Kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính (chụp CT) ngày nay được sử dụng rất rộng rãi trong chẩn đoán bệnh. Việc ứng dụng chụp ảnh cắt lớp vào trong y học để xác định ảnh các mô hay các cơ quan bên trong cơ thể là một bước tiến rất quan trọng trong ngành y tế. Khả năng của CT trong việc tạo ra ảnh thay thế, thay cho ảnh xếp chồng, chính là một trong những điểm cốt lõi chứng minh của hiệu quả cao của phương pháp này: CT có thể tạo ra những ảnh của các mô mềm với độ tương phản cực cao mà với phương pháp cổ điển không thể đạt được. Hơn nữa nhờ những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, CT còn cho phép định lượng được hình ảnh. Trong rất nhiều trường hợp, nhờ khả năng tạo ảnh các mô mềm với độ tương phản rất cao mà đã có thể loại bỏ việc sử dụng các chất cản quang. Ví dụ: nhờ CT có thể chụp ảnh não thất một cách trực tiếp do vậy có thể giảm bớt được nhiều xét nghiệm thần kinh, điện não đồ. Thông thường hơn, có thể tránh phải bơm thuốc cản quang vào mạch máu. Và do vậy, thay vì phải chịu nguy cơ cao do tiêm thuốc cản quang vào động mạch nay chỉ cần tiêm tỉnh mạch với nguy cơ thấp hơn. Đặc biệt hơn kỹ thuật chụp X quang còn giúp tạo ảnh hình dạng thực của các cơ quan bị thương tổn, phương pháp cổ điển chỉ tạo ảnh thông qua các thông tin gián tiếp thông qua sự dịch chuyển của máu, trong khi đó X quang với rất nhiều trường hợp đã cung cấp nhiều chỉ dẫn chính xác hơn khi chụp mạch. Vậy quá trình tạo ảnh CT như thế nào, và nó sử dụng cách thức ra sao để tạo ảnh chúng ta sẽ đi sâu vào phần sau để hiểu rõ hơn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bài tập lớn Thiết bị đo y sinh môi trường Đề tài: Tìm hiểu máy CT Scanner Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Tùng - 20154277 Nguyễn Đức Hải - 20161294 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Lan Hương Hà Nội, 12-2019 Máy chụp cắt lớp vi tính MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: Giới thiệu chung 1.1: Định nghĩa CT Scaner: 1.2: Lịch sử hình thành: 1.3: Ứng dụng: Chương 2: Nguyên lý hoạt động 10 2.1: Nguyên lý chụp cắt lớp 10 2.2: Các kiểu chụp CT Scaner: 11 2.3: Nhiễu ảnh: 12 2.4: Lượng nhiễm xạ chụp CT: 13 2.5: Cấu tạo: 14 2.6: Đọc phim CTscan 15 Chương 3: Nguyên lý tái tạo ảnh CT 18 3.1: Nguyên tắc chung: 18 3.2: Quá trình tái tạo ảnh CT: 19 Tài liệu tham khảo 23 Máy chụp cắt lớp vi tính DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Máy CT scaner Hình 2: Thế hệ máy CT thứ Hình 3: Thế hệ máy CT thứ hai Hình 4: Thế hệ máy CT thứ ba Hình 5: Thế hệ máy CT thứ tư Hình 1:Sơ đồ nguyên lý chụp cắt lớp vi tính 10 Hình 2: Mã hóa hình ảnh CT 11 Hình 3: Cấu tạo máy CT Toshiba 14 Hình 4: Hệ thống máy chụp cắt lớp 15 