HỆ THỐNG TẠO ẢNH FLUOROSCOPY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG
====o0o====

BÁO CÁO
CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH I
ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG TẠO ẢNH FLUOROSCOPY

Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thái Hà
Sinh viện thực hiện

: Nguyễn Trần Thuận

MSSV

: 20122525

Lớp

:

KT ĐT-TT 03 – K57

Hà Nội, tháng 1/2017


MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................................................................2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.............................................................................................3
NỘI DUNG.......................................................................................................................................................5
I.

GIỚI THIỆU.........................................................................................................................................5

II.

CÁC THIẾT BỊ FLUOROSCOPIC.................................................................................................5
1.

Mạch quá trình tạo ảnh fluoroscopic...............................................................................................5

2.

Điều khiển chụp tự động................................................................................................................12

3.

Sự phóng đại điện tử......................................................................................................................13

III.

SỰ BIỂU DIỄN HÌNH ẢNH VÀ CẤU HÌNH THIẾT BỊ...........................................................13

1.

Độ tương phản................................................................................................................................14

2.

Nhiễu..............................................................................................................................................15

3.

Độ sắc nét xử lý ảnh.......................................................................................................................16

4.

Ảnh giả...........................................................................................................................................16

IV.

CÁC CHẾ ĐỘ TẠO ẢNH PHỤ....................................................................................................18

1.

Tạo ảnh số......................................................................................................................................18

2.

Kỹ thuật chụp xóa nền...................................................................................................................18

V.

THIẾT KẾ CỤ THỂ ỨNG DỤNG....................................................................................................22
1.

Các hệ thống fluoroscopy tách biệt...............................................................................................22

2.

Chụp X quang mạch và X quang thêm vào...................................................................................23

3.

Tim..................................................................................................................................................24

4.

Chụp tia X thần kinh......................................................................................................................24

5.

Fluoroscopy di động.......................................................................................................................25

VI.

CHỦ ĐỀ BỔ TRỢ.........................................................................................................................25

1.

Thiết bị điểm khu trú......................................................................................................................25

2.

Các chế độ hoạt động.....................................................................................................................26

3.

Lọc đệ quy......................................................................................................................................27

VII.

XEM XÉT VỀ ĐO LƯỜNG TRONG FLUOROSCOPY............................................................28

1.

Dụng cụ chỉ thị liều trên da............................................................................................................28

2.

Việc xem xét an tồn phóng xạ trong việc bảo vệ bệnh nhân.......................................................31

3.

Việc xem xét an toàn phóng xạ trong việc bảo vệ kỹ thuật viên..................................................32

PHỤ LỤC.......................................................................................................................................................33

2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
3


..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................

4


NỘI DUNG

I. GIỚI THIỆU
Fluoroscopy đề cập đến việc sử dụng 1 chùm tia X và 1 thiết bị cảm nhận
hình ảnh phù hợp cho việc xem các hình ảnh của các quá trình hoặc các hoạt
động của cơ thể trong thời gian thực. Sự tạo hình ảnh Fluoroscopic cho tỷ số tín
hiệu trên tạp âm (SNR) cao của việc chụp Xquang cho độ phân giải về thời gian
cao, là các nhân tố mà duy trì lượng phóng xạ lên bệnh nhân ở 1 mức độ có thể
chấp nhận được.
II. CÁC THIẾT BỊ FLUOROSCOPIC
Các hệ thống tạo ảnh Fluoroscopic sử dụng nhiều công nghệ giống như các
hệ thống chụp Xquang, với một số thay đổi và bổ sung. Phụ thuộc vào ý định sử
dụng, 1 hệ thống fluoroscopic có thể địi hỏi 1 máy phát điện công suất lớn và
ống tia X năng suất tỏa nhiệt lớn. Sự khác biệt chủ yếu giữa chụp Xquang và các
thiết bị fluoroscopic là thiết bị cảm nhận hình ảnh. Các hệ thống fluoroscopic đã
sớm sử dụng tấm chắn tăng cường, tương tự với màn hình tạo ảnh phim được
dùng trong chụp Xquang, thứ được xem trực tiếp bởi các bác sỹ Xquang. Tuy
nhiên, các hệ thống xem trực tiếp lại đưa ra những hình ảnh hơi mờ, địi hỏi đơi
mắt của các bác sỹ Xquang phải thích ứng được tối, và thường dẫn tới lượng
phóng xạ cao lên cả bệnh nhân và bác sỹ Xquang. Sự phát triển của bầu tăng
quang tia X (XRII) là cần thiết cho sự thành công của công nghệ tạo ảnh
fluoroscopic hiện đại.
1. Mạch quá trình tạo ảnh fluoroscopic
Các hệ thống tạo ảnh Fluoroscopic nhìn chung bao gồm 1 lưới hạn chế sự
phân tán là yếu tố đầu tiên của mạch tạo ảnh. Lưới hạn chế sự phân tán trong sự
tạo ảnh fluoroscopic phục vụ cùng mục đích với trong sự tạo ảnh trong chụp
Xquang, cụ thể là, khử đi những bức xạ đối lập phân tán làm giảm giá trị của
chùm tia X.

5

Hình 1: Cấu trúc cơ bản của 1 bóng tăng quang (XRII)

XRII chuyển đổi các photon tia X cường độ thấp tác động lên bệnh nhân
thành các photon cường độ cao bằng việc sử dụng nhiều lớp chuyển đổi và 1
chuỗi các điện cực bên trong 1 ống chứa chân không. Các tia X đi xuyên qua
bệnh nhân, lưới hạn chế phân tán và kim loại hỗ trợ cấu trúc của XRII vốn có ở
đầu vào phosphor. Caesium iodide (CsI:T1) là vật liệu đầu vào phosphor được
sử dụng nhiều nhất để chuyển đổi tia X sang ánh sáng. Cấu trúc hình kim của
CsI kết tinh (hình 2) thu nhỏ sự trải rộng ở mặt bên của ánh sang trong đầu vào
phosphor. Các photon ánh sang này đập vào 1 quang catot đa kiềm hoặc rất
mỏng, nơi mà các electron được phát ra thông qua hiệu ứng quang điện, bị đẩy
từ phía photocathode, và thúc đẩy về phía anode tích điện dương ở đầu ra
phosphor. Các electron được chuyển đổi về ánh sang ở đầu ra phosphor bởi 1
lớp bụi phosphor mỏng, điển hình là ZnCdS:Ag. Chùm electron được gia tốc
đến các năng lượng giữa 25 – 30 keV, và được hội tụ vào anode bởi 1 chuỗi các
điện cực đặt tại các mặt của XRII. Suất kerma khơng khí tới (incident air kerma
rates – IAKRs) cho tạo ảnh fluoroscopic sử dụng 1 trường thị giác 30 cm trong
6


ngưỡng từ 15 – 40 µGy/min (8.8–22 nGy/frame) và có thể biến đổi, dựa vào tốc
độ khung hình được chọn.

