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
.
99 trang |
Chia sẻ: Mr Hưng | Lượt xem: 754 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Máy cắt lớp điện toán I, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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
.
• 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 .
Nguyên tắc cơ bản
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
Phép chiếu chùm tia
song song
Phép chiếu chùm tia
rẽ quạt
Tia
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/Iln(
II
t0
t
0t
e
• 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.
Tái tạo ảnh lát cắt
Thu ảnh chiếu Chiếu ngược ảnh chiếu
Ảnh Vật
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
• 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
Thế hệ 2: quay/dịch ngang ,
chùm tia rẽ quạt hẹp
Cấu hình chùm
tia nhỏ “Pencil’
Cấu hình chùm
tia rẽ quạt
Cấu hình chùm
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
Xảo ảnh vòng (Ring artifact)
CT thế hệ 3 tạo ra các xảo ảnh hình vòng
tròn ứng với mỗi đầu dò
• Độ dịch các mức tín hiệu trong đầu dò theo
thời gian làm ảnh hưởng các giá trị t , tạo
ra các ảnh vòng sau khi chiếu ngược.
Xảo ảnh vòng
Đầu dò hỏng
Thế hệ 4: quay / dừng
• Khắc phục được xảo ảnh vòng
• Dùng một vòng đầu dò cố định ( ví dụ :
khoảng 4800 đầu dò ).
Bóng tia x
quay
Một đầu dò
trong vòng
đầu dò
Dãy (vòng)
đầu dò cố
định 360o
So sánh thế hệ 3 và 4
• Đỉnh của chùm tia rẽ quạt trong thế hệ 3 là bóng
phát tia x và đỉnh trong thế hệ 4 là một đầu dò
Thế hệ 3 : ln(g1Io / g2It ) = t
Thế hệ 4 : ln(gIo / gIt ) = t
Chùm tia rẽ
quạt từ nguồn
Chùm tia rẽ
quạt từ đầu dò
Thế hệ 3 Thế hệ 4
Thế hệ 5: dừng / dừng
• Phát triển đặc biệt để ghi hình cắt lớp tim
• Không dùng bóng phát tia x qui uớc ; đặt các cung
tungsten (anod) vòng quanh bệnh nhân,đối diện
với vòng đầu dò.
• Chùm electron được lái quanh bệnh nhân để đập
vào vòng bia tunsgten (anod) hình vành khuyên
• Có thể ghi hình khoảng 50-ms; có thể tạo ảnh
động (cine) nhanh của tim đang đập
Súng
electron
Chùm
electron
Cuộn tụ
tiêu
Cuộn lệch
Hệ thụ dữ liệu
Hệ thụ dữ liệu
Các đầu dò
Chùm tia x
Bàn bệnh
nhân
Các vòng
bia (anod)
Bơm chân
không
Thế hệ 6: xoắn ốc
• CT xoắn ốc thu dữ liệu liên tục trong lúc
bệnh nhân dịch chuyển liên tục
• Thời gian ghi hình rất ngắn
• Dùng ít chất tương phản
• Có thể ghi hình trong một lần ngưng thở của
bệnh nhân.
Quay bóng tia x
Dịch bàn bệnh nhân
Đường đi của bóng tia x
quanh bệnh nhân
Thế hệ 7: nhiều dãy đầu dò
• Dùng nhiều dãy đầu dò, bộ chuẩn trực rộng
hơn , cùng lúc thu nhận nhiều photon tia x
hơn để tạo ảnh
– CT một dãy đầu dò : tăng độ rộng bộ chuẩn
trực làm tăng bề dày lát cắt, làm giảm độ phân
giải không gian trong chiều z .
