác nhau Sự thay đổi này gây ra sự thay đổi nhỏ trong độ lợi của mỗi pixel và ở ngõ ra của bộ khuyếch đại điện tích Nói chung, có thể thấy rằng sự chuẩn hoá LUT có thể tạo một lần và sử dụng cho nhiều lần chiếu khác

nhau Khi sự thay đổi về độ đồng nhất của nguồn tia X, mức độ

chiếu, mức năng lượng là đáng kể, thì mới cần chuẩn hoá lại

Hue, 10/06/2010 21

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA DR GIÁN TIẾP

sensivity) của hệ thống và sự ổn định giữa các lần chiếu

Hue, 10/06/2010 22

Phần II: HỆ THỐNG X QUANG KỸ THUẬT SỐ DR & NHỮNG ĐẶC TÍNH NỔI BẬT

2: NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA DR TRỰC TIẾP

a Nguyên lý:

Hue, 10/06/2010 23

2: NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA DR TRỰC TIẾP

b Cấu tạo của bảng cảm ứng

 Đầu dò của DR có dạng rất đặt biệt Thiết bị sử dụng một lớp hơi a-Se đồng nhất

và liên tục đặt trên điện cực thu nhận điện tích (charge collection electronde) và trên dãy transistor hiệu ứng trường TFT( thin- flim transistor) tạo thành một vùng hoạt động có kích thước cỡ 35 x 43cm

 Lớp a-Se có một lớp lưỡng cực điện (dielectric layer) và lớp điện cực trên cùng (top electrode) áp vào để tạo ra một cấu trúc có chức năng như một tụ điện, trong

đó các electron được tạo ra trong suốt quá trình chiếu tia được thu nhận dưới một điện áp phân cực Sự thu nhận và lấy tích phân được thực hiện trong vùng điện cực thu nhận điện tích hình vuông có kích thước khoảng 129 µm đặt trên dãy TFT

 Kích thước pixel là 130- 160µm, như vậy tỉ số phủ hình học khoảng 66%-

86% Đây là thông số quan trọng, nó giúp đạt được hiệu suất thu nhận điện tích cao, và vì vậy tỉ số tín hiệu-nhiễu cao Tỉ số tín hiệu - nhiễu càng cao thì chất

lượng ảnh càng tốt Điện cực thu nhận điện tích được gắn chặt với một tụ điện lưu trữ tín hiệu (signal storage capacitor), tụ này lại được gắn vào cực D của TFT

 Một tính chất đặc biệt của thiết bị, bên cạnh hiệu suất thu nhận điện tích cao, là khả năng ngăn ngừa tác động xấu đến thiết bị khi mức liều chiếu cao Khi chiếu tia, sự thu nhận điện tích sẽ làm giảm điện thế phân cực Hiệu suất thu nhận chịu ảnh hưởng của điện thế phân cực, có nghĩa là sự tạo cặp electron - lỗ trống và hiệu suất tách sẽ giảm xuống Điều này ngăn cản sự tích điện quá mức của các tụ điện lưu trữ tín hiệu, và do đó ngăn cản các tác hại xấu đến cấu trúc khi chiếu tia

ở cường độ cao.

Hue, 10/06/2010 24

2: NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA DR TRỰC TIẾP

b Cấu tạo của bảng cảm ứng

Cấu tạo của bảng cảm ứng bảng phảng DR trực tiếp

Hue, 10/06/2010 25Cấu tạo của bảng Sensor panel

Các lớp của đầu dó a-Se

Mặt cắt ngang của mảng đầu dò a-Se

Cấu trúc chi tiết của mổi pixel

Hue, 10/06/2010 28

Sự đọc ảnh và tạo ảnh

 Khi mảng đầu dò được chiếu bức xạ ion hoá, cặp electron - lỗ trống được tạo ra trong lớp a-Se Điện áp phân cực tạo ra một từ trường khoảng 10 V/µm qua lớp Se để tách các điện tích về hai phía ngược nhau: Lỗ trống được truyền đến điện cực thu nhận điện tích, còn electron được thu nhận ở lớp điện cực trên cùng Điện trường áp đặt còn ngăn ngừa đáng kể sự phân kì theo phương ngang của điện tích tạo ra trong quá trình chiếu tia Phân tích lý thuyết và thực tế của lớp a-Se dưới một trường từ cho thấy rằng cấu trúc có thể đạt tới độ phân giải không gian nội tại cực cao Không

giống như hệ thống CR có độ phân giải không gian phụ thuộc vào lớp photpho, độ phân giải trong trường hợp này phụ thuộc vào cấu tạo hình học của pixel, không phụ thuộc vào a-Se Vì vậy hàm MTF (modulation transfer function) cao như mong đợi trong đầu dò a-Se.

 Khi chiếu tia, TFT ở chế độ tắt trong khi điện tích được tích trong các tụ Tại lúc

dùng dừng chiếu tia, một xung dương được áp vào cực cổng G của TFT đầu tiên, G1 Đường dữ liệu D1 nối đến nguồn TFT thu nhận điện tích từ đường dẫn như hình 6 Điện tích tín hiệu được chuyển đến bộ khuyếch đại điện tích nối với đường dữ liệu

Tín hiệu từ hàng được trộn và chuyển đến bộ biến đổi A-D và lưu trữ trong bộ nhớ

máy tính Quá trình đọc dữ liệu cứ thực hiện từng hàng cho đến khi hết toàn bộ các pixel.

Hue, 10/06/2010 29

DR Loại Trực Tiếp

Tia X được chuyển trực tiếp thành điện tích

Các giai đoạn khác đều giống như DR loại gián tiếp.