Hình 2: Phần đầu của 1 film CsI:Tl dày ~750 µm

Sự tăng cường hình ảnh tia X xảy ra thơng qua 2 cơ chế. Đầu tiên là hệ số
gia tăng điện tử hoặc tỷ lệ gia tăng thông lượng (tăng thêm các e đến đập vào
đầu ra phosphor), là kết quả của động năng thu được bởi các electron khi chúng
được gia tốc giữa photocathode và đầu ra phosphor (anot). Hệ số tăng điện tử có
1 giá trị đặc trưng khoảng 50.

Cơ chế thứ 2 cho sự tăng cường hình ảnh tia X là hệ số thu nhỏ (tỷ lệ giữa
đường kính các ơ vng của đầu vào phosphor với đường kính các ơ vng của
đầu vào phosphor). Hệ số thu nhỏ là kết quả của việc thu nhỏ 1 ảnh tia X lớn ở
đầu vào phosphor (ví dụ 40 cm) về 1 đường kính nhỏ hơn ở đầu ra phosphor, đặc
trưng là 2.5cm. Ví dụ, hệ số thu nhỏ của 1 XRII sử dụng 1 trường thị giác 40cm
và 1 đầu ra phosphor 2.5 cm sẽ là 402/2.52 hay 256. Hệ số thu nhỏ giảm khi hệ số
phóng đại điện tử tăng.
Hệ số sáng là tích số của hệ số tăng điện tử và hệ số thu nhỏ và là 1 đơn vị
đo lường của hệ số toàn hệ thống. Hệ số sáng trong khoảng từ 2500 đến 7000,
phụ thuộc vào trường thị giác.

7


Hệ số chuyển đổi là 1 đơn vị đo lường khác của hệ số của 1 XRII và được sử
dụng rộng rãi nhất trong việc xem xét đặc tính kỹ thuật của XRII. Hệ số chuyển
đổi là tỷ số giữa độ chói đơn vị candela trên mét vng (cd/m 2), được tính tại
đầu ra phosphor trên suất kerma khơng khí tới, đơn vị µGy/s, được tính tại đầu
vào phosphor trong điều kiện chùm tia được chuẩn hóa. Hệ số chuyển đổi trong
khoảng từ 9 đến 27 cd.m-2.µGy-1.s-1 trong 1 XRII mới. Hệ số chuyển đổi giảm và
cuối cùng rơi xuống 1 mức độ đòi hỏi sự điều chỉnh lại của XRII.
Hình ảnh quang học từ đầu ra của XRII được gửi đến 1 bộ phận khác để hiển
thị lên 1 màn hình quan sát hoặc để thu các hình ảnh. Trong mẫu đơn giản nhất
của nó, hình ảnh quang học gồm 3 thành phần :
 1 thấu kính chuẩn trực có nhiệm vụ định hướng ánh sáng phân kỳ từ đầu
ra phân kỳ thành 1 chùm tia gần như song song.
 1 khẩu độ giới hạn lượng ánh sáng đi đến 1 camera video (hoặc TV).
 1 thấu kính tập trung hình ảnh lên camera video.
Khẩu độ có thể hoặc cố định hoặc di chuyển, nhưng thường được điều khiển
tự động. Trong quá trình chụp ảnh, khẩu độ được điều chỉnh có f chắn sáng.

Giảm đi 1 chắn sáng f sẽ cho phép tăng gấp đôi lượng ánh sáng đi qua, trong khi
tăng 1 chắn sáng f sẽ giảm đi 1 nửa lượng ánh sáng đi qua.
1 camera video thường được sử dụng để thu được hình ảnh đầu ra từ bộ
khuếch đại hình ảnh. Hình ảnh quang thu được bằng camera và được chuyển đổi
sáng 1 tín hiệu điện tương tự mà tuân theo 1 dạng thức video được thừa nhận.
Ban đầu, các camera video sử dụng 1 chùm điện tử quét để dò 1 mục tiêu quang
dẫn và được biết đến chung như các camera vidicon. Suất điện trở của mục tiêu
quang dẫn thay đổi, dựa vào lượng ánh sáng đập vào mục tiêu, tạo nên 1 ảnh ẩn
cho đầu ra phosphor ở mục tiêu camera vidicon. Khi chùm electron được quét
nhanh qua mục tiêu, mật độ của nó được điều chỉnh bởi hình ảnh hiện tại ở mục
tiêu. Dòng nhỏ đi qua mục tiêu được hợp nhất qua một điện trở có giá trị lớn và
được chuyển đổi thành 1 điện áp được khuếch đại. Do đó, sự điều chỉnh mật độ
8


