Bài giảng Máy cắt lớp điện toán I -ThS. Nguyễn Văn Hòa

Chia sẻ: Vu Dung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Máy cắt lớp điện toán" do ThS. Nguyễn Văn Hòa biên soạn cung cấp cho người học các kiến thức về các nguyên tắc cơ bản của máy cắt lớp điện toán, cấu hình và lịch sử phát triển của máy cắt lớp điện toán. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Máy cắt lớp điện toán I -ThS. Nguyễn Văn Hòa

Máy cắt lớp điện toán I ThS Nguyễn Văn Hòa Nguyên tắc cơ bản Cấu hình và lịch 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 .
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 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 bị mất. • Thường phải chụp 2 ảnh thẳng góc nhau 90o để nhận biết thêm thông 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 mô trong phần tử thể tích tương ứng.
Phần tử thể tích (Voxel) Phần tử ảnh (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
Tia Phép chiếu chùm tia Phép chiếu chùm tia song song 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  :  t I t  I0e ln(I 0 / I t )  t
Tái tạo ảnh lát cắt • 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  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 dò để ghi một ảnh chiếu với 160 tia song song qua trường chiếu (FOV) 24 cm • Quay hệ đầu dò 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 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
Thế hệ 2: quay/dịch ngang , chùm tia rẽ quạt hẹp • 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
Cấu hình chùm Cấu hình chùm Cấu hình chùm tia nhỏ “Pencil’ tia rẽ quạt tia mở
Thế hệ 3 : quay/quay, chùm tia rẽ quạt rộng • Số đầu dò có thể trên 800 – Không cần dịch 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