NGUYÊN LÝ - KỸ THUẬT CT scanner
BS CKII. Nguyễn Đức Khang
CT là chữ viết tắt của Computerized (Computed) Tomography, tạm dịch là
Chụp cắt lớp được xử lý vi tính.
Một số thuật ngữ khác có thể gặp: CT scan (scan = quét), CAT (Computed
Axial Tomography), scanner, scanographie, TDM (tomodensitométrie = chụp
cắt lớp đo đậm độ).
I. LỊCH SỬ:
-
-
-
1963: A. M. Cormack, nhà vật lý Mỹ, cho rằng có thể xác định được hệ số hấp
thu của một cấu trúc phẳng và đo, theo nhiều hướng khác nhau, sự biến đổi
về cường độ của chùm tia truyền qua cấu trúc này. Từ đó ông tạo một
phương thức thực nghiệm sử dụng một chùm tia hẹp gamma và đo cường
độ chùm tia (bằng máy đếm Geiger - Mller) sau khi tia đi qua cấu trúc vật
chất. Ông ta nhận thấy các kết quả này có thể áp dụng được trong X quang.
1967: Hounsfield, kỹ sư người Anh, làm việc tại khu y học thuộc Phòng thí
nghiệm trung tâm về nghiên cứu của Công ty Nhạc cụ điện tử EMI
(Electrical Musical Instruments), nghiên cứu sự nhận biết hình ảnh và kỹ
thuật lưu trữ dữ kiện trên máy vi tính.
Giả thuyết căn bản của chương trình nghiên cứu của EMI là đo sự truyền tia X
qua cơ thể, từ tất cả các hướng có thể được, như vậy sẽ bao gồm tất cả các
thông tin về các cấu trúc của cơ thể. Người ta thấy rằng chỉ có máy vi tính
mới có thể thực hiện được các phép tính cần thiết. Hounsfield đã có một ý
tưởng rất tuyệt vời là phát hiện các tia X bằng một tinh thể, tinh thể này sẽ
phát ra ánh sáng có thể nhìn thấy được khi được tiếp xúc với tia X.
1/10/1971 : máy CT sọ não đầu tiên ở một bệnh viện Luân đôn.
1973
: EMI CT lan tràn khắp Mỹ và châu Âu.
1975
: máy CT đầu tiên của Pháp ở Marseille.
1979
: giải Nobel về y học (CT có tầm quan trọng như việc
phát hiện ra tia X của Roentgen tháng 11/1895).
Việt Nam
:
2/1991 máy CT đầu tiên của cả nước ở BV Việt Xô (BV Hữu Nghị).
4/1992 máy CT đầu tiên ở khu vực phía Nam tại BV Nhân dân 115.
6/1994 tại BV Chợ Rẫy, 3/1995 tại Trung tâm y khoa MEDIC, …
Cho đến nay đã có rất nhiều máy CT trên toàn quốc, ở hầu hết các tỉnh
và có nhiều máy hiện đại theo kịp tiến bộ kỹ thuật trên thế giới.
II. NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT:
− CT được định nghĩa là phương pháp đo "đậm độ" tia X (cường độ tia X sau khi
qua vật chất) của các thể tích cơ bản của một lát cắt. Phương pháp này cho hình
ảnh một lát cắt của cơ thể với đậm độ chính xác hơn X quang qui ước hơn 100
lần.
− Tính hệ số hấp thu
1
o Dùng chùm tia X hẹp cho qua một đoạn cơ thể. Dùng các bộ phận phát
hiện (detectors) để tiếp nhận chùm tia thoát ra.
o Có hai loại detector: bằng tinh thể nhấp nháy (scintillation crystal) như
sodium iodide, cesium iodide, calcium fluoride, bismuth germanate) hay
bằng phòng chứa khí ion hóa (khí Xenon).
o Cường độ chùm tia thoát ra I được tính bằng công thức
I = I0 e -( E d)
I0 là cường độ chùm tia ban đầu
− Cách tái tạo hình ảnh
o Đầu đèn phát tia và bộ phận phát hiện (detectors) để tiếp nhận chùm tia
thoát ra gắn kết với nhau và sẽ di chuyển theo mặt phẳng đã được qui
định.
