Luận văn thạc sĩ HUS liều bệnh nhân trong chẩn đoán x quang bằng máy chụp cắt lớp vi tính CT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------

Hồng Thị Phương

LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐỐN X QUANG
BẰNG MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------

Hồng Thị Phương

LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐỐN X QUANG
BẰNG MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

`

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ĐẶNG THANH LƯƠNG

Hà Nội – Năm 2014

i

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành với sự kết hợp các kiến thức học tập dưới mái trường
Đại học khoa học tự nhiên, sự tự nghiên cứu tìm hiểu kiến thức qua các tài liệu
liên quan được công bố và những số liệu thực nghiệm thu thập được tại Bệnh
viện Bạch Mai. Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự
động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đặng Thanh Lương
là người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình.
Tơi xin cùng bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã đem
lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng hữu ích trong những năm học vừa
qua.
Tơi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Lãnh đạo và các anh chị tại Khoa
chẩn đốn hình ảnh và Trung tâm Trung tâm Y học hạt nhân và Ung bướu và
Khoa chẩn đốn hình ảnh – tịa nhà Việt Nhật của Bệnh viện Bạch Mai đã tạo
điều kiện cho tôi trong q trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã ln bên
tơi, động viên và khuyến khích tơi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu
của mình.
Hà Nội, ngày 8 tháng 12 năm 2014

Học viên

Hoàng Thị Phương

i

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


LỜI CAM ĐOAN
Tên tơi là Hồng Thị Phương, học viên cao học khóa 2011 – 2013, chuyên ngành
Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao, trường Đại học Khoa học tự nhiên
– Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ ‘‘Liều bệnh
nhân trong chuẩn đoán x quang bằng máy chụp cắt lớp vi tính CT ” là cơng
trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và
khơng sao chép.
Học viên

Hồng Thị Phương

ii

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ....................................................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................. v
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ X QUANG CHẨN ĐOÁN VÀ MÁY
CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT .................................................................................... 4
1.1. MÁY X QUANG THƯỜNG QUY ...................................................................... 4
1.2. MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH ............................................................................. 6
1.3. X-QUANG CAN THIỆP....................................................................................... 6
1.4. MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT .................................................................. 7
1.4.1. Lịch sử phát triển của máy CT ..................................................................... 10
1.4.2. Máy CT đơn lát cắt và đa lát cắt ................................................................... 14
1.4.3. Chế độ quét xoắn ốc ở máy CT .................................................................... 15
CHƯƠNG 2. CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HĨA VÀ LIỀU
BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐỐN BẰNG CT ............................................... 17
2.1. TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ LIỀU BỆNH NHÂN
TRONG CHẨN ĐOÁN BẰNG CT........................................................................... 17
2.2 CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ ............................................................ 19
2.3. CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN LIỀU BỆNH NHẬN TRONG CHỤP
CT 23
2.3.1. Giá trị CTDI (Computed Tomography Dose Index) .................................... 23
2.3.2. Giá trị liều theo chiều dài quét (Dose length Product _DLP) ...................... 25
2.3.3. Liều hiệu dụng và liều các cơ quan trong chụp CT ...................................... 25
2.4. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM LIỀU TRONG CHỤP CT ......................................... 28
2.4.1. Đối với kỹ thuật viên chụp ........................................................................... 28
2.4.2. Đối với các nhà sản xuất ............................................................................... 29
2.4.3. Đối với các bác sĩ.......................................................................................... 30
2.4.4. Phân tích một số yếu tố có ảnh hưởng tới liều bệnh nhân trong chụp CT ... 31
2.4.4.1. Dòng ống phát tia X (mAs) .................................................................... 31
2.4.4.2. Cao áp (kVp) ......................................................................................... 32
2.4.4.3. Chiều dài quét ......................................................................................... 33

