Công nghệ tạo ảnh X quang kỹ thuật số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Bộ môn: Công nghệ điện tử và kỹ thuật y sinh
********

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH I

Đề tài: Cơng nghệ tạo ảnh X quang kỹ thuật số
Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Thái Hà
Sinh viên thực hiện:
Trịnh Hải Đăng

MSSV:20130906

ĐTVT 05-K58

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2016


Mục lục

CHƯƠNG 6: THIẾT BỊ BĂNG CASSETTE VÀ THU NHẬN ẢNH.
A. Các vấn đề được thể hiện trong chương:
•
•
•
•
•
•
•
•

•
•

Tấm thu dạng phẳng
Chuyển đổi trực tiếp
Chuyển đổi gián tiếp
Công nghệ chế tạo mạch tích hợp CMOS
Thám hiệu suất lượng tử
Kích thước đầu dị
Độ phân giải khơng gian
Kích thước điểm ảnh và kích thước ma trận
Hệ số kĩ thuật và các thiết bị lựa chọn
Khả năng lỗi băng cassett thu nhận ảnh

B. Mục tiêu của chương
1. Mô tả cấu trúc của các hệ thống băng cassett trực tiếp và gián tiếp
2. Phân biệt giữa hình ảnh chụp trực tiếp và gián tiếp
3. Danh sách các bước để tia X chuyển đổi kỹ thuật số với máy dị silicon vơ định
hình
4. Thảo luận về các chức năng của một thiết bị tích điện kép
5. So sánh hiệu quả dò thám lượng tử của các hệ thống băng cassett trên
6. Giải thích tầm quan trọng của kích thước đầu dị và định hướng
7. Thảo luận về các yếu tố ảnh hướng đến độ phân giải khơng gian trong các hệ
thống băng cassett
C. Từ khóa
•
•
•
•

Cesium Iodide (CsI) scintillator
Charge-coupled devices (CCDs
Complementary metal oxide silicon (CMOS)
Detective quantum efficiency (DQE)


•
•
•
•
•
•
•
•

Kích thước đầu dị
Chuyển đổi trực tiếp
Tạo bộ nhớ điện tử
Field effect transistor (FET)
Flat-panel detector
Chuyển đổi gián tiếp
Rare-earth scintillator
Thin-film transistor (TFT)

Tạo ảnh X quang kỹ thuật số (DR) là một cách để ghi lại hình ảnh của tia X sau khi
đi qua bệnh nhân. Trong chụp X quang kỹ thuật số bao gồm cả chụp X quang điện
toán và các phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp chụp ảnh kỹ thuật số, thuật ngữ
DR được sử dụng để mô tả việc ghi lại hình ảnh trên một thiết bị điện tử có thể đọc
được. Khơng giống như CR, DR được nối trực tiếp vói các hệ thống xử lý hình ảnh
và băng cassett. Trong đầu thu DR, các vật liệu được sử dụng để thu nhận tín hiệu

của tia X và các cảm biến được đóng chặt trong một hộp cứng. Mảng máy dị
transistor màng mỏng (TFT) có thể được sử dụng trong hai loại máy chuyển đổi
trực tiếp và gián tiếp.
D. Nội dung
1. Tấm thu dạng phẳng

Đầu dò màn phẳng bao gồm một màng quang dẫn, selen vô định hình (a-Se), cái
này có thể giữ lại năng lượng trên bề mặt nó mà sau đó có thể được đọc bởi TFT.
Đầu dò này cũng bao gồm silicon và tấm thu CCD

a. Chuyển đổi trực tiếp
Trong chuyển đổi trực tiếp, các photon tia X được hấp thụ bởi các vật liệu
phủ và ngay lập tức chuyển thảnh tín hiệu điện. Các tấm DR có chất phóng xạ
chuyển đổi hoặc quang dẫn, thường được làm bằng Selen vơ định hình. Chất này
hấp thụ tia X và chuyển đổi chúng thành electron, được lưu trữ trong các đầu dò


TFT

(Hình 6-1). Các bóng dẫn màng mỏng (TFT) là một loại IC điện tích

rộng được chế tạo bằng cách ngưng tụ một số chất bán dẫn lên một màng mỏng, có

nhiều các pixel, mỗi pixel chứa một photodiode có thể hấp thụ các electron và tạo
ra điện tích. Một transistor hiệu ứng trường (FET) hay TFT silic phân lập mỗi phân
tử pixel và thực hiện như một công tắc để gửi những tín hiệu điện cho bộ xử lý
hình ảnh (Hình 6-2). Hơn 1 triệu điểm ảnh có thể được đọc và chuyển đổi thành
một hình ảnh kỹ thuật số trong vòng chưa đầy 1 giây. Mỗi dòng của bộ chuyển đổi
TFT liên quan với mỗi một tụ điện lưu trữ, cho phép xả điện tích khi bộ chuyển
mạch đóng lại. Các thông tin được chuyển vào một cột dữ liệu và đọc ra bằng thiết

bị điện tử chuyên dụng. Mạch tích hợp silicon được kết nối dọc theo các cạnh của
ma trận đầu dị. Trên một mặt, mạch tích hợp kiểm sốt qt dịng, mặt cịn lại ít
nhiễu, khuếch đại có độ nhạy cao thực hiện việc chuyển đổi để đọc tín hiệu ra, từ
tương tự sang số. Thiết bị điện tử số tốc độ cao được sử dụng để đạt được việc thu
nhận và xử lý ảnh nhanh chóng.


