MAY CAT LOP DIEN TOAN I

Máy cắt lớp điện tốn I
ThS Nguyễn Văn Hịa

Ngun tắc cơ bản
Cấu hình và lịch sử phát triển


Ngun tắc cơ bản
• Ngun tắc tốn 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 .


Nguyên tắc cơ bản
• 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 dị (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 bị
mất.
• Thường phải chụp 2 ảnh thẳng góc nhau 90o

để nhận biết thêm thơng tin về vị trí .



Aûnh lát cắt
• Là ảnh của một lát cấu trúc cơ thể bệnh nhân
• Aûnh 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 thị độ suy giảm tia x trung
bình của các mơ trong phần tử thể tích tương ứng.


Phần tử thể tích
(Voxel)

Phần tử ảnh
(Pixel)


Ghi hình cắt lớp
• Dùng mỗi đầu dị đo lượng bức xạ truyền qua bệnh
nhân từ mỗi đường tia bức xạ nối giữa nguồn và đầu
dị .
• 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


Tia

Phép chiếu chùm tia
song song

Phép chiếu chùm tia
rẽ quạt


Ghi hình cắt lớp (tt)
• Máy CT ghi một số lớn các ảnh chiếu qua
bệnh nhân tại các vị 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 Io của tia x không đi qua
bệnh nhân (không bị suy giảm) bằng detector
chuẩn.
• Đo cường độ It của mỗi tia sau khi truyền qua qua
bệnh nhân có độ dày t và chịu một độ suy giảm

bức xạ  :

I t I 0 e

 t

ln(I 0 / I t ) t


Tái tạo ảnh lát cắt
• Có nhiều thuật tốn 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  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.


Vật

Ảnh

Thu ảnh chiếu

Chiếu ngược ảnh chiếu

Thế hệ 1: quay/dịch ngang ,
chùm tia nhỏ “pencil”
• Chỉ dùng 2 đầu dò (cho 2 lát cắt khác nhau )
• Chùm tia song song
• Dịch ngang đầu dị để ghi một ảnh chiếu với 160
tia song song qua trường chiếu (FOV) 24 cm
• Quay hệ đầu dị mỗi khoảng 1o để thu 180 ảnh
chiếu.
• Cần khoảng 4.5 phút cho lần ghi hình với 1.5 phút
tái tạo ảnh lát cắt.


Dịch ngang

Quay

Dịch ngang


Thế hệ 1 (tt)
• Tín hiêu thay đổi lớn ở vùng ngồi đầu bệnh
nhân do dịng tăng cao
– Cần ép đầu bệnh nhân trong túi nước khi ghi
hình

• Dùng đầu dị nhấp nháy NaI có đơ phân giải
thời gian khơng đủ cao
• Chùm tia nhỏ “pencil” giảm tán xạ rất hiệu

qủa


Thế hệ 2: quay/dịch ngang ,
chùm tia rẽ quạt hẹp
• Dùng một dãy 30 đầu dị
• Thu nhiều dữ liêu hơn để cải tiến chất lượng
ảnh (ví dụ : 600 tia x 540 ảnh chiếu)
• Thời gian qt nhanh (ví dụ:18 sec/lát cắt)
• Ghi nhiều bức xạ tán xạ hơn


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 dị có thể trên 800
– Khơng cần dịch ngang hệ đầu dị

• Bóng phát tia x và dãy đầu dị 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 vịng
trịn ứng với mỗi đầu dị
• Độ dịch các mức tín hiệu trong đầu dị theo
thời gian làm ảnh hưởng các giá trị t , tạo
ra các ảnh vòng sau khi chiếu ngược.


Xảo ảnh vòng

Đầu dò hỏng


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


Một đầu dị
trong vịng
đầu dị

Bóng tia x
quay

Dãy (vịng)
đầu dị cố
định 360o


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(g1Io / g2It ) =  t
Thế hệ 4 : ln(gIo / gIt ) =  t