Tìm hiểu về máy Chụp cắt lớp điện toán CT scanner và ứng dụng của nó

1
Lời Nói Đầu
Ngày nay nhờ sự phát triển vượt bậc của nền khoa học kĩ thật thế giới con
người ngày càng được đặt ở sống và làm việc trong những điều kiện tốt hơn,do đó
các tiến bộ khoa học đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trong lĩnh vực y tế chăm sóc
sức khoẻ cộng đồng. Đã có rất nhiều các phát minh ứng dụng được áp dụng cho
chẩn đoán và điều trị các bệnh hiểm nghèo và đã cho ta những kết quả đáng tự
hào. Đặc biệt các loại máy y tế được ứng dụng rộng rãi trong việc chẩn đoán để
phát hiện được sớm hơn nguy cơ mắc các bệnh hiểm nghèo đã giúp ngăn ngừa khá
hiệu quả trong lĩnh vực chẩn đoán điều trị bệnh.
Là một sinh viên khoa điện tử chuyên ngành y sinh,em đã có cơ hội tìm hiểu
và tiếp xúc với các loại thiết bị y tế hiện đại giúp em có cái nhìn sâu hơn về tàm ảnh
hưởng của các thiết bị y tế tiên tiến đối với việc chẩn đoán và điều trị bệnh.Trong
thời gian thực tập tại bệnh viện Hữu Nghị , nhờ sự quan tâm hướng dẫn tận tình
của thầy Hiền cũng như các anh chị cán bộ tại bệnh đã gúp em hoàn thành được
bản báo cáo này.
Có rất nhiều các thiết bị được ứng dụng trong chẩn đoán phát hiện bệnh như
máy CT,MRI,siêu âm,PET… nhưng em đặc biệt quan tâm đến máy Chụp cắt lớp
điện toán CT scanner và đã lựa chọn tìm hiểu về máy CT cũng như các ứng dụng
của nó trong lĩnh vực y tế.
Một lần nữa em xin cảm ơn thầy Hiền và các anh chị cán bộ bệnh viện Hữu
Nghị đã giúp em thực hiện bản báo cáo này.
Sinh Viên
Vũ Tiến Mạnh

2
Quá trình thực tập

Trong quá trình thực tập tại bệnh viện Hữu Nghị vừa qua, được sự giúp đỡ tận
tình của thầy Hiền cũng như các anh chị cán bộ đang công tác tại đây,em đã có điều kiện

thăm quan và tìm hiểu về một số thiết bị y tế đang được sử dụng tại đây.Có rất nhiều
các loại thiết bị với các ứng dụng khác nhau được sử dụng tại các phòng khoa trong
bệnh viện:
Phòng kỹ thuật vật tư, hành chính quản trị, y tá trưởng gồm các thiết bị dựng để
theo dõi quản lý trực tiếp các thiết bị liên quan đến phục vụ cho toàn bệnh viện:
Hệ thông khí y tế trung tâm
Trung tâm tiệt trùng gồm có: máy hấp tiệt trùng,
máy tiệt trùng nhiệt độ thấp, máy rửa dụng cụ, thiết bị đóng gói dụng cụ tiệt trùng
Hệ thống giặt là trung tâm
Hệ thống điện,Thang máy, điện lạnh
Hệ thống nước sạch và xử lý rác thải
Khoa nội: máy siêu âm, máy điện tim ECG, máy thở, máy gây mê, máy lọc thận,
máy tán sỏi …
Khoa ngoại phân chia theo nhiều phòng:
-Phòng mổ: bàn mổ, dao mổ điện, máy gây mê, máy phá rung tim, X-quang di
động, các máy theo dõi…
-Phòng hồi sức: máy thở đa năng, bơm tiêm điện, máy theo dõi…
Khoa thần kinh: máy điện não, máy điện tim, máy điện cơ…
Khoa sản: máy siêu âm chẩn đoán, máy soi cổ tử cung…
Khoa huyết học: máy phân tích huyết học, máy xét nghiệm miễn dịch, máy li
tâm, máy pha loãng…
Khoa sinh hoá: máy li tâm, may xét nghiệm sinh hoá, PH và khí máu, máy điện
giải…
Khoa u bướu: máy Cobalt 60, máy gia tốc tuyến tính, cyberknife,máy xạ trị áp
sát….
Khoa tai mũi họng: máy soi mũi xoang, máy đo thị lực, máy trợ thính…
Khoa chẩn đoán hình ảnh: máy CT, máy MRI, máy X quang, máy siêu âm…
Trong đó máy CT là thiết bị được sử dụng rất rộng rãi trong các chẩn đoán giúp
phát hiện sớm các nguy cơ mắc bệnh hiểm nghèo.