– CT nhiều dãy đầu dò : bề dày lát cắt do kích
thước đầu dò xác định ( không phải do bộ
chuẩn trực xác định)
4 dãy đầu dò Dãy đầu dò
Đầu dò
Máy cắt lớp điện toán (CT)
Đầu dò và các dãy đầu dò
Thu dữ liệu ảnh
Tái tạo ảnh lát cắt
Các loại đầu dò
• Đầu dò khí Xenon
• Đầu dò chất rắn
• Nhiều dãy đầu dò
Đầu dò khí Xenon
• Dùng buồng khí dài, mật độ khí cao (áp suất
lớn đến 25 atm) để tăng cường độ tín hiệu
và định hướng cao đường tia.
• Dùng vách kim loại mỏng để giảm không
gian chết giữa các đầu dò và tăng hiệu suất
hình học
Dãy đầu dò khí xenon Đầu dò khí xenon
Góc thu nhận
nhỏ
Tia x
Các điện cực
Xenon
Các
ion
Đầu dò xenon (tt)
• Định vị và định hướng cố định so với nguồn
tia x
• Không dùng được với CT thế hệ 4 khi
nguồn quay một góc rộng
Đầu dò chất rắn
• Gồm một chất nhấp nháy gắn chặt với một
đầu dò quang học ( như quang diode)
• Khi hấp thụ 1 tia x, chất nhất nháy phát ra
ánh sáng nhìn thấy , tương tự như màn tăng
quang.
• Đầu dò quang học chuyển đổi cường độ ánh
sáng thành tín hiệu điện tỉ lệ với cường độ
ánh sáng.
Dãy đầu dò CT
Chùm tia x qua bộ chuẩn
trực
Góc thu lớn
Aùnh sáng nhìn
thấy
Tín hiệu điện
Chất nhấp nháy
Quang diod
Tia x
Đầu dò chất rắn (tt)
• Kích thước đầu dò thường khoảng 1.0 x 15
mm (hay 1.0 x 1.5 mm cho nhiều dãy đầu
dò)
• Dùng các chất nhấp nháy CdWO4 và
yttrium và các chất sứ có gadolinium
• Hiệu suất hấp thụ cao hơn đầu dò khí vì có
mật và số Z hiệu dụng cao hơn.
• Có khoảng hở nhỏ giữa các đầu dò để giảm
tác dụng chéo qua lại, điều này cũng làm
giảm hiệu suất hình học hệ đầu dò.
• Mặt trên đầu dò phẳng để ghi được bức xạ
trên một khoảng góc rộng.
• Dùng trong CT thế hệ 4 và thế hệ 3 bậc cao
Đầu dò chất rắn (tt)
Các dãy nhiều đầu dò
• Hệ gồm các dãy nhiều đầu dò chất rắn gắn
sát và chặt với nhau
• Các đầu dò xác định bề dày lát cắt (không
phải bộ chuẩn trực xác định) .
• Bộ chuẩn trực giới hạn chùm tia đến bề dày
lát cắt tổng cộng (total slice thickness)
Các module đầu
dò
Bộ chuẩn trực
Chùm tia x
Một đầu dò
Ghép 2
đầu dò
Ghép 4 đầu dò
Độ rộng chùm tia gồm 4
đầu dò (4x5.0 mm)
do bộ chuẩn trực xác
định Độ rộng chùm tia gồm 4
đầu dò (4x1.25mm)
do bộ chuẩn trực xác
định
Các cấu hình đầu dò
Dãy nhiều đầu dò
Các dãy nhiều đầu dò (tt)
• Dãy nhiều đầu dò thế hệ 3 có 16 đầu dò xác
định độ rộng lát cắt và 750 đầu dò dọc theo
mỗi dãy, sử dụng 12.000 phần tử đầu dò
riêng lẻ.
• CT thế hệ 4 cần gấp 6 lần số phần tử đầu dò
nói trên ; do đó CT hiện nay vẫn dùng cấu
hình của thế hệ 3 .
Bề dày lát cắt :
Dãy một đầu dò
• Dùng 2 ngàm chì của Bộ chuẩn trực (collimator)
để giới hạn chùm tia x và xác định bề dày lát cắt.