Hue, 10/06/2010 30

Đọc Tín Hiệu

Quá trình đọc và xóa dữ liệu tương tự như DR gián tiếp

Hue, 10/06/2010 31

Phần III: CÁC THUẬT NGỮ DÙNG TRONG X-QUANG KTS

1: Phân tích sự tương phản( Contrast Resolution).

Số lượng các sắc thái của thang xám mà một máy quét có thể bắt được Trong Xquang KTS bảng phẳng có độ phân giải 12-14bit.

2: Detetive Quantum Efficiency(DQE).

hóa.

Là tính hiệu quả của quá trình chuyển giao trong hệ thống hình ảnh từ đầu vào cho đến đầu ra của cả hai yếu tố đó là tín hiệu và độ nhiễu ảnh được thể hiện dưới dạng %tỷ lệ.

 DQE là chỉ số rất tiêu biểu của chất lượng hình ảnh trong KTS trực tiếp.

 DQE càng cao thí càng giảm liều tiếp xúc với bức xạ tia X.

 DQE càng cao thì tốt hơn so với độ tương phản thấp.DQE kết hợp độ tương phản và độ nhiễu ảnh và là một tham số duy nhất được chấp nhận như là một giải pháp hữu hiệu cho chất lượng hình ảnh của KTS.

 Tối đa hóa DQE ở tất cả các tần số không gian, do vậy nó là mục tiêu quan trọng của các nhà sản xuất hệ thống KTS trực tiếp.

Hue, 10/06/2010 32

Phần III: CÁC THUẬT NGỮ DÙNG TRONG X-QUANG KTS

3: MTF( Modulation Transfer Function).

MTF là chức năng chuyển đổi của các Modul.

Một hệ thống hình ảnh có khả năng hiển thị lại độ tương phản của một đói tượng như là một chức năng cụ thể của hệ thống MTF thường được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm lý tưởng sữ dụng độ tương phản cao và trong khi giảm thiểu liều búc xạ ion hóa và độ nhiểu ảnh, Vì vây, nó không phải là một yếu tố đáng tin cậy.

4: Signal to Nosie Ratio(SNR).

Lượng thông tin tín hiệu so với độ nhiễu ảnh.

5: Tính đồng nhất:

Một biểu hiện của độ sáng để cạnh góc, độ phân giải của một hình ảnh

và thiếu sự biến dạng của hình ảnh đó.

6: Tiếp xúc với dãi rộng.

Phạm vi tiếp xúc qua đó một bức xạ ion hóa sẽ tạo ra một tín hiêu điện dược sữ dụng Khả năng của KTS là nó cung cấp một phạm vi rộng hơn do với hệ thống XQ thông thường KTS bảng phẳng có khả năng sản xuất các hình ảnh trên một phạm vi rất rộng với các tiếp xúc.

Hue, 10/06/2010 33

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH

Độ nhiễu.

Lượng tủ và điện tủ của độ nhiễu được biến thể ngẫu nhiên của các tín hiệu nên có thể che lấp những thông tin hữu ích trong chẩn đoán hình ảnh Lượng tủ độ nhiễu ảnh phát sinh từ sự thay đổi của bức xạ ion hóa nhờ các photon phát hiện Độ nhiễu ảnh từ lâu được công

nhận là một tham số mà có thể tác động đáng kể đến chất lượng hình ảnh Độ nhiễu ảnh là một yếu tố hạn chế lớn trong việc phát hiện các đối tượng Độ nhiễu thấp đó là điều kiện tiên quyết để chất lượng hình ảnh tốt ở liều hợp lý, đặc biệt khi xem ở chế độ ảnh nhỏ, đối tượng tương phản thấp

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH

độ phân giải tương phản rất cao, nó có khả năng thu giữ hàng ngàn sắc thái của màu xám, nhiều hơn so với mắt người có thể đánh giá cao Điều này cho phép các hình ảnh của các khu vực mà nếu không sẽ bị dưới hoặc quá lâu trên phim

thông thường.Kết quả hệ thống KTS với độ nhiễu thấp, dãi động rộng và độ phân giải tương phản cao có thể cải thiện khả năng phát hiện của đối tượng so với độ tương phản thấp của phim XQ thông thường.Và điếu này có thể tiếp tục được cải thiện thông qua xữ lý hình ảnh trên máy tính bao gồm cả tăng cường độ phân giả tự động Dãi động rộng

Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hình ảnh:

Độ tương phản

Hue, 10/06/2010 36

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH

 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hình ảnh

ectorinput at

SNR

t ectoroutpu at

SNR

det

det

2 2

VI: BẢO TRÌ

- Để đảm bảo độ an toàn cho bệnh nhân, người sử dụng và độ chính xác của thiết bị công tác bảo dưỡng thường xuyên là vấn

đề cần thiết

-Các bước cơ bản trong công tác bảo dưỡng :

+Từng máy nên lập một sổ lý lịch máy để ghi tóm tắc diển tiến

các hỏng hóc và công tác sửa chữa như hiện tượng hỏng thao

tác khắc phục,thời gian khắc phục,thời gian bảo dưỡng, người

thực hiện

+Bố trí cụ thể người theo dõi và quản lý thiết bị cũng như các vật

dụng liên quan đến hoạt động của thiết bị đó

+Hàng ngày cần vệ sinh máy trước và sau khi hoạt động

+Kiểm tra tủ điều khiển làm sạch bên ngoài, kiểm tra các chức

năng phím bấm,các công tắc

+Kiểm tra đầu đèn phát tia như vết nứt của vỏ,chảy dầu,các đầu

cáp cao thế , bộ phận khu trú,đèn khu trú,các trục quay,chốt

hảm…