b. Chuyển đổi gián tiếp
Đầu thu chuyển đổi gián tiếp tương tự như đầu dò trực tiếp, cái mà họ sử
dụng công nghệ TFT. Không giống như chuyển đổi trực tiếp, chuyển đổi gián tiếp

là một quá trình 2 bước: photon tia X sẽ được chuyển thành ánh sáng, sau đo các
photon ánh sáng được chuyển thành tín hiệu điện. Một lớp chất nhấp nháy chuyển
đổi X quang thành ánh sáng nhìn thấy được, ánh sáng sau đó được chuyển đổi
thành điện bởi bộ tách sóng quang như mảng silicon vơ định hình hoặc các thiết bị
tích điện kép (CCD). Photon tia X được hấp thụ bởi một lớp chất nhấp nháy trong
tấm ảnh, có thể chuyển đổi năng lượng tia X thành năng lượng photon ánh sáng.
Một mảng quang được tạo thành từ các pixel nhỏ, chuyển đổi ánh sáng thành điện
tích. Mỗi pixel chứa một photodiode hấp thụ ánh sáng từ lớp chất nhấp nháy và tạo
ra tín hiệu điện. FET hoặc silicon TFT cô lập mỗi phân tử pixel và thực hiện như
một công tắc để gửi những tín hiệu điện đến bộ xử lý hình ảnh. Tương tự như
chuyển đổi trực tiếp, hơn 1 triệu điểm ảnh có thể được đọc và tổng hợp thành hình
ảnh trong vịng chưa đầy 1 giây (Hình 6-3)
•

Tấm thu silicon vơ định hình: đây là loại cảm biến hình phẳng sử dụng màng
mỏng silicon tích hợp với các mảng photodiode. Những photodiode được
phủ tinh thể Cesium Iodide (CsI) hoặc một lớp chất nhấp nháy đất hiếm
(terbi pha tạp gadolinium dioxide sulfur). Khi lớp chất nhấp nháy thu nhận
được tia X, nó sẽ phát ra ánh sáng nhìn thấy tương ứng với năng lượng tia X

thu được. Các photon ánh sáng sau đó được chuyển đổi thành điện bởi các


mảng photodiode. Không giống như các hệ thống chuyển đổi trực tiếp dựa
trên selen vơ định hình, loại cơng nghệ đầu thu chuyển đổi gián tiếp địi hỏi
một q trình hai bước để phát hiện tia X. Các chất nhấp nháy chuyển đổi
các chùm tia X thành ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng sau đó được chuyển
đổi thành tín hiệu điện bởi bộ dò ánh sáng, chẳng hạn như diode tách sóng
quang silic vơ định hình.


•

Tấm thu CsI: một loại mới của máy dò silicon vơ định hình sử dụng lớp chất
nhấp nháy CsI. Các lớp chất nhấp nháy được làm bằng cách phát triển tinh
thể rất mỏng, làm việc như các ống dẫn sáng (Hình 6-4). Điều này cho phép
phát hiện ra nhiều hơn tia X và hầu như khơng có sự lan truyền ánh sáng

theo hướng khác. Những chất đó hấp thụ photon tia X và chuyển đổi thành
năng lượng ánh sáng. Năng lượng ánh sáng sẽ được đưa đến tiếp các mảng
diode tách sóng quang silic vơ định hình. Khi ánh sáng va chạm vào mảng,
tín hiệu sẽ giảm tương ứng với ánh sáng nhận được. Mỗi photodiode đại
diện cho một điểm ảnh và năng lượng được nạp cho photodiode sẽ được
chuyển đổi thành dữ liệu số. Nhiễu của quá trình này là rất thấp và rất nhanh
(khoảng 30 triệu điểm ảnh/giây).
•

Charge-Coupled Devices (CCDs): hệ thống chuyển đổi gián tiếp cổ xưa nhất
dựa trên các thiết bị tích điện kép (CCD). Photon tia X tương tác với một vật
liệu lấp lánh như phospho photostimulable và tín hiệu này được kết hợp

hoặc liên kết bởi ống kính hoặc sợi quang hoạt động như máy ảnh. Những
máy ảnh này làm giảm kích thước của hình ảnh ánh sáng nhìn thấy và

chuyển hình ảnh tới một hoặc nhiều CCD nhỏ hơn cái mà chuyển đổi ánh
sáng thành điện tích. Năng lượng này được lưu trữ trong một mơ hình tuần
tự và gửi đến một bộ chuyển đổi tương tự-số. Mặc dù các máy dò CCD dựa
trên yêu cầu cách ly quang và giảm kích thước hình ảnh nhưng vẫn được sử
dụng rộng rãi và chi phí thấp (Hình 6-5).
2. Cơng nghệ CMOS

