Tổng quan CT
I. Giới thiệu :
+Năm 1895 Nhà vật lý Đức W.C. Rontgen tìm ra tia X...
+ Năm 1972 G.N. Hounsfield & A.M. Cormack đã phát minh ra pp chụp cắt
lớp điện toán (CT), có thể xem đây là bước tiến bộ lớn nhất kể từ sau phát
minh của Rontgen; (chính vì công lao to lớn này mà hai tác giả trên đã nhận
được giải Nobel y học vào năm 1979).
+ CT là từ viết tắt của thuật ngữ Computed Tomography.
- Tomography ~ chụp ảnh cắt lớp
- Computed ~ máy tính điện tử
- CT mang ý nghĩa là chụp cắt lớp với sự hỗ trợ của máy tính.
+ Đây là phương pháp tạo ảnh dựa vào tính chất hấp thụ tia X của vật chất.
II. Nguyên lý của CT :
1. Trong máy CT có một nguồn phát ra tia X.
+ Nguồn phát tia X này có thể xoay tròn quanh bộ phận cần chụp.
- Tia X được tạo ra khi dòng electron từ dây tóc bị đốt nóng đập vào bản
dương cực 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).
- Thường dùng tia X bức xạ hãm ở các khoảng năng lượng thích hợp (từ 25
keV đến 120 keV).
- Trường hợp đặc biệt, như chụp cho tuyến vú, phải dùng tia X đặc trưng.
+ Tia X phát ra từ nguồn có thể có dạng song hay dạng quạt
- Chùm tia X được nén, chỉ quét một lớp mỏng để tránh hiện tượng chồng
chất hình ảnh, hạn chế tối thiểu sự tán xạ.
- Tuy nhiên một mặt phẳng chiếu không đủ để tái tạo trọn vẹn hình ảnh của
một lớp cắt nên cần có chuyển động xoay quanh trục chính của bệnh nhân.
2. 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.
- Độ hấp thu chùm tia X của các khối vật chất được tính theo phương trình
Lamor:
I= I0 e-mL.
I0: cường độ tia ban đầu
I: cường độ tia sau khi xuyên qua lớp cắt
m: hệ số hấp thu, phụ thuộc vào mật độ điện tử, bậc nguyên tử của cấu trúc
mô khác nhau trong cơ thể.
L: bề dày của lớp cắt.
- Biết đ ược I0, I, L ta tính được các hệ số hấp thu của khối vật chất mà chùm
tia X đi qua.
- Trên một lớp cắt, chùm tia X quét theo nhiều hướng khác nhau và lớp cắt
được chia thành nhiều khối bằng nhau, ta có thể tính được từng hệ số hấp
thu m1,m2,m3…mn, nghĩa là ta biết được bản chất của từng khối vật chất cấu
thành lớp cắt đó.
+ 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.
3. 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 dùng có thể là:
a, Đầu dò sử dụng khí hiếm Xenon ở áp suất cao (khoảng 25 atm)
b, Hoặc đầu dò bán dẫn (solid-state detector) .
- 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 dùng 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.
4. Tín hiệu điện thu được từ đầu dò được đưa đến máy tính để xử lý.
a, Máy tính sẽ dùng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được
chụp và hiển thị ảnh lên màn hình, lưu trong đĩa nhớ, rửa in thành phim...
+ 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.
b, Dữ liệu thu được là dữ liệu thô (raw data).
+ Dữ liệu thô sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình tiền xử lý, 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 dùng đa dãy đầu dò.
Nếu không hiệu chỉnh yếu tố này sẽ dẫn đến ảnh giả vòng (ring artifact or
halo artifact).
+ Các dữ liệu suy giảm của chùm tia X sau khi đi qua lớp cắt sẽ được
chuyển đến một hệ thống vi tính để xử lý, nhờ máy vi tính xử lý sẽ cho hình
ảnh 100 lần chính xác hơn pp chụp X Quang cổ điển, sẽ chuyển giá trị số
thành giá trị hình tương tự nghĩa là hình ảnh lớp cắt được tái tạo với các mức
xám (Gray shadows) khác nhau.