Tổng quan về nguyên lý và cấu tạo máy chụp cắt lớp CT Scanner

PHẦN I. NGUYÊN LÝ TẠO ẢNH CT
 
1.Khái niệm về CT:
CT là một kỹ thuật tạo ảnh lớp cắt cùng với sự hỗ trợ của máy tính tạo ra các hình ảnh chụp cắt lớp sắc nét, rõ ràng. Công việc này được thực hiện thông qua việc thực hiện một thủ tục hay một chuổi hoạt động được gọi là sự tái tạo ảnh từ các hình chiếu, một kỹ thuật hoàn toàn dựa trên các cơ sở toán học.
 
2.Giới thiệu về ảnh CT:
CT là một phương pháp chụp quang tuyến đặc biệt nú sử dụng tia X với khả năng đõm xuyờn cao để tạo ảnh cỏc cơ quan bờn trong cơ thể. Ảnh của cỏc bộ phận bờn trong cơ thể được tạo ra với cỏc phương phỏp tiờn tiến và cỏc thuật toỏn tối ưu do đú CT tránh được hiệu ứng xếp chồng này vì chỉ xử lý những thông tin của lớp cắt cần quan tâm. Như vậy trong CT chi tiết của đối tượng tương ứng một cách chính xác với chi tiết ảnh mà không liên quan tới một số phần tử đối tượng nằm cận kề trên đường chiếu của chùm tia X. Ảnh được tạo ra không còn bị xếp chồng và được gọi là ảnh thay thế.
 
Đặc điểm nổi bật của kỹ thuật chụp CT
 
Khả năng của CT trong việc tạo ra ảnh thay thế, thay cho ảnh xếp chồng, chính là một trong những điểm cốt lõi chứng minh của hiệu quả cao của phương pháp này: CT có thể tạo ra những ảnh của các mô mềm với độ tương phản cực cao màvới phương pháp cổ điển không thể đạt được. Hơn nữa nhờ những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, CT còn cho phép định lượng được hình ảnh.
Trong rất nhiều trường hợp, nhờ khả năng tạo ảnh các mô mềm với độ tương phản rất cao mà đã có thể loại bỏ việc sử dụng các chất cản quang. Ví dụ: nhờ CT có thể chụp ảnh não thất một cách trực tiếp do vậy có thể giảm bớt được nhiều xét nghiệm thần kinh, điện não đồ. Thông thường hơn, có thể tránh phải bơm thuốc cản quang vào mạch máu. Và do vậy, thay vì phải chịu nguy cơ cao do tiêm thuốc cản quang vào động mạch nay chỉ cần tiêm tỉnh mạch với nguy cơ thấp hơn.
Đặc biệt hơn kỹ thuật chụp X quang còn giúp tạo ảnh hình dạng thực của các cơ quan bị thương tổn, phương pháp cổ điển chỉ tạo ảnh thông qua các thông tin gián tiếp thông qua sự dịch chuyển của máu, trong khi đó X quang với rất nhiều trường hợp đã cung cấp nhiều chỉ dẫn chính xác hơn khi chụp mạch.

PHẦN II. TẠO ẢNH CT

1.Tạo một ảnh CT như thế nào:
1.1. Giới thiệu và tổng quan

Ảnh CT khác với ảnh X quang ở vài chi tiết cụ thể. Những vấn đề này khác nhau ở cách tạo ảnh. Sự định dạng của ảnh CT trải qua nhiều bước.