• Độ rộng đầu dò là giới hạn cực đại của bề dày lát
cắt .
• Với cùng giá trị kV và mAs, số photon thu nhận
được sẽ tăng tuyến tính với bề dày lát cắt.
• Bề dày lát cắt lớn hơn sẽ cho độ phân giải tương
phản cao hơn ( tỉ số tín hiệu / nhiễu cao hơn),
nhưng độ phân giải không gian bị giảm.
Đường cong độ nhạy lát cắt
• Với máy dùng dãy một đầu dò, dạng đường cong
độ nhạy lát cắt ảnh hưởng bởi :
– Độ rộng nguồn điểm tia x (focal spot)
– Vùng bán dạ (Penumbra) của Bộ chuẩn trực .
– Các yếu tố thứ yếu khác
• Ghi hình xoắn ốc có đường cong độ nhạy lát cắt
rộng hơn vì bệnh nhân dịch chuyển trong lúc ghi
hình.
Aûnh chiếu
0o
Aûnh chiếu
180o
Tác dụng
tổng hợp
Đường cong đô
nhạy lát cắt Kích thước lát
cắt danh định
Vị trí
S
ố
C
T
• Trong ghi hình trục (bàn đứng yên) , nếu ví dụ
dùng 4 dãy đầu dò, độ rộng 2 dãy đầu dò chính
giữa sẽ hoàn toàn xác định bề dày 2 lát cắt.
• Với 2 lát cắt nằm ngoài, mặt trong lát cắt do bờ
đầu dò xác định, nhưng bờ ngoài lát cắt hoặc do
bờ ngoài đầu dò hoặc do vùng bán dạ bộ chuẩn
trực xác định , tùy theo sự điều chỉnh bộ chuẩn
trực .
Bề dày lát cắt :
Dãy nhiều đầu dò
Chùm tia x Chùm tia x
Collimator
Bề dày
lát cắt
Vùng bán
dạ
Dãy
một đầu dò
Dãy
nhiều đầu dò
Lát cắt 1
Lát cắt 2
Lát cắt 3
Lát cắt 4
• Trong kiểu quét xoắn ốc, mỗi dãy đầu dò
góp phần vào mọi ảnh được tái tạo.
– Đường cong độ nhạy lát cắt của mỗi dãy đầu dò
cần giống nhau để giảm xảo ảnh .
• Cần chỉnh bộ chuẩn trực để vùng bán dạ
của nguồn – ngàm bộ chuẩn trực nằm ngoài
các đầu dò ở bờ ngoài.
– Vùng bán dạ làm tăng liều xạ (đặc biệt với các
bề rộng lát cắt nhỏ )
Bề dày lát cắt :
Dãy nhiều đầu dò (tt)
Bước xoắn đầu dò / Bước xoắn
bộ chuẩn trực
• Bước xoắn (pitch) là một tham số dùng trong ghi
hình xoắn ốc
• Với dãy một đầu dò, bước do bộ chuẩn trực xác
định.
• Bước xoắn bộ chuẩn trực = độ dịch bàn (mm)
trong mỗi vòng quay đầu máy (360o) / độ rộng bộ
chuẩn trực (mm) tại điểm đồng tâm (isocenter)
• Giá trị bước có thể từ 0.75 (quét quá chậm) tới 1.5
( thời gian quét nhanh hơn, thể tích chất cản quang
có thể nhỏ hơn)
Dãy nhiều đầu dò Dãy một đầu dò
Bề rộng đầu dò
Độ mở bộ chuẩn
trực
Độ dịch bàn
Bước xoắn (tt)
• Với dãy nhiều đầu dò, bước xoắn bộ chuẩn trực
không có giá trị.