o Bộ phận phát hiện (detectors) sẽ tiếp nhận một loạt các đo đạc sự giảm
cường độ chùm tia sau khi qua một lát cắt cơ thể; đo đạc theo một
hướng không đủ để tái tạo lại hình ảnh, do đó đầu đèn - bộ phận tiếp
nhận phải quay quanh trục của cơ thể để có thể ghi lại được một loạt các
hình chiếu theo nhiều hướng khác nhau của cùng một lát cắt.
o Việc sử dụng các phương pháp toán học phức tạp cần phải dùng đến
máy vi tính để có thể chuyển các hệ số hấp thu ở một lát cắt sang hình
ảnh của lát cắt đó. Nguyên tắc của sự tái tạo hình ảnh kỹ thuật số tương
tự như cách tính các con số chứa trong một ma trận.
o Tùy theo các con số ở ngoại vi của sự hấp thu tia mà bộ phận tiếp nhận
đo được, máy tính sẽ tính sự khác biệt về đậm độ của từng đơn vị thể
tích (voxel) mà tia X xuyên qua.
o Voxel: đơn vị thể tích. Các máy hiện nay có 256 x 256 = 65 536, 512 x
512 = 262 144, 1024 x 1024 voxel, như vậy cho thấy có rất nhiều đo đạc
và sẽ cho hình ảnh rất rõ.
o Pixel: diện tích căn bản của voxel, < < 1mm2. Máy 512 x 512: pixel
khoảng 0,2 x 0,2mm
o Độ dày lát cắt thay đổi từ 1 - 10mm tùy máy và tùy vùng khảo sát
− Các thế hệ máy
Thế hệ thứ nhất và thứ hai: hệ thống đầu đèn - bộ phận tiếp nhận phát
hiện tia X di chuyển tịnh tiến sau đó xoay, như vậy một lát cắt phải mất
thời gian nhiều phút.
Thế hệ thứ ba: hệ thống đầu đèn - bộ phận tiếp nhận phát hiện tia X
xoay là chủ yếu (bộ phận tiếp nhận là một dàn nhiều detector).
Thế hệ thứ tư : đầu đèn xoay, bộ phận tiếp nhận phát hiện tia X xếp
thành một vòng tròn và cố định.
Các tiến bộ về kỹ thuật còn giúp thực hiện được kỹ thuật xoắn ốc
(helical / spiral) (bàn di chuyển liên tục trong quá trình đầu đèn xoay).
Hiện nay, máy có nhiều hàng bộ phận tiếp nhận phát hiện tia X giúp cho
thời gian thực hiện các lát cắt càng giảm xuống. Một vòng quay của đầu
đèn có thể cắt nhiều lát cắt (multislice / multidetector / multibarette).
III.
HỆ THỐNG MÁY CT:
− Hệ thống đo: bao gồm giường (bàn) + khung máy (gantry / statif) gồm đầu đèn
và bộ phận tiếp nhận phát hiện tia X. Đầu đèn có thể nghiêng theo cơ quan cần
2
−
−
−
−
khảo sát. Chùm tia có thể chỉnh tùy theo chiều dày lát cắt mong muốn (1 hay 5
hay 10mm), hiện nay có thể cắt lát mỏng 0,5mm.
Hệ thống xử lý dữ liệu: máy vi tính và các phần mềm.
Hệ thống hiển thị hình ảnh (console): màn hình, bàn phím để cho thấy hình ảnh
ở những đậm độ khác nhau, kích thước khác nhau. Hệ thống này thường gắn
với bộ phận chụp hình.
Phương tiện ghi lại dữ liệu: film, băng từ, đĩa từ, đĩa A, đĩa CD.
Hệ thống xuất ra hình ảnh.
IV. THANG XÁM HOUNSFIELD ĐO ĐẬM ĐỘ - CỬA SỔ:
- Người ta dùng đơn vị Hounsfield (HU) để đo đậm độ của các cấu trúc.
- Các biến đổi về đậm độ (mà máy có thể ghi nhận được) biến thiên từ - 1000
HU (khí) đến + 1000 HU (xương đặc). 0 là đậm độ của nuớc.
- Bình thường mắt người chỉ phân biệt được khoảng 20 mức độ xám khác nhau.