Ảnh CT được bắt đầu với việc quét pha. Trong pha đó, một chùm tia X mỏng có hướng chiếu khi xuyên qua những cạnh (edges) của phần cơ thể để tạo ảnh. Bức xạ khi đi qua phần cơ thể nó được đo bằng dãy detector. Các detector này không thể tạo ra được ảnh CT hoàn chỉnh mà nó chỉ cho hình viền của một đường chiếu. Dữ liệu đường viền là đo sự suy giảm của tia X từ bóng phát tia tới những detector riêng lẻ. Để có đủ thông tin cho việc tạo nên một ảnh đầy đủ, chùm tia X quay vòng, hoặc quét, xung quanh thiết diện cắt để tạo nên đường viền từ những góc độ khác nhau. Điển hình, hàng trăm vùng tạo được và dữ liệu đường viền của mỗi vùng được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính. Tổng số đo sự đâm xuyên tạo nên số vùng và số tia X nằm trong khoảng giới hạn cho mỗi vùng. Tổng thời gian quét cho một lớp cắt khoảng từ 0.35s tới 15s, phụ thuộc vào việc thiết kế máy quét (scanner mechanism) và người điều khiển chọn kiểu quét thay đổi. Chất lượng của ảnh có cải tiến bằng cách tăng thời gian quét .
Pha thứ 2 của việc tạo ảnh là dựng ảnh. Quét pha của định dạng ảnh CT được thực hiện bằng máy tính số, nó là một phần của hệ thống CT. Dựng ảnh là thực hiện bằng một quá trình toán học đó là việc chuyển đổi dữ liệu quét của các vùng (views) riêng lẻ về dạng số hoá, hoặc số hóa bức ảnh bức ảnh. Ảnh được cấu tạo bởi dãy phần tử ảnh riêng lẻ gọi là pixel. Những pixel này được đặc trưng bằng một giá trị số, hoặc là chỉ số CT. Các giá trị đặc biệt cho mỗi pixell quan hệ với mật độ của mô ở trong những nguyên tố thể tích tương ứng gọi là voxel. Dựng ảnh thường mất vài giây, phụ thuộc vào sự phức tạp của bức ảnh và khả năng của máy tính. Ảnh số sẽ được lưu trữ ở trong bộ nhớ máy tính.
Pha cuối cùng là chuyển đổi ảnh số thành hiển thị video vì vậy có thể nhìn trực tiếp được hoặc có thể được ghi ở trên phim. Bước này được thực hiện bằng những thành phần điện tử nó thực hiện chức năng chuyển đổi số sang tương tự.

Mối quan hệ giửa giá trị số CT và sự chuyển màu (shades) của mức xám hoặc độ sáng ở trong ảnh được xác định rõ bằng việc lựa chọn các mức cửa sổ (window) bằng người điều khiển.

Có thể thấy rằng cửa sổ này bao hàm từ mức xám cao (upper) tới mức xám thấp (lower), đây có thể là sự thay đổi độ sáng và mức xám của ảnh hiển thị. Việc window đặt để xác định số CT trong một khoảng rộng nó bao hàm toàn bộ mức xám bên ngoài của ảnh (image gray scale).

PHẦN 3: CẤU TẠO CHUNG

 Phần cứng tổng quát của một CT scanner sẽ bao gồm

T : Tube là bóng Xquang. Có chức năng phát tia X. Khác với các bóng Xquang thông thường khe phát tia X này cho ra các chùm tia mỏng và cường độ tia chuẩn hơn.
D : Detectors : Là các cảm biến nhạy tia X. Nhằm cảm nhận mức độ hấp thụ của các chùm tia Xquang phát ra từ bóng. Số lượng và chất lượng của các cảm biến ảnh hưởng rất nhiều đến hình ảnh của máy CT
R : Là một hệ thống gồm ray, động cơ, khung… Nhằm tạo chuyển động quay cho bóng và detectors
Hệ thống bàn : Gồm mạch điều khiển, động cơ bước, Bàn cho bệnh nhân nằm. Có chức năng dịch chuyển cao thấp, lui tiến theo chế độ điều khiển rất chính xác của Xử lí trung tâm
Hệ thống điều khiển và hiển thị hình ảnh: Nhìn vẻ ngoài nó giống như một hệ thống máy tính thông thường. Tại đây người các lệnh điều khiển cho máy được thực hiện hoàn toàn bằng phần mềm trên một hệ điều hành. Các tín hiệu hình ảnh và quản lí thông tin bệnh nhân cũng được xử lí tại đây
Máy rửa phim: Hoạt động như một máy rửa phim số thông thường