Hình 5: Hình ảnh CT sọ não 17 Hình 1: Hệ thống tọa độ máy CT 18 Hình 2: Ma trận ảnh Housfield 20 Hình 3: Tái tạo ảnh từ liệu 21 Máy chụp cắt lớp vi tính LỜI NĨI ĐẦU Kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính (chụp CT) ngày sử dụng rộng rãi chẩn đoán bệnh Việc ứng dụng chụp ảnh cắt lớp vào y học để xác định ảnh mô hay quan bên thể bước tiến quan trọng ngành y tế Khả CT việc tạo ảnh thay thế, thay cho ảnh xếp chồng, điểm cốt lõi chứng minh hiệu cao phương pháp này: CT tạo ảnh mô mềm với độ tương phản cực cao mà với phương pháp cổ điển đạt Hơn nhờ tiến khoa học kỹ thuật, CT cịn cho phép định lượng hình ảnh Trong nhiều trường hợp, nhờ khả tạo ảnh mô mềm với độ tương phản cao mà loại bỏ việc sử dụng chất cản quang Ví dụ: nhờ CT chụp ảnh não thất cách trực tiếp giảm bớt nhiều xét nghiệm thần kinh, điện não đồ Thông thường hơn, tránh phải bơm thuốc cản quang vào mạch máu Và vậy, thay phải chịu nguy cao tiêm thuốc cản quang vào động mạch cần tiêm tỉnh mạch với nguy thấp Đặc biệt kỹ thuật chụp X quang cịn giúp tạo ảnh hình dạng thực quan bị thương tổn, phương pháp cổ điển tạo ảnh thông qua thông tin gián tiếp thông qua dịch chuyển máu, X quang với nhiều trường hợp cung cấp nhiều dẫn xác chụp mạch Vậy q trình tạo ảnh CT nào, sử dụng cách thức để tạo ảnh sâu vào phần sau để hiểu rõ Bài báo cáo sử dụng nhiều tài liệu tham khảo, đặc biệt lấy từ giảng “ Chẩn đốn hình ảnh” Nhà xuất Giaó dục Việt Nam Báo cáo kết nghiên cứu thành viên nhóm thời gian học kỳ, khơng thể tránh khỏi thiết xót Chính mong điều cịn chưa hợp lý để nhóm hồn thiện tốt Thay mặt nhóm, em xin chân thành cảm ơn! Máy chụp cắt lớp vi tính Chương 1: Giới thiệu chung 1.1: Định nghĩa CT Scanner: - Chụp cắt lớp vi tính (Computed Tomography) hay cịn gọi chụp cắt lớp điện toán, chụp cắt lớp, phương pháp chụp hình X quang Máy CT chạy vịng quanh thân thể bệnh nhân, phát sóng X quang đo độ hấp thụ lượng tia x cấu trúc khác thể Sau sử dụng thơng tin ráp lại với vi tính hình ảnh thể không gian chiều Hình 1: Máy CT scaner - Phép chụp cắt lớp vi tính tận dụng kết hợp nhiều phép đo tia X chiếu từ nhiều góc độ để tạo nên hình cắt mặt ngang vật chụp, từ cho phép người chụp nhìn bên vật mà khơng cần mổ Các thuật ngữ khác bao gồm chụp cắt lớp trục (CAT scan) chụp cắt lớp điện toán Xử lý kĩ thuật số sử dụng để tạo thêm khối ba chiều bên vật thể từ loạt lớn hình ảnh X quang hai chiều chụp xung quanh trục xoay đơn Tạo hình ảnh Y học ứng dụng phổ biến máy CT Hình ảnh cắt ngang Máy chụp cắt lớp vi tính sử dụng cho mục đích chẩn đốn điều trị ngành y tế khác Thuật ngữ "chụp cắt lớp vi tính" (CT) thường dùng để chụp X-quang, dạng phổ biến biết đến Tuy nhiên, nhiều loại CT khác tồn