3









4
PHƯƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN
Sự ra đời của máy chụp cắt lớp điện toán là một cuộc cách mạng. Nó không sử
dụng các phương pháp tạo ảnh bình thường từ các thụ thể, như là phim hoặc tạo ảnh
bằng ống khuyếch đại. Nó được thay thế bởi ống chuẩn trực chùm tia X hướng tới bệnh
nhân. Cường độ chùm bức xạ được điều khiển bởi máy tính. Sau khi tín hiệu được phân
tích từ bộ thu nhận tia X. Máy tính sẽ khôi phục lại hình ảnh và hiển thị trên máy theo
dõi bệnh nhân. Ảnh được chụp để lưu lại và đánh giá. Máy tính xây dựng lại mặt cắt
ngang cơ thể, kết cấu cơ thể được hoàn thành với sự phân chia ra các phần bằng nhau
(thuật toán phỏng theo của máy tính).
Hoạt động của máy chụp cắt lớp điện toán mang lại hiệu quả cần thiết, các
chuyên gia công nghệ y sinh nên biết về sự phát triển của máy chụp cắt lớp điện toán, về
cấu tạo hệ thống, đặc điểm quá trình tạo ảnh của nó. Nội dung của phần 1 này là sự mô
tả tổng quan nhất về phương pháp chụp cắt lớp điện toán.

Hình 1: Máy CT
Somatom của Siemens
I.1 Lịch sử và mô tả của máy CT

Những thành phần tạo nên máy chụp cắt lớp điện toán ra đời bởi nhà vật lý y học
từ 30 năm trước Godfrey Hounsfield, một kỹ sư vật lý làm việc cho công ty EMI,Ltd.
Những chứng minh đàu tiên về kỹ thuật có từ năm 70,80 của thế kỉ XIX. Hounsfield đã
chia sẻ giải nobel vật lý cùng với Alan Cormack, một nhà vật lý của đại học Tufts,

5
Cormack trình bày về sự dễ dàng khi tính toán sử dụng phương pháp xây dựng lại ảnh
bằng máy CT.

Allan M. Cormack Godfrey N. Hounsfield
Tufts University Medford, Central Research Laboratories, EMI
MA, USA London, United Kingdom
Hình 1.1Hai nhà bác học được nhận giải Nobel Y học vì những đóng góp cho sự
phát triển máy chụp cắt lớp điện toán
Giải Nobel Y học năm 1979 được trao cho GS. Allan M. Cormack và Godfrey
N.Hounsfield vì những đóng góp của họ trong việc phát triển máy chụp cắt lớp vi tính,
tạo một bước tiến mang tính cách mạng trong lĩnh vực xạ trị cũng như chẩn đoán các
bệnh thuộc hệ thần kinh.

Allan M. Cormack là giáo sư đầu ngành vật lý tại Viện Ðại học Tufts (bang
Massachusetts-Mỹ). Ông là người đầu tiên phân tích các điều kiện để làm thấy rõ cách
chụp cắt lớp đúng trong hệ thống sinh học và công bố vào năm 1963-1964, góp phần
phát triển các lý thuyết về máy vi tính chụp cắt lớp đặt nền tảng trên việc sử dụng tia
X.
Godfrey Hounsfield là giám đốc bộ phận nghiên cứu công nghiệp điện và âm
nhạc ở Middlesex (Anh), là người thực hiện máy vi tính chụp cắt lớp đầu tiên sử dụng
trong y học vào năm 1968. Bằng sáng chế được cấp năm 1972. Hệ thống của
Hounsfield giúp chẩn đoán hình ảnh óc, não, tạo tiền đề giúp phát triển nhiều hệ thống

