ct máy cắt lớp điện toán 1

Máy cắt lớp điện toán I
ThS Nguyễn Văn Hòa
Nguyên tắc cơ bản
Cấu hình và lòch sử phát triển

Nguyên tắc cơ bản
•
Nguyên tắc toán học của CT do Radon
phát triển 1917 :
•
Có thể tạo ảnh 3D của một vật từ vô số
các ảnh chiếu (projection hay view) qua
vật đó .

•
Chụp ảnh trực tiếp lên phim làm giảm cấu
trúc 2 chiều (3D) thành ảnh chiếu 2 chiều
(2D)
•
Đậm độ tại một điểm trong ảnh biểu diễn
độ suy giảm tia x trong bệnh nhân dọc
theo đường tia giữa nguồn phát tia x (focal
spot) và điểm trên đầu dò (detector) ứng
với điểm đó .
Nguyên tắc cơ bản

•
Trong ảnh chiếu của x quang qui ước,
thông tin dọc theo chiều song song với
chùm tia bò mất.

•
Thường phải chụp 2 ảnh thẳng góc nhau
90
o
để nhận biết thêm thông tin về vò trí .
Nguyên tắc cơ bản


nh lát cắt
•
Là ảnh của một lát cấu trúc cơ thể bệnh nhân
•
nh CT 2D ứng với một lát cắt 3D của bệnh
nhân
•
Độ dày lát cắt CT rất mỏng (1 tới 10 mm) và
mỏng đều . Mỗi phần tử ảnh ( pixel) trong ma
trận ảnh CT 2D ứng với một phần tử thể tích
(voxel) trong lát cắt bệnh nhân.
•
Mỗi phần tử ảnh hiển thò độ suy giảm tia x trung
bình của các mô trong phần tử thể tích tương
ứng.

Phaàn töû theå tích
(Voxel)
Phaàn töû aûnh
(Pixel)

Ghi hình cắt lớp

•
Dùng mỗi đầu dò đo lượng bức xạ truyền qua
bệnh nhân từ mỗi đường tia bức xạ nối giữa
nguồn và đầu dò .
•
Một loạt các số đo truyền qua bệnh nhân tại
cùng một hướng tạo nên một ảnh chiếu
(projection hay view)
•
Có 2 cấu hình chiếu dùng trong CT :
•
- Cấu hình chùm song song : các đường tia song
song
•
- Cấu hình chùm rẽ quạt : các đường tia phân kỳ

Pheựp chieỏu chuứm tia
song song
Pheựp chieỏu chuứm tia
reừ quaùt
Tia

Ghi hình cắt lớp (tt)
•
Máy CT ghi một số lớn các ảnh chiếu qua
bệnh nhân tại các vò trí (hướng) khác
nhau.
•
Ví dụ, một ảnh lát cắt CT có thể dùng 800
tia ghi ở 1000 góc chiếu khác nhau.

•
Các lát cắt được ghi lần lượt dọc theo trục
Z của máy CT, là hướng đầu – đuôi của
bệnh nhân.

Tái tạo ảnh lát cắt
•
Đo cường độ ban đầu I
o
của tia x không đi qua
bệnh nhân (không bò suy giảm) bằng detector
chuẩn.
•
Đo cường độ I
t
của mỗi tia sau khi truyền qua
qua bệnh nhân có độ dày t và chòu một độ suy
giảm bức xạ µ :
t)I/Iln(
II
t0
t
0t
µ
µ
=
=
−
e

•
Có nhiều thuật toán tái tạo ảnh :
•
Chiếu ngược có lọc (Filtered backprojection)
thường dùng trong CT lâm sàng
•
Thực hiện các bước ghi hình ngược từ các ảnh
chiếu để tạo lại ảnh lát cắt CT.
•
Độ suy giảm µ của mỗi tia được ghi nhận dọc
theo cùng đường tia trong ảnh bệnh nhân
•
Sau khi một số lớn các tia được chiếu ngược lên
ma trận ảnh, vùng có độ suy giảm cao hơn sẽ nỗi
rõ hơn vùng các vùng có độ suy giảm thấp hơn,
từ đó tạo nên ảnh.
Tái tạo ảnh lát cắt

Thu aỷnh chieỏu Chieỏu ngửụùc aỷnh chieỏu
Anh Vaọt

Thế hệ 1: quay/dòch ngang ,
chùm tia nhỏ “pencil”
•
Chỉ dùng 2 đầu dò (cho 2 lát cắt khác nhau )
•
Chùm tia song song
•
Dòch ngang đầu dò để ghi một ảnh chiếu với 160
tia song song qua trường chiếu (FOV) 24 cm

•
Quay hệ đầu dò mỗi khoảng 1
o
để thu 180 ảnh
chiếu.
•
Cần khoảng 4.5 phút cho lần ghi hình với 1.5
phút tái tạo ảnh lát cắt.

Dòch ngang
Quay Dòch ngang

Thế hệ 1 (tt)
•
Tín hiêu thay đổi lớn ở vùng ngoài đầu
bệnh nhân do dòng tăng cao
–
Cần ép đầu bệnh nhân trong túi nước khi ghi
hình
•
Dùng đầu dò nhấp nháy NaI có đô phân
giải thời gian không đủ cao
•
Chùm tia nhỏ “pencil” giảm tán xạ rất
hiệu qủa

•
Dùng một dãy 30 đầu dò
•
Thu nhiều dữ liêu hơn để cải tiến chất

lượng ảnh (ví dụ : 600 tia x 540 ảnh chiếu)
•
Thời gian quét nhanh (ví dụ:18 sec/lát cắt)
•
Ghi nhiều bức xạ tán xạ hơn
Thế hệ 2: quay/dòch ngang ,
chùm tia rẽ quạt hẹp

Cấu hình chùm
tia nhỏ “Pencil’
Cấu hình chùm
tia rẽ quạt
Cấu hình chùm
tia mở

Thế hệ 3 : quay/quay,
chùm tia rẽ quạt rộng
•
Số đầu dò có thể trên 800
–
Không cần dòch ngang hệ đầu dò
•
Bóng phát tia x và dãy đầu dò được gắn
kết cơ khí.
•
Các hệ CT mới hơn có thời gian ghi hình
khoảng ½ giây


Xảo ảnh vòng (Ring artifact)

CT thế hệ 3 tạo ra các xảo ảnh hình vòng
tròn ứng với mỗi đầu dò
•
Độ dòch các mức tín hiệu trong đầu dò
theo thời gian làm ảnh hưởng các giá trò µt
, tạo ra các ảnh vòng sau khi chiếu ngược.


Xaỷo aỷnh voứng
ẹau doứ hoỷng

Thế hệ 4: quay / dừng
•
Khắc phục được xảo ảnh vòng
•
Dùng một vòng đầu dò cố đònh ( ví dụ :
khoảng 4800 đầu dò ).

Bóng tia x
quay
Một đầu dò
trong vòng
đầu dò
Dãy (vòng)
đầu dò cố
đònh 360
o


So sánh thế hệ 3 và 4

•
Đỉnh của chùm tia rẽ quạt trong thế hệ 3 là bóng
phát tia x và đỉnh trong thế hệ 4 là một đầu dò
Thế hệ 3 : ln(g
1
I
o
/ g
2
I
t
) = µ t
Thế hệ 4 : ln(gI
o
/ gI
t
) = µ t