i

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2.4.4.4. Giá trị pitch, tốc độ di chuyển cả giường và chuẩn trực chùm tia ......... 33
2.4.4.5. Che chắn ................................................................................................. 33
2.4.4.6. Lọc chùm tia ........................................................................................... 34
2.4.4.7. Điều biến dòng một cách tự động .......................................................... 34
2.4.4.8. Các hiệu ứng overranging và overbeaming của máy CT đa lát cắt ....... 34
2.5. MỨC CHỈ DẪN TRONG CHỤP CHẨN ĐOÁN BẰNG CT ............................ 36
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ LIỀU BỆNH NHÂN CHỤP CT ... 37
3.1. THỐNG KÊ VỀ MÁY CHỤP CT ...................................................................... 37
3.2. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ LIỀU............................................ 38
3.2.1. Các thơng số đầu vào của phần mềm để tính toán liều cho bệnh nhân ........ 40
3.2.2. Sai số và mức độ tin cậy của phần mềm CT Expo ....................................... 41
3.2.3.Cách thức lấy số liệu khảo sát ....................................................................... 42
3.3. TẦN SUẤT CHỤP CT ....................................................................................... 42
3.4. ĐÁNH GIÁ LIỀU HIỆU DỤNG VÀ LIỀU CƠ QUAN TRONG CHỤP CT TRÊN
NGƯỜI LỚN ............................................................................................................. 44
3.4.1. Xét nghiệm CT sọ não ................................................................................ 45
3.4.2. Xét nghiệm CT cổ......................................................................................... 47
3.4.3. Xét nghiệm CT ngực .................................................................................... 50
3.4.4. Xét nghiệm CT bụng .................................................................................... 53
3.4.5. Liều hiệu dụng trong chụp CT ...................................................................... 55
3.4.6. Một số kết quả tính tốn khác ....................................................................... 58
3.4.6.1. Sự khác nhau về liều do sử dụng các máy CT khác nhau ...................... 58
3.4.6.2. Sự khác nhau về liều khi sử dụng các phần mềm tính liều khác nhau .. 59
3.4.6.3. Đối chiếu giá trị CTDI trên máy và theo phần mềm tính tốn .............. 61
3.5. KHẢO SÁT THỰC TẾ TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ THIẾT LẬP
CỦA MÁY LÀM ẢNH HƯỞNG TỚI LIỀU BỆNH NHÂN ................................... 61
3.5.1.Thay đổi điện áp kVp .................................................................................... 61

3.5.2. Thay đổi giá trị mAs ..................................................................................... 62
3.5.3. Ảnh hưởng của chiều dài quét ...................................................................... 63
3.5.4. Chế độ quét xoắn ốc và không xoắn ốc ........................................................ 63
3.5.5. Sự khác biệt về liều theo giới tính ................................................................ 64

ii

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3.6. ĐÁNH GIÁ LIỀU HIỆU DỤNG VÀ LIỀU CƠ QUAN TRONG CHỤP CT TRÊN
TRẺ EM ..................................................................................................................... 66
3.6.1. Chụp CT sọ trẻ em ........................................................................................ 66
3.6.2. Chụp CT cổ trẻ em ........................................................................................ 68
3.6.3. Chụp CT ngực, bụng ở trẻ em ...................................................................... 69
3.6.4. Liều hiệu dụng chụp CT cho trẻ em ............................................................. 72
3.6.5. Một số số liệu thực tế chụp CT trẻ em ......................................................... 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM
KHẢO…………………………………………………………….80
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT CỤ THỂ ........................................................ 82
PHỤ LỤC 2: CƠNG THỨC TÍNH LIỀU BỆNH NHÂN CỦA PHẦN MỀM CT
EXPO ........................................................................................................................ 95

iii

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống máy chụp X quang thường quy
Hình 1.2. Bóng phát tia X và cơ chế phát sinh tia X
Hình 1.3. Máy X quang thường quy
Hình 1.4. Máy X quang tăng sáng truyền hình
Hình 1.5. Máy C arm
Hình 1.6. Máy CT và nguyên lý hoạt động
Hình 1.7. cấu tạo bên trong giàn quay
Hình 1.8. Mơ hình chụp CT đầu tiên và hình ảnh chụp CT đầu tiên
Hình 1.9. Máy CT thế hệ 1
Hình 1.10. Máy CT thế hệ thứ 2
Hình 1.11. Máy CT thế hệ 3
Hình 1.12. Máy CT thế hệ 4
Hình 1.13. Máy phát chùm electron
Hình 1.14. Nguyên lý của máy CT xoắn ốc
Hình 1.15. Máy CT đa dãy đầu dị
Hình 1.16. Cơng nghệ sử dụng detector ngày càng lớn để thu nhận hình ảnh
Hình 1.17. Máy CT đơn lát cắt và máy CT đa lát cắt
Hình 1.18. Sự tổ hợp khác nhau của các detector đơn trong máy CT 4 lát cắt
Hình 1.19. Quét theo chuỗi và quét xoắn ốc
Hình 1.20. Giá trị pitch của máy CT
Hình 2.1. Giá trị CTDI ở hệ thống đơn và đa lát cắt
Hình 2.2 Hình nộm và buồng ion hóa bút chì dùng để đo liều CTDI
Hình 2.3. Sự khác biệt về hình ảnh chẩn đốn do lựa chọn mAs khac nhau
Hình 2.4. Sự khác biệt hình ảnh do chọn cao áp khác nhau
Hình 2.5. Liều đối với CT bốn lát cắt (màu xám đen là vùng bị tối hoàn toàn; màu xám
nhẹ là vùng nửa tối). Giá trị dz là vị trí bị overbeaming.