6
máy vi tính chụp cắt lớp sau này với các cải tiến kỹ thuật giúp phân tích hình ảnh
nhanh hơn.
Tia X khi đi ngang qua nội tạng sẽ cho hình ảnh trên phim. Hình ảnh ấy tùy
thuộc vào cấu trúc các mô của cơ quan mà tia X đi ngang qua và thường không rõ nét ở
chiều sâu, vì thế cần phải chụp bổ sung trực diện hoặc hai bên. Hơn nữa việc đọc phim
cũng tùy vào năng lực chuyên môn của người chụp và tính chất bất thường của bệnh lý.
Vì thế kết quả X-quang không tránh khỏi mang tính chủ quan và dễ sai lệch. Do đó sau
này kỹ thuật chụp cắt lớp phân tầng (tomography, theo tiếng Hy Lạp tomos = vết cắt,
graph = ghi lại) đã phát triển thêm để phân lập hình ảnh nội tạng bị bệnh. Tuy có tiến
bộ nhưng vẫn chưa thỏa mãn được nhu cầu chẩn đoán sớm bằng hình ảnh.
Ngoài ra tia X còn có những hạn chế như không thể dựng tia X quá 25% và phim
X-quang thiếu độ nhạy cần thiết tương ứng với độ dày các mô. Từ đó ý tưởng sử dụng
máy vi tính hỗ trợ chụp cắt lớp được hình thành để giải quyết vấn đề. Và chỉ trong vòng
6 năm, nó đã trở thành một sự kiện mang tính cách mạng trong lĩnh vực chẩn đoán hình
ảnh y khoa.
Máy CT là dụng cụ chuẩn đoán vô giá cho bác sĩ X quang. Việc phát triển và đưa
nó vào phục vụ bác sĩ có tầm quan trọng như việc phát hiện ra tính chất gián đoạn
Snook của máy biến thế, Ống Coolidge tạo ra tia X quang, màng nhăn Potter-Bucky.
Máy chụp cắt lớp điện toán không sử dung phương pháp tạo ảnh thông thường.

Không có ảnh tạo thông thường từ các thụ quan. Trong máy CT, có ống chuẩn trực
chùm tia X hướng tới bệnh nhân. Cường độ chùm bức xạ được điều khiển bởi máy tính.
Sau khi tín hiệu được phân tích từ bộ thu nhận tia X. Máy tính sẽ khôi phục lại hình ảnh
và hiển thị trên máy theo dõi bệnh nhân. Ảnh được chụp để lưu lại và đánh giá. Máy
tính xây dựng lại mặt cắt ngang cơ thể, kết cấu cơ thể được hoàn thành với sự phân chia
ra các phần bằng nhau (thuật toán phỏng theo của máy tính).
Sự khác nhau về đặc điểm hoạt động và chất lượng ảnh là một bước tiến lớn của
máy CT so với hầu hết các thiết bị thông thường trong lĩnh vực X quang.

1.2 Nguyên lý hoạt động

Khi chụp bụng bằng phương pháp X quang thông thường ảnh lập tức được tạo
ra trên phim từ thụ quan. Ảnh tương đối kém và tương phản (hình 1.2a). Ảnh không
được như chờ đợi bởi vì sự chồng chéo của các bộ phận giới hạn của ổ bụng. Sự phân bố
của bức xạ làm giảm tính rõ nét của các bộ phận nhỏ của ảnh.

7
Để có hình ảnh tốt hơn khi phẫu thuật cấu trúc ổ bụng ví dụ như quả thận.
Phương pháp chụp X quang truyền thống có thể được sử dụng.Trong kỹ thuật chụp X
quang, các phần của thận sẽ rõ hơn bằng cách làm mờ các mô ở trên và dưới, thêm vào
đó sự tương phản của kết cấu sẽ tăng lên. Song ảnh vẫn còn mờ và chưa rõ.

Hình 1.2a So sánh hai phương pháp X quang truyền thống và CT
Phương pháp chụp X quang thông thường là chiếu X quang theo trục dọc, từ đó
mặt phẳng của ảnh đặt song song với trục dọc cơ thể và kết quả của mặt cắt dọc và hình
ảnh vòng. Máy CT là loại máy tịnh tiến theo chiều dọc hay là máy tác động ảnh theo
chiều ngang. Các ảnh tạo ra vuông góc suốt chiều dài cơ thể ( hình 1.2b).


8

Hình 1.2b Phương pháp tạo ảnh thông thường cho ảnh song song với chiều dài cơ
thể. CT cho ảnh theo chiều ngang.
Sự chính xác cho bởi phương pháp tạo ảnh theo mặt cắt ngang là một quá trình
phức tạp và nó phụ thuộc vào sự hiểu biết về vật lý, điều hành máy móc, và khoa học
máy tính. Về cơ sở nguồn gốc bằng cách nào đó có thể giải thích nếu bạn cân nhắc kỹ
cấu trúc cơ bản của hệ thống CT. Một hệ thống CT đơn giản nhất gồm có một ống
chuẩn trực chùm tia X và một bộ phát hiện đơn ( hình 1.2c). Nguồn phát tia X và bộ
phát hiện được kết nối với nhau với mục đích di chuyển đồng bộ. Khi nguồn và bộ phát
hiện kết hợp với nhau tạo ra sự quét hay sự tịnh tiến, ngang qua bệnh nhân, qua cấu
trúc bên trong cơ thể chùm tia X bị suy giảm theo mức độ khác nhau tuỳ theo mật độ
khối lượng và số nguyên tử của mô cần khảo sát.