của chùm electron sẽ chuyển đổi 1 ảnh quang 2-D sang 1 dạng song điện áp
tương tự. Các camera vidicon cho ứng dụng này đang bị thay thế ngày càng
nhiều bởi các camera linh kiện tích điện kép (CCD).
Các camera video được chọn dựa trên cơ sở của nhiều đặc điểm cơ bản, gồm
độ trễ và SNR. Các camera với tỷ số SNR thấp góp phần vào việc tăng mức độ
nhiễu ở các ảnh fluoroscopic, mặc dù việc kết hợp thời gian có thể giảm được
hiệu ứng này. Độ trễ cho thấy tốc độ đáp ứng của camera video với 1 tín hiệu
thay đổi, và các camera với độ trễ cao sẽ ngăn lại 1 số tín hiệu từ khung hình
hiện tại cho một vài khung hình sau và sẽ địi hỏi một số khung hình phải tích
lũy đủ tín hiệu. Độ trễ cao có thể dẫn đến hậu quả là các hình ảnh các chuyển
động khơng rõ nét, nhưng nhiễu có thể giảm thơng qua kết hợp thời gian. Với lý
do này, điều chỉnh độ trễ có thể thuận lợi khi các đối tượng để tạo ảnh di chuyển
không nhanh. SNR cực đại đạt được khi 1 camera video làm việc gần mức tín
hiệu cực đại, và quan trọng khi các kẽ hở được đặt phù hợp.
Dạng sóng video tương tự từ camera video có thể được hiển thị trực tiếp 1

màn hình video. Tuy nhiên, quá trình số hóa hình ảnh địi hỏi dạng sóng tương
tự được số hóa cần sử dụng bộ chuyển đổi tương tự sang số. Mức độ thể hiện
hình ảnh tương tự của hình ảnh số dựa vào độ sâu số và tốc độ lấy mẫu . Để biểu
diễn quá trình xử lý hình ảnh cấp cao như lọc đệ quy, các hình ảnh cần được lưu
trữ trong 1 bộ đệm video.
Camera CCD là 1 thiết bị bán dẫn gồm có nhiều tế bào quang dẫn rời rac.
Ánh sáng quang từ đầu ra phosphor được chuyển đổi thành các điện tử trong lớp
quang dẫn silicon vơ định hình của CCD. Các điện tử được lưu trữ trong các
giếng thế năng tạo ra bởi đặt 1 điện áp giữa các cột và hàng của các tế bào. Điện
tích tích lũy trong suốt 1 lần chụp được đọc ra sử dụng các đồng hồ chuyển đổi
nối tiếp và song song chuyển điện tích từ cột này sang cột khác và từ hàng này
trong hàng khác theo kiểu “chuyển giao dây chuyền”, tạo ra 1 tín hiệu tương tự

9


được khuếch đại và cho đầu ra là 1 tín hiệu video hoặc tín hiệu được số hóa trực
tiếp.
Camera CCD có nhiều lợi thế hơn camera vidicon, bao gồm khơng có trễ và
tính năng động cao. Nó có thể giảm hoặc loại bỏ những hình ảnh q sáng, 1 sự
bóp méo hình ảnh gây ra khi đầu vào tín hiệu vượt quá dải tần nhạy sáng của
camera video. Trong 1 CCD, điều đó đạt được bởi các ống dẫn kết hợp ở mỗi tế
bào nối trực tiếp xuống đất, ngăn cản sự sáng quá mức. Sự điều chỉnh này ở sự
giảm hệ số nạp, và giảm lượng tử phát hiện hiệu quả toàn bộ của camera.
Các hệ thống fluoroscopic gần đây có tích hợp các thụ quan hình ảnh màn
hình phẳng mà có nhiều lợi thế hơn các XRII. Các lợi thế này là kích thước của
chúng lớn hơn, sơ lược bớt cồng kềnh hơn, khơng có sự bóp méo hình ảnh và
lượng tử phát hiện hiệu quả cao hơn ở mức vừa phải đến IAKR cao đến thụ
quan, dẫn đến khơng có 1 cấu trúc kim loại hỗ trợ. Các thụ quan hình ảnh màn
hình phẳng ngày nay cho phép các ứng dụng mới, bao gồm luân chuyển mạch

máu và chụp cắt lớp theo tỷ trọng. Tuy nhiên, các thụ quan hình ảnh màn hình
phẳng lại bị các nguồn nhiễu thêm vào, bao gồm nhiễu đọc, và thực hiện so sánh
với XRIIs ở IAKR thấp. Giá trị IAKR đặc trưng cho tạo ảnh fluoroscopic với
các thụ quan hình ảnh màn hình phẳng trường thị giác đầy đủ (30x40cm) trong
ngưỡng từ 27 – 50 µGy/min (30–55 nGy/pulse) và có thể biến đổi với tốc độ
khung hình đã chọn.
Sau khi quá trình xử lý ảnh được thực hiện, hình ảnh phải được chuyển đổi
từ kiểu số sang kiểu tương tự, cho hình ảnh hiển thị trên màn hình quan sát. Các
tiêu chuẩn của TV là tối thiểu 525 đường quét video của hình ảnh là cần thiết để
có thể hiển thị các hình ảnh chuyển động tương ứng. Tần số nguồn dòng cung
cấp qua lại là 60Hz đòi hỏi tất cả các đường quét được hiển thị trong suốt 1 số
nguyên vòng (1/60 s, 1/30 s). Tuy nhiên, tất cả các dịng qt khơng thể được
hiển thị trong 1 vịng với tốc độ khung hình 60Hz vì sự giới hạn băng thơng và
sự rung lắc của hình ảnh khơng thể chấp nhận ở các tốc độ quét nhỏ hơn, cần
10


thiết phải quét 2 khung hình hoặc trường video, mỗi cái chứa đựng 1 nửa (261)
các dòng quét, theo kiểu kết lại với nhau. Điều này tổng hợp những lợi thế của
cả tốc độ khung hình 60Hz và 30Hz và sự quét xen kẽ trở thành tiêu chuẩn của
TV. Việc quét xen kẽ cung cấp 1 tần số làm tươi là 60Hz, trong khi chỉ yêu cầu
băng thông của 1 video quét răng cưa tần số 30Hz.