tại, chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) chụp cắt lớp vi tính phát xạ đơn photon (SPECT) Chụp X quang dạng sơ khai CT 1.2: Lịch sử hình thành: - 1967 Housfield (Anh) dựa nguyên lý tạo ảnh thiết kế thiết bị dùng tia X-quang để đo vật thể thí nghiệm chất nhân tạo lập chương trình cho máy tính ghi nhớ tổng hợp kết - 1.10.1971 Housfield Ambrose (Anh) cho đời máy chụp cắt lớp vi tính sọ não Thời gian chụp tính tốn cho quang ảnh lúc cần ngày - 1974 Ledley (Mỹ) hoàn thành máy chụp cắt lớp vi tính (CT scanner) tồn thân đầu tiên, thời gian chụp quang ảnh vài phút - 1977 thị trường giới xuất loại máy chụp CTscan với thời gian chụp quang ảnh 20 giây Cho đến hệ máy chụp CTscan đời + Máy hệ 1: máy có đầu dò, sử dụng nguyên tắc quay tịnh tiến Chùm tia X-quang cực nhỏ chiếu qua thể tới đầu dị để thu nhận kết Bóng phát tia X phải quay quanh thể 180o để hoàn thành lớp cắt Khi quay 1o phát tia quét ngang thể để đo, quang ảnh vài phút Máy chụp cắt lớp vi tính Hình 2: Thế hệ máy CT thứ + Máy hệ 2: máy có nhiều đầu dị, sử dụng theo nguyên tắc quay tịnh tiến Chùm tia X-quang có góc mở 10o, đối diện có nhóm 5-50 đầu dò Do chùm tia X rộng hơn, nên giảm số lần quét ngang Thời gian chụp quang ảnh từ 15-20 giây Hình 3: Thế hệ máy CT thứ hai + Máy hệ 3: máy có nhiều đầu dò (200-600 đầu dò), sử dụng nguyên tắc quay đơn Chùm tia X có góc mở rộng hơn, chùm hết phần đầu dò Máy chụp cắt lớp vi tính quay chiều với bóng phát tia ghi kết Thời gian chụp quang ảnh từ 1-4 giây, độ mỏng lớp cắt đạt 2mm Hình 4: Thế hệ máy CT thứ ba + Máy hệ 4: máy có hệ thống đầu dị tĩnh, cố định vào 360o đường tròn, số lượng đầu dị lên tới 1000 Bóng phát tia X-quang quay quanh trục thể phát tia Thời gian chụp quang ảnh đạt tới giây, thuận lợi cho khảo sát tạng chuyển động Loại máy cực nhanh với thời gian cần cho quang ảnh 0,1 giây, chụp cine CTscan dùng chẩn đoán tim mạch Hình 5: Thế hệ máy CT thứ tư Máy chụp cắt lớp vi tính 1.3: Ứng dụng: - Ngày nay, CT ứng dụng rộng rãi lâm sàng để phát bệnh lý từ sọ não, đầu mặt cổ, tim, ngực, bụng, chậu, xương, mô mềm bệnh lý mạch máu não, cổ, mạch máu chi mạch máu tạng khác CT dùng để hướng dẫn phẫu thuật, xạ trị, theo dõi sau phẫu thuật Kỹ thuật 3D-CT cho phép đánh giá xác vị trí tổn thương khơng gian chiều, từ định hướng tốt cho phẫu thuật xạ trị Kỹ thuật dùng để tái tạo 3D bệnh lý bất thường bẩm sinh, giúp cho nhà phẫu thuật tạo hình chỉnh sửa tốt dị tật bẩm sinh - Ưu điểm: + Hình ảnh rõ nét khơng có hình tượng nhiều hình chồng lên + Khả phân giải hình ảnh mơ mềm cao nhiều so với X quang + Thời gian chụp nhanh, cần thiết khảo sát, đánh giá bệnh cấp cứu khảo sát phận di động thể (phổi, tim, gan, ruột…) + Độ phân giải không gian xương cao nên tốt để khảo