Hình 1.2c: Ở dạng đơn giản nhất, máy quét CT gồm 1 chùm tia X chuẩn trực và 1
máy dò, cả 2 bộ phận này chuyển động đồng thời tịnh tiến – xoay.
Cơ sở vật lý của CT chính là hiện tượng hấp thụ bức xạ tia X của cơ thể. Tia X
được tạo ra khi dòng electron từ dây tóc bị đốt nóng đập vào anode làm bằng vật liệu
Tungsten, hay Vonfram trong môi trường chân không. Có hai loại tia X: tia X bức xạ
hãm (Bremsstrahlung) và tia X đặc trưng (Characteristic X-ray). Thông thường, người
ta dựng tia X bức xạ hãm ở các khoảng năng lượng thích hợp (thường từ 25 keV đến
120 keV). Trong những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như chụp cho tuyến vú, người ta
phải dựng tia X đặc trưng. Tia X phát ra từ nguồn có thể có dạng song hay dạng quạt

9

Hình 1.2d : Các dạng tia X
Khi chiếu tia X qua cơ thể, do các loại tế bào khác nhau có mật độ vật chất khác
nhau, nên chúng sẽ hấp thụ tia X ở mức độ khác nhau. Cơ sở của sự hấp thụ này chính
là tương tác giữa tia X và các chất trong tế bào. Kết quả là tia X bị suy giảm cường độ.
Trong cơ thể người, xương là cấu trúc đặc nhất so với các mô khác nên chúng sẽ hấp thụ
tia X nhiều nhất. Trong y tế, người ta thường dùng chì (Pb) để ngăn chặn tia X, vì chúng

hấp thụ tia X khá tốt.
Tia X sau khi đi qua cơ thể sẽ được phát hiện bằng đầu dò (detector). Đầu dò sẽ
có tác dụng chuyển năng lượng tia X nhận được thành tín hiệu điện. Đầu dò được dựng
có thể là đầu dò sử dụng khí hiếm Xenon ở áp suất cao (khoảng 25 atm) (hình1.2e), hoặc
đầu dò bán dẫn (solid-state detector) (hình 1.2f).

Hình 1.2e : Đầu dò khí xenon

10

Hình 1.2f : Cấu tạo của đầu dò bán dẫn
Đầu dò bán dẫn gồm một lớp phát quang (scintillator) ghép với một photodiode.
Tia X sẽ tác dụng lên lớp phát quang tạo ra ánh sáng. Ánh sáng này sẽ được photodiode
chuyển thành tín hiệu điện. Lớp phát quang được dựng gồm vật liệu CdWO4, nguyên tố
Ytri (Yttrium), nguyên tố gadoli (gadolinium) thuộc họ Lanthan, và những vật liệu khác
tuỳ theo nhà sản xuất. Đầu dò bán dẫn có nhiều ưu điểm hơn đầu dò Xenon như: hệ số
hấp thụ tia X tốt hơn, bề mặt đầu dò phẳng nên góc thu nhận rộng hơn đầu dò Xenon
vốn có bề mặt cong. Trong các thiết bị CT thế hệ mới, người ta dựng nhiều dãy đầu dò;
vì vậy, khả năng ứng dụng trong chẩn đoán của CT được mở rộng rất nhiều lần.
Tín hiệu điện thu được từ đầu dò được đưa đến máy tính để xử lý. Máy tính sẽ
dựng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được chụp và hiển thị ảnh lên
màn hình. Máy tính phải rất mạnh để thực hiện tái tạo ảnh song song với quá trình thu
dữ liệu, nhằm giảm thời gian trễ giữa lúc kết thúc thu tín hiệu và hiển thị ảnh.
Tín hiệu thu được sẽ được khuyếch đại, lượng tử hoá (số hoá), lọc và sau đó mới
được xử lý. Dữ liệu thu được là dữ liệu thụ (raw data). Dữ liệu thụ sẽ được hiệu chỉnh
trong quá trình tiền xử lý. Sở dĩ dữ liệu phải được hiệu chỉnh, thứ nhất là do hệ số hấp
thụ tuyến tính hiệu dụng của mô giảm theo khoảng cách so với nguồn phát. Sự suy giảm
này nếu không được hiệu chỉnh sẽ dẫn đến ảnh giả (artifact), ảnh không mong muốn,
trong quá trình tái tạo ảnh có thể gây ra chẩn đoán sai. Yếu tố thứ hai cần phải hiệu
chỉnh là sự không đồng đồng đều về độ nhạy của từng đầu dò và các kênh đầu dò trong

trường hợp dựng đa dãy đầu dò. Nếu không hiệu chỉnh yếu tố này sẽ dẫn đến ảnh giả
vòng (ring artifact or halo artifact).