Như vậy mắt cũng phải thích nghi với hình ảnh của vùng khảo sát và phải
nhận thấy được nhiều thông tin. Người ta sử dụng khái niệm cửa sổ
(window) trong đó
- Trung tâm cửa sổ (level - WL): phải gần với giá trị đậm độ trung bình của cấu
trúc cần khảo sát
- Độ rộng cửa sổ (width - WW): các cấu trúc có đậm độ trong khoảng này sẽ
thấy rõ, độ rộng càng nhỏ sự khác biệt giữa hai cấu trúc có đậm độ khác
nhau càng rõ
Đậm độ bình thường của một số mô:
Vỏ xương
Tủy xương
Mạch máu có cản quang
Mạch máu không cản quang
Chất trắng não
Chất xám não
Máu tươi, cục máu đông
Dịch của nang đơn thuần
Dịch não - tủy
Nước (qui ước)
Mỡ
Khí
Vôi hóa
Gan, lách, thận
Đĩa đệm
Một số cửa sổ thường dùng
Hố sau
Tầng trên lều
Xoang
Hốc mắt
Xương
Trung thất
Nhu mổ phổi
+ 300 đến
+ 180
+ 80
+ 35
+ 30
+ 45
+ 50
+5
0
0
- 20
+ 80
+ 45
+ 60
+ 1000 HU
+ 250
+ 120
+ 40
+ 35
+ 50
+ 90
+ 25
+8
- 100
- 1000
+ 200
+ 70
+ 70
35 - 40 / 150 - 200
35 - 40 / 70 - 100
- 200 - - 300 / 1200 - 1500
-10 - 20 / 200 - 250
250 - 300 / 1200 - 1500
40 - 50 / 250 - 300
- 600 - - 400 / 1200 - 1500
3
Gan
Vùng chậu
Đĩa đệm
50 - 60 / 150 - 180
50 - 60 / 300 - 400
60 - 70 / 250 - 300
V. LẤY MỐC CHO CÁC LÁT CẮT:
-
Chụp một hình thẳng (face) hay nghiêng (profil) gọi là scanogram hay
scout-view hay mode radio.
Định ranh giới vùng khảo sát (tùy bệnh lý cần tìm).
Định độ dày lát cắt (tùy kích thước của cấu trúc giải phẫu muốn khảo
sát).
Định khoảng cách giữa các lát cắt.
Định độ nghiêng của hệ thống đầu đèn.
Có thể dựa trực tiếp vào các mốc giải phẫu của cơ thể.
Có thể tái tạo lại các hình coronal hay sagittal (tái tạo 2D) hay hình 3D
từ hình axial ban đầu.
VI. SỬ DỤNG THUỐC GÂY TƯƠNG PHẢN (CONTRAST MEDIUM):
-
-
-
VII.
Có thể sử dụng thuật ngữ "thuốc cản quang" khi dùng cho X quang qui
ước và CT
CT phát hiện sự khác biệt đậm độ các mô 100 lần nhạy hơn X quang qui
ước. Tuy nhiên CT vẫn không phát hiện được nếu sự khác biệt chỉ 3 6HU. Thuốc cản quang giúp làm rõ hơn sự khác biệt về đậm độ của các
mô.
Các mô bắt cản quang (contrast enhancement = thấy rõ hơn sau khi tiêm
cản quang) là do phân bố máu nuôi nhiều hoặc do thuốc thoát ra ngoài
khi có hư hàng rào máu - não ở hệ thần kinh trung ương.
Các đường dùng cản quang
o Cản quang tiêm tĩnh mạch: tiêm từ từ, tiêm bolus, truyền tĩnh mạch
o Cản quang trong khoang dưới nhện
o Cản quang đường tiêu hóa
o Cản quang bơm ngược dòng qua các đường dò, bơm vào trong các
nơi tụ dịch có ngăn vách, …
o Khí trong khoang dưới nhện (meatocisternography) (hiện nay không
dùng)
HÌNH NHIỄU (ARTIFACT):
-
Do dị vật kim loại (răng giả, răng trám, clip, mảnh đạn, dụng cụ kết hợp
xương, …)
Do các chỗ lồi xương (ở hố sau, cột sống, vai, …)
Do cử động của bệnh nhân
Do máy (artifact vòng) (cần chỉnh lại máy - calibration)
Hiệu ứng thể tích một phần" (partial volume effect) : do lát cắt dày trong
vùng có nhiều cấu trúc có đậm độ khác nhau ở kế cận nhau.
4
- Xem thêm -