Hình 3: DQE là 1 hàm của liều đầu vào cho panel phẳng nguyên mẫu và thụ quan của XRII

Độ phân giải của 1 hệ thống quét video bị giới hạn theo chiều ngang bởi một
số các đường được sử dụng để tạo ảnh. Số các đường này bằng số các đường
quét trong ảnh nhân với hệ số Kell. Hệ số Kell là 1 yếu tố được chọn theo kinh
nghiệm, diễn tả sự suy biến hình ảnh theo chiều ngang và là đặc trưng của thiết
bị, trong khoảng từ 0.7 cho thiết bị thu biến video điểm được quét (như camera

vidicon) và các thiết bị hiển thị (như ống tia điện tử) có giá trị khoảng 0.9 – 0.95
cho các thiết bị điểm cố định như các camera CCD và các màn hình hiển thị tinh
thể lỏng. Nguyên nhân của sự suy biến hình ảnh theo chiều ngang bao gồm kích
thước hạn chế của chùm tia điện tử quét, lọc thông thấp của các đường quét xen
kẽ trong các thiết bị quét điểm, và thực tế là cả các điểm cố định và các điểm
được qt đều có thể khơng thẳng hàng hồn tồn với 1 tín hiệu được quét. Theo
chiều dọc, độ phân giải của 1 hệ thống video bị giới hạn bởi băng thông của hệ

11


thống video. Trong tất cả các hệ thống, băng thông được điều chỉnh để đưa ra độ
phân giải giống nhau trong cả chiều dọc và chiều ngang.
2. Điều khiển chụp tự động
Hệ thống chụp Xquang sử dụng các thiết bị điều khiển chụp tự động (AEC)
giúp điều chỉnh các yếu tố (thường là mAs) của kỹ thuật chụp Xquang 1 cách tự
động để phát ra 1 cường độ tín hiệu khơng đổi ở bộ thu nhận hình ảnh đáp lại sự
khác nhau về độ dày của cơ thể bệnh nhân, năng lượng bóng Xquang, tập trung
vào khoảng cách phát hiện và các yếu tố kỹ thuật khác. Tương tự, ở các hệ thống
fluoroscopic, AEC điều chỉnh IAKR đến XRII, để ngăn cản sự thay đổi bất
thường trong độ sáng ảnh và SNR làm cho việc chẩn đoán hoặc điều chỉnh dụng
cụ trở nên khó khăn.
AEC fluoroscopic có thể sử dụng tín hiệu từ 1 cảm biến như là 1 photodiode
hoặc 1 đèn nhân quang điện, hoặc bình thường hơn, tín hiệu từ camera video
hoặc trực tiếp từ 1 thụ quan hình ảnh màn hình phẳng, để quyết định những sự
điều chỉnh cần thiết các yếu tố kỹ thuật fluoroscopic như điện áp bóng và dịng
của bóng. Việc lựa chọn các yếu tố kỹ thuật fluoroscopic theo các đường đã
được định trước được lưu trữ ở máy phát điện và điều này thường cho nhiều lựa
chọn, bao gồm 1 đường cong tiêu chuẩn, đường chất lượng thấp và đường tương
phản cao. Sự phức tạp của AEC fluoroscopic tăng lên với các ứng dụng tiên tiến,

tại đó AEC đảm nhận điều khiển tất cả những thông số thiết bị thêm vào như độ
dài xung, lọc thêm vào và việc đặt lỗ hổng biến đổi.

12


Hình 4: Một số đường cong điều khiển điển hình cho các nhiệm vụ tạo ảnh fluoroscopy khác nhau

3. Sự phóng đại điện tử
Sự phóng đại điện tử nhắc đến việc sử dụng thấu kính tĩnh điện để thu hẹp
hình ảnh fluoroscopic bằng việc lựa chọn 1 phần nhỏ hơn ở đầu vào phosphor để
chiếu đến đầu ra phosphor. Sự phóng đại điện tử cải tiến hình ảnh MTF nhưng
giảm độ thu nhỏ và giảm cường độ lấu mẫu ở đầu vào phosphor, tăng nhiễu.
Trong thực tế, việc tăng nhiễu trong hình ảnh fluoroscopic phóng đại được
khắc phục bằng việc điều chỉnh các yếu tốc kỹ thuật nhằm duy trì 1 mức nhiễu
quan sát được khơng thay đổi của hình ảnh hiển thị. Trong 1 XRII, IAKR
thường tăng cũng như tỷ số giữa các khu vực của trường thị giác khi hình ảnh
được phóng đại. Điều đó khơng chỉ bù đắp cho việc giảm số photon mỗi điểm
ảnh, mà còn bù đắp cho sự giảm tỷ lệ thu nhỏ, và do đó giảm độ chói hình ảnh,
trong 1 hệ thống XRII. Các hệ thống đáy màn hình phẳng tăng IAKR khi hình
ảnh được phóng đại để đáp lại những thay đổi trong kích thước ma trận hình
ảnh.
III. SỰ BIỂU DIỄN HÌNH ẢNH VÀ CẤU HÌNH THIẾT BỊ
Các yếu tố phải được xem xét khi nói đến chất lượng hình ảnh trong tạo ảnh
fluoroscopic bao gồm độ tương phản, nhiễu, độ sắc nét, độ phân giải thời gian
và ảnh giả hay sự biến dạng hình ảnh. Mỗi yếu tố đều bị ảnh hưởng và giới hạn
13