11

Hình 1.2g : Sơ đồ khối của hệ thống máy quét CT
1.3 Các thế hệ máy CT

1.3.1. Máy CT thế hệ thứ nhất

Trước hết là mô tả ống chuẩn trực chùm tia X và bộ phát hiện đơn đồng bộ
chuyển động tịnh tiến và quay liên tục quanh bệnh nhân là đặc điểm của máy CT thế hệ
thứ nhất. Máy CT thế hệ này cần có nhiều phép chiếu. Những phép chiếu này được tạo
ra bằng cách quay hệ thống một góc nhỏ cỡ 1
0
quanh trục vuông góc với mặt phẳng
chứa lớp cắt. Như vậy hệ thống đo phải dịch chuyển theo một góc quay ít nhất là 180
0
.
Những số đo được mã hoá rồi truyền tới máy tính. Dựa trên những số đo này, máy tính
sẽ tính ra những độ suy giảm và sự phân bố của những suy giảm này trên tiếp diện lớp
cắt của đối tượng. Những vùng có độ suy giảm cao được ấn định giá trị cao và ngược lại.
Hạn chế của thế hệ này là thời gian phát tia gần 5 phút mới xong
Máy CT thế hệ 1:

Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.

12
Chùm tia X hình bút chì, hẹp.
Máy phát hiện đơn.

Thời gian chụp 5 phút.

1.3.2 Máy CT thế hệ thứ hai
.
Máy CT thế hệ thứ nhất có thể tính toán điều chỉnh chùm sáng. Chúng là điển
hình của chức năng kết hợp giữa nguồn và máy phát hiện, sự chuyển động giàn quay
máy CT, và máy tính xử lý ảnh. Máy CT thế hệ thứ hai cũng sử dụng nguyên lý tịnh
tiến-quay. Sự kết hợp mở rộng các đơn vị nhỏ tạo ra chùm đầu dò và chùm tia hình quạt
hơn là chùm tia hình bút chì ( hình 6). Một điểm bất lợi của chùm tia dạng quạt là bức
xạ phân tán tăng lên. Điểm bất lợi này giống cách tạo ảnh X quang thông thường. Thêm
sự bất lợi nữa là sự tăng lên của cường độ hướng tới cạnh chùm tia làm mờ phim. Một
bộ lọc bù có thể giải quyết vấn đề này. Đặc điểm nổi bật của máy CT đời thứ 2 được thể
hiện trên hình 7.

Hình 1.3.2a : Hình ảnh của 2 chùm tia X quang sử dụng trong máy chụp cắt lớp. Với
chùm tia hình quạt, bộ lọc đôi khi được sử dụng để cân bằng cường độ tia X đến máy dò.

13

Hình 1.3.2b Máy CT thế hệ thứ 2 sử dụng mô hình tịnh tiến quay với nhiều đầu dò nhận
chùm tia hình quạt.
Lợi thế chủ yếu của máy CT đời thứ 2 là tốc độ. Những máy này có từ 5 đến 30
đầu dò gần nhau. Bởi vậy thời gian quét ngắn hơn. Vì có nhiều đầu dò xếp thành hàng,
chỉ một chuyển động tịnh tiến đơn cũng giống như vài chuyển động tịnh tiến với máy CT
đời 1. Do đó mỗi chuyển động tịnh tiến đơn sẽ làm góc quay lệch đi 5 độ hoặc hơn. Với
một lần quay lệch đi 10 độ, chỉ cần 18 lần tịnh tiến đơn để quét được 180 độ.
Máy CT đời thứ 2:
Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.
Chùm tia X hình quạt.
Nhiều máy phát hiện xếp theo hàng.

Thời gian quét là 30s.

1.3.3 Máy CT thế hệ thứ ba.

14

Hình 1.3.3.a.Máy CT thế hệ thứ 3
Sự hạn chế của máy CT thế hệ thứ hai là thời gian kiểm tra quá dài. Nguyên
nhân do sự phức tạp khi vận hành máy theo cơ chế tịnh tiến-quay và khối lượng cồng
kềnh cũng như sự liên quan tới giá đỡ máy CT, người ta dự kiến thay thế các máy quét
có thời gian quét 20s hoặc hơn. Hạn chế này được khắc phục với sự ra đời của máy CT
thế hệ thứ ba. Trong các máy quét này bóng X quang và các đầu dò gần nhau sẽ quay
xung quanh bệnh nhân ( hình 8). Giống như một trục quay cố định, máy CT thế hệ thứ
ba có thể xây dựng ảnh trong 1s.