sát bệnh lý xương + Kỹ thuật dùng tia X, nên dùng để chụp cho bệnh nhân có chống định chụp cộng hưởng từ (Đặt máy tạo nhịp, van tim kim loại, máy trợ thính cố định, di vật kim loại…) - Nhược điểm: + Do khả đâm xuyên mạnh tia X nên CT khó phát tổn thương phần mềm MRI + CT khó phát tổn thương sụn khớp, dây chằng tổn thương tủy sống + Những quan tổn thương có đậm độ khó phát khó phân biệt CT + Độ phân giải hình ảnh CT thấp MRI, cấu trúc mơ mềm, CT khó phát tổn thương có kích thước nhỏ Máy chụp cắt lớp vi tính + CT kỹ thuật dùng tia X gây nhiễm xạ Mức độ nhiễm xạ lần chụp nằm giới hạn cho phép Chương 2: Nguyên lý hoạt động 2.1: Nguyên lý chụp cắt lớp - Chụp cắt lớp vi tính định nghĩa phương pháp đo tỷ trọng X quang đơn vị thể tích lát cắt Phương pháp cho hình ảnh lát cắt thể với phân tích tỷ trọng 100 lần xác hình ảnh X quang thường quy - Chùm tia X hẹp phát từ bóng X quang bị suy giảm sau xuyên qua phần thể thu nhận đầu tiếp nhận hay đầu thu (detector) Đầu tiếp nhận cấu tạo tinh thể nhấp nháy buồng ion hóa cho phép lượng hóa số đo Độ nhạy đầu tiếp nhận cao nhiều so với phim X quang Bóng X quang đầu tiếp nhận cố định khung kim loại hai phận quay quanh vùng cần chụp thể nằm chùm tia Hình 1:Sơ đồ nguyên lý chụp cắt lớp vi tính - Sau chùm tia qua thể bệnh nhân, cảm biến điện tử truyền tín hiệu trung tâm hệ thống thu nhận liệu (Data Acquisition System- D.A.T) để mã 10 Máy chụp cắt lớp vi tính hóa truyền vào máy tính độ hấp thụ chùm tia với độ xác cao Tuy nhiên, hình chiếu chùm tia sau qua phận thể vào cảm biến không đủ để tạo hình ảnh cấu trúc mặt cắt Vì vậy, nhờ di chuyển vịng quang bệnh nhân chùm tia theo mặt phẳng cắt hàng loạt phép đo thực góc độ khác Ở vị trí chùm tia, mã số độ suy giảm tuyến tính (linear attenuation) ghi nhớ nhớ Khi chuyển động quét kết thúc, nhớ ghi nhận số lượng lớn số đo tương ứng với góc khác mặt phẳng quét Tổng hợp số đo nhờ máy tính xử lý số liệu ta có kết số Nhờ phận tinh vi khác có máy, số biến thành hình ảnh hình số với hình ảnh lát cắt ngang qua thể 2.2: Các kiểu chụp CT Scaner: Hình 2: Mã hóa hình ảnh CT -Topogram ảnh số nhìn tổng quát sử dụng cho việc lựa chọn lớp cắt CT sở cho tài liệu (documentation) Bóng phát tia detector lắp ráp khung có vị trí cố định đối Trong q trình qt thăm dị Hình 2.16 Chuyển đổi ảnh số tới ảnh mức xám Hình 2.17 Hình ảnh trình qt tồn cảnh hay qt tồn cảnh bóng phát tia cụm đầu dò đứng yên, bàn bệnh nhân di chuyển khoảng cách bao trẻm vùng thăm khám (phù hợp với chiều dài đặt topogram) Một ảnh chiếu tạo nên từ đo mức suy giảm “line-byline” Kết 11 Máy chụp cắt lớp vi tính hướng chiếu khác tương tự việc xuất tia quy ước Hình ảnh tạo tập hợp nhiều ảnh xếp chồng (như phương pháp chụp Xquang