bởi thiết kế của thiết bị fluoroscopic, chúng phụ thuộc nhiều vào cấu hình thiết

bị và cách sử dụng.
1. Độ tương phản
Độ tương phản là 1 phẩm chất vốn có trong tạo ảnh fluoroscopic, đặc biệt là
ở giá trị kV cao được sử dụng để duy trì lượng phóng xạ lên bệnh nhân ở mức
độ chấp nhận được. Độ tương phản được cải thiện qua việc sử dụng điểm đánh
dấu chắn bức xạ trong ống thông và các thiết bị khác, và thông qua việc sử dụng
các tác nhân làm tương phản ngoại sinh. Các tác nhân làm tương phản cho
fluoroscopy được chọn dựa trên cơ sở các thuộc tính hóa học, độ độc và các đặc
tính suy giảm tia X. Iodine và barium là 2 tác nhân tương phản thường được sử
dụng trong tạo ảnh fluoroscopic, với K đỉnh 33 keV và 37 keV. Gadolinium hoặc
CO2 được sử dụng khi thuốc cản quang có iodine bị cấm dùng khi gây ra dị ứng
hoặc làm suy yếu chức năng thận.
1.1. Tạo hình quang phổ
Tín hiệu từ thuốc cản quang có iodine phụ thuộc nhiều vào phổ tia X được
sử dụng để tạo ảnh các tác nhân gây tương phản. Độ tương phản lớn nhất xảy ra
khi phổ tia X đa năng lượng được tối ưu hóa phần lớn trên K đỉnh. Tuy nhiên,
việc sử dụng các tia X năng lượng thấp sẽ dẫn đến lượng phóng xạ lên bệnh
nhân quá mức, đòi hỏi sự lựa chọn kV và sự lọc thích hợp (hình 5).
Sự tới của bóng tia X cơng suất tỏa nhiệt lớn và máy phát điện công suất cao
có nhiều cách khác nhau, tạo hình quang phổ. Trong tất cả những hình thái cơ
bản của nó, tạo hình quang phổ liên quan đến việc sử dụng các lọc kim loại để
loại bỏ đia những tia X năng lượng thấp từ 1 chùm tia X đa năng lượng. 1 kỹ
thuật được sử dụng phổ biến là việc thêm một số các tấm lọc đồng để tạo hình
phổ tia X. Đồng làm suy giảm các tia X năng lượng thấp (dưới đỉnh K iodine)
mà có ít khả năng thâm nhập vào nạn nhân và do đó tạo ra sự tương phản (hình
5). Nhưng nhiều tia X năng lượng thấp cũng chỉ góp phần làm cho lượng phóng
xạ đến bệnh nhân bị giảm đi, một kV nhỏ hơn có thể được sử dụng với cùng
14

lượng phóng xạ đến bệnh nhân, dẫn đến thuốc cản quang dùng iodine được cải
thiện.
Năng lượng của chùm tia X bị giảm bằng việc thêm các tấm lọc Cu, và dịng
điện của bóng tăng lên mức cao (50-400 mA) để duy trì độ rộng xung nhỏ có thể
chấp nhận được. Khi độ dày cơ thể bệnh nhân tăng, việc thêm các tấm lọc Cu bị
cắt giảm để duy trì độ rộng xung nhỏ và tốc độ nạp cho bóng. Điều đó có thể đạt
được thơng qua chương trình AEC.

Hình 5: Tác động của chất cản quang iodine trong tạo hình quang phổ

2. Nhiễu
Mức độ nhiễu trong các ảnh fluoroscopic tất yếu là cao, khi 1 IAKR nhỏ
được sử dụng để duy trì lượng phóng xạ lên bệnh nhân ở mức độ chấp nhận
được. Các hệ thống fluoroscopic nền tảng XRII được mô tả bằng các mức nhiễu
điện tử thêm vào thấp. Do đó, hệ thống vẫn bị giới hạn lượng tử ở giá trị IAKR
thấp. Tuy nhiên, các hệ thống fluoroscopic đáy màn hình phẳng phải chịu đựng
mức nhiễu điện tử cao (nhiễu đọc), và quá trình tạo ảnh của chúng bị giới hạn
bởi nhiễu này ở các giá trị IAKR thấp. Hậu quả là, các hệ thống sử dụng các
màn hình phẳng địi hỏi 1 IAKR cao hơn các hệ thống tạo ảnh fluoroscopic nền
15


tảng XRII, như những hệ thống được sử dụng trong suốt quá trình tạo ảnh số. Sự
xuất hiện của nhiễu ảnh trong fluoroscopy thường bị ảnh hưởng bởi nhận thức
của con người, ví dụ, 1 người quan sát sẽ nhận thấy ít nhiễu ở tỷ lệ khung hình
trên 1 giây cao hơn là tỷ lệ khung hình trên 1 giây thấp hơn.
3. Độ sắc nét xử lý ảnh
Độ sắc nét của 1 hình ảnh fluoroscopic bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, bao
gồm ma trận hiển thị, trường thị giác, ma trận video camera, kích thước tiêu
điểm, sự phóng đại hình học, nhiễu hình ảnh và chuyển động. Các hệ thống

fluoroscopic XRII khác 1 thụ quan hình ảnh film màn hình trong các giá trị độ
phân giải giới hạn với chế độ hoạt động.
Nhiễu hình ảnh tương tác với độ sắc nét hình ảnh, bởi vì nó có thể làm mờ
và làm các chi tiết nhỏ của hình ảnh trở nên không rõ rang, những chi tiết mà sẽ
được nhìn thấy ở 1 IAKR cao hơn. 1 số lượng lớn sự đảo ngược tín hiệu mà xảy
ra trong 1 XRII làm suy biến độ sắc nét của ảnh fluoroscopic. Độ sắc nét của 1
hình ảnh fluoroscopic thu được với 1 thụ quan màn hình phẳng chịu ảnh hưởng
bởi ma trận hình ảnh so sánh với ma trận hiển thị và kích thước điểm ảnh của
thụ quan, cái mà có thể biến đổi nếu các điểm ảnh được đặt vào các trường thị
giác nào đó.
4. Ảnh giả
Ảnh giả trong tạo ảnh fluoroscopic thường nảy sinh từ sự bóp méo hình ảnh
gây ra bởi các thành phần dây chuyền hình ảnh. XRII hứng chịu nhiều sự bóp
méo hình ảnh, gồm ánh sáng che phủ, mờ viền, sự làm nhịe hình ảnh, sự méo
dạng gối và sự méo dạng S, khi mà các thụ quan hình ảnh màn hình phẳng
khơng bị méo.
Ánh sáng che phủ là 1 “sương mù” giảm sự tương phản, không khác ảnh
hưởng của sự phân tán tia X, kết quả từ sự phân tán các phần tử mang thông tin
trong XRII, gồm các điện tử bên trong các hệ thống quang điện tử, và quan trong
nhất, các photon ánh sáng bên trong cửa sổ đầu ra thủy tinh. Để tiếp cận được
cái sau, 1 cửa sổ đầu ra XRII dày được sử dụng để tích hợp các tạp chất để hấp
16