Hình 1.3.3bMáy CT thế hệ 3 sử dụng mô hình quay cùng với chùm tia X và nhiều đầu dò
quay xung quanh bệnh nhân.
Máy CT đời 3 sử dụng nhiều đầu dò sắp sếp theo đường cong và chùm tia có hình
quạt. Số lượng đầu dò và bề rộng của chùm tia, khoảng từ 30 đến 60 độ, cả hai đều lớn

15
hơn máy CT đời 2. Trong máy CT thế hệ 3, chùm tia và các đầu dò bố trí xung quanh
bệnh nhân.
Việc sắp xếp các đầu dò quanh bệnh nhân dẫn tới khoảng cách từ nguồn tới các
đầu dò không đổi, ảnh xây dựng lại có chất lượng tốt hơn. Điểm đặc biệt này làm cho sự
chuẩn trực chùm tia X tốt hơn và làm giảm bớt tác động của hiện tượng tán xạ. Hình 9
so sánh chức năng các đầu dò của các máy CT thế hệ 2 và 3.


Hình 1.3.3cMảng detector tuyến tính là đặc điểm của máy CT thế hệ thứ nhất và thứ hai;

mảng cong thường được sử dụng trong các máy CT thế hệ thứ ba và thứ tư.
Một bất lợi của máy CT thế hệ 3 là thỉnh thoảng xuất hiện nhiễu ảnh. Sự xuất
hiện này do một vài lý do. Trong cách sắp xếp theo hình cong mỗi đầu dò tạo thành một
đơn vị riêng. Nếu có một vài hay một dải đầu dò làm việc sai chức năng sẽ có nhiễu vòng
xuất hiện trên ảnh ( hình 10). Phần mềm sửa ảnh là dung thuật toán giảm đến mức tối
thiểu nhiễu ảnh.

16
Máy CT thế hệ 3:
Cấu hình chuyển động quay quanh bệnh nhân.
Chùm tia X hình rẻ quạt.
Hệ thống nhiều đầu dò, sắp xếp thành mảng cong.
Thời gian quét 1-5s.
Nhược điểm: nhiễu vòng.


Hình 1.3.3d Nhiễu vòng xuất hiện ở máy quét thế hệ thứ ba.

1.3.4 Máy CT thế hệ thứ tư

Máy quét CT thế hệ thứ tư có hình dạng xoay. Nguồn tia X sẽ luân chuyển,
nhưng bộ phận phát hiện thì không. Máy phát hiện tia X được kết hợp thông qua bộ
phận sắp xếp hình tròn cố định (Hình 11), bộ phận này bao gồm 8000 nguyên tố riêng lẻ.
Chùm tia X có hình quạt với những đặc tính tương tự như chùm tia X hình quạt thế hệ
thứ 3. Những đơn vị này có khả năng chụp hình nhiều lần trong 1s, có thể chụp được
những lớp dày khác nhau thông qua ổng chuẩn trực tự động và không bị nhiễu vòng
như ở máy CT thế hệ thứ ba.


17

Hình 1.3.4 Máy CT thế hệ thứ 4 hoạt động cùng với nguồn tia X xoay và bộ phận phát hiện
gồm nhiều detector tập hợp trên một vòng tròn đứng yên xung quanh bệnh nhân
Nhược điểm của máy CT thế hệ thứ tư là lượng phóng xạ ở bệnh nhân tương đối
cao hơn so với những máy quét khác. Máy có cấu trúc phức tạp vì có số lượng đầu dò
lớn. Chi phí máy này cũng cao hơn so với các thế hệ máy trước.
Mặc dù có những so sánh về chất lượng hình ảnh nhưng không thể có sự tổng
quát, và không thể đưa ra quyết định rõ ràng khi xem xét hình ảnh tốt nhất.

1.3.5 Máy CT thế hệ thứ năm

hình 1.3.5a Máy CT thế hệ thứ 5 loại bong Xquang anode nhiều rãnh, mặt cắt dọc

18

hình 1.3.5b Máy CT thế hệ thứ 5 loại bong Xquang anode nhiều rãnh mặt cắt
ngang
Tiếp tục phát triển mô hình máy CT cam kết mang lại cải tiến về chất lượng hình
ảnh với lượng phóng xạ ít nhất.
Chùm tia X được phát ra từ một hệ thống nhiều bóng X quang hoặc một loại
bóng X quang đặc biệt với A-nôt có nhiều rãnh bố trí cố định xung quanh bệnh nhân.
Bộ phát hiện bao gồm nhiều đầu dò bố trí cố định trong một vòng cung 180
0

Chùm tia điện tử được điều khiển để lần lượt bắn vào bề mặt rãnh A-nôt trong
một góc quay 180
0

