Nguyên lý tái tạo ảnh trong máy CT

Lêi nãi ®Çu Ngµy nay khi mµ nÒn kinh tÕ ®· ph¸t triÓn, tr×nh ®é nhËn thøc cña con ng­êi ®­îc n©ng cao th× nhu cÇu ch¨m sãc vµ b¶o vÖ søc khoÎ ngµy cµng ®­îc quan t©m h¬n. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, trªn thÕ giíi nãi chung vµ ë n­íc ta nãi riªng lÜnh vùc thiÕt bÞ y tÕ ch¨m sãc søc kháe con ng­êi lu«n ®­îc ®Çu t­ vµ quan t©m mét c¸ch thÝch ®¸ng. Mét trong nh÷ng bé phËn nhá ®­îc øng dông vµo y tÕ ®ã lµ hÖ thèng thiÕt bÞ chÈn ®o¸n h×nh ¶nh. HÖ thèng nµy ®ang ®­îc dÇn trang bÞ cho c¸c bÖnh viÖn nh»m phôc vô nhu cÇu kh¸m vµ ch÷a bÖnh. C¸c thiÕt bÞ ®ã ngµy cµng hoµn thiÖn vÒ tÝnh n¨ng vµ sù tiÖn dông. Mét trong nh÷ng thiÕt bÞ ®ã lµ m¸y chôp c¾t líp ®iÖn to¸n (CL§T). §©y cã thÓ coi lµ mét trong nh÷ng thiÕt bÞ míi vµ hiÖn ®¹i nhÊt trong hÖ thèng thiÕt bÞ chuÈn ®o¸n h×nh ¶nh ë n­íc ta. Víi hÖ thèng chôp CL§T th× h×nh ¶nh vïng th¨m kh¸m ®­îc thÓ hiÖn râ nÐt h¬n, t¹o ra ®­îc c¸c líp c¾t trong c¬ thÓ gióp cho b¸c sü ®Ô dµng chÈn ®o¸n h¬n. Víi nh÷ng øng dông thiÕt thùc cña hÖ thèng m¸y CT em ®· ®­îc chän ®Ò tµi t×m hiÓu vÒ “ Nguyªn lý t¸i t¹o ¶nh trong m¸y CT ” . §©y lµ phÇn kh¸ quan träng trong viÖc t¹o ra h×nh ¶nh líp c¾t trªn c¬ thÓ bÖnh nh©n. Do ®ã viÖc t×m hiÓu c¬ chÕ ho¹t ®éng cña phÇn nµy lµ rÊt thiÕt thùc vµ bæ Ých. Tuy nhiªn do tr×nh ®é kiÕn thøc vµ thêi gian h¹n chÕ do ®ã bµi tiÓu luËn nµy vÉn cßn nhiÒu h¹n chÕ vµ thiÕu sãt mong ®­îc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n. PhÇn A Tæng quan vÒ m¸y chôp c¾t líp ®iÖn to¸n X – ray computed tomography I. Giíi thiÖu: + CT lµ mét ph­¬ng ph¸p chôp quang tuyÕn X ®Æc biÖt, kh¸c vÒ b¶n chÊt víi ph­¬ng ph¸p chôp X quang c¾t líp cæ ®iÓn ( lµ ph­¬ng ph¸p dùa trªn ph­¬ng thøc lµm mê nh÷ng vïng ngoµi cÇn quan t©m ). Thùc chÊt kh«ng cÇn thiÕt ph¶i dïng m¸y tÝnh ®Ó thùc hiÖn ph­¬ng ph¸p chôp nµy, nh­ng víi viÖc øng dông m¸y tÝnh ®Ó t¹o ¶nh ®· chøng tá rÊt cã hiÖu qu¶. + Trong ph­¬ng ph¸p chôp X quang cæ ®iÓn h×nh ¶nh cña ®èi t­îng ®­îc ghi trªn phim d­íi d¹ng ¶nh bãng mê hai chiÒu. H×nh ¶nh t¹o ra theo kiÓu chôp nµy lµ h×nh ¶nh xÕp chång cña nhiÒu ®èi t­îng kh¸c nhau trªn ®­êng truyÒn cña tia X. Do vËy viÖc chuÈn ®o¸n dùa vµo phim còng phÇn nµo bÞ h¹n chÕ. + Nh»m kh¾c phôc nh­îc ®iÓm ®ã, CT t¹o ra ¶nh thay thÕ thay cho ¶nh xÕp chång v× chØ xö lÝ nh÷ng th«ng tin cña líp c¾t cÇn quan t©m. Nh­ vËy trong CT chi tiÕt cña ®èi t­îng t­¬ng øng mét c¸ch chÝnh x¸c víi chi tiÕt ¶nh mµ kh«ng liªn quan dÕn c¸c phÇn tö ®èi t­îng n»m cËn kÒ trªn ®­êng chiÕu cña chïm tia X. §©y chÝnh lµ ®iÓm cèt lâi chøng minh tÝnh hiÖu qu¶ cao cña ph­¬ng ph¸p nµy: CT cã thÓ t¹o ra nh÷ng ¶nh cña c¸c m« mÒm víi ®é t­¬ng ph¶n cùc cao mµ ph­¬ng ph¸p cæ ®iÓn kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc. + §Æc biÖt h¬n kü thuËt CT cßn gióp t¹o ¶nh h×nh d¹ng thùc cña c¸c c¬ quan bÞ tæn th­¬ng, ph­¬ng ph¸p cæ ®iÓn chØ t¹o ¶nh th«ng qua c¸c th«ng tin gi¸n tiÕp th«ng qua sù dÞch chuyÓn cña m¹ch m¸u, trong khi ®ã CT rÊt nhiÒu tr­êng hîp ®· cung cÊp nhiÒu chØ dÉn chÝnh x¸c h¬n khi chôp m¹ch. II. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n: a. Nguyªn lý c¬ së: + §Ó t¹o ®­îc ¶nh cña c¸c líp c¾t cÇn quan t©m trong c¬ thÓ th× cÇn ph¶i tÝnh ®­îc ®é suy gi¶m cña tia X khi ®i qua líp c¾t t¹i nhiÒu h­íng nhê mét hÖ thèng bãng X quang vµ bé ph¸t hiÖn ( c¶m biÕn). Mét d¹ng hÖ thèng ®¬n gi¶n nhÊt lµ sö dông chïm tia cã bÒ dµy cì bót ch× xuyªn qua líp c¾t ®Ó ®o ®é suy gi¶m. §Ó x¸c ®Þnh ®é suy gi¶m, tr­íc hÕt dÞch chuyÓn hÖ thèng ®o nµy theo h­íng vu«ng gãc víi chïm tia vµ song song víi mÆt ph¼ng chøa líp c¾t, sù dÞch chuyÓn nµy tr¶i qua toµn bé tiÕt diÖn cña líp c¾t. + §ång thêi t¹i nh÷ng kho¶ng nhÊt ®Þnh trong khi dÞch chuyÓn , c­êng ®é bøc x¹ tia X t¹i c¶m biÕn sÏ ®­îc ghi l¹i. Nh­ vËy sau khi ®· dÞch chuyÓn toµn bé líp c¾t sÔ ghi ®­îc mét tËp hîp c¸c sè liÖu ®o t­¬ng øng víi mét tiÕt diÖn chÐo vµ tËp sè liÖu nµy gäi lµ phÐp chiÕu. H×nh 