Được phát triển bởi NASA, CMOS sử dụng cảm biến điểm ảnh chuyên
dụng, khi va chạm với photon tia X thì chuyển đổi năng lượng đó thành photon ánh
sáng và lưu trữ chúng trong tụ điện. Mỗi điểm ảnh có một bộ khuếch đại, nó bật tắt
bởi mạch bên trong các điểm ảnh, chuyển đổi các photon ánh sáng thành điện tích.
Điện áp từ bộ khuếch đại được biến đổi bởi một bộ chuyển đổi tương tự sang tín
hiệu số. Hệ thống này có hiệu quả cao và tiêu tốn ít diện tích hơn CCD


3. Hiệu quả thám tử học lượng tử
Hiệu quả của một hệ thống chuyển đổi tín hiệu đầu vào là tia X thành một
hình ảnh đầu ra gọi là hiệu quả thám tử học lượng tử (DQE). DQE là một phép đo
phần trăm của tia X được hấp thụ khi chúng đập vào màn thu. Trên tồn tun tính,
vĩ độ đầu vào/đầu ra đặc trưng của hệ thống CR tương đối so với hệ thống màn
hình/phim dẫn đến một vĩ độ DQE rộng hơn cho CR, điều đó có nghĩa là CR có
khả năng chuyển đổi các tia X hữu ích đến đầu ra tiếp xúc trên một phạm vi rộng
hơn có thể được bố trí với các hệ thống màn hình/phim. Nói cách khác, CR ghi lại
tất cả các lân quang ở đầu ra. Hệ thống có hiệu quả lượng tử cao hơn có thể tạo ra
hình ảnh chất lượng cao tại liều thấp hơn.

Công nghệ chụp DR gián tiếp và trực tiếp đã tăng DQE hơn CR. Tuy nhiên,
cơng nghệ chụp ảnh DR trực tiếp khơng có bước chuyển đổi thành ánh sáng do đó
khơng có hiện tượng lan ánh sáng, tăng DQE cao nhất. Nó khơng có ánh sáng mờ ở
tín hiệu đầu ra; liều ít hơn so với CR và cho chất lượng tạo ảnh cao hơn. Với
CMOS, hệ thống chụp gián tiếp DR không những có thể thu nhận ảnh trực tiếp vì
các ống ánh sáng tinh thể, mà còn ngăn ngừa ánh sáng lan truyền.
DQE của các thiết bị thu thay đổi điện áp đỉnh (kVp), nhưng nói chung là
DQE của hệ thống dựa trên selenium và phosphor cao hơn so với CR, CCD và hệ
thống CMOS. CCD đặc biệt có vấn đề với chụp ánh sáng yếu.
Diện tích của một mảng TFT là hạn chế bởi vì cấu trúc ma trận. Điều này
cũng ảnh hưởng đến kích thước và số lượng điểm ảnh có sẵn. Được biết đến như là
yếu tố làm lớn diện tích vùng diode tách sóng quan TFT, phát hiện được nhiều hơn
các bức xạ và tạo ra số lượng tín hiệu lớn hơn. Do đó các mảng TFT lớn hơn có
DQE cao hơn.
4. Kích thước đầu thu
Kích thước đầu thu là rất quan trọng. Đầu thu phải đủ lớn để bao phủ toàn
bộ khu vực được chụp ảnh và đủ nhỏ để làm việc. Đối với chụp X quang ngực, các


đầu thu cần có kích thước ít nhất là 17*17 inch để đủ cho cả chiều dọc và chiều
ngang cơ thể. Các trường hợp đặc biệt như chân và chứng vẹo cột sống có thể yêu
cầu máy đo chuyên dụng.
5. Độ phân giải khơng gian
Tùy thuộc vào đặc tính vật lý của đầu thu, độ phân giải khơng gian có thể
khác nhau. Độ phân giải không gian của Selen vô định hình cho đầu thu trực tiếp
và CsI cho các đầu thu gián tiếp là cao hơn so với đầu dị CR nhưng cao hơn so với
phim/màn hình chụp X quang thường quy. Quá trình xử lý hình ảnh, trong một nỗ
lực để thay đổi độ sắc nét của hình ảnh, có thể dẫn đến nhiễu q mức. Hình ảnh
kỹ thuật số có thể được xử lý để làm thay đổi độ sắc nét một cách rõ ràng; tuy
nhiên, xử lý quá mức có thể dẫn đến sự gia tăng nhiễu. Độ phân giải tốt nhất sẽ đạt