i

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Hình 2.6. Tỷ lệ phần trăm làm tăng liều dài từ sự kết hợp của cả 2 hiệu ứng
overbeaming and overranging đối với chiều dài quét 20 cm ở các máy CT có số lát
cắt khác nhau
Hình 3.1. Thống kê chủng loại máy CT
Hình 3.2. Thống kê số lượng máy CT
Hình 3.3. Thống kê số lượng máy CT từ năm 2009 đến 2013 của Cục ATBXHN
Hình 3.4. Giao diện phần mềm CT Expo và Phantom của phần mềm CT Expo
Hình 3.5. Giao diện tính tốn phần mềm CT Expo
Hình 3.6. Thống kê chụp bệnh nhân theo giới tính
Hình 3.7. Thống kê chụp CT theo độ tuổi tại Bệnh viện Bạch Mai
Hình 3.8. Thống kê theo loại hình chụp
Hình 3.9. Thống kê theo loại hình chụp (phân loại theo giới tính)
Hình 3.10. Đường OM
Hình 3.11. Chụp CT sọ bình thường và Chụp CT sọ mơ phỏng
Hình 3.12. Liều các cơ quan trong chụp CT sọ
Hình 3.13. Chụp CT mơ phỏng cổ ngực và Chụp CT K vịm
Hình 3.14. Liều các cơ quan trong chụp CT cổ
Hình 3.15. Các phép chụp CT ngực thường gặp
Hình 3.16. Liều các cơ quan trong chụp CT ngực
Hình 3.17. Các phép chụp CT bụng thường gặp
Hình 3.18. Liều các cơ quan bệnh nhân khi chụp CT bụng
Hình 3.19. Liều thực tế trong chụp CT tại Bệnh viện Bạch Mai
Hình 3.20. Liều hiệu dụng bệnh nhân chụp bằng các máy CT scanner có số lát cắt khác
nhau
Hình 3.21. Tổng hợp sự khác biệt về liều nhân do một số thơng số chụp
Hình 3.22. Liều hiệu dụng trong chụp CT ở trẻ em
Hình 3.23. So sánh liều hiệu dụng trong chụp CT ở trẻ em và người lớn

ii

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Liều có hiệu dụng điển hình do chiếu xạ y tế chẩn đốn trong những năm
2000
Bảng 2.2. Liều bệnh nhân trong chụp CT tại Bệnh viên Bạch Mai
Bảng 2.3. Các hiệu ứng tất nhiên xảy ra đối với da
Bảng 2.4. Các hiệu ứng chiếu xạ cấp tính đối với cơ quan đặc biệt theo ICRP 103
Bảng 2.5. Các bệnh muộn và ung thư sau khi chiếu chụp x-quang và xét nghiệm y học
hạt nhân đối với bào thai
Bảng 2.6. Rủi ro mắc ung thư khi chụp X quang
Bảng 2.7. Hệ số chuyển đổi liều các cơ quan/ kerma tới được tính cho 2 loại hình
nộm: hình nộm 3 chiều và hình nộm tốn học)
Bảng 2.8. Trọng số mô theo ICRP 103
Bảng 2.9. Mức chỉ dẫn chụp CT theo tài liệu NCRP 172 của Mỹ
Bảng 2.10 Hướng dẫn thiết lập giá trị mAs cho chụp CT trẻ em
Bảng 2.11. Các quy định về mức chỉ dẫn trong chụp CT tại Việt Nam và trên thế giới
Bảng 3.1. Thống kê chẩn đoán X quang tại Việt Nam tính đến năm 2013
Bảng 3.2. Các thơng số cụ thể của hình nộm áp dụng cho phần mềm CT Expo
Bảng 3.3. Thông số chụp CT sọ não của máy CT Emotion Duo
Bảng 3.4. Kết quả liều cơ quan và liều hiệu dụng trong chụp CT sọ
Bảng 3.5. Thông số chụp CT cổ thường được sử dụng
Bảng 3.6. Kết quả tính toán liều chụp CT cổ bằng phần mềm CT Expo
Bảng 3.7. Thơng số chụp CT ngực
Bảng 3.8. Kết quả tính tốn bằng phần mềm CT Expo
Bảng 3.9. Thơng số chụp CT bụng thường sử dụng
Bảng 3.10. Liều bệnh nhân qua chụp CT bụng theo ICRP 103

Bảng 3.11. So sánh liều hiệu dụng bệnh nhân chụp CT tại Việt Nam với quốc tế [21]
Bảng 3.12. So sánh liều hiệu dụng bệnh nhân trong chụp CT và X quang thường quy
theo các kết quả khảo sát năm 2014 (về giá trị liều hiệu dụng trung bình)

iii

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Bảng 3.13. Chế độ chụp Abdomen Routine ở các máy CT khác nhau
Bảng 3.14. Liều bệnh nhân chụp sọ tính bằng các phần mềm khác nhau
Bảng 3.15. giá trị CTDI trong thực tế và theo tính tốn
Bảng 3.16. Liều bệnh nhân khi thay đổi cao áp kV
Bảng 3.17. Liều bệnh nhân khi thay đổi mAs
Bảng 3.18. Liều bệnh nhân khi thay đổi chế độ quét (mSv)
Bảng 3.19.Liều bệnh nhân theo giới tính
Bảng 3.20. Thơng số chụp CT sọ cho trẻ em
Bảng 3.21. Liều chụp CT sọ cho trẻ em (Chi tiết trong phần Phụ lục)
Bảng 3.22. Thông số chụp cổ trẻ em theo hướng dẫn của tài liệu đi kèm máy
Bảng 3.23. Liều chụp CT cổ cho trẻ em
Bảng 3.24. Thông số chụp CT ngực trẻ em
Bảng 3.25. Thông số chụp CT bụng trẻ em
Bảng 3.26. Liều chụp CT ngực trẻ em (Chi tiết phần Phụ lục)
Bảng 3.27. Liều chụp CT bụng trẻ em (Chi tiết phần Phụ lục)
Bảng 3.28. Một số thông số chụp CT trẻ em trong thực tế