thông thường), rộng bề dày lớp cắt (đã xác định) Dựa hình ảnh tồn cảnh để lập chương trình tạo ảnh cắt lớp - Quét cắt lớp: Bóng phát tia cụm đầu dị quay quanh người bệnh góc 360o để thực lớp cắt Bàn bệnh nhân dịch chuyển khoảng cách bề dày lớp cắt sau lớp cắt theo phương thức quét gián đoạn di chuyển liên tục với tốc độ cố định (tốc độ chuyển động tịnh tiến bàn bệnh nhân phải phù hợp với tốc độ quay tròn giàn quay để xác định khoảng cách giửa lớp cắt) theo phương thức quét xoắn ốc Đối với phương pháp quét xoắn ốc thu nhận tomogram, hệ thống bóng/detector tiếp tục quay trịn quanh bàn bệnh nhân Những hướng chiếu thu từ vị trí góc vịng quay nhanh + Đo cường độ đường viền với mức cường độ detector Mỗi hướng chiếu có cường độ đường viền tương ứng (hướng chiếu lớp cắt quét cho kênh) Trong đo, xấp xỉ 1,000 hướng chiếu tạo nên Mỗi hướng chiếu tạo 704 giá trị lấy mẫu –sample values, để quét đầy đủ cần phải thực 700,000 lấy mẫu liệu đo + Lựa chọn chiều dày lớp cắt cách sử dụng máy tính điều khiển chuẩn trực bóng phát tia Bóng phát tia, q trình qt, hoạt động theo hai phương thức: phát tia liên tục phát tia theo xung Hiện hầu hết máy CT thực theo phương thức phát tia liên tục giảm cơng suất phát tia, tránh cho bóng phải hoạt động căng thẳng Để thu thập mẫu liệu, bật tắt hàng nghìn lần vịng quay 2.3: Nhiễu ảnh: - Hình ảnh giả tạo hay nhiễu ảnh (artefact) thường làm cho ảnh thu khơng có giá trị chẩn đốn Ngun nhân do: 12 Máy chụp cắt lớp vi tính + Trong khu vực thăm khám có vật kim loại mảnh đạn, giả… xương dày hố sau sọ, cột sống, vai… hấp thụ toàn tia X gây nên nhiễu ảnh + Bệnh nhân trẻ em người bị hôn mê luôn cử động, không nằm im quan ln chuyển động tim, ống tiêu hóa, hồnh… làm cho ảnh bị mờ, khơng rõ nét + Do q trình chuyển động xoay trịn quanh bệnh nhân, bóng phát tia X cảm biến thiếu nhịp nhàng không + Máy vi tính cung cấp cho Voxel tỉ trọng trung bình Nếu lớp cắt có chất khí, chất lỏng, xương… tỉ trọng trung bình Voxel trung bình cộng tỉ trọng khác nên khơng xác Cách khắc phục lớp cắt phải thật mỏng (1mm) nên dùng ma trận tái tạo lớn (512x512 1024x1024) 2.4: Lượng nhiễm xạ chụp CT: - Liều nhiễm quang tuyến X vùng thể chụp cắt lớp vi tính tương đương với liều chỗ lần khám đại tràng chụp thận tiêm tĩnh mạch ( 2-3 rad) - Liều sinh dục: cấu trúc máy bảo vệ tốt nên thường thấp nhiều so với chụp X quang quy ước khơng chụp cắt lớp vi tính trực tiếp vùng có quan sinh dục 13 Máy chụp cắt lớp vi tính 2.5: Cấu tạo: Hình 3: Cấu tạo máy CT Toshiba Hệ thống bàn: Gồm mạch điều khiển, động bước, Bàn cho bệnh nhân nằm Có chức dịch chuyển cao thấp, lui tiến theo chế độ điều khiển xác Xử lí trung tâm Hệ thống điều khiển hiển thị hình ảnh: Nhìn vẻ ngồi giống hệ thống máy tính thơng thường Tại người lệnh điều khiển cho máy thực hoàn toàn phần mềm hệ điều hành Các tín hiệu hình ảnh quản lí thơng tin bệnh nhân xử lí Máy rửa phim: Hoạt động máy rửa phim số thông thường 14 Máy chụp cắt lớp vi tính Hình 4: Hệ thống máy chụp cắt lớp 2.6: Đọc phim CTscan 2.7.1: Phim chụp CTscan không dùng thuốc cản quang - Phim chụp CTscan cho hình ảnh lớp cắt theo mặt phẳng khác thầy thuốc tự chọn Chẳng hạn: lớp cắt ngang, lớp cắt nghiêng, lớp cắt dọc Những máy sản xuất gần cho phép ảnh không gian ba chiều Điều đặc biệt có ích cần khảo sát khoang Các ảnh đặc biệt quý cho phẫu thuật viên sọ não - Đánh giá cấu trúc lớp cắt số đo trung bình theo đơn vị tỉ trọng Housfield để nhận xét Ta có ba loại cấu trúc dựa theo tỉ trọng: + Cấu trúc tăng tỉ trọng: cấu trúc có số đo tỉ trọng cao mô lành loại bệnh nhân + Cấu trúc giảm tỉ trọng: cấu trúc có số đo tỉ trọng thấp mô lành loại bệnh nhân + Cấu trúc đồng tỉ trọng: cấu trúc có số đo tỉ trọng ngang mơ lành loại bệnh nhân - Những biến đổi chính: + Cấu trúc dịch: dịch nang thận, dịch thấm có tỉ trọng gần với tỉ trọng nước Tỉ trọng phụ thuộc nhiều vào lượng protein có dịch 15 Máy chụp cắt lớp vi tính Dịch nang dịch vô mạch, nên tỉ trọng không đổi tiêm thuốc cản quang tĩnh mạch + Dịch tiết dịch viêm có lượng albumin cao 30g/l, đạt tỉ trọng 20-30 đơn vị H + Máu, ổ máu tụ: tỉ trọng phụ thuộc nhiều vào lượng albumin phân tử hữu hình Máu có tỉ trọng 55 đơn vị H, thành phần hữu hình tan hết, tỉ trọng giảm xuống 15-20 đơn vị H Máu cục có tỉ trọng cao hẳn máu tuần hoàn Hiện tượng tăng tỉ trọng ổ máu tụ tồn đến ngày thứ sau chảy máu, sau tỉ trọng trở nên cân với mô mềm Sau tuần, tỉ trọng thấp mô mềm Những ổ máu tụ lớn, đến giai đoạn muộn fibrin lắng đọng tạo nên bao xung quanh, bên dịch lỏng, trông giống nang dịch + Ổ áp xe: thông thường, dịch mủ có tỉ trọng 30 đơn vị H, tổ chức bao quanh giàu mạch máu, nên tiêm thuốc cản quang vào tĩnh mạch ta thấy bao tăng tỉ trọng bao bọc quanh ổ áp xe Tỉ trọng mủ ổ áp xe theo thời gian giảm dần xuống gần tỉ trọng nước + Các ổ hoại tử: ổ giảm tỉ trọng rõ 2.7.2: Chụp CTscan có tiêm thuốc cản quang tĩnh mạch - Chất cản quang dùng chụp CTscan khác với chụp X-quang thơng thường, bao gồm: + Dung dịch phải có độ cản quang ổn định, không lắng đọng hay kết tủa + Dung dịch cản quang phải có độ thẩm thấu cân với độ thẩm thấu thể + Độ cản quang không cao để tránh nhiễu ảnh - Đánh giá tổn thương: Những tổn thương giàu mạch máu tăng cản quang, khối u giàu mạch máu Trái lại, vùng khơng có mạch máu nang dịch, tỉ trọng không thay đổi, phân biệt rõ tương phản với nhu mô lành ngấm thuốc cản cản quang 16 Máy chụp cắt lớp vi tính Hình 5: Hình ảnh CT sọ não Hình Hình ảnh chụp Ctscanner