Cấu tạo và nguyên lý CT Detector

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Báo cáo tiểu luận
ĐỀ TÀI: CT DETECTOR

1


CT DETECTOR
Detector chụp ảnh là chụp tia phóng xạ từ bệnh nhân và chuyển nó thành tín
hiệu điện, sau đó chuyển thành mã thông tin nhị phân đưa vào máy tính xử lý.
Đặc trưng Detector
- Tính Hiệu quả: Là khả năng chụp, hấp thụ và chuyển đổi photon x-ray thành
tín hiệu điện.
- Tính ổn định: Đề cập đến sự phản hồi của detector, cần phải Calib định kỳ để
hiển thị tín hiệu chính xác nhất.
- Thời gian phản hồi: về tốc độ của detector có thể nhân ra tia X và sau đó khơi
phục để nhận tia X tiếp theo trong thời gian rất ngắn (micro giây).
- Dải rộng: là tỉ lệ tín hiệu lớn nhất và tín hiệu nhỏ nhất được đo chính xác để
phân biệt.
Sau khi phát sáng: là sự duy trì hình ảnh ngay sau khi bức xạ bị tắt đi.
TYPES OF DETECTOR
Gồm 2 loại:
• Đầu dị ion hố khí (Gas ionization detector)
Chuyển đổi năng lượng tia x trực tiếp thành tín hiệu điện.
• Đầu dị nhấp nháy (Scintillation detectors)
Chuyển đổi năng lượng tia X thành ánh sáng.
1.Đầu dị ion hố khí (Gas ionization detector)
Cấu tạo:

2

-Detectors xenon bao gồm hai điện cực kim loại (một cực dương và một cực âm)
bao quanh khí xenon áp suất cao. Giống như trong ống tia X, một điện áp được đặt
qua hai điện cực.

Sử dụng khí xenon khơng phóng xạ áp suất cao (khoảng 25 atm), trong các ô dài
mỏng giữa hai tấm kim loại.

3


Bao gồm một loạt các buồng khí riêng lẻ, thường được ngăn cách cẩn thận bằng
tấm vonfram được định vị để hoạt động như các tấm thu nhận electron với hiệu
điện thế đặt trên nó.
Khi tia X rơi vào buồng riêng biệt, dẫn đến kết quả ion hóa khí và tạo ra các ion âm
và dương. Các ion dương di chuyển đến tấm tích điện âm, trong khi các ion âm ở
tấm tích điện dương.
Việc di chuyển ion gây ra một dịng tín hiệu nhỏ có thể thay đổi trực tiếp với số
photon hấp thụ.
QDE chỉ là 50-60% (có giá trị hiệu quả thu lượng tử)
Chỉ được sử dụng cho máy quét thế hệ thứ 3

Hình. Cho thấy một detector ion hóa chứa đầy khí

4


Ngun lý:
Dựa trên ngun tắc ion hóa.

Hình 1: Detector xenon. Khi chùm tia X tương tác với khí xenon, chất khí này bị
ion hóa. Các electron được tạo ra sau đó sẽ di chuyển và tích tụ ở cực dương. Sau
đó, tín hiệu này được truyền thành tín hiệu điện, được gửi đến hệ thống máy tính.

Khi chùm tia X đi qua bệnh nhân, nó tương tác với các nguyên tử xenon làm ion
hóa khí. Sự ion hóa của xenon gây ra sự tích tụ các điện tử trong ngăn. Do điện
trường tồn tại giữa các điện cực, các electron di chuyển về phía anot tích điện
dương và tiếp tục hình thành nên điện tích tích tụ trên anot.

5


Điện tích này sau đó được khuếch đại thành một tín hiệu điện tử, tín hiệu này
tiếp tục vào một hệ thống máy tính để xác định cuối cùng cơ thể đã suy giảm bức
xạ bao nhiêu. Mặc dù loại detector này tương đối rẻ tiền, nhưng nó có hiệu suất
phát hiện lượng tử thấp (tỷ lệ photon tia X bị detector hấp thụ). Do đó, điều này có
nghĩa là chỉ một tỷ lệ nhỏ các photon tia X đi qua cơ thể thực sự được hấp thụ bởi
detector xenon (60-70%). Vì lý do này, máy dị xenon khơng cịn được sử dụng
trong máy quét CT ngày nay