1: M« pháng hÖ thèng CT ®¬n gi¶n nhÊt + Tr¸i ng­îc víi kü thuËt chôp X quang cæ ®iÓn, ®Ó t¹o ®­îc ¶nh trong kü thuËt CT cÇn cã nhiÒu phÐp chiÕu. Nh÷ng phÐp chiÕu nµy ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch quay c¶ hÖ thèng ®o mét gãc nhá cì 1o chng quanh trôc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng chøa líp c¾t, sau mçi lÇn thùc hiÖn phÐp chiÕu, råi thùc hiÖn phÐp chiÕu theo tr×nh tù nh­ tr­íc cho tíi khi c¶ hÖ thèng ®o dÞch chuyÓn mét gãc quay Ýt nhÊt b»ng 180o. + Trong qu¸ tr×nh ®o, nh÷ng sè ®o nh­ vËy sÏ ®­îc m· ho¸ theo mét d¹ng thÝch hîp råi truyÒn tíi m¸y tÝnh. Víi kü thuËt ngµy nay ®Ó t¹o ra mét ¶nh cÇn tíi 100 phÐp chiÕu vµ mçi phÐp chiÕu cÇn tíi vµi tr¨m sè ®o. Sau ®ã dùa trªn nh÷ng sè ®o nµy m¸y tÝnh sÏ tÝnh ra ®é suy gi¶m vµ sù ph©n bè cña nh÷ng sù suy gi¶m nµy trªn tiÕt diÖn líp c¾t cña ®èi t­îng. + V× kh¶ n¨ng tÝnh to¸n cña m¸y tÝnh chØ cã thÓ xö lÝ vµ tÝnh to¸n cã h¹n ®èi víi sè ®o vµ ®é suy gi¶m nªn gi¶ thiÕt líp c¾t lµ mét tËp hîp c¸c nguyªn tè thÓ tÝch. Tuy nhiªn ®é suy gi¶m tia X lu«n biÕn ®æi ngay trong c¸c nguyªn tè thÓ tÝch riªng rÏ trong líp c¾t v× vËy trÞ sè suy gi¶m chØ lµ trung b×nh. + §Ó t¹o ra h×nh ¶nh cña líp c¾t th× th«ng th­êng ma trËn ®iÓm ¶nh ®­îc chuyÓn ®æi thµnh c¸c mÇu s¾c tr¾ng, x¸m, ®en hoÆc mÇu ®Ó biÓu thÞ trªn mµn h×nh vµ m¾t ng­êi cã thÓ quan s¸t ®­îc. b. Thang ®o ®é suy gi¶m tuyÕn tÝnh: +§Ó ®¸nh gi¸ ®é suy gi¶m cña mét chÊt ®ång nhÊt ®èi víi mét tia X ®¬n s¾c ta cè ph­¬ng tr×nh : J = Jo e -mx Trong ®ã J : C­êng ®é bøc tia lã Jo : C­êng ®é bøc x¹ tia lã; x : BÒ dµy líp ®èi t­îng; m : HÖ sè suy gi¶m tuyÕn tÝnh cña tia X víi vËt chÊt nãi chung. TrÞ sè m phô thuéc rÊt nhiÒu vµo n¨ng l­îng bøc x¹ v× vËy chØ cã øng dông ®Ó ®Æc tr­ng ho¸ kh¶ n¨ng suy gi¶m cña tia X. Trong CT thay v× sö dông m, mét ®¬n vÞ ®Æc tr­ng ®­îc øng dông lµ chØ sè CT ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: CT = * 1000 (Hounsfield – HU). ChØ sè CT cña tõng ¶nh ®iÓm ®­îc thÓ hiÖn trªn mµn h×nh t­¬ng øng víi tõng nguyªn tè ¶nh. TËp hîp c¸c nguyªn tè ¶nh sÏ t¹o nªn líp c¾t. c. T¹o ¶nh: §Ó t¹o ¶nh tõ tËp d÷ liÖu bao gåm c­êng ®é ®· ®o ®èi víi c¸c h­íng chiÕu ta cÇn ph¶i thùc hiÖn mét sè phÐp biÕn ®æi sau: LÊy logarit hai vÕ ta cã : m = . NÕu ®¬n gi¶n chØ ®em ®Æt nh÷ng tÝn hiÖu c­êng dé rieng rÏ ®· ®­îc xö lÝ nh­ trªn vµo ma trËn ¶nh ®iÓm th× h×nh ¶nh t¹o ra sÏ kh«ng ®¹t yªu cÇu v× tån t¹i c¸c bãng mê. §Ó khö c¸c bãng mê nµy, phÐp chiÕu sau khi ®­îc tiÒn xö lÝ sÏ ®­îc trén víi hµm läc tr­íc khi xÕp chång trë l¹i vµo ma trËn. Qu¸ tr×nh ®· chØnh lÝ tÝn hiÖu sao cho nã mang c¶ thµnh phÇn ©m vµ d­¬ng. NÕu hµm läc ®­îc lùa chän thÝch ®¸ng th× cã thÓ khö ®­îc bãng mê. §Æc tr­ng cña qu¸ tr×nh xö lÝ läc lµ tõng gi¸ trÞ ®o ®Òu ®­îc söa ®æi theo c¸c møc ®é kh¸c nhau ®Ó phï hîp víi tõng ¶nh ®iÓm. §©y còng lµ ®Æc tr­ng cña CT trong viÖc xö lÝ chèng nhiÔu. III. Mét sè ph­¬ng ph¸p quÐt vµ c¸c thÕ hÖ m¸y CT: 1. M¸y CT thÕ hÖ thø nhÊt: Bé thu chØ gåm mét ®Çu dß, chïm ph¸t ra tia hÑp vµ song song d¹ng bót ch×. + Ph­¬ng thøc quÐt: Bãng X quang vµ ®Çu dß dÞch huyÓn song song theo h­íng vu«ng gãc víi chïm tia bao trim toµn bé mÆt ph¼ng líp c¾t sau ®ã quay mét gãc råi tiÕp tôc dÞch chuyÓn song song theo h­íng míi. Trong khi dÞch chuyÓn song song, t¹i nh÷ng kho¶ng c¸ch ®Òu ®Æn chïm tia X ®­îc ph¸t vµ thu. Qu¸ tr×nh cø tiÕp diÔn cho tíi khi sè l­îng tÝn hiÖu thu ®­îc ®ñ lín cho viÖc t¸i t¹o ¶nh. + Tuy nhiªn thÕ hÖ m¸y nµy hiÖn t¹i kh«ng ®­îc dïng v× hiÖu suÊt sö dông nguån tia X thÊp vµ ph¶i t¹o mét liÒu tia X ®ñ lín t¹i c¶m biÕn ®ñ ®Ó ®o nªn m¸y kh«ng thÓ chuyÓn ®éng víi vËn tèc cao. + Víi hÖ thèng nµy ®Ó t¹o ¶nh mét líp c¾t cÇn ph¶i mÊt vµi phót v× vËy chØ ®­îc øng dông trong chôp c¬ quan tÜnh nh­ x­¬ng, sä n·o. + Thêi gian chôp cã thÓ gi¶m nhê mét c¶m biÕn thø hai ®Æt lion kÒ víi c¶m biÕn ®Çu theo h­íng cña bÒ dµy líp c¾t chïm tia X sÏ t­¬ng hîp víi c¶ hai c¶m biÕn vµ xö lÝ d÷ liÖu cho c¶ hai líp c¾t. Tuy nhiªn trong thùc tÕ viÖc gi¶m thêi gian t¹o ¶nh chØ cã thÓ ®¹t ®­îc nhê t¨ng sè l­îng kªnh ®o cho mét líp c¾t. 2. M¸y CT thÕ hÖ thø hai: + CÊu tróc: Thay v× dïng mét ®Çu dß, nay dïng chïm ®Çu dß kho¶ng 20 – 30 ®Çu dß ®Æt liÒn nhau trong h­íng quÐt, chïm tia ph¸t cã d¹ng h×nh qu¹t. + Ph­¬ng ph¸p quÐt: Dïng hai lo¹i dÞch chuyÓn lµ song song vµ quay. + Víi c¸ch bè trÝ ®Çu dß nµy th× l­îng d÷ liÖu sÏ ®­îc ®o nhiÒu h¬n nhê vµo sè l­îng ®Çu dß t¨ng. ChÝnh v× vËy thêi gian quÐt ®· ®­îc gi¶m xuèng kho¶ng 50 – 60 gi©y. 3. M¸y CT thÕ hÖ thø ba: + CÊu tróc: Sè l­îng ®Çu dß t¨ng lªn vµi tr¨m c¸i vµ ®­îc bè trÝ trªn mét vßng cung ®èi diÖn vµ g¾n cè ®Þnh víi bãng X quang. Chïm tia X ph¸t ra theo h×nh qu¹t víi gãc tõ 30 – 600 tuú theo sè l­îng ®Çu dß vµ bao trïm toµn bé líp c¾t. + Ph­¬ng ph¸p quÐt: HÖ thèng do quay quanh ®èi t­îng mét gãc 3600 ®Ó thùc hiÖn mét líp c¾t. Khi quay tia X cã thÓ ®­îc ph¸t thµnh xung t¹i nh÷ng gãc cè ®Þnh hoÆc ®­îc ph¸t liªn tôc. Víi cÊu tróc nµy th× hÖ thèng ®o chØ thùc hiÖn mét kiÓu chuyÓn ®éng quay vµ quay liªn tôc chø kh«ng ph¶i tõng b­íc do ®ã thêi gian chôp gi¶m xuèng cì mét vµi gi©y. 4. M¸y CT thÕ hÖ thø t­: + M¸y thÐ hÖ thø t­ kh¸c biÖt so víi c¸c thÕ hÖ tr­íc ®ã lµ hÖ thång ®Çu dß ®­îc bè trÝ trªn mét vßng trßn bao quanh khoang bÖnh nh©n. + Bãng X quang sÏ quay quanh khu vùc cÇn th¨m kh¸m, c¸c phÇn tö c¶m biÕn sÏ ®­îc ®ãng ng¾t theo quy luËt nhÊt ®Þnh phï hîp víi chuyÓn ®éng quay cña bãng. + ¦u ®iÓm cña lo¹i m¸y nµy lµ thêi gian chôp ng¾n cì mét vµi gi©y. Kh«ng bÞ nhiÔu ¶nh h×nh trßn. Tuy nhiªn cÊu tróc phøc t¹p v× sè l­îng ®Çu dß lín h¬n rÊt nhiÒu. 5. M¸y CT thÕ hÖ thø n¨m: §Ó gi¶m thêi gian quÐt xuèng thÊp h¬n n÷a ( cì kho¶ng n.10ms) mét sè ngiªn cøu vµ thùc nghiÖm vÒ mét lo¹i m¸y CT míi t¹m gäi lµ m¸y CT thÕ hÖ thø n¨m. trong lo¹i m¸y nµy, ®Ó t¹o ra mét líp c¾t kh«ng cã sù chuyÓn ®éng cña bÊt kú mét bé phËn nµo trong hÖ thèng ®o. Chïm tia X kh«ng chØ ph¸t bëi mét mµ lµ mét hÖ thèng bãng X quang hoÆc mét lo¹i bang X quang ®Æc biÖt víi anod cã nhiÒu r·nh bè trÝ cè ®Þnh chung quanh bÖnh nh©n. Bé ph¸t hiÖn bao gåm nhiÒu ®Çu dß bè trÝ cè ®Þnh trong mét vßng cung 1800. Chïm tia ®iÖn tö tõ song ®iÖn tö ®­îc ®iÒu khiÓn lÇn l­ît b¾n vµo bÒ mÆt c¸c r·nh anod trong mét gãc quay 1800. tuy nhiªn hÖ thèng m¸y CT lo¹i nµy vÉn ®ang trong giai ®o¹n thö nghiÖm. 6. Mét sè ®Æc ®iÓm cña c¸c thÕ hÖ m¸y CT: * Ph©n lo¹i theo ph­¬ng thøc thu thËp d÷ liÖu: Lo¹i m¸y CT thÕ hÖ 1,2 sö dông phÐp chiÕu song song v× vËy gäi lµ m¸y quÐt chïm song song. Lo¹i m¸y thÕ hÖ thø ba dïng phÐp chiÕu xuyªn t©m, cã sù chuyÓn ®éng cña bang X quang vµ c¶m biÕn nªn cßn gäi lµ m¸y quÐt chïm rÎ qu¹t. Lo¹i m¸y thÕ hÖ thø t­ còng dïng phÐp chiÕu xuyªn t©m nh­ng bang X quang th× quay trong khi ®ã hÖ thèng c¶m biÕn ®øng yªn vµ cã thÓ coi nh­ t©m phÐp chiÕu nªn gäi lµ m¸y quÐt c¶m biÕn vßng. * H¹n chÕ ¶nh h­ëng cña chïm tia thø cÊp: Trong hÖ thèng m¸y CT ®Ó gi¶m thêi gian ph¸t tia ng­êi ta th­êng më réng chïm tia, nh­ng khi ®ã l­îng tia X quang thø cÊp th©m nhËp vµo c¸c c¶m biÕn t¨ng do ®ã lµm gi¶m chÊt l­îng h×nh ¶nh. §Ó gi¶m l­îng tia X quang thø cÊp ng­êi ta th­êng bè trÝ mét hép chuÈn trùc ngay tr­íc mÆt hÖ thèng c¶m biÕn, h­íng héi tô cña hép chuÈn trùc nµy h­íng vÒ ®iÓm héi tô cña bãng vµ hép chuÈn trùc nµy ®­îc g¾n cè ®Þnh vµ cïng quay víi hÖ thèng ®o quanh bÖnh nh©n. Tuy nhiªn trong lo¹i m¸y CT thÕ hÖ thø t­ th× kh«ng thÓ ®Æt hép chuÈn trùc tr­íc c¶m biÕn ®­îc v× khi ®ã h­íng héi tô cña hép chuÈn trùc sÏ t©m vßng chø kh«ng vµo ®iÓm héi tô nh­ yªu cÇu. Trong tr­êng hîp nµy mét gi¶i ph¸p ®­a ra lµ t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a bÖnh nh©n vÈcm biÕn®Ó gi¶m bøc x¹ thø cÊp. * ¶nh h­ëng cña kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¶m biÕn: §Ó c¶i thiÖn chÊt l­îng h×nh ¶nh th× cÇn t¨ng sè l­îng ®Çu dß, tuy nhiªn sè l­îng nµy t¨ng ®Õn mét l­îng nµo ®ã th× chÊt l­îng ¶nh còng kh«ng c¶i thiÖn ®­îc n÷a. Do ®ã ng­êi ta cè g¾ng duy tr× sè l­îng ®Çu dß Ýt nhÊt mµ vÉn tho¶ m·n ®­îc chÊt l­îng h×nh ¶nh. Tuy nhiªn trong lo¹i c¶m biÕn vßng th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¶m biÕn lín h¬n so víi m¸y chïm h×nh qu¹t v× yªu cÇu kÝch th­íc cña thiÕt bÞ phï hîp víi ng­êi bÖnh. KÕt qu¶ lµ ®é ph©n gi¶i kh«ng gian gi¶m, ®Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ng­êi ta ®Æt bæ sung bé chuÈn trùc ®Ó gi¶m bít dé réng c¶m biÕn nh­ng l¹i dÉn ®Õn lµm t¨ng nhiÔu ¶nh vµ gi¶m kh¶ n¨ng ph©n gi¶i nÕu vÉn gi÷ nguyªn liÒu l­îng tia v× vËy lµm t¨ng liÒu l­îng tia cho ng­êi bÖnh. IV. CÊu tróc hÖ thèng m¸y CT: H×nh 2: HÖ thèng chôp c¾t líp ®iÖn to¸n. 1. Giµn quay: + Lµ n¬i chøa bãng X quang, ®Çu dß vµ hÖ thèng tÝch luü d÷ liÖu. + §Ó t¹o c¸c líp c¾t chÐo , giµn quay cã thÓ ®iÒu chØnh nghiªng so víi c¸c mÆt ph¼ng ®øng c¸c gãc tíi ± 300 tuú thuéc lo¹i m¸y. Gãc nghiªng cã thÓ ®Æt tù ®éng hoÆc nh©n c«ng. * Bãng X quang: CÊu tróc bãng X quang ë m¸y CT gièng nh­ cña m¸y X quang th«ng th­êng ®ã lµ lo¹i anod quay vµ tèc ®é quay cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc vµ lµm m¸t b»ng dÇu vµ qu¹t giã ®Ó cã kh¶ n¨ng ph¸t tia l©u dµi. Kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cña bãng rÊt cao tíi vµi MHU, th«ng th­êng trong bãng cã chøa c¶m biÕn nhiÖt ®Ó ®o l­êng vµ kiÓm so¸t t×nh h×nh cña bãng. * Giµn quay m¸y CT thÕ hÖ thø ba: + C¸c kiÓu quay: Quay liªn tôc ( Quay theo mét chiÒu) vµ quay ®¶o chiÒu ( quay thuËn vµ ng­îc chiÒu kim ®ång hå ®an xen nhau). + Giµn quay vßng tr­ît: Vßng tr­ît h×nh ®Üa, vßng tr­ît h×nh trô, vßng tr­ît ®iÖn ¸p thÊp vµ vßng tr­ît ®iÖn ¸p cao. + C¸c kiÓu quÐt c¾t líp trong m¸y CT vßng tr­ît: - QuÐt th«ng th­êng: Quay giµn quay ®Ó thu thËp d÷ liÖu cho mét líp c¾t, bµn bÖnh nh©n dÞch chuyªn mét kho¶ng c¸ch b»ng bÒ dµy líp c¾t vµ hiÓn thÞ ¶nh ®­îc tiÕn hµnh tuÇn tù vµ lÆp l¹i cho c¸c líp c¾t liÒn kÒ. - QuÐt nhanh: Giµn quay vµ bµn bÖnh nh©n dÞch chuyÓn ®­îc tiÕn hµnh tuÇn tù vµ lÆp l¹i cho c¸c líp c¾t. - QuÐt xo¾n èc: Giµn quay quay liªn tôc, bµn bÖnh nh©n liªn tôc dÞch chuyÓn víi tèc ®é cè ®Þnh vµ tia X liªn tôc ph¸t ®Ó t¹o ¶nh. * Thu thËp vµ tÝch luü d÷ liÖu: + §Çu dß : - §Çu dß khÝ xª - n«ng: Dùa vµo sù ion ho¸ khÝ xª-n«ng ®Ó sinh ra dßng ®iÖn®­îc tÝch luü nh­ lµ mét d÷ liÖu th« ®Ó t¸i t¹o ¶nh. - §Çu dß chÊt r¾n th«ng th­êng CdWo4: §­îc chÕ t¹o bëi vËt liÖu ph¸t quang vµ ®ièt ph¸t quang. Khi tia X va ®Ëp vµo tÊm vËt liÖu sÏ ®­îc biÕn ®æi thµnh ¸nh s¸ng. Nhê ®ièt ph¸t quang ¸nh s¸ng nµy ®­îc biÕn ®æi thµnh dßng ®iÖn. - §Çu dß chÊt r¾n gèm ®Êt hiÕm: Sö dông gèm ®Êt hiÕm thay cho CdWo4 lµm vËt liÖu ph¸t quang. H×nh 3: CÊu tróc ®Çu dß khÝ xª - n«ng H×nh 4: §Çu dß chÊt r¾n + TÝch luü d÷ liÖu: Bao gåm c¸c ®Çu dß tÝn hiÖu, ®Çu dß tham chiÕu, c¸c m¹ch khuyÕch ®¹i, logarit, tÝch ph©n… H×nh 5: S¬ ®å khèi hÖ thèng tÝch luü d÷ liÖu 2. Bµn bÖnh nh©n: + Dïng di chuyÓn bÖnh nh©n ra( vµo ) vïng quÐt. + Cã thÓ ®iÒu chØnh cao thÊp ®­îc. + ViÖc ®Þnh vÞ bµn bÖnh nh©n cã thÎ trùc tiÕp t¹i b¶ng ®iÒu khiÓn c¹nh bµn hoÆc giµn quay… 3. HÖ thèng m¸y tÝnh: M¸y tÝnh lµ bé n·o cña hÖ thèng m¸y CT Hçu hÕt c¸c m¸y tÝnh CT hiÖn ®¹i ®Òu cã thÓ . Nã cã thÓ t¸i t¹o ¶nh nhanh nhÊt vµ thùc hiªn mét sè c«ng viÖc nh­ ®Æt ch­¬ng tr×nh, ®iÒu khiÓn c¸c tham sè chôp, l­u tr÷, tÝnh to¸n….Hçu hÕt c¸c m¸y CT hiÖn ®¹i th­êng cã c¸c cæng giao diÖn vµ cã thÓ nèi m¹ng theo chu¶n DICOM ®Ó truyÒn ¶nh trong m¹ng y tÕ nnéi bé vµ tõ xa. 4. Bµn ®iÒu khiÓn: Lµ khèi liªn l¹c trung t©m gi÷a ng­êi dïng vµ hÖ thèng thiÕt bÞ. T¹i bµn ®iÒu khiÓn chØ cã mét bµn phÝm, mµn h×nh.. 5. M¸y chôp phim: Lµ c«ng cô l­u ¶nh trªn phim. H×nh ¶nh ®­îc chôp l¹i tõ mét h×nh ®­îc bè trÝ trong m¸y. HiÖn nay hÖ thèng m¸y CT ®Òu trang bÞ hÖ thèng chôp kü thËt LASER vµ sö dông phim kh«. V. Nguyªn lý ho¹t ®éng: + M¸y chôp c¾t líp ®iÖn to¸n lµ mét thiÕt bÞ t¹o ¶nh sè, c«ng cô cao cÊp trong hÖ thèng kü thuËt chuÈn ®o¸n h×nh ¶nh y häc. Nã ®­îc dïng ®Ó thu thËp vµ t¹o ra h×nh ¶nh c¸c líp c¾t thuéc nhiÒu bé phËn kh¸c nhau cña c¬ thÓ. + M¸y chôp c¾t líp ®iÖn to¸n còng øng ông nguån bøc x¹ X quang vµ c¸c thuéc tÝnh khi nã xuyªn qua c¸c bé phËn cña c¬ thÓ cã ®é hÊp thô kh¸c nhau. + M¸y ho¹t ®éng theo nguyªn lý sau: - Bøc x¹ quang tuyÕn xuyªn qua mét líp c¾t máng ( 1- 10mm) vµ vu«ng gãc víi trôc c¬ thÓ, tíi bé ph¸t hiÖn ( detector ) gåm nhiÒu tÕ bµo ghi nhá ®Ó ®o bøc x¹ quang tuyÕn ®· bÞ suy gi¶m khi ®i qua c¸c vïng kh¸c nhau cña c¬ thÓ. - Hai bé phËn nguån ph¸t tia – bãng X quang vµ thiÕt bÞ ®o – bé ph¸t hiÖn liªn kÕt h÷u c¬ víi nhau, quay quanh c¬ thÓ cho phÐp thùc hiÖn kho¶ng hµng ngµn phÐp ®o trong mét vßng quay 3600, nh÷ng d÷ liÖu ®o sÏ ®­îc ghi vµo bé nhí. - HÖ thèng m¸y tÝnh ®iÖn tö sÏ tÝnh to¸n, xö lý nh÷ng d÷ liÖu nµy vµ t¸i t¹o thµnh h×nh ¶nh cña c¸c líp c¾t. PhÇn B T¸i t¹o ¶nh CT I. Kh¸i niªm chung: + Nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn, m¸y CT cã thÓ chôp ¶nh quang tuyÕn tia X nh­ng líp c¾t ngang thuéc c¬ thÓ mµ nh÷ng ¶nh nµy kh«ng bÞ nhiÔu g©y ra bëi c¸c bãng cña c¸c líp cËn kÒ. H¬n n÷a h×nh ¶nh CT kh«ng cßn lµ ¶nh xÕp chång. §iÒu mµ nã t¹o ra lµ biÓu hiÖn ®­îc kh¶ n¨ng lµm suy gi¶m bøc x¹ t¹i chç cña tõng ®iÓm ¶nh tøc lµ thuéc tÝnh vËt lý cña tÕ bµo sinh häc ®­îc biÓu hiÖn qua d¹ngmøc x¸m. + Trong khi víi ph­¬ng ph¸p t¹o ¶nh quang tuyÕn X cæ ®iÓn, dï ®· t¹o ®­îc ¶nh s¾c nÐt th× nh÷ng h×nh ¶nh cña c¸c líp cËn kÒ cã mÆt trong tr­êng bøc x¹ còng vÉn ®Æt chång vµo ¶nh cña líp cÇn quan t©m vµ trong mét møc nµo ®ã t¹o ra bãng nhiÔu. Trong m¸y CT th× nh÷ng bãng nhiÔu nµy bÞ lo¹i trõ v× ®iÓm héi tô vµ c¶m biÕn ®o chØ n»m trong mÆt ph¼ng líp c¾t ®ang ®­îc nghiªn cøu vµ chïm bøc x¹ chØ c¾t líp c¾t nµy. §iÒu nµy cã nghÜa lµ mçi cÊu tróc cña m« trong líp c¾t tù t¹o ra bãng ¶nh cña m×nh. Nãi c¸ch kh¸c, víi mét vÞ trÝ x¸c ®Þnh cña ®iÓm héi tô vµ c¶m biÕn, sù ph©n bè cña c­êng ®é ®o d­îc cña tia X th©m nhËp vµo ®èi t­îng chØ cung cÊp th«ng tin vÒ tæng cña toµn bé suy gi¶m ®èi víi tia X khi xuyªn qua ®èi t­îng. + Nh­ ta ®· biÕt chØ víi mét gi¸ trÞ ®o th× kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®­îc sù ph©n bè cña ®é suy gi¶m däc theo chïm tia bøc x¹. Bëi vËy víi mét phÐp chiÕu sÏ kh«ng ®ñ d÷ liÖu dÓ x¸c ®Þnh sù ph©n bè cña kh¶ n¨ng lµm suy gi¶m bøc x¹ trong líp c¾t mµ ph¶i cÇn tíi rÊt nhiÒu phÐp chiÕu theo c¸c ph­¬ng kh¸c nhau ®Æc biÖt víi nh÷ng ®èi t­îng cã cÊu tróc phøc t¹p. + Tuy nhiªn nh÷ng ®èi t­îng cã cÊu tróc qu¸ tinh vi th× Ýt ®­îc t¹o ¶nh b»ng CT, v× chØ cã thÓ t¹o ®­îc ¶nh cña ®èi t­îng nµy víi nhiÒu bãng mê. §øng vÒ ph­¬ng diÖn lý thuyÕt th«ng tin, hÖ thèng ®o thùc hiÖn phÐp läc th«ng giai thÊp vµ v× vËy nã chØ m« pháng ®èi t­îng nµo cã møc ®é tinh vi nhÊt ®Þnh. VÊn ®Ò x¸c ®Þnh xem cÇn bao nhiªu phÐp chiÕu sÏ ®­îc xem xÐtë nh÷ng phÇn sau: BÒ dµy h÷u h¹n cña c¶m biÕn vµ héi tô trong m¸y CT kh«ng nªn xem nh­ lµ nguyªn nh©n lµm giíi h¹n ®é ph©n gi¶i mµ nªn xem ®ã nh­ lµ mét ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®Ó t¸i t¹o mét ¶nh CT râ rµng. II. Nguyªn lý t¸i t¹o ¶nh: 1. Nguyªn t¾c chung: + §Ó ph©n tÝch nguyªn lý t¸i t¹o ¶nh, ta sö dông lo¹i m¸y CT cã cÊu tróc ®¬n gi¶n nhÊt – lo¹i m¸y chïm tia song song. C¸c lo¹i m¸y chïm rÎ qu¹t vµ c¶m biÐn vßng ®ßi hái c¸c thËt to¸n phøc t¹p h¬n nhiÒu, tuy nhiªn chóng còng cã thÓ dÉn xuÊt tõ thuËt to¸n ¸p dông cho lo¹i m¸y chïm song song b»ng phÐp biÕn ®æi to¹ ®é. + Nguyªn lý quÐt ®¬n gi¶n ®­îc minh ho¹ nh­ h×nh vÏ, trong ®ã mét phÐp chiÕu ®­îc ®Æc tr­ng bëi vÞ trÝ h trong hÖ to¹ ®é h , x lÖch mét gãc j somvíi hÖ to¹ ®é gèc x,y. + C­êng ®é J ®o ®­îc t¹i c¶m biÕn phô thuéc vµo gãc chiÕu j , vÞ trÝ h vµ c­êng ®é tia tíi J0: J = J(j,h) = J0 e - . (2.1) + Th«ng qua toµn bé c¸c gi¸ trÞ J(j,h) ®o ®­îc cã thÓ tÝnh ®­îc hÖ sè suy gi¶m m trong líp c¾t. Gi¶i ph­¬ng tr×nh tÝch ph©n trªn ta sÏ tÝnh ®­îc m. Tuy nhiªn ®Ó thuËn tiÖn h¬n, tr­íc