sọ não Ảnh trái sọ não bình thường Ảnh phải ổ sán não thùy chẩm phải (mũi tên) 17 Máy chụp cắt lớp vi tính Chương 3: Nguyên lý tái tạo ảnh CT 3.1: Nguyên tắc chung: - Nguyên lý quét đơn giản hình minh họa, phép chiếu đặc trưng vị trí η trọng hệ tọa độ η, ξ lệch góc φ so với hệ tọa độ gốc x, y - Cường độ J đo cảm biến phụ thuộc vào góc chiếu φ, vị trí η cường độ tia tới 𝐽0 : - Thơng qua tồn giá trị J(φ, η) đo tính hệ số suy giảm µ lớp cắt Giải phương trình tích phân tính µ Tuy nhiên để thuận tiện, trước hết cần biến đổi phương trình thành phương trình tích phân tuyến tính cách lập mối quan hệ J(φ, η) 𝐽0 lấy loga vế: Trong Pφ(η) liệu phép chiếu theo hướng φ vị trí η Hình 1: Hệ thống tọa độ máy CT 18 Máy chụp cắt lớp vi tính - Trong nhiều hệ thống CT phép tính loga thực cơng đoạn q trình tích lũy liệu liệu Pφ(η) truyền tới máy tính, phép lấy loga phần trình xử lý liệu đo hàm Pφ phép chiếu - Có hai phương pháp khác áp dụng cho việc giải phương trình tích phân Trong phương pháp, phương trình viết dạng rời rạc – tức chuyển đổi thành hệ phương trình đại số tuyến tính sau giải hệ phương trình Cịn phương pháp khác người ta ứng dụng cơng thức gần - Một máy tính mini thực cơng việc tính tốn để tái tạo ảnh Máy tính thường bao gồm phần tử tính tốn đặc biệt đáp ứng u cầu giải thuật tốn CT việc xử lý tái tạo ảnh nhanh chóng 3.2: Q trình tái tạo ảnh CT: - Ảnh CT bắt đầu với việc quét pha Trong pha đó, chùm tia X mỏng có hướng chiếu xuyên qua cạnh (edges) phần thể để tạo ảnh Bức xạ qua phần thể đo dãy detector Các detector tạo ảnh CT hồn chỉnh mà cho hình viền đường chiếu Dữ liệu đường viền đo suy giảm tia X từ bóng phát tia tới detector riêng lẻ Để có đủ thơng tin cho việc tạo nên ảnh đầy đủ, chùm tia X quay vòng, quét, xung quanh thiết diện cắt để tạo nên đường viền từ góc độ khác Điển hình, hàng trăm vùng tạo liệu đường viền vùng lưu trữ nhớ máy tính Tổng số đo đâm xuyên tạo nên số vùng số tia X nằm khoảng giới hạn cho vùng Tổng thời gian quét cho lớp cắt khoảng từ 0.35s tới 15s, phụ thuộc vào việc thiết kế máy quét (scanner mechanism) người điều khiển chọn kiểu quét thay đổi Chất lượng ảnh có cải tiến cách tăng thời gian qt 19 Máy chụp cắt lớp vi tính Hình 2: Ma trận ảnh Housfield - Pha thứ việc tạo ảnh dựng ảnh Quét pha định dạng ảnh CT thực máy tính số, phần hệ thống CT Dựng ảnh thực q trình tốn học việc chuyển đổi liệu quét vùng (views) riêng lẻ dạng số hố, số hóa ảnh ảnh Ảnh cấu tạo dãy phần tử ảnh riêng lẻ gọi pixel Những pixel đặc trưng giá trị số, số CT Các giá trị đặc biệt cho pixell quan hệ với mật độ mô nguyên tố thể tích tương ứng gọi voxel Dựng ảnh thường vài giây, phụ thuộc vào phức tạp ảnh khả máy tính Ảnh số lưu trữ nhớ máy tính - Pha