2. Đầu dò nhấp nháy (Scintillation detectors)
Dectector trạng thái rắn bao gồm một tinh thể chiếu sáng được ghép nối với một
ống điốt quang.
Khi tia X chiếu vào các tinh thể, các tia sáng sẽ được tạo ra. Sau đó ánh sáng
được dẫn đến các ống PM. Sau đó giải phóng các electron và các điện tử này xếp
tầng thông qua một loạt các dynodes được sắp xếp cẩn thận và duy trì ở mức khác
nhau. Khả năng dẫn đến tín hiệu đầu ra nhỏ.

6

Máy quét ban đầu sử dụng các tinh thể natri iodua được ghép với ống PM. Do
vấn đề sau phát sáng và phạm vi động năng hạn chế của natri iodua, các tinh thể
khác như canxi florua và bitmut được tạo ra được sử dụng trong máy quét sau này.
Ngày nay, các bộ phát quang Photodiode ở trạng thái rắn được sử dụng phổ biến.
Photodiode là chất bán dẫn có điểm tiếp giáp p-n cho phép dòng điện chạy khi
tiếp xúc với ánh sáng.
Photodiode thường được sử dụng với bộ khuếch đại bởi vì đầu ra thấp từ diode.
Thời gian phản hồi của photodiode cực nhanh (khoảng 0,5 -250 nano giây)
Vật liệu Scintillation hiện đang được sử dụng với Photodiode là cadmium
vonfram và vật liệu gốm được làm từ các oxit đất hiếm, có độ tinh khiết cao dựa
trên các hợp chất đất hiếm pha tạp như yttrium và gadolinium oxysulphide, những
tinh thể này được liên kết quang học với photodiode.
Hiệu suất chuyển đổi và hiệu suất bắt photon của cadmium vonfram lần lượt là
25-30% và 45% và dải động là 1 triệu đến 1
Nguyên lý:
Khi các photon tia X tương tác với ống soi, ánh sáng được phát ra. Ánh sáng này
tương tác với bộ tách sóng quang, chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện, tín hiệu
7


này được gửi đến máy tính để xác định mức độ suy giảm của chùm tia x bởi cơ thể
và tạo ra hình ảnh.

Mặc dù loại máy dị này đắt hơn, nhưng nó có hiệu suất phát hiện lượng tử cực
kỳ cao (98-99,5%), do đó đây là loại máy dị phổ biến được sử dụng trong máy
quét CT ngày nay.
Cuối cùng, một khi thông tin suy giảm được nhận bởi các bộ dị và truyền đến
hệ thống máy tính, hiện nay có thể tái tạo kỹ thuật số.

DETECTOR CONFIGURATION
Máy quét CT hiện nay sử dụng detector nhiều hàng để thu hình ảnh nhiều lát cắt
trong khi xoay 360 độ

8


Hình. Detector trạng thái rắn. Photodiode được phủ bằng một scintillator (chất
phát sáng nhấp nháy). Khi các photon tia X cịn sót lại kích scintillator, các photon
ánh sáng được phát ra và phát hiện bởi photodiode. Photodiode sau đó phát ra tín
hiệu điện.
9


DETECTOR mảng ma trận (MATRIX ARRAY DETECTOR)
Được gọi là detector mảng cố định.
Chứa các kênh hoặc ô, chúng thường được gọi là đẳng hướng, bằng nhau về tất
cả các chiều

DETECTORS mảng thích ứng (ADAPTIVE ARRAY DETECTORS)
Detector mảng thích ứng có thiết kế không đẳng hướng.
Các ô của detector không bằng nhau, chúng khác nhau về kích thước.

10


HYBRID DETECTORS
Khơng có. của phần tử detector hẹp ở trung tâm detector và không khác nhau.
Cạnh ô hẹp sẽ ghép ô rộng hơn (thường gấp đôi chiều rộng của ô hẹp) ở cả hai bên
của khoảng cách của detector hẹp.

Không. Detector hẹp và rộng hơn có thể thay đổi.

11


Detector Array configuration

12


[…] Ct tube and detectors, />[…] CT Detectors, http://199.116.233.101/index.php?title=CT_Detectors
[…] Scintillation Detector,
/>
13