hÕt cÇn biÕn ®æi ph­ong tr×nh trªn thµnh ph­¬ng tr×nh tÝch ph©n tuyÕn tÝnh b»ng c¸ch lËp mèi quan hÖ gi÷a J(j,h) vµ J0 råi lÊy l«ga hai vÕ: Pj(h) = ln = . (2.2) Trong ®ã Pj(h) lµ d÷ liÖu phÐp chiÕu theo h­íng j vµ vÞ trÝ h. H×nh 3 C¸c hÖ to¹ ®é trong m¸y CT chïm tia song song + Trong nhiÒu hÖ thèng CT phÐp tÝnh loga nµy ®­îc thùc hiÖn nh­ mét c«ng ®o¹n cña qu¸ tr×nh tÝch luü d÷ liÖu vµ d÷ liÖu Pj(h) ®­îc truyÒn tíi m¸y tÝnh, v× vËy phÐp lÊy l«ga nh­ mét phÇn trong qu¸ tr×nh xö lý d÷ liÖu ®o vµ hµm Pj lµ mét phÐp chiÕu. + Cã hai ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau ¸p dông cho viÖc gi¶i ph­¬ng tr×nh tÝch ph©n (2.2). Trong mét ph­¬ng ph¸p , ph­¬ng tr×nh nµy sÏ ®­îc viÕt ngay d­íi d¹ng rêi r¹c – tøc lµ chuyÓn ®æi thµnh mét hÖ ph­¬ng tr×nh ®¹i sè tuyÕn tÝnh sau ®ã gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh nµy. Cßn mét ph­¬ng ph¸p kh¸c ng­êi ta øng dông c«ng thøc gÇn ®óng. + Mét m¸y tÝnh mini sÏ thùc hiÖn c«ng viÖc tÝnh to¸n ®Ó t¸i t¹o ¶nh. M¸y tÝnh nµy th­êng bao gåm nh÷ng phÇn tö tÝnh to¸n ®Æc biÖt ®¸p øng c¸c yªu cÇu gi¶i c¸c thuËt to¸n cña CT do ®ã viÖc xö lÝ t¸i t¹o ¶nh ®­îc nhanh chãng. 2. Ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh ®¹i sè häc: a. Giíi thiÖu: + VÒ lÞch sö, ph­¬ng ph¸p ®¹i sè lµ ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh x­a nhÊt. MÆc dï ngµy nay ph­¬ng ph¸p nµy ®· ®­îc thay thÕ bëi c¸ ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi tÝch ph©n hiÖn ®¹i h¬n. + Víi ph­¬ng ph¸p nµy, ®èi t­îng t¹o ¶nh ®ù¬c xem nh­ bao gåm nhiÒu ®èi t­îng ¶nh ®iÓm. Mét sè h÷u h¹n ¶nh ®iÓm t­¬ng øng víi sè l­îng gÇn ®óng d÷ liÖu ®o; Nh÷ng chuyÓn ®éng quÐt th¼ng xÈy ra víi mét sè l­îng h÷u h¹n gãc kh«ng gian b»ng nhau vµ víi mét h­íng chiÕu ®· c¸c ®Þnh tr­íc th× gi¸ trÞ ®o sÏ x¸c ®Þnh víi mét sè l­îng h÷u h¹n vÞ trÝ cña côm ®o. + Thùc tÕ ®Ó tÝnh ®­îc trÞ sè suy gi¶m cu¶ hµng chôc, hµng tr¨m, hµng ngµn phÇn tö tõ c¸c gi¸ trÞ ®o chØ cã thÓ gi¶i b»ng ph­¬ng ph¸p lÆp míi cho kÕt qu¶ mong muèn. b. Nguyªn lý: Nguyªn t¾c cña c¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n lÆp nh­ sau: + Trong mét chu kú lÆp l¹i, nh÷ng d÷ liÖu cña mét ¶nh ®­îc t¸i t¹o gÇn ®óng sÏ ®­îc ®em so s¸nh víi d÷ liÖu thùc theo cïng ph­¬ng chiÕu vµ cïng sè phÇn tö n»m trªn ph­¬ng chiÕu. + Sù chªnh lÖch hiÖu sè cña hai tËp d÷ liÖu sÏ ®­îc ®em chiÕu ng­îc l¹i vµo ma trËn ¶nh ®Ó t¹o ra ¶nh gÇn ®óng. + Khi toµn bé c¸c tËp d÷ liÖu tõ c¸c h­íng chiÕu ®· ®­îc sö dông, mét chu kú lÆp ®· ®­îc hoµn tÊt vµ mét chu kú tÝnh to¸n lÆp míi ®­îc b¾t ®Çu sö dông kÕt qu¶ cña chu kú lÆp tr­íc. §Ó hiÓu vÒ ph­¬ng ph¸p lÆp ta h·y lÊy vÝ dô ®¬n gi¶n: T¹o ¶nh mét “®èi t­îng” chØ bao gåm 9 ¶nh ®iÓm víi c¸c ®é suy gi¶m t­¬ng øng lµ: 0,9,6,7,7,1,2,5,8. Sau 4 lÇn quÐt ngang, däc , chÐo ta thu ®­îc tËp c¸c d÷ liÖu t­¬ng øng: ô15,15,15ô,ô2,12,15,10,6ô,ô 9,21,15ô vµô 0,16,15,6,8ô. Dùa trªn nguyªn t¾c nµy, b¾t ®ï thu tõ tËp d÷ liÖu chiÕu ngang trªn h×nh vÏ, v× sè l­îng phÇn tö theo h­íng chiÕu nµy lµ 3 cho mäi phÐp chiÕu nªn tõng sè ®o cña tËp d÷ liÖu nµy sÏ ®­îc chia cho 3 råi chiÕu l¹i vµo ma trËn rçng còng gåm 9 phÇn tö, kÕt qu¶ ta ®­îc ma trËn gåm 9 phÇn tö cã cïng gi¸ trÞ lµ 5. Sau tËp d÷ liÖu ngang lµ tËp d÷ liÖu chÐo ph¶i, v× vËy ta ph¶i chiÕu chÐo ph¶i ma trËn ¶nh ®iÓm ( b) vµ nhËn ®­îc tËp d÷ liÖu gåm 5 phÇn tö ô5,10,15,10,5ô, lÊy hiÖu cña tËp d÷ liÖu chÐo ph¶i gèc víi tËp d÷ liÖu chÐo nµy ta ta ®­îc mét tËp d÷ liÖu chÐo ph¶i míiô –3,2,0,0,1ô. Chia tõng gi¸ trÞ cña tËp d÷ liÖu míi nµy cho sè phÇn tö n»m trªn ®­êng chÐo ph¶i : -3:1, 2:2, 0:3, 0:2, 1:1 råi céng víi tõng phÇn tö n»m trªn ®­êng chÐo cña ma trËn (b) sÏ ®­îc ma trËn (c): ô5,5,6 ô,ô6,5,5ô, ô2,6,5ô. B©y giê sÏ sö dông tËp d÷ liÖu cña sè ®o theo ph­¬ng chiÕu däc, lÊy hiÖu cña tËp d÷ liÖu gèc vµ tËp d÷ liÖu cña ma trËn c ®­îc tËp d÷ liÖu ô–4,5,-1ô, chia tõng gi¸ trÞ cña tËp d÷ liÖu míi nµy cho 3 vµ céng víi ma trËn (c) ta ®­îc ma trËn (d). TiÕp ®Õn sö dông tËp d÷ liÖu chÐo tr¸i theo ph­¬ng ph¸p t­¬ng tù ta cã ®­îc kÕt qu¶ cña chu kú tÝnh lÆp lÇn 1 lµ ma tr©n (e) víi tËp gi¸ trÞ lµ: ô0,9,6.3 ô, ô7,7.3,1.5ô, ô1.3,4.5,8ô. H×nh 4 T¸i t¹o ¶nh b»ng ph­¬ng ph¸p ®¹i sè – Ph­¬ng ph¸p tÝnh lÆp NhËn thÊy mét sè gi¸ trÞ trong ma trËn (e) cßn ch­a chÝnh x¸c so víi ma trËn gèc. Do ®ã tiÕp tôc sö dông ph­¬ng ph¸p lÆp cho ma trËn (e) vµ mét sè chu kú lÆp tiÕp theo cho ®Õn khi ®­îc ma trËn gÇn ®óng víi ma trËn gèc th× dõng. Khi ®ã ma trËn t¸i t¹o cã sai sè rÊt nhá so víi ma trËn gèc, ph¶n ¸nh trung thùc h×nh ¶nh cña ®èi t­îng. c. ¦u, nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy: + §©y lµ mét ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh sè kh¸ chÝnh x¸c. + Tuy nhiªn hiÖn nay ph­¬ng ph¸p nµy hÇu nh­ kh«ng ßn sö dông v× lÝ do sau: - ViÖc tÝnh to¸n chØ thùc hiÖn ®­îc khi ®· thu thËp ®­îc ®Çy ®ñ c¸c sè liÖuquÐt v× vËy ph¶i tèn thêi gian ®îi rÊt nhiÒu. - Kho¶ng thêi gian dµnh cho tÝnh to¸n nhiÒu so víi ph­¬ng ph¸p convolution . + Tuy nhiªn c¸c ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh ®ang ngµy cµng ®­îc më réng sang nhiÒu lÜnh vùc øng dông kh¸c nhau nh­ y häc h¹t nh©n vµ siªu ©m chuÈn ®o¸n. Trong c¸c lÜnh vùc nµy, nh÷ng dù kiÖn to¸n häc cho ph­¬ng ph¸p convolution l¹i kh«ng ®­îc tho¶ m·n, v× vËy kü thuËt lÆp linh ho¹t l¹i t×m ®­îc tÇm quan träng cña m×nh. 3. Ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh biÕn ®æi tÝch ph©n: a. Giíi thiÖu: + Ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh biÕn ®æi tich ph©n dùa trªn c¬ së cña viÖc chiÕu l¹i nh÷ng d÷ liÖu thu ®­îc tõ c¸c phÐp chiÕu vµo ma trËn ®Ó t¸i t¹o ¶nh. + Tuy nhiªn nÕu chØ ®¬n gi¶n ®Æt chång nh÷ng d÷ liÖu riªng rÏ vµo ma trËn ¶nh th× h×nh ¶nh ®­îc t¹o ra sÏ kÌm theo nhiÔu d¹ng c¸c bãng mê. §Ó khö c¸c bãng mê nµy, c¸c d÷ liÖu cña tõng phÐp chiÕu sÏ ®­îc xö lÝ bëi mét hµm sè läc theo mét ph­¬ng thøc ®Æc biÖt gäi lµ thuËt to¸n cuén ( convolution) tr­íc khi ®­îc xÕp chång trë l¹i vµo ma trËn. H×nh 5: T¸i t¹o ¶nh b»ng ph­¬ng ph¸p chiÕu l¹i ®¬n gi¶n – H×nh ¶nh kÌm nhiÔu h×nh sao b. Nguyªn lý: + Hµm sè läc thùc chÊt lµ mét phÇn mÒm cã chøc n¨ng nh­ mét bé läc, ®­îc thiÕt kÕ phï hîp víi c¸c lo¹i ®èi t­îng nh­ x­¬ng, sä n·o, æ bông… + HiÖn nay hÇu hÕt c¸c m¸y CT ®Òu øng dông lo¹i hµm sè läc cã d¹ng ®­êng dèc vµ cã chøa c¸c thµnh phÇn (+) vµ (-). C¸c ®Ønh cña ®­êng biÓu diÔn hµm sè theo vÞ trÝ kh«ng gian ®­îc chän trïng víi vÞ trÝ cña c¸c phÐp chiÕu cËn kÒ. Bëi vËy, d÷ ®­îc xö lÝ bëi hµm sè läc mang c¶ thµnh phÇn ©m vµ d­¬ng v· bï trõc¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu g©y nhiÔu. NÕu hµm läc ®­îc lùa chän thÝch ®¸ng th× cã thÓ t¸i t¹o ¶nh kh«ng bÞ nhiÔu. H×nh 6: Mét d¹ng phæ biÕn cña hµm sè läc + Ph­¬ng ph¸p thùc hiÖn: - §Æt ®Ønh cña ®­êng biÓu diÔn hµm sè läc vµo mét d÷ liÖu th« cña mét ¶nh ®iÓm cÇn t¸i t¹o. - TÝnh tÝch cña gi¸ trÞ cña tõng ¶nh ®iÓm t¹i bé läc víi tõng ®iÓm t­¬ng øng cña tËp d÷ liÖu th«. - Céng c¸c tÝch ®· tÝnh ®­îc råi ®Æt vµo vÞ trÝ t­¬ng øng trong ma trËn ¶nh t¸i t¹o. - TuÇn tùdÞch chuyÓn bé läc sang d÷ liÖu th« thuéc ¶nh ®iÓm l©n cËn cho tíi khi hÕt tËp d÷ liÖu th« vµ lÆp l¹i c¸c b­íc tõ 1 ®Ðn 3. VÝ dô minh ho¹ cho ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc chØ ra nh­ trªn h×nh vÏ, trong ®o hµm sè läc chØ cã c¸c gi¸ trÞ ®¬n gi¶n lµ : 0, -1, 3, -1, 0 . H×nh 7: Ph­¬ng ph¸p convolution víi fitter function ®¬n gi¶n ho¸, theo sè liÖu vµ theo ®å ho¹ Xö lÝ d÷ liÖu cã gi¸ trÞ 8 nh­ trªn h×nh vÏ, ta ®Æt ®Ønh cña hµm sè läc ( cã gi¸ trÞ 3) vµo vi trÝ nµy, sau ®ã tÝnh tÝch cña c¸c gi¸ trÞ ®Ønh cña bé läcvíi c¸c gi¸ trÞ t­¬ng øng cña tËp d÷ liÖu th« råi céng c¸c tÝch l¹i ta cã: 7*(-1)+8*3+1*(-1) = 16. B»ng c¸ch t­¬ng tù ta cã mét tÖp d÷ liÖu ®· xö lÝ dïng ®Ó t¸i t¹o ¶nh, trong tÖp d÷ liÖu nµy cã c¶ thµnh phÇn ©m nh­ : -1, -13, -2. 