iv

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
IAEA _ International Atomic Energy Agency
ICRP _ International Commission on Radiological Protection
UNSCEAR _ United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation
CT _ Computed Tomography
PET/CT _ Positron emission tomography–computed tomography
CTDI _ Computed Tomography Dose Index
DLP _ Dose length Product _DLP
NRPB _ National Radiological Protection Board

v

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


MỞ ĐẦU
Theo khảo sát của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử quốc tế IAEA năm 2008, mỗi
ngày trên thế giới có hơn 10 triệu ca chụp X quang chẩn đốn, 100 000 ca chẩn đoán
và điều trị y học hạt nhân và 10 000 ca xạ trị từ xa và áp sát [26]. Cũng theo một nghiên
cứu khác của IAEA, liều bức xạ do X quang chẩn đoán chiếm 90 % tổng liều gây bởi
các nguồn bức xạ cho dân chúng. Cùng với những lợi ích về chẩn đốn hình ảnh cho
bệnh nhân, tia X cũng có thể gây ra nguy hiểm khi cơ thể bị chiếu xạ cao trong thời
gian dài (chiếu quá liều). Chụp X quang chẩn đoán là biện pháp đặc biệt được phép
chiếu bức xạ ion hóa có khả năng gây hại vào cơ thể với mục đích cứu chữa bệnh nhân.
Khi xã hội phát triển, nhu cầu khám chữa bệnh của người dân ngày càng tăng lên, số
lượng phép chụp chẩn đoán X quang cũng tăng dần. Liều bức xạ tập thể vì thế cũng
sẽ tăng và sẽ tăng đột biến nếu như liều bệnh nhân khơng được kiểm sốt hoặc bị lạm
dụng nhất là đối với chụp chẩn đoán bằng máy cắt lớp vi tính CT. Khi liều tập thể đối
với bệnh nhân chụp X-quang tăng thì cũng đồng nghĩa nguy cơ mắc bệnh ung thư do

tia bức xạ dùng trong chẩn đoán cũng sẽ tăng.
Để có một hình ảnh đủ thơng tin để chẩn đốn, kỹ thuật viên X quang có thể sử
dụng các chế độ chiếu chụp khác nhau, dẫn đến bệnh nhân nhận được các giá trị liều
khác nhau vài lần. Phần lớn các kỹ thuật viên X quang chẩn đoán cũng như dân chúng
chỉ quan tâm đến kết quả chẩn đoán mà thiếu quan tâm đến liều bệnh nhân. Bệnh nhân
có thể nhận mức liều khơng cần thiết trong q trình làm các xét nghiệm X quang chẩn
đốn. Hơn thế nữa việc áp dụng các kỹ thuật cao như sử dụng các máy chụp cắt lớp vi
tính CT và X quang can thiệp làm tăng mức liều bệnh nhân lên nhiều bậc thậm chí cịn
có thể gây ra một số tổn thương tất định như: bỏng da, hoại tử,…
Trên thế giới nhiều quốc gia đặc biệt là các quốc gia phát triển như Anh, Mỹ,
Pháp,…đã có các chương trình khảo sát đánh giá liều bệnh nhân. Các tổ chức quốc tế
như Ủy ban quốc tế về An toàn bức xạ (ICRP), Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc
tế IAEA đã ban hành nhiều văn bản hướng dẫn về đảm bảo an toàn bức xạ trong chiếu
xạ y tế, bao gồm cả việc kiểm soát liều bệnh nhân trong X quang chẩn đoán như: BSS
115, Safety Report No.39, No. 17, TECDOC 796, TECDOC 1423, TECDOC 1447,…)

1

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Năm 2007, ICRP đưa ra khuyến cáo mới về các giá trị trọng số mô cơ quan trong
ấn phẩm ICRP 103. Theo đó, có sự khác biệt lớn về trọng số mô cơ quan, như cơ quan
sinh dục, ngực, tuyến nước bọt,… Điều đó đặt ra vấn đề cần phải tính tốn lại liều
tương đương, liều hiệu dụng cho các phép X quang chẩn đoán.
Tại Việt Nam, theo thống kê năm 2013 có khoảng 6049 thiết bị X quang sử dụng
trong chẩn đốn hình ảnh và rất đa dạng về chủng loại. Đồng nghĩa với sự gia tăng về
mặt thiết bị X quang chẩn đoán là một lượng lớn các ca chụp X quang đang được tiến
hành trên phạm vi cả nước. Riêng chụp cắt lớp vi tính (Computed Tomography_CT),
theo Ủy ban Khoa học của Liên Hợp Quốc về ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử

UNSCEAR năm 2008, chụp CT đóng góp trên 43% liều tập thể từ các phép chẩn đoán
X quang trên thế giới. Tần suất chụp CT tăng lên nhanh chóng, thống kê tại Mỹ số ca
chụp CT tăng từ 18,3 triệu phép chụp năm 1993 lên 62 triệu ca năm 2006 và hiện nay
có thể đạt trên 100 triệu ca mỗi năm; trung bình tăng 10 % mỗi năm [25]. Vấn đề liều
bức xạ trong chụp CT đối với trẻ em cần đặc biệt được quan tâm. Cơ thể trẻ em nhạy
cảm hơn và có khả năng bị ung thư do bức xạ lớn hơn người lớn.
Số lượng máy CT ở Việt Nam hiện nay tăng lên đáng kể. Hầu như tất cả các
bệnh viện tuyến thành phố đều sử dụng thiết bị này trong chẩn đoán bệnh. Hiện nay
các biện pháp đánh giá liều chủ yếu dựa vào hướng dẫn của quốc tế như IAEA, ICRP;
kết quả nghiên cứu thống kê, đánh giá liều bệnh nhân trong chẩn đốn X quang y tế
nói chung và chụp CT nói riêng thực tế ở Việt Nam cịn rất thiếu, một số nghiên cứu
trước đó có nhưng vẫn chưa đủ thơng tin.
Để đảm bảo an tồn bức xạ cho bệnh nhân, việc kiểm soát liều là tất liều. Luận
văn này với mục đích đóng góp một phần nhỏ vào nghiên cứu đánh giá liều bệnh nhân
trong chụp chẩn đốn bằng máy chụp cắt lớp vi tính CT. Ngồi thực hiện lấy số liệu
thực tế từ bệnh viện, luận văn cịn có một số nghiên cứu tổng quan về máy CT và yếu
tố ảnh hưởng đến liều bệnh nhân trong chụp CT.
Nội dung nghiên cứu cụ thể của luận văn sẽ tập trung vào một số vấn đề chính
trong chụp chẩn đoán bệnh nhân bằng CT như sau: giới thiệu phương pháp đánh giá

2

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


liều; thống kê về máy chụp CT và tần suất chụp CT và đánh giá liều hiệu dụng và
liều cơ quan trong chụp CT trên người lớn và trẻ em tại một vài bệnh viện.
Luận văn được hoàn thành với bố cục chia thành 3 Chương:
- Chương I: Tổng quan các thiết bị x quang chẩn đoán và máy chụp cắt lớp vi
tính CT;

- Chương II: Các hiệu ứng sinh học của bức xạ ion hóa và liều bệnh nhân trong
chuẩn đoán bằng CT;
- Chương III: Một số kết quả đánh giá liều bệnh nhân chụp CT.

3

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ X QUANG CHẨN ĐỐN
VÀ MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT
1.1. MÁY X QUANG THƯỜNG QUY
Máy X quang thường quy thường bao gồm một số khối chức năng cơ bản như
sau:

Bàn điều khiển

Máy tạo điện
thế cao

ống phát tia X

Hệ thống ghi
nhận hình ảnh

Bệnh nhân

Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống máy chụp X quang thường quy
Trong cấu tạo máy X quang thường quy, một số bộ phận giữ vai trị quan trọng
gồm:

Bóng X quang: là một bóng thủy tinh, bên trong là chân khơng, có hai cực:
- Cực âm: (cathode) là được cấu tạo bằng cuộn dây tungsten đặt trong một thanh
kim loại, khi được đốt nóng lên tạo ra các hạt electron.
- Cực dương: (anode) hay đối âm cực là thanh kim loại có số nguyên tử
Z lớn như bạch kim, wolfram và được nối với cực dương của dòng điện. Anode được
gọi là bia tia X, có hai chức năng cơ bản là chuyển năng lượng điện thành bức xạ tia
X và tải nhiệt.
Cơ chế phát sinh ra tia X: Khi đặt vào giữa anode và cathode một hiệu điện
thế lớn, thường là từ 25 kV tới 150 kV, các electron được phát ra từ âm cực đốt nóng
và được gia tốc bằng điện trường, chúng sẽ va chạm vào anode với 1 động năng nào
đó, hầu như tất cả động năng (99% ) sẽ chuyển thành nhiệt năng, nên cực dương là
nơi các electron từ cực âm bay đến sẽ rất nóng. Chỉ khoảng 1% động năng được biến
đổi thành năng lượng tia X trong suốt quá trình xảy ra va chạm.