• Bước xoắn đầu dò = độ dịch bàn (mm) trong mỗi
vòng quay đầu máy (360o) / độ rộng đầu dò (mm)
• Với máy có N dãy đầu dò, bước xoắn bộ chuẩn
trực = bước đầu dò / N
• Với máy có 4 dãy, dùng các bước từ 3 đến 6.
Tái tạo ảnh lát cắt
• Các tia và ảnh chiếu : ảnh sinogram
• Xử lý trước dữ liệu
• Nội suy (xoắn ốc )
Ảnh Sinogram
• Hiển thị dữ liêu thô thu được cho một lát cắt CT
trước khi tái tạo ảnh.
• Các số đo truyền qua từ các đường tia (số đo tia)
được vẽ theo trục ngang và vị trí các ảnh chiếu
(hướng chiếu) được vẽ theo trục dọc.
• Các vật gần bờ trường chiếu (FOV) tạo một đường
sin biên độ cao.
• Đầu dò hỏng trong thế hệ 3 tạo một vạch dọc
trong ảnh sinogram
Ảnh sinogram
Vật
Số đo tia
Ảnh
chiếu
B
Ảnh
chiếu
A
V
ị
tr
í
(g
óc
/h
uớ
ng
)
ch
iế
u
Số đo tia và ảnh chiếu
• Máy CT thế hệ 1 và 2 dùng 28.800 và 324.000
điểm dữ liệu (theo thứ tự ).
• Máy CT hiện đại có thể thu khoảng 800.000 điểm
dữ liệu.
• Ảnh CT 512 x 512 hiện đại chứa khoảng 205.000
phần tử ảnh .
• Số đường tia ảnh hưởng đến thành phần xuyên
tâm của độ phân giải không gian ( radial
resolution) ; số ảnh chiếu ảnh hưởng đến thành
phần vòng quanh của độ phân giải
(circumferential resolution) .
Độ phân giải
xuyên tâm
Độ phân giải
vòng
Số tia
• Giảm số tia sẽ cho ảnh mờ , độ phân giải
thấp.
960
ảnh chiếu
240
ảnh chiếu 60 ảnh chiếu
Số ảnh chiếu
• Dùng quá ít ảnh chiếu sẽ tạo ra xảo ảnh (view aliasing)
• Các bờ nét (tần số không gian cao ) tạo ra xảo ảnh xuyên tâm
(radiating artifact) gần vùng ngoại vi của ảnh CT
Tiền xử lý
• Dữ liệu chuẩn xác định từ ảnh chụp không
khí và phantom (do kỹ thuật viên hoặc kỹ
sư bảo trì thực hiện định kỳ) được dùng để
hiệu chỉnh độ khuyếch đại của từng đầu dò.
• Các thay đổi về hiệu suất hình học do lệch
hướng đầu dò cũng được hiệu chỉnh.
Nội suy
• Thuật toán tái tạo ảnh CT xem nguồn tia x quay
tròn, chứ không xoắn ốc , quanh bệnh nhân.
• Truớc khi tái tạo ảnh thật sự, tập dữ liệu xoắn ốc
được nội suy thành các tập ảnh phẳng.
• Với ghi hình xoắn ốc, có thể tái tạo ảnh CT tại bất
kỳ vị trí nào dọc theo chiều quét.
Thể tích lát cắt
Mặt phẳng tái tạo
Nội suy dữ liệu
Đường thu dữ
liệu xoắn ốc Bề dày lát cắt
Nội suy (tt)
• Tái tạo xen kẻ cho phép đặt thêm các ảnh
dọc theo bệnh nhân, để xét nghiệm lâm sàng
nhạy đều với các bất thường nhỏ.
• Không thêm liều cho bệnh nhân, nhưng thời
thêm thời gian để tái tạo ảnh.
• Độ phân giải không gian thực dọc theo trục
dài bệnh nhân vẫn được đánh giá theo độ
dày lát cắt.
Tổn
thương
Xen kẻ
Tiếp giáp
Các lát