3. ¦u, nh­îc ®iÓm: + ViÖc t¸i t¹o ¶nh theo c¸c b­íc m« t¶ trªn ®©y, ngµy nay ®­îc øng dông réng r·i cho c¸c may CT v× tèc ®é t¸i t¹o ¶nh nhanh h¬n rÊt nhiÒu. + Víi ph­¬ng ph¸p convolution mçi ph¸p chiÕu ®­îc xö lÝ tøc thêi trong m¸y tÝnh sau khi ®o, v× vËy h×nh ¶nh ®­îc t¸i hiÖn ngay lËp tøc trªn mµn h×nh. VÒ nguyªn t¾c mäi ®iÒu ®· th¶o luËn ë trªn cã thÓ ¸p dông cho hÖ thèng CT chïm rÎ qu¹t tuy nhiªn thêi gian mµ m¸y tÝnh dïng ®Ó t¸i t¹o ¶nh sÏ t¨ng. + §Ó t¸i t¹o ¶nh trong thêi gian thùc tøc lµ trong lóc d÷ liÖu ®o ®ang ®­îc truyÒn tíi m¸y tinh, mét nhuyªn t¾c gäi lµ nguyªn t¾c ®­êng èng dÉn ®­îc øng dông. Trong khi phÐp chiÕu thø i ®ang ®­îc biÕn ®æi tõ t­¬ng tù sang sè vµ chuyÓn tíi m¸y tÝnh th× phÐp chiÕu ngay tr­íc nã (i-1) ®ang ®­îc xö lÝ s¬ bé vµ phÐp chiÕu thø (i-2) ®ang ®­îc xö lÝ cuén vµ phÐp chiÕu thø (i-3) ®ang ®­îc chiÕu trë l¹i ma trËn ¶nh. H×nh 8: Nguyªn t¾c ®­êng èng dÉn – T¸i t¹o ¶nh tøc thêi ( theo thêi gian thùc) KÕt luËn Trong hÖ thèng m¸y CT c«ng ®o¹n t¸i t¹o ¶nh tõ nh÷ng d÷ liÖu cña m¸y tÝnh ®ãng mét vai trß rÊt quan träng. Nh­ ta ®· biÕt môc tiªu cña c¸c thiÕt bÞ chuÈn ®o¸n h×nh ¶nh lµ ®­a ra h×nh ¶nh cña nh÷ng vïng cÇn th¨m kh¸m ®Ó tõ ®ã cã thÓ ®­a ra nh÷ng kÕt luËn vÒ bÖnh lý. Nh­ vËy h×nh ¶nh cµng chÝnh x¸c, râ nÐt th× c«ng viÖc chÈn ®o¸n cµng cã hiÖu qu¶ cao. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt th× c¸c thÕ hÖ m¸y CT míi ra ®êi ®· c¶i tiÕn ®­îc nh÷ng h¹n chÕ nh­ vÒ tèc ®é quÐt vµ t¸i t¹o ¶nh lín h¬n, ®é ph©n gi¶i cña ¶nh tèt h¬n. Thêi gian quÐt ng¾n, gi¶m ®­îc nh÷ng nhiÔu do nh÷ng nhu ®éng cña c¬ thÓ nh­ thë, cö ®éng.. §iÒu nµy sÏ gióp cho chóng ta cã ®­îc h×nh ¶nh tèt h¬n vµ ®Æc biÖt lµ gi¶m ®­îc liÒu l­îng tia ®èi víi bÖnh nh©n. Trong hÖ thèng thiÕt bÞ chÈn ®o¸n h×nh ¶nh th× m¸y CT lµ mét trong nh÷ng thiÕt bÞ míi vµ hiÖn ®¹i, víi vai trß quan träng nh­ vËy viÖc t×m hiÓu vÒ m¸y CT lµ rÊt quan träng. Tuy nhiªn do tr×nh ®é kiÕn thøc vµ thêi gian h¹n chÕ do ®ã bµi tiÓu luËn nµy vÉn cßn nhiÒu h¹n chÕ vµ thiÕu sãt mong ®­îc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n. Hµ néi 06 – 2003 Sinh viªn : TrÇn Quang §é Tµi liÖu tham kh¶o C«ng nghÖ chÈn ®o¸n h×nh ¶nh ( PhÇn I ) §oµn NhËt ¸nh Môc lôc Lêi nãi ®Çu……………………………………………………………………….1 PhÇn A Tæng quan vÒ m¸y chôp c¾t líp ®iÖn to¸n X – ray computed tomography……………………………………………………………………….2 I. Giíi thiÖu………………………………………………………………………2 II. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n……………………………………………………...2 a. Nguyªn lý c¬ së……………………………………………………………………….2 b. Thang ®o ®é suy gi¶m tuyÕn tÝnh………………………………………………3 c. T¹o ¶nh………………………………………………………………………………….4 III. Mét sè ph­¬ng ph¸p quÐt vµ c¸c thÕ hÖ m¸y CT……………………………..4 1. M¸y CT thÕ hÖ thø nhÊt……………………………………………………………….4 2. M¸y CT thÕ hÖ thø hai………………………………………………………....5 3. M¸y CT thÕ hÖ thø ba………………………………………………………….5 4. M¸y CT thÕ hÖ thø t­……………………………………………………………….....5 5. M¸y CT thÕ hÖ thø n¨m………………………………………………………..5 6. Mét sè ®Æc ®iÓm cña c¸c thÕ hÖ m¸y CT……………………………………....6 IV. CÊu tróc hÖ thèng m¸y CT…………………………………………………...7 1. Giµn quay…………………………………………………………………...…7 2. Bµn bÖnh nh©n………………………………………………………………..10 3. HÖ thèng m¸y tÝnh……………………………………………………………10 4. Bµn ®iÒu khiÓn………………………………………………………………..10 5. M¸y chôp phim……………………………………………………………….10 V. Nguyªn lý ho¹t ®éng………………………………………………….……..10 PhÇn B: T¸i t¹o ¶nh CT………………………………………………………….11 I. Kh¸i niªm chung……………………………...………………………………11 II. Nguyªn lý t¸i t¹o ¶nh………………………………………………………………………………11 1. Nguyªn t¾c chung……………………………………………………………11 2. Ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh ®¹i sè häc………………………………………….13 a. Giíi thiÖu……………………………………………………………………..13 b. Nguyªn lý…………………………………………………………………….13 3. Ph­¬ng ph¸p t¸i t¹o ¶nh biÕn ®æi tÝch ph©n………………………………....16 a. Giíi thiÖu……………………………………………………………………..16 b. Nguyªn lý…………………………………………………………………….17 3. ¦u, nh­îc ®iÓm………………………………………………………………19 KÕt luËn………………………………………………………………20 Tµi liÖu tham kh¶o………………………………………………………………20 Môc lôc………………………………………………………………………….21