thụ ánh sáng bị phân tán và các mặt của nó được phủ 1 vật liệu hấp thụ ánh sáng.
Trong một số trường hợp, hệ thống ghép quang giữa đầu ra phosphor XRII và
camera video được thay thế bằng 1 sự liên kết sợi quang trực tiếp, giúp giảm ánh
sáng che phủ.
Mờ viền là 1 méo quang mà tạo ra 1 sự giảm cường độ ánh sáng hoặc làm
tối gần các đỉnh của 1 hình ảnh. Điều này có thể gây ra bởi 1 số các yếu tố gồm

việc giảm camera video, và thường ở các thấu kính nhiều phần tử. Mờ viền có
thể giảm trong một số trường hợp bằng cách hạn chế kích thước các khe hở.
Sự nhịe hình ảnh gây ra do đầu vào tín hiệu đến camera video vượt q
ngưỡng của nó. Các tín hiệu lớn gây ra các điện tích trải rộng trong mục tiêu của
camera, đưa đến trọng 1 hình ảnh khuếch tán mà lớn hơn ảnh gốc. Sự nhịe hình
ảnh có thể được giảm bớt thông qua việc sử dụng chuẩn trực chùm tia X chặt và
được loại trừ trong các camera CCD.
Méo dạng gối gây ra sự khuếch tán của hình ảnh fluoroscopic gần các đỉnh
và là kết quả của sự uốn cong ở đầu vào phosphor, bắt buộc phải có trong quá
trình hội tụ điện tử đúng cách và cột chống cấu trúc. Méo dạng gối xuất hiện
nhiều hơn trong trường thị giác lớn.
Nhiễu S khiến các đối tượng thông thường bị uốn cong và do bởi sự gia tốc
các electron trong hệ thống quang điện tử XRII trong từ trường ngoài. Nguồn
của các từ trường bao gồm Trái đất (5 x 10 -5 T), trường ven không xa các thành
phần tạo ảnh cộng hưởng điện từ (0.1 – 0.5 mT), và làm cho cấu trúc hỗ trợ
cứng hơn và củng cố hơn. Méo S có thể giảm bằng việc quy hoạch các vị trí
thích hợp và bằng việc bọc XRII trong 1 kim loại nhạy cảm cao.

17


Hình 6: Ví dụ về méo: (a) Méo dạng gối. (b) Méo S

IV. CÁC CHẾ ĐỘ TẠO ẢNH PHỤ
1. Tạo ảnh số
Tạo ảnh số đề cập đến 1 chế độ hoạt động mà ở chế độ đó, những hình ảnh
chất lượng cao được ghi lại và lưu trữ để phân tích. Các IAKR, và do đó lượng
bức xạ lên bệnh nhân, ở mức khuếch đại tối thiểu cao hơn ở chế độ tạo ảnh số
hơn là ở chế độ fluoroscopic. Để tránh sự bão hòa của các hệ thống camera
video sử dụng một XRII, tín hiệu từ bộ khuếch đại hình ảnh có thể bị giảm thơng

qua việc sử dụng những lỗ hổng biến đổi. Các hình ảnh số có thể thu được ở
những tỷ lệ khung hình trong khoảng 1 đến 30 frames/s, hoặc như các ảnh đơn,
thường được đề cập đến như là hình ảnh “chấm” hoặc các hình ảnh 1 lần chụp.
2. Kỹ thuật chụp xóa nền
Kỹ thuật chụp xóa nền (Digital subtraction angiography – DSA) là 1 kỹ
thuật mà ở đó các hình ảnh “đầy đủ” nối tiếp bao gồm 1 tác nhân tương phản bị
xóa đi từ 1 ảnh “mặt nạ” mà chỉ bao gồm nền kết cấu. Sự xóa bỏ này làm giảm
nhiễu kết cấu và tăng độ tương phản của các mạch máu trong các hình ảnh đã
được xóa bỏ. Cả hình ảnh mặt nạ và hình ảnh đầy đủ đều phải trải qua 1 quá
trình chuyển đổi từng bước trước khi loại trừ. Kết quả cuối cùng là hình ảnh mà
ở đó tín hiệu trong các mạch máu có độ tương phản lớn chỉ phụ thuộc vào độ
tương phản của mạch máu, và không phụ thuộc vào nền.

18


Hình 7: Hình ảnh của động mạch sử dụng DSA

Giống với các tổng tạp âm lượng tử trong phép cầu phương khi các hình ảnh
được tập hợp, mức nhiễu trong hình ảnh trừ được gia tăng bằng 1 yếu tố gấp 1.4
lần mức nhiễu của các hình ảnh cấu thành. Sự tăng nhiễu đưa đến 1 điều là DSA
sẽ đòi hỏi độ phơi sáng cao hơn trong tạo ảnh số nếu mức độ nhiễu ảnh tương tự
được duy trì. Tuy nhiên, sự giảm nhiễu kết cấu đạt được với DSA có thể đền bù
phần nào hoặc bằng tất cả sự tăng nhiễu ảnh , và các công nghệ tiên tiến như mặt
nạ trung bình có thể được sử dụng để giảm các yêu cầu phơi sáng cho tạo ảnh
DSA.
Nguồn chính của ảnh giả trong DSA là chuyển động của bệnh nhân giữa việc
thu được các ảnh mặt nạ và ảnh đầy đủ. Những ảnh giả chuyển động này có thể
làm mờ đi các mạch máu có độ tương phản rõ rang. Những loại ảnh giả này có
thể được giảm trước hoặc sau trong một số trường hợp thông qua việc sử dụng

kỹ thuật xử lý như chuyển điểm ảnh tự động hoặc thủ công, hoặc tạo mặt nạ
khác bằng việc chọn 1 khung hình mặt nạ khác để loại bỏ.