4

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Hình 1.2. Bóng phát tia X và cơ chế phát sinh tia X
Hệ chuẩn trực chùm tia: Kích thước chùm tia có thể được điều chỉnh bởi hệ
chuẩn trực chùm tia gồm nhiều tấm chì có thể trượt lên nhau dùng để giới hạn chùm
tia đặt giữa vùng phát tia và cơ thể bệnh nhân. Qua đó có thể điều chỉnh chùm tia nhỏ
tới mức tối thiểu cần thiết cho việc X-quang, góp phần làm giảm liều xạ cho bệnh
nhân và nhân viên vận hành thiết bị X-quang.
Bộ thu nhận ảnh: Phim X-quang được chế tạo từ một tấm chất dẻo trong suốt,
bề mặt phủ một lớp nhũ tương đặc biệt bao gồm thành phần hoạt hóa chủ yếu là các
hạt bromua bạc bị kích hoạt bởi tia X. Hiệu suất chuyển đổi tia X thành hình ảnh của
phim thấp hơn nhiều so với chuyển đổi ánh sáng nên trong thực tế cần phải dùng thêm
một cặp bìa tăng quang để tăng cường hiệu suất. Phim sau khi được chiếu xạ, sẽ được

đưa vào phòng tối để xử lý bằng hóa chất hiện hình và định hình. Sau đó sẽ được đọc
trên 1 hộp đèn xem phim.

Hình 1.3. Máy X quang thường quy

5

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


1.2.

MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH

Trong kỹ thuật chiếu X quang có sử dụng bóng tăng sáng, cho phép quan sát
ảnh động hoạt động của các cơ quan. Về nguyên tắc, dựa trên tính chất của tia X kích
sáng trên một số muối kim loại, máy tăng sáng truyền hình sử dụng bóng tăng sáng
thay màn huỳnh quang giúp làm tăng sáng lên hàng ngàn lần. Hình ảnh được camera
thu nhận, nhờ đó bác sỹ có thể xem trực tiếp giúp xử trí ngay.

Hình 1.4. Máy X quang tăng sáng truyền hình
1.3. X-QUANG CAN THIỆP
X quang can thiệp là kỹ thuật chẩn đoán và điều trị với sự trợ giúp của các thiết
bị soi chiếu, màn tăng sáng cho hình ảnh chẩn đoán trực tiếp của bệnh nhân khi chiếu
tia X vào cơ thể. Thiết bị thường được sử dụng là máy C-arm có thiết kế đặc biệt, cấu
trúc giá đỡ hình bán nguyệt. Cánh tay C-arm thường có đường kính lớn được sử dụng
dễ dàng khi tiến hành phẫu thuật và khơng gây lây nhiễm.
Cấu hình tiêu chuẩn gồm có:
- Đầu đèn X-quang

6

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


- Bộ phận chuẩn trực tia X (Collimator)
- Bộ phận khuyếch đại ảnh
- Bộ phận thu ảnh truyền hình
- Bộ phận chụp C-Arm

Hình 1.5. Máy C arm
X quang can thiệp đang là lĩnh vực phát triển mạnh, góp phần chẩn đốn và điều
trị những căn bệnh nguy hiểm, ví dụ hệ thống X quang can thiệp tim mạch, hệ thống
X quang can thiệp mạch máu, dùng trong phẫu thuật..Tuy nhiên, X quang can thiệp
gây chiếu xạ liều cao bệnh nhân và bác sĩ điều trị. Thủy tinh thể của bác sĩ có thể
nhận liều cao do sự tán xạ của các tia X khi đang điều trị cho bệnh nhân, thậm chí có
thể bị tia X chiếu trực tiếp vào tay (khi phẫu thuật định hình cột sống).
1.4. MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT
Chụp cắt lớp vi tính CT là phương pháp tạo hình ảnh của các lớp cắt thẳng góc
với trục cơ thể với độ chính xác rất cao, hơn 100 lần so với X-quang thơng thường.
Bóng tia X phát chùm tia hẹp, chuẩn trực có phương vng góc với trục cơ thể. Các
đầu dị (detector chứa khí hoặc bán dẫn) ghi nhận chùm tia X sau khi xuyên qua cơ
thể. Chỉ một hướng của chùm tia X thì khơng đủ để tái tạo lại cấu trúc của lớp cắt nên
sự chuyển động của hệ thống bóng và hệ thống detector quay quanh trục cơ thể bệnh
nhân cho phép ghi lại hàng loạt các số liệu tia X trong cùng một lớp cắt theo nhiều

7

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

hướng khác nhau. Máy vi tính thực hiện việc xây dựng hình ảnh cấu trúc lớp cắt từ
các dữ liệu mà detector ghi nhận bằng các thuật tốn thích hợp. Sự tiến bộ nổi bật của
phương pháp chụp CT là việc áp dụng kỹ thuật số vào quá trình tạo ảnh. Bằng cách
quét nhiều lớp, thu được nhiều ảnh nên thơng tin chẩn đốn phong phú. Ngày nay, với
các kỹ thuật tiên tiến, thời gian quét rất nhanh đạt tới vài chục ảnh trong một giây

Hình 1.6. Máy CT và nguyên lý hoạt động
Các bộ phận chính của máy CT:
a. Giàn quay : Là nơi chứa bóng X quang, đầu dị (hay các detector) và hệ thống
tích lũy dữ liệu. Để tạo lớp cắt, giàn quay có thể điều chỉnh nghiêng so với các mặt
phẳng đứng các góc tới ± 300o tùy thuộc vào loại máy. Góc nghiêng có thể đặt tự
động hoặc thủ cơng.