được bằng cách sử dụng các yếu tố kỹ thuật và vật liệu thích hợp.
6. Kích thước điểm ảnh và kích thước ma trận
Độ phân giải của một hình ảnh được xác đinh bởi kích thước của các điểm
ảnh và khoảng cách giữa chúng hoặc khoảng cách vật lý giữa các điểm ảnh. Nhiều
điểm ảnh khơng ln ln có nghĩa là độ phân giải tốt hơn vì số lượng tán xạ tia X,
tán xạ ánh sáng tăng lên trong tụ cảm. Ma trận lớn hơn kết hợp với kích thước
điểm ảnh nhỏ sẽ làm tăng độ phân giải nhưng nó có thể khơng được thực hiện để
sử dụng ma trận lớn. Ma trận lớn hơn dẫn đến kích thước của hình ảnh lớn hơn và
nhiều hơn không gian cần thiết cho mạng truyền dẫn và lưu trữ hình ảnh (PACS).
Thơng thường, 2000 điểm ảnh/hàng là đủ cho hầu hết các chẩn đốn, kích thước
điểm ảnh nhỏ hơn có thể cần thiết cho chụp X quang vú. Kích thước điểm ảnh
trong màn hình TFT có liên quan đến việc thiết kế các yếu tố điện dung và các yếu
tố khác của thiết bị


7. Thông số kỹ thuật và các thiết bị điều chỉnh.
Việc lựa chọn kVp, mAs, khoảng cách, chuẩn trực và đánh dấu giải phẫu là
như nhau cho các hệ thống băng cassettless. Thơng thường chỉ có một tiếp xúc
được thực hiện tại một thời điểm trên các thụ thể hình ảnh, nhưng nó khơng có
nghĩa chuẩn trực là khơng cần thiết. Trong thực tế, chuẩn trực có thể quan trọng
hơn bởi vì các hệ thống băng casset rất nhạy cảm với các bức xạ tán xạ. Lưới lọc
được sử dụng trong bất kì hệ thống hình ảnh, nó ln ln có khả năng can thiệp
đến các hàng điểm ảnh, kết quả là lỗi mẫu Moire. Các tương tác của lưới khơng dễ
dàng có thể xác định và ln làm giảm chất lượng hình ảnh, vì vậy nên thận trọng
và lựa chọn đúng đắn loại lưới lọc.
8. Khả năng lỗi băng cassett thu nhận ảnh.
Mặc dù việc chuyển đổi của tia X sang tín hiệu số diễn ra rất nhanh chóng,
tuy nhiên từng bước chuyển đổi lại có khả năng bị mất tín hiệu. Nguyên nhân
chính của nhiễu trong hệ thống là nhiễu điện tử, đây là yếu tố hạn chế chất lượng
chính. Truyền tín hiệu điện khơng đầy đủ sẽ gây ra sai trong các giá trị điểm ảnh,

làm giảm chất lượng hình ảnh. Ngồi ra, những bước chuyển năng lượng trong
chuỗi được thực hiện q nhanh có thể khơng đủ thời gian để truyền tồn bộ tín
hiệu. Đầu đọc phát hiện được xây dựng có thể bảo vệ chống lại điều này. Không
phải tất cả các hệ thống cassetteless đều thích hợp với tốc độ cao, chụp liên tiếp
nhanh chóng như huỳnh quang.
9. Tóm lược
•

Có 2 loại hệ thống hình ảnh số Cassetteless: trực tiếp và gián tiếp

•

Cảm biến trực tiếp là mảng TFT silic vơ định hình được phủ selen vơ định
hình

•

Cảm biến trực tiếp hấp thụ photon tia X và ngay lập tức chuyển đổi chúng
sang tín hiệu điện tích


•

Đầu thu chuyển đổi gián tiếp sử dụng chất nhấp nháy có thể chuyển đổi tia
X thành ánh sáng nhìn thấy, sau đó chuyển thành tín hiệu điện

•

CCDs hoạt động như máy thu ảnh nhỏ, chuyển đổi ánh sáng được tạo ra bởi
sự tương tác tia X với chất lân quang photostimulable thành điện tích.

•

Điểm ảnh và kích thước ma trận quan trọng trong cả việc xác định độ phân
giải và kích thước của hình ảnh được lưu trữ trong hệ thống PACS. Trong
công nghê TFT, cả điểm ảnh và kích thước ma trận được xác định bởi số
lượng của khu vực có thể được lấp đầy bởi photon.

•

Các thơng số kỹ thuật và trang thiết bị trong cassetteless tương đương với hệ
thống sử dụng băng cassett, nhưng có thể quan trọng hơn trong kỹ thuật sử
dụng lưới và chuẩn trực

•

Chuyển tiếp khơng đầy đủ của các tín hiệu được tạo ra trong thụ thể
cassettelss hoặc năng lượng của các tín hiệu được giữ lại bởi các thụ thẻ có
thể gây ra các hiện vật, đặc biệt với việc thu nhận tín hiệu ngắn và nhanh.