19


Hình 8: Chuyển động trong DSA

Tạo lộ trình là 1 chế độ tạo ảnh phụ được sử dụng để tạo 1 sơ đồ giải phẫu
mạch giúp cho việc điều hướng ống thơng trong các mạch máu ngoằn ngo. 1
lộ trình có thể được tạo ra rất đơn giản bằng cách sử dụng 1 hình ảnh được lưu
trữ về 1 mạch máu có độ tương phản đầy đủ, hoặc trong 1 kiểu phức tạp hơn
bằng việc sử dụng sự mờ đục đỉnh điểm trong mỗi điểm ảnh thu được từ những
hình ảnh được thêm vào trước đó. Cần 1 hình ảnh của mạch máu đầy đủ độ
tương phản phóng ra cường độ cực đại và đảm bảo 1 tín hiệu khơng đổi xun
qua mạch máu, nhưng nó lại ít bị ảnh hưởng bởi độ tương phản của ống xả. 1 sự
cải tiến trong phương pháp này là việc loại bỏ 1 hình ảnh mặt nạ fluoroscopic từ
các hình ảnh đầy đủ. Trong khi điều tương tự đến DSA, nó sử dụng lượng phóng
xạ ít hơn. Hình ảnh lộ trình có thể hoặc được hiển thị dọc theo hình ảnh trực tiếp
trên màn hình khác hoặc phủ lên 1 hình ảnh fluoroscopic trực tiếp. Hình ảnh lộ
trình thường là đa mức xám đảo ngược trước khi phủ lên hình ảnh trực tiếp.
Tạo ảnh dòng chảy ngoại vi theo 1 độ tương phản khi nó đi từ chỗ tiên vào
hệ mạch máu, phần lớn ở đôi chân. Nhiều hệ thống chụp X quang mạch máu
hoạt động trong 1 chế độ bước cho các hướng dòng chảy, từng bước dọc theo cơ
thể bệnh nhân, thu được hình ảnh ở mỗi bước. Các hình ảnh chồng lên nhau 1
lượng, thường là 1/3, để đảm bảo độ che phủ kết cấu. Kiểu nghiên cứu này đòi
hỏi việc sử dụng các bộ lọc đền bù để làm cho lượng phóng xạ các bộ thụ quan
20

hình ảnh bằng nhau xung quanh đơi chân của bệnh nhân. Các bộ lọc bù có thể
hoặc ở bên ngồi hệ thống, như vật hình nêm hoặc các khn được đặt quanh
đôi chân của bệnh nhân, hoặc bên trong các bộ lọc kim loại hình nêm, hoặc đính
kèm bên ngồi ống chuẩn trực hoặc được chứ bên trong nó.
Chụp X quang mạch quay tròn là 1 chế độ tạo ảnh phụ được sử dụng nhiều
nhất trong ngành X quang mạch, X quang can thiệp và X quang neuron can
thiệp. Một chuỗi các hình ảnh cơ sở thu được khi 1 C-arm quay xung quanh
bệnh nhân. 1 phép nội xạ tương phản có thể được thực hiện trong suốt q trình
qt. Các hình ảnh cơ sở có thể được xem như 1 vòng phim và thường được sử
dụng để tái cấu trúc các hình ảnh CBCT. Các hình ảnh có thể được tái cấu trúc
theo trục, theo vòng và các mặt phằng đối xứng dọc hoặc trong các mặt phẳng bị
uốn cong tùy ý. Các hình ảnh chiếu cường độ cực đại có thể được tạo ra để cải
thiện sự mơ tả độ tương phản iodine trong các mạch nhỏ. Một số nhà sản xuất
cung cấp khả năng biểu diễn 3-D sử dụng các hình ảnh CT và biểu diễn chụp X
quang quay trịn bị trừ đi.

Hình 9: Hình ảnh trục tái tạo từ chụp X quang mạch quay tròn cơ bản

V. THIẾT KẾ CỤ THỂ ỨNG DỤNG
21


Các hệ thống tạo ảnh fluoroscopic có thể được định hình dạng theo nhiều
cách. Hình dạng phổ biến nhất mà ở đó ống tia X được đặt dưới giường bệnh
nhân và XRII và thiết bị tạo ảnh bổ trợ được đặt ở 1 tháp di động đặt trên giường
bệnh nhân. Màn chì được treo từ tháp XRII và che cho người điều khiển khỏi
các phóng xạ đi lạc phân tán từ bệnh nhân. Kiểu dáng này được sử dụng rộng rãi
cho tạo ảnh vùng sinh dục- niệu và dạ dày- ruột.

Hình 10: Hệ thống fluoroscopy

1. Các hệ thống fluoroscopy tách biệt
Các hệ thống điều khiển fluoroscopy được sử dụng rộng rãi trong các thủ tục
thuộc dạ dày- ruột, gồm kiểm tra nuốt barium và thụt barium, và sử dụng một
cấu hình với bóng tia X được đặt trên bàn và bộ phân XRII dưới bàn (Hình
11.a). Hệ thống có thể xoay để thu được phép chiếu cần thiết khác hoặc để phân
chia các yếu tố tương phản trong 1 bệnh nhân. Nó có thể được tạo hình theo
chiều dọc cho các bài kiểm tra ngồi, như nuốt barium (Hình 11.b). Tiêu điểm
đến khoảng cách hình ảnh thường biến đổi liên tiếp giữa 2 đầu, và 1 hình nón ép
được điều khiển tách biệt có thể có cho chụp X quang để nắn khơng khí và độ
tương phản barium trong bụng của bệnh nhân. Có nhiều lợi thế nhất định trong
việc sử dụng các phòng fluoroscopy tách biệt, liên quan đến an toàn bức xạ, như
22


sự phơi nhiễm của đội ngũ kỹ thuật viên với các tia phóng xạ rải rác bị suy giảm.
Bằng việc gia tăng khoảng cách từ tiêu điểm đến hình ảnh lên cực đại của nó, tỷ
lệ động năng giải phóng trong khơng khí trên bệnh nhân có thể được giảm 1520%. Tuy nhiên, các phòng fluoroscopy riêng biệt lại đắt hơn so với các phịng
thường và thường khơng phù hợp với các bệnh nhân trẻ, những người đòi hỏi sự
giám sát chặt chẽ. Lượng phóng xạ lên các cá nhân giữ trong phịng với 1 bệnh
nhân khó tính có thể cao hơn lượng phóng xạ trong 1 phịng fluoroscopy thường,
do vị trí của ống tia X và thiếu tấm chắn phóng xạ được tích hợp.