Những máy chụp ảnh nhanh hơn đã phát triển làm cho máy CT có khả năng
quay phim. Các thuật toán liên tục được điều chỉnh sao cho máy hoạt động có thể lựa

chọn được một trong những thuật toán để kiểm tra. Công nghệ vòng cũng được kết hợp
với những máy quét CT xoắn ốc. Điều này cho phép ống tia X và máy dò luân phiên
thay đổi.
Máy CT electron (EBCT), cách cơ bản khác để thu hình ảnh CT, do hãng
Imatron chuyên chụp hình tim sản xuất. Thuật ngữ Heartscan thường dùng để miêu tả
kỹ thuật này. Với EBCT, một chùm sóng thúc đẩy chúm tia electron tăng tốc vào bia
volfram hình bán nguyệt thông qua 1 nam châm uốn cong (Hình 29-13). Thực sự, có bốn
bia volfram vì vậy bốn lớp tế bào được quét cùng một lúc. Không có bộ phận nào ở

19
EBCT chuyển động ngọai trừ chùm tia electron. Bia volfram cố định và đầu dò cũng cố
định. Hình ảnh EBCT được tạo ra trong 50ms.

Hình 1.3.5cEBCT không có các bộ phận giá đỡ.

1.4 Các ưu nhược điểm của kĩ thuật chụp CT

1.4.1 ưu nhược điểm của CT so với X-quang thông thường

Ưu điểm
-Hình ảnh rõ nét do không có hiện tượng nhiều hình chồng lên nhau
-Khả năng phân giải những mô mềm là cao hơn nhiều
-Có thể tính toán được hệ số suy giảm của từng phần tử trên ảnh một cách chính xác
nên có thể đánh giá cả về lượng và chất của đối tượng đang xét.
-Nhờ ứng dụng kĩ thuật số lên có thể xử lý, tái tạo ảnh theo nhiều cách một cách nhanh
chóng(dựng ảnh theo mặt phẳng, trong không gian 3 chiều…). Phương tiện lưa trữ ảnh
đa dạng hơn. Hơn thế nữa có thể nối mạng, truyền ảnh đi xa trên mạng thông tin vụ
tuyến hoặc hữu tuyến.
Nhược điểm
-Chỉ có thể chụp ở một số tư thế, khả năng linh hoạt và cơ động kém

-Thời gian chụp dài hơn, người bệnh chịu liều tia X cao hơn
-Khả năng chiếu kết hợp với các thủ thuật kém
- Chi phí đầu tư và vận hành cao

1.4.2 So sánh CT và MRI

20
Một ưu điểm lớn nhất của CT là cho phép khảo sát các phần xương có cấu trúc tinh tế.
Phương pháp chụp cộng hưởng từ, kí hiệu MRI (magnetic resonance imaging) không tỏ
ra hữu hiệu trong trường hợp này. Hình ảnh CT cho chất lượng rất tốt.
CT sử dụng tia X có tác hại xấu đối với sức khoẻ của bệnh nhân. Tia X có khả năng gây
ion hoá tế bào, và với lượng lớn có thể gây ung thư.
1.5 Các ứng dụng của phương pháp chụp cắt lớp điện toán
CT được ứng dụng rất rộng rãi trong chẩn đoán lâm sàng cũng như trong sinh thiết.
CT được dựng để chẩn đoán các phần cứng của cơ thể bị tổn thương như: sọ não, cột
sống, xương … Trong tất cả các phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện nay thì CT cho
hình ảnh về các phần cứng của cơ thể rõ nhất.
CT còn được dựng để chẩn đoán ung thư, giúp phát hiện sớm khối u. Chụp CT có tiêm
cản quang có thể giúp cho bác sĩ đánh giá sự phát triển và sự di căn của khối u.
Các bệnh về tim mạch như tắc nghẽn mạch máu, các dị tật của tim…có thể được phát
hiện bởi CT. CT được dùng trong nha khoa, nhi khoa, nhãn khoa hay để thực hiện nội
soi ảo dựng kỹ thuật tạo ảnh 3D với sự hỗ trợ của máy tính.
Ngoài ra, CT còn dựng để trợ giúp sinh thiết như sinh thiết tuyến tiền liệt, sinh thiết ung
thư vú, sinh thiết cổ tử cung…


21
Hệ thố ng máy chụp cắ t lớp CT scanner

I. Cấu trúc máy cắt lớp điện toán

1.1. Cấu trúc
Hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán bao gồm các thiết bị chính sau:
- Hệ thống ảnh
- Giμn quay
- Hệ thống phân phối điện áp
- Hệ thống lμm việc với bệnh nhân
- Điều khiển hệ thống





22
1.2. Sơ đồ khối


Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán CT scanner
II. Chức năng
2.1. Hệ thống ảnh
Hệ thống ảnh bao gồm các bộ phận sau:
- Hệ thống tái tạo ảnh
- Hệ thống điều khiển ảnh