CHƯƠNG 7: THAO TÁC VÀ XỬ LÝ ẢNH X QUANG KỸ THUẬT
SỐ
A. Các vấn đề được thể hiện trong chương:
•

Thao tác và xử lý ảnh X quang kỹ thuật số

•

Chức năng đọc chụp X quang điện tốn

•

Lấy mẫu hình ảnh CR

•

Lấy mẫu hình ảnh chụp X quang kỹ thuật số

•

Chức năng chuyển giao điều chế

•

Chức năng quản lý chất lượng trạm cơng việc

•

Chức năng cơ bản của hệ thống xử lý

•

Quản lý hình ảnh

B. Mục tiêu của chương
1. Mơ tả sự hình thành của một biểu đồ hình ảnh
2. Thảo luận về việc thay đổi tỷ lệ tự động
3. So sánh vĩ độ hình ảnh trong hình ảnh kỹ thuật số với phim/màn hình chụp X

quang
4. Liệt kê các chức năng của các thông số nâng cao độ tương phản
5. Nêu định lý Nyquist
6. Mô tả ảnh hưởng của thuật tốn ứng dụng khơng đúng cách
7. Giải thích chức năng chuyển điều chế
8. Thảo luận về các mục đích và chức năng của các yếu tố xử lý ảnh
9. Mô tả các yếu tố quan trọng trong quản lý hình ảnh
C. Từ khóa
•

Truy vấn lưu trữ

•

Thay đổi tỷ lệ tự động

•

Thao tác tương phản


•

Mở rộng đường biên

•

Lọc thơng cao

•

Biểu đồ ánh sáng

•

Hình ảnh chú thích

•

Lọc thơng thấp

•

Độ phóng đại

•

Nhãn gửi

•

Chức năng chuyển giao điều chế

•

Định lý Nyquist

•

Nhân khẩu học bệnh nhân

•

Shuttering

•

Làm mịn

•

Độ phân giải tần số khơng gian

•

Định hướng hình ảnh

•

Lấy mẫu hình ảnh

D. Nội dung
1. Thao tác và xử lý ảnh X quang kỹ thuật số
Khi photon tia X được chuyển đổi thành tín hiệu điện, các tín hiệu này sẵn
sàng để xử lý và thao tác. Điều đúng cho cả hai loại băng cassetteless và cassettebased. Xử lý số và điểu khiển các thao tác hình ảnh cũng tương đồng với cả hai hệ
thống.
Tiền xử lý diễn ra trong máy tính, nơi mà các thuật tốn xác định biều đồ
hình ảnh. Xử lý sau được thực hiện bởi các kỹ thuật viên, thông qua các chức năng
sử dụng khác nhau. Phương pháp tiền xử lý kỹ thuật số tùy theo từng mặt hàng cụ
thể, do đó chỉ các thơng tin chung được nêu ra ở đây.

2. Chức năng đọc chụp X quang điện toán
Chụp X quang điện toán (CR) là tấm ảnh ghi lại một loạt các tiếp xúc của tia
X. Nếu toàn bộ vùng tiếp xúc được số hóa, dẫn đến mật độ phân giải thấp. Để tránh
điều này, quy trình nhận dữ liệu tiếp xúc chỉ trong phạm vi tiếp xúc với mật độ tối
ưu. Các chương trình nhận dữ liệu tìm kiếm giải phẫu được ghi tên các tấm ảnh
bằng cách tìm cạnh các chuẩn trực, và sau đó loại bỏ phân tán bên ngoại chuẩn
trực. Sai sót của hệ tống trong việc tìm cạnh chuẩn trực có thể dẫn đến thu thập dữ
liệu khơng chính xác và hình ảnh có thể quá sáng hoặc quá tối. Các dữ liệu trong
khu vực chuần trực tạo ra một đại diện đồ họa của mật độ tối ưu được gọi là một
biểu đồ. Bởi vì thơng tin trong khu vực chuần trực là tín hiệu đó sẽ được sử dụng
cho các dữ liệu hình ảnh, thông tin này là nguồn gốc của các chỉ số dữ liệu tiếp xúc
với nhà cung cấp cụ thể.
3. Lấy mẫu ảnh CR
Với hình ảnh lấy mẫu, các tấm được qt và vị trí của hình ảnh, định hướng
của nó được xác định. Độ lớn của các tín hiệu sau đó được xác định và đặt lên mỗi
điểm ảnh. Một biểu đồ được tạo ra từ dữ liệu hình ảnh, cho phép hệ thống tìm kiếm
các tín hiệu có ích bằng cách xác định vị trí tối thiểu (S1) và tín hiệu (S2) tối đa
trong vịng khu vực hình ảnh giải phẫu. Biểu đồ xác định mật độ tất cả trên tấm
ảnh, có trục X là số lượng tiếp xúc, trục Y là số lượng điểm ảnh cho tiếp xúc. Biều
đồ này có các đỉnh và vùng thấp khác nhau sơ với từng phần cơ thể. Năng lượng
thấp (kVp) cung cấp một biểu đồ rộng hơn, năng lượng cao (kVp) cho một biểu đồ
đẹp hơn. Biểu đồ cho thấy sự phân bố của các giá trị điểm ảnh cho các tiếp xúc.
Phân tích biểu đồ rất phức tạp. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải biết rằng
hình dạng của biều đồ là giải phẫu cụ thể, tương đối ổn định cho các phần tiếp xúc.
Ví dụ: hình dạng của biểu đồ được tao ra từ chụp X quang ngực của một bệnh nhân
người lớn sẽ khác với biểu đồ được tạo ra từ một bức ảnh chụp đầu gối nhi. Đây là
lý do tại sao nó là rất quan trọng để lựa chọn các khu vực giải phẫu chính xác cho