Hình 11: Hệ thống fluoroscopy: (a) Kiểm tra nằm. (b) Kiểm tra ngồi

2. Chụp X quang mạch và X quang thêm vào
Chụp X quang mạch và chụp X quang thêm vào thường được thực hiện
trong dãy phòng chụp tia X với các fluoroscopy C-arm. 1 fluoroscopy C-arm
bao gồm 1 bóng tia X kết hợp 1 cách máy móc và bộ thụ quan hình ảnh. Bóng
tia X và bộ thụ quan hình ảnh quay đến cùng 1 điểm được gọi là đẳng tâm, thứ

mà giữ ở tâm của trường thị giác khi C-arm được quay. Giường thường được
làm theo kiểu có tay đỡ cho phép quay C-arm liên tục, thông suốt xung quanh
bệnh nhân trong suốt quá trình. Dãy phịng chụp thêm vào và chụp mạch được
trang bị nhiều máy phát điện động cơ lớn hơn với nhiệt năng tỏa ra cao và nước
và dầu làm mát các bóng tia X. Thường thì, các bộ lọc hình dạng quang phổ biến
23


đổi thường được chứa trong độ tương phản iodine cực đại hóa trong khi vẫn duy
trì lượng phóng xạ lên bệnh nhân ở mức độ chấp nhận được. Các kích thước
XRII điển hình cho các phịng thí nghiệm mạch và thêm vào từ 28-40 cm.
3. Tim
Các phòng tim can thiệp thường sử dụng các fluoroscopy C-arm cho việc
làm dịu bớt căng thẳng của việc đặt vào các góc biến đổi xung quanh bệnh nhân.
Các phịng tim có thể hoặc là các thiết bị mặt đơn hoặc cánh kép. Các hệ thống
cánh kép sử dụng 2 C-arm mà có thể được đặt độc lập xung quanh bệnh nhân
cho việc thu các tín hiệu số đồng thời trong suốt 1 phép nội xạ tương phản đơn
lẻ. Điều này quan trọng vì độ tương phản iodine độc hai cho thận, và tổng độ
tương phản có thể quản lý được bị giới hạn bởi khối lượng cơ thể nạn nhân. Đó
là then chốt trong các phịng thí nghiệm cho bệnh nhi, do khối lượng cơ thể nhỏ
của các bệnh nhi, điều mà giới hạn độ tương phản có thể quản lý được trong suốt
quá trình tạo ảnh, và kích thước mạch máu nhỏ, điều mà địi hỏi sự cơ đặc iodine
cho việc tạo hình chấp nhận được.
Các bộ thụ quan đưcọ sử dụng để chụp tim nhỏ hơn trong chụp mạch và
chụp can thiệp, do kích thước nhỏ của tim. Kích thước XRII điển hình cho 1
phịng thí nghiệm tim là 23cm. Một số phịng thí nghiệm chụp tim đáy màn hình
phẳng tích hợp các bộ thụ quan hình ảnh lớn (30x40 cm) cho mặt đầu tiên hoặc
mặt A, thứ làm cho các chế độ tạo ảnh phụ như tạo ảnh dòng chảy hoặc chụp X
quang mạch xoay. Mặt bên hoặc mặt B được đặt kích cỡ cho tạo ảnh tim trung
bình.

4. Chụp tia X thần kinh
Thiết bị chụp tia X thần kinh tương tự như thiết bị chụp tim, khi các điều
kiện các trường thị giác tương đồng.
5. Fluoroscopy di động
Các fluoroscopy di động là các fluoroscopy được đặt vào bánh xe mà có thể
di chuyển giữa các vị trí. Chúng hữu ích khi sự tiêu tốn của sự lắp đặt cố định là
không thể chối cãi, hoặc khi khả năng tạo ảnh nhanh chong trong một số phòng
24


liền kề, ví dụ, trong phịng điều khiển, các fluoroscope di động thường sử dụng
các khoảng cách từ tiêu điểm đến hình ảnh ngắn hơn và các trường thị giác nhỏ
hơn các loại fluoroscope khác.
VI. CHỦ ĐỀ BỔ TRỢ
Các chương trình và thiết bị fluoroscopic tiên tiên đang thay đổi với sự triển
khai nhanh các thiết bị thu nhận hình ảnh số. Việc sử dụng film đang giảm, và
trong nhiều trường hợp, các tấm film đặc trưng khơng cịn được dùng nữa.
Trong các trường hợp khác, thiết bị cơ học chính xác cần cho các bộ chuyển đổi
băng cassette phim màn hình chụp X quang và các hệ thống chuyển đổi film
dạng lớn, tốc độ cao trở nên lỗi thời.
1. Thiết bị điểm khu trú
1 thiết bị điểm khu trú được sử dụng để thu được các hình ảnh chụp tia X
trong suốt 1 quá trình dẫn fluoroscopy. Trong khi fluoroscopy được kích hoạt, 1
băng cassette hình ảnh chụp tia X được kéo và được giữ trong 1 tấm chắn được
rào lại. Khi 1 điểm khu trú được yêu cầu, 1 nút sẽ được bấm và băng hình chụp
tia X được đưa ra trước XRII, sau 1 lưới chống tán xạ. Sau khi băng cassette
được phơi sáng, nó được đưa ra và được đổi với 1 băng cassette không bị phơi
sáng bằng tay, thứ mà được đưa vào 1 tấm chắn rào lại cho đến khi cần. Hầu hết
các thiết bị điểm khu trú cung cấp một số các tùy chọn khung hình, bao gồm 1
hình ảnh đơn kích cỡ đầy đủ, 2 hoặc 4 hình ảnh mỗi film,… Các thiết bị điểm

khu trú vẫn phổ biến trong các hệ thống fluoroscopy thường và các hệ thống
fluoroscopy tách biệt.
2. Các chế độ hoạt động
2.1. Fluoroscopy liên tục
Fluoroscopy liên tục là kiểu cơ bản nhất của tạo ảnh fluoroscopy. Chùm tia
X luôn liên tục và 1 tốc độ làm mới video khoảng 25 hoặc 30 khung hình/s
mang lại thời gian tích hợp khung hình khoảng 40 hoặc 33 ms. Điều đó có thể
dẫn tới xuất hiện các vệt khơng rõ nét trong các đối tượng chuyền động.
25