Hình 1.7. cấu tạo bên trong giàn quay
b. Bóng X quang: Cấu trúc bóng X quang ở máy CT giống như của máy X quang
thông thường; đó là loại anode quay và tốc độ quay có thể điều khiển được, làm mát
bằng dầu và quạt gió để có khả năng phát tia lâu dài.

8

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


c. Giàn detector: bao gồm các detector (detector chứa khí, detector nhấp nháy…)
bố trí liền nhau tạo thành một dạng hình cung.
d. Khối cung cấp cao áp cho các detector.
e. Khối điện tử khuyếch đại tín hiệu và biến đổi ADC (biến đổi tương tự số)
g. Bàn bệnh nhân:
+ Dùng di chuyển bệnh nhân ra (vào) vùng quét

+ Có thể điều chỉnh cao thấp được
+ Việc định vị bàn bệnh nhân có thể trực tiếp tại bảng điều khiển cạnh bàn hoặc
giàn quay.
h. Hệ thu nhận và xử lý số liệu
Máy tính có thể tái tạo ảnh nhanh và thực hiện một số cơng việc như đặt chương
trình, điều khiển các tham số chụp, lưu trữ, tính tốn…
i. Bàn điều khiển
Là khối liên lạc trung tâm giữa người dùng và hệ thống thiết bị. Tại bản điều
khiển có một bàn phím, màn hình.
Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay y học còn sử dụng kỹ
thuật PET/CT giúp nâng cao hiệu quả chẩn đốn hình ảnh. PET hay cịn được gọi là
chụp xạ hình cắt lớp Positron, sử dụng các chất đồng vị phóng xạ thích hợp tiêm vào
cơ thể bệnh nhân, các chất này sẽ tập trung tại các cơ quan cần khảo sát, việc ghi hình
dựa trên việc đo độ tập trung hoạt độ phóng xạ tại các cơ quan đó qua hệ thống đầu
dị đặt bên ngồi cơ thể. Kết hợp máy PET với CT - Scanner tức là ghép 2 loại đầu
dò trên một máy và dùng chung hệ thống ghi nhận lưu giữ số liệu và các kỹ thuật của
máy tính. Nguyên lý làm việc như sau: Positron mang điện tích dương phát ra từ hạt
nhân nguyên tử đi được một quãng đường rất ngắn trước khi kết hợp với một electron
là điện tử mang điện tích âm trong mơ ở vào một trạng thái kích thích tồn tại rất ngắn,
gần như ngay lập tức chuyển thành 02 tia gamma có năng lượng 511 keV phát ra theo

9

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2 chiều ngược nhau trên cùng một trục, hai tia này được ghi nhận đồng thời bởi hệ
thống detector xung quanh bệnh nhân. Năng lượng này sau đó sẽ được hấp thụ và
chuyển thành các photon phát quang, các photon này sẽ tạo ra một chùm điện tử,
chùm điện tử này sẽ được khuyếch đại bởi hệ thống ống nhân quang trước khi được

số hóa bởi hệ thống điện tử. Hệ thống máy vi tính sẽ phân tích, tái tạo, hiệu chỉnh và
trộn với hình ảnh cắt lớp vi tính bằng các thuật toán phức tạp cuối cùng cho ra hình
ảnh PET/CT.
1.4.1. Lịch sử phát triển của máy CT
Sự ra đời của máy chụp cắt lớp vi tính CT có thể nói bắt đầu từ năm 1924 khi
nhà khoa học Johann Radon xây dựng lý thuyết toán học tái tạo hình ảnh chụp cắt
lớp; trải qua quá trình nghiên cứu lý thuyết xây dựng kỹ thuật chụp cắt lớp của nhiều
tác giả như A. Vallebona, A. McLeod Cormack, đến năm 1971, chiếc máy chụp cắt
lớp vi tính CT thương mại đầu tiên ra đời. Một loạt các mốc sự kiện đánh dấu sự phát
triển của máy CT:
Năm 1989 – máy CT 1 dãy ra đời
Năm 1994 – máy CT 2 dãy xoắn ốc ra đời
Năm 2001 – máy CT 16 dãy xoắn ốc ra đời
Năm 2007 – máy CT 320 dãy xoắn ốc ra đời
Một trong những mơ hình đầu tiên chụp CT mất thời gian chụp khoảng 9 ngày,
tiêu tốn 2,5 tiếng để tái tạo hình ảnh và thu được ảnh với độ phân giải thấp 80 x 80