23
- Hệ thống lưu trữ
- Bμn điều khiển vμ thiết bị hiển thị
2.1.1. Hệ thống tái tạo ảnh
Hệ thống tái tạo ảnh thực hiện việc thu nhận dữ liệu từ hệ thống đo dữ
liệu để thực hiện việc tái tạo ảnh.
2.1.2. Hệ thống điều khiển ảnh

Hệ thống điều khiển ảnh được kết nối với các thiết bị đầu vμo lμ bμn
phím vμ chuột vμ với thiết bị đầu ra lμ mμn hình hiển thị . Hệ thống điều khiển
ảnh kết nối với giμn quay phối hợp với các bộ phận trong giμn quay thực hiện việc
điều khiển quét đúng chế độ. Kết nối với hệ thống tái tạo ảnh để phối hợp với
hệ thống nμy tiến hμnh tái tạo ảnh, ảnh sau khi đã tái tạo ảnh được hệ thống
điều khiển ảnh điều khiển để đưa dữ liệu nμy tới bộ phận lưu trữ.
2.1.3. Hệ thống lưu trữ
Dữ liệu của ảnh tạm thời được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính. Do bộ
nhớ của máy tính có dung lượng giới hạn nên những dữ liệu nμy sau đó được
chuyển sang lưu trữ giới dạng đĩ a từ (đĩ a CD). Nhờ có khả năng lưu trữ mμ dữ
liệu có thÓ®−îc lấy lại vμ xử lý một cách nhanh chóng vμ chính xác.



2.1.4. Bμn điều khiển vμ thiết bị hiển thị
Bμn điều khiển lμ giao diện giửa máy CT với người điều khiển. Bμn điều
khiển chính lμ bμn phím vμ chuột nó được sử dụng lμm thiết bị đầu vμo cho
đường truyền giửa người điều khiển vμ chương trình của máy.


Hình 3.3 Bμn điều khiển

24

2.2. Giμn quay
Giμn quay bao gồm các bộ phận chính sau:
- Bóng phát tia
- Hệ thống detector
Hình 3.3 Bμn điều khiển
-Hệ thống phát tia

-
- Hình 3.4 Các bộ phận bên trong một giμn quay

- Biến áp cao thế (Generator)
- Điều khiển chuẩn trực
- Điều khiển hội tụ
- Hệ thống đo dữ liệu
- Dose Modulation
- Hệ thống quay
- Vòng trượt
Để tạo các lớp cắt chéo (cắt nghiêng) theo các độ nghiêng khác nhau,
giμnquay có thể được điều chỉ nh nghiêng so với mặt phẳng thẳng đứng với các
góc từ (+300) đến (-300) tuỳ thuộc vμo loại máy mμ góc nghiêng cực đại của giμn

25
quay có thể khác nhau. Góc nghiêng có thể được đặt tự động hoặc do người điều
khiển lựa chọn thông qua các bộ phận cơ khí.
Hình 3.4 Các bộ phận bên trong một giμn quay
2.2.1. Bóng phát tia
Bóng Xquang vμ detector được lắp đặt cố đị nh trên một khung có vị trí
đối nhau. Cấu trúc của bóng Xquang trong máy CT giống như ở máy Xquang thông
thường, đó lμ loại bóng Anode quay vμ được lμm mát bằng dầu vμ quạt gió để có
thể phát tia liên tục trong thời gian dμi. Khả năng chị u nhiệt của bóng rất cao có
thể tới 5 MHU, thông thường trong bóng có bố trí cảm biến nhiệt để đo lường vμ
kiểm soát tình trạng chị u nhiệt của bóng trong suốt quá trình phát tia.


Hình 3.6 Cấu tạo của một bóng phát tia
2.2.2. Hệ thống detector
Chức năng của detector lμ hấp thụ tia bức xạ sau khi đã đi qua cơ thể bệnh

nhân, vμ sau đó chuyển đổi năng lượng của chùm tia nμy thμnh tín hiệu điện (tín
hiệu điện nμy tû lệ với cường độ của chùm tia). Tín hiệu điện sau đó được
chuyển tới hệ thống đo dữ liệu.
2.2.3. Biến áp cao thế
Lμ một biến áp được chế tạo theo công nghệ cao tần, vì được chế tạo theo
công nghệ cao tần nên vật liệu để chế tạo biến áp nμy gọn vμ nhẹ hơn rất nhiều .
Hình 3.6 Cấu tạo của một bóng phát tia so với loại biến áp thông thường nên
biến áp nμy có thể được lắp đặt ngay trong giμn quay. Điện áp xoay chiều thông