menu trước khi chụp cho bệnh nhân. Các dữ liệu thô được sử dụng để tạo thành
các biểu đồ được so sánh với một biểu đồ bình thường của cùng một phần cơ thể
bằng máy tính. (Hình 7-1).

a. Định lý Nyquist
Định lý Nyquist nói rằng khi lấy mẫu một tín hiệu (chẳng hạn chuyển từ
tương tự sang số), tần số lẫy mẫu phải lớn hơn gấp đôi dải chiều rộng của các tín
hiệu đầu vào do đó việc xây dựng lại hình ảnh ban đầu sẽ gần như hồn hảo. Trong
hình ảnh kỹ thuật số, ít nhất là gấp đơi số lượng điểm ảnh cần thiết để tạo thành
hình ảnh được lấy mẫu. Nếu quá ít điểm ảnh được lấy mẫu, hình ảnh sẽ có độ phân
giải kém.


Số lượng chuyển đổi xảy ra trong CR – điện tử thành ánh sáng, ánh sáng
thành thơng tin số, tín hiệu số thành tín hiều tương tự - kết quả là mất mát các
thành phần chi tiết. Photon ánh sáng khơng truyền theo một hướng, vì vậy một số
ánh sáng sẽ bị mất trong quá trình chuyển đổi ánh sáng thành kỹ thuật số, vì các
photon ánh sáng phải trải ra. Bởi vì có một khoảng cách nhỏ giữa bề mặt tấm
phosphor và diode quang của tấm nhân quang, một số ánh sáng sẽ trải rộng ra khỏi
đó dẫn đến mất thơng tin. Ngồi ra, mặc dù các tấm ảnh có thể lưu trữ điện tử cho
một khoảng thời gian dài, tuy nhiên vẫn dẫn đến việc mất năng lượng. Khi tia laser
kích thích những điện tử, một số điện tử có năng lượng thấp sẽ thốt ra khỏi các
lớp đang hoạt động, nhưng nếu đủ năng lượng bị mất, số điện tử năng lượng thấp
sẽ khơng kích thích đủ để thốt khỏi và thơng tin sẽ bị mất. Tất cả các nhà sản xuất
đề nghị những tấm ảnh được đọc càng sớm càng tốt để tránh mất mát này.
4. Lấy mẫu hình ảnh chụp X quang kỹ thuật số
Mặc dù cả chụp X quang trực tiếp và gián tiếp đều mất ít tín hiệu ánh sáng,
nhưng định lý Nyquist vẫn được áp dụng để đảm báo rằng tín hiệu được lấy mẫu
đủ. Bởi vì mẫu được xử lý trước bằng máy tính ngay lập tức, việc mât tín hiệu sẽ

được giảm đi mặc dù nó vẫn xảy ra.
a. Xung răng cưa
Khi tần số không gian lớn hơn tần số Nyquist, và lẫy mẫu xảy ra ít hơn hai
lần mỗi chu kỳ, thơng tin bị mất, một tính hiệu biến động được sinh ra. Một hình
ảnh được sinh ra, xuất hiện như hai hình ảnh chồng lên nhau nhưng lệch nhau, dẫn
đến một hiệu ứng Moire. Đây có thể là vấn về gây ra bởi lưới. Điều quan trọng là
kỹ thuật viên phải nhìn vào cả hai (Hình 7-2)


b. Thay đổi tỉ lệ tự động
Khi sự tiếp xúc nhiều hơn hoặc ít hơn so với những gì cần để sản xuất một
hình ảnh, thay đổi tỉ lệ tự động được thực hiện để hiển thị các điểm ảnh cho các
khu vực quan tâm. Từ động thay đổi tỉ lệ có nghĩa là hình ảnh được tạo ra với đồng
nhất mật độ và độ tương phản, bất kể số lượng tiếp xúc. Vấn đề xảy ra với thay đổi
tỉ lệ khi chiếu xạ quá ít, kết quả là đốm lượng tử, hoặc chiếu xạ quá nhiều được sử
dụng, dẫn đến việc mất độ tương phản và sự mất mát các cạnh riêng biệt do tăng
các tia tán xạ. Thay đổi tỷ lệ không thể thay thế cho các yếu tố kỹ thuật thích hợp.
Đó là một mối nguy hiểm thực sự. Dựa trên hệ thống để sửa chữa một hình ảnh
thơng qua việc thay đổi tỉ lệ và như vậy bằng các sử dụng mAs cao hơn giá trị cần
thiết để tránh đốm lượng tử.
c. Biều đồ tham chiếu
Biểu đồ tham chiếu (LUT) là một biểu đồ giá trị độ sáng có nguồn gốc trong
q trình thu ảnh. LUT được sử dụng như một tài liệu tham khảo để đánh giá các
thông tin và sửa các giá trị độ sáng. Đây là một chức năng lập bản đồ, trong đó tất


cả các điểm ảnh (với mỗi giá trị độ tối cụ thể) được thay đổi thành một giá trị màu
xám mới. Hình ảnh kết quả sẽ có sự xuất hiện phù hợp về độ sáng (mật độ) và độ
tương phản. Có mỗi LUT cho mỗi một giải phẫu. LUT được vẽ đồ thị bằng cách vẽ
các giá trị ban đầu khác nhau, 0-255 trên trục ngang và các giá trị mới (còn khoảng

từ 0 đến 255) trên chục thẳng đứng. Ngược lại có thể được tăng hoặc giảm bằng
cách thay đổi độ dốc của đồ thì này. Độ sáng (mật độ) có thể được tăng hoặc giảm
bằng cách chuyển các dịng lên hoặc xuống ở trục Y (Hình 7-3).

d. Vĩ độ
Vĩ độ đề cập đến số lượng lỗi có thể có và dẫn đến việc giữ một hình
anhrchaats lượng. Biểu đồ DR hiển thị một phạm vi tiếp xúc rất rộng vì thay đổi tỉ
lệ tự động của các điểm ảnh. Các vĩ độ phơi sáng lớn hơn so với màn hình/phim
chiếu xạ. Trong CR nếu chiếu xạ nhiều hơn 50% so với chiếu xạ lý tưởng, kết quả
là đốm lượng tử. Nếu chiếu xạ hơn 200% so với chiếu xạ lý tưởng kết quả là mất
độ tương phản. Sự khác biệt lớn nhất giữa chụp X quang kỹ thuật số và phim/màn
hình nằm ở khả năng thao tác các giá trị điểm ảnh được số hóa, dẫn đến những
chiếu xạ theo bề rộng nhiều hơn. KVp đúng và mAs đúng sẽ ngăn chặn việc đốm
lượng tử và mất tương phản
Kodak (Rochester, NY) đã bổ sung thêm một tính năng để hệ thống của CR,
nó được gọi là xử lý hình ảnh trực quan nâng cao (EVP). EVP chẩn đốn chất
lượng hình ảnh đến một cấp độ mới bằng cách tăng vĩ độ trong khi vẫn giữ độ


tương phản của chi tiết hình ảnh. Quá trình EVP của Kodak giảm số cửa sổ và làm
phẳng các chi tiết trên mơ dầy ở các máy trạm (Hình 7-4)

5. Chức năng chuyển giao điều chế
Khả năng của một hệ thống để ghi lại tần số khơng gian có sẵn được gọi là
chức năng chuyển chế (MTF). Tổng của các thành phần trong một hệ thống lưu trữ
không thể lớn hơn so với tồn thể hệ thống. Điều này có nghĩa là khi chức năng
của bất kì của thành phần bị hỏng vì một số loại nhiễu, chất lượng tổng thể của hệ
thống bị ảnh hưởng. MTF là một cách để định hướng đóng góp của mỗi thành phần
hệ thống đến hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Trong đầu dị kỹ thuật số, nơi năng
lượng photon tia X kích thích một phosphor để tạo ra ánh sáng, sẽ ln có sự lan

truyền ánh sáng làm giảm hiệu quả của hệ thống. Vì vậy sự lan truyền ánh sáng
làm thấp MTF (Hình 7-5)

6. Chức năng quản lý công việc trạm
a. Các thông số xử lý ảnh
Như đã nêu ra trước đó, các hệ thống kỹ thuật số có một dải động lớn hơn
phim/màn hình hình ảnh. Những hình ảnh kỹ thuật số đầu tiên xuất hiện tuyến tính
khi vẽ đồ thị bởi vì tất cả sắc thái của màu xám có thể nhìn thấy, cho hình ảnh một
vĩ độ rất rộng. Nếu tất cả các màu cịn sót lại trong hình ảnh, độ tương phản sẽ là
quà thấp để làm cho mật độ liền kề khó phân biệt. Để tránh điều này, hệ thống kỹ
thuật số sử dụng thông số nâng cao độ tương phản khác nhau. Mặc dù tên khác
nhau bởi các nhà cung cấp khác nhau nhưng đều có mục đích và tác dụng cơ bản.
b. Thao tác chỉnh tương phản
Các thao tác chỉnh tương phản liên quan đến việc chuyển đổi dữ liệu đầu vào
kỹ thuật số để một hình ảnh với mật độ và độ tương phản thích hợp sử dụng các
thông số nâng cao độ tương phản. Hình ảnh độ tương phản được kiểm sốt bằng
cách sử dụng một tham số thay đổi độ dốc tiếp xúc. Bằng cách sử dụng các tham
số khác nhau, mật độ giữa ngon chân và vai có thể khác nhau. Các đường cong để
loại bỏ các giá trị vô cùng thấp và vô cùng cao của mật độ. Tham số khác cho phép
mật độ không thay đổi, trong khi độ tương phản khác nhau. Những thông số này


nên được sử dụng để nâng cao chất lượng hình ảnh. Khơng có số lượng các điều
chỉnh để được lựa chọn đúng đắn yếu tố kỹ thuật (Hình 7-6)

b. Độ phân giải tần số không gian.
Chi tiết hoặc độ sắc nét được gọi là độ phân giải tần số không gian. Trong bộ
phim/màn hình chụp X quang, độ sắc nét được điều khiển bời nhiều yếu tố như

kích thước tiêu cự, màn hình/hoặc tốc độ phim, và khoảng cách đối tượng đến ảnh
(OID). Tiêu điểm và OID ảnh hưởng đến độ sắc nét của hình ảnh trong cả
phim/màn hình và DR. Tuy nhiên những ảnh được số hóa có thể được kiểm soát
hơn nữa độ sắc nét bằng cách điều chỉnh các thơng số xử lý. Bạn có thể chọn các
cấu trúc để nâng cao, điều khiển mức độ sáng tăng cường cho mỗi mật độ để giảm
độ hạt ảnh và điều chỉnh như thế nào với các cạnh nâng cao. Theo dõi tuyệt đối
phải được thực hiện khi có sự điều chỉnh các thơng số xử lý vì nếu các thuật tốn
khơng được áp dụng đúng cách, hình ảnh có thể bị suy giảm.
Nhiều cơ sở y tế khơng muốn gia cơng cơng nghệ để thao tác các hình ảnh
nhiều trước khi nó được truyền vào hệ thống lưu trữ và truyền ảnh (PACS) vì


những thay đổi của họ làm giảm số lượng thao tác mà các bác sĩ X quang phải làm.
Một ảnh được lưu trữ trong PACS, tất cả các kết quả xử lý sau đó đều làm mất mát
thơng tin từ ảnh gốc.
c. Tần số lọc không gian


•

Mở rộng đường biên: sau khi các tín hiệu thu được cho mỗi điểm ảnh, các
tín hiệu được tính trung bình để rút ngắn thời gian xử lý và lưu trữ. Các điểm
ảnh tham gia vào tính trung bình nhiều hơn, sự mịn ảnh xuất hiện. Các
cường độ tín hiệu của một điểm ảnh được lấy trung bình với cường độ của
các tín hiệu ở điểm ảnh lân cận, hoặc điểm ảnh lân cận. Tăng cường cạnh
xảy ra khi có ít điểm ảnh ở xung quanh. Có ít điểm lân cận thì càng được
tăng cường nhiều hơn. Khi tần số của nơi quan tâm được biết, những tần số
có thể được khuếch đại và tần số khác bị giảm đi. Điều này cịn được gọi là

bộ lọc thơng cao và tăng độ tương phản. Làm giảm tần số cũng được gọi là

che lại, có thể dẫn đến việc mất các chi tiết nhỏ. Bộ lọc thông cao rất tốt cho
tăng cường các cấu trúc lơn như các cơ quan hoặc mơ mềm, những nó cũng
có nhiễu (Hình 7-7)


•

Làm mịn: Một loại lọc tần số không gian được gọi là làm mịn. Cịn được gọi
là lọc thơng thấp, làm mịn xảy ra bởi trung bình tần số của mỗi điểm ảnh với
giá trị điểm ảnh xung quanh để loại bỏ những nhiễu ở tần số cao. Kết quả là
giảm nhiễu và độ tương phản. Lọc thông thấp tốt cho các cấu trúc nhưng mô
xương.

7. Chức năng cơ bản của hệ thống xử lý
a. Thao tác hình ảnh
•

Cửa sổ và các mức: các thơng số xử lý hình ảnh phổ biến nhất là độ sáng tối
và độ tương phản, mức cửa sổ là kiểm soát độ sáng tối của hình ảnh, và độ
rộng cửa sổ điều khiển tỉ lệ đen trắng hoặc tương phản. Người dùng có thể
thao tác nhanh chóng cả hai bằng cách sử dụng chuột. Một thanh điều khiển
hướng (dọc hoặc ngang) điều khiển độ sáng, và hướng còn lại điều khiển độ
tương phản. Để điều khiển mật độ và độ tương phản, phải sử dụng các thông
số nâng cao.