Hình 1.8. Mơ hình chụp CT đầu tiên và hình ảnh chụp CT đầu tiên

10

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trở lại năm 1971, với máy CT đầu tiên, để quét được đoạn não dài 10 cm, mất
thời gian 40 phút, mỗi lát cắt xoay được 180o được thực hiện trong 4 phút. Hiện nay,
một máy CT 16 lát chỉ mất khoảng 0,5 giây cho một vòng quay, ảnh tái tạo chỉ mất
vài mili giây. Sự phát triển của máy CT trải qua nhiều thế hệ:
Thế hệ thứ nhất và thứ hai: Bóng phát tia X gắn liền với bộ phận phát hiện phải
tiến hành chuyển động tịnh tiến rồi chuyển động quay quanh bệnh nhân. Chùm tia của

thế hệ đầu tiên dạng song song (chùm tia dạng bút chì) và chỉ sử dụng 1 đầu dò. Thời
gian quét mất khoảng vài phút. Máy CT thế hệ thứ hai dùng chùm đầu dò khoảng 2030 đầu dò đặt liền nhau trong hướng qt, chùm tia phát có dạng hình quạt với góc mở
hẹp. Thời gian quét giảm xuống khoảng 50-60 giây.

Hình 1.9. Máy CT thế hệ 1

Hình 1.10. Máy CT thế hệ thứ 2

Thế hệ thứ 3: Số lượng đầu dò tăng lên đáng kể (hơn 800 đầu dò), chùm tia mở
rộng hơn trước cho phép kiểm sốt tồn bộ cơ thể bệnh nhân. Ống phát tia X và hệ
thống đầu dị xoay quanh bệnh nhân, bệnh nhân khơng cần dịch chuyển theo trục z.
Thời gian cho mỗi lớp cắt chỉ vài giây

Hình 1.11. Máy CT thế hệ 3

11

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Thế hệ thứ 4: Rất nhiều detector được bố trí thành một vòng tròn xung quanh
trục bệnh nhân. Khi tiến hành xét nghiệm CT chỉ có bóng phát tia X chuyển động xung
quanh bệnh nhân. Thời gian cho nhiều lớp cắt cũng chỉ mất vài giây. Để giảm thời
gian quét, thế hệ máy CT quét theo kiểu xoắn ốc ra đời.

Hình 1.12. Máy CT thế hệ 4
Thế hệ thứ 5: Máy phát chùm electron

Hình 1.13. Máy phát chùm electron
Phần cứng thiết kế quá cồng kềnh, đễ phát sinh lỗi kỹ thuật, vì thế hiện nay hầu

như rất ít được sử dụng.
Thế hệ thứ 6: CT xoắn ốc gồm ống phát tia X có thể quay liên tục, bệnh nhân
di chuyển liên tục qua các chùm tia, làm cho phép kiểm tra nhanh hơn nhiều. CT xoắn
ốc có thể phát hiện nhỏ bất thường các khu vực tốt hơn so với CT thông thường; tốc
độ kiểm tra của CT xoắn ốc nhanh hơn so với máy CT thơng thường.

Hình 1.14. Ngun lý của máy CT xoắn ốc

12

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Thế hệ thứ 7: Máy CT với đa dãy đầu dị (Multiple Detector Array)

Hình 1.15. Máy CT đa dãy đầu dị
Với đầu dị đa mảng thời gian ghi nhân tín hiệu nhanh hơn, hình ảnh thu được
rõ hơn, từ các lát cắt dễ dàng tài tạo 3D, ảnh tái tạo mịn hơn.
Trong tương lai, hướng phát triển sẽ sử dụng các detector có bề rộng lớn hơn
để thu nhận hình ảnh. Các phép chụp CT thường quy thường hiện nay do vẫn sử dụng
các detector giới hạn bao gồm cả máy CT 64 dãy. Phương pháp và các chế độ quét
phát triển trong tương lai cho phép thu hình ảnh 3D theo thời gian thực như trong thế
hệ máy mới 128 lát cắt (Hình 1.16)

Hình 1.16. Cơng nghệ sử dụng detector ngày càng lớn để thu nhận hình ảnh
Từ sự ra đời của máy CT đa lát cắt, một vấn đề đặt ra tại điểm đầu và điểm
cuối của mỗi phép quét xoắn ốc có một vùng cơ thể bị chiếu xạ mà khơng có hình
ảnh tái tạo thu được. Vấn đề này có thể xử lý được bằng cách sử dụng hệ chuẩn trực
liên tục mở ở điểm đầu và điểm cuối phép quét. Ví dụ như hiện nay có máy của hãng
Siemen: SOMATOM Definition AS+ là máy đang áp dụng công nghệ này, cho phép

giảm 10-25% liều do tác động trên, điển hình là 10% cho chụp CT bụng, 15% cho
chụp CT ngục, 20% chụp CT sọ và 25% cho chụp CT tim.
Ngoài ra, ở một số máy CT mới, nguồn phát tia X không chỉ là một mà sử
dụng 2 nguồn phát tia X; cải tiến tốc độ quay (hiện nay có máy đạt tốc độ 0.33 giây

13

LUAN VAN CHAT LUONG download : add