cuối chuyển đổi ảnh số thành hiển thị video nhìn trực tiếp ghi phim Bước thực thành phần điện tử thực chức chuyển đổi số sang tương tự 20 Máy chụp cắt lớp vi tính Hình 3: Tái tạo ảnh từ liệu - Mối quan hệ giửa giá trị số CT chuyển màu (shades) mức xám độ sáng ảnh xác định rõ việc lựa chọn mức cửa sổ (window) người điều khiển - Có thể thấy cửa sổ bao hàm từ mức xám cao (upper) tới mức xám thấp (lower), thay đổi độ sáng mức xám ảnh hiển thị Việc window đặt để xác định số CT khoảng rộng bao hàm toàn mức xám bên ảnh (image gray scale) - Mỗi lớp cắt chia nhiều đơn vị thể tích có bề mặt vng cạnh 0,5-2 mm dày 1-10 mm Mỗi đơn vị thể tích lên ảnh điểm nhỏ (điểm ảnh) Tổng hợp điểm ảnh tạo thành quang ảnh Dựa vào độ hấp thu tia X đơn vị thể tích, máy tính tính tỉ trọng trung bình đơn vị thể tích ghi lại Các cấu trúc hấp thu nhiều tia X tỉ trọng cao Dựa vào hệ số suy giảm tuyến tính chùm tia X, người ta tính tỉ trọng cấu trúc theo đơn vị Housfield (đơn vị H) theo công thức: N(H) = 𝑀(𝑥) – 𝑀(𝐻2𝑂) 𝑀(𝐻2𝑂) xK + N(h) trị số tỉ trọng tính đơn vị Housfield cấu trúc x + M(x) hệ số suy giảm tuyến tính quang tuyến X qua đơn vị thể tích x 21 Máy chụp cắt lớp vi tính + M(H2O) hệ số suy giảm tuyến tính quang tuyến X qua đơn vị thể tích nước tinh khiết + K hệ số 1000 theo Housfield đưa chấp nhận Theo công thức người ta tính được: Nước có trọng lượng 1g/cm3 = đơn vị H Khơng khí có trọng lượng 0,003g/cm3 = -1000 đơn vị H Xương đặc có trọng lượng 1,7g/cm3 22 = +17 000 đơn vị H Máy chụp cắt lớp vi tính Tài liệu tham khảo [1] SGK Chẩn đốn hình ảnh, PGS TS Nguyễn Duy Huề & PGS TS Phạm Minh Thông, NXB Giáo dục Việt Nam [2]https://www.kau.edu.sa/Files/0012718/Files/59229_Xray%20tube%20in%20CT%2 0scanner.pdf [3] https://www.slideshare.net/sandipsuman1/ct-tube-and-detectors-71895793 [4] https://www.youtube.com/watch?v=4pb1f79h7_I [5]https://www.healthcare.siemens.com/computed-tomography/single-sourcect/somatom-perspective/technical-specifications [6] https://e-katalog.lkpp.go.id/backend/produk/download /108159 [7]https://www.medimagingsales.com/wp-content/uploads/2014/11/Toshiba-Aquilion16-Technical-Specifications.pdf 23 ... ảnh CT: 19 Tài liệu tham khảo 23 M? ?y chụp cắt lớp vi tính DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: M? ?y CT scaner Hình 2: Thế hệ m? ?y CT thứ Hình 3: Thế hệ m? ?y CT. .. Thế hệ m? ?y CT thứ ba Hình 5: Thế hệ m? ?y CT thứ tư Hình 1: Sơ đồ nguyên lý chụp cắt lớp vi tính 10 Hình 2: Mã hóa hình ảnh CT 11 Hình 3: Cấu tạo m? ?y CT Toshiba... tính (CT scanner) tồn thân đầu tiên, thời gian chụp quang ảnh vài phút - 19 77 thị trường giới xuất loại m? ?y chụp CTscan với thời gian chụp quang ảnh 20 gi? ?y Cho đến hệ m? ?y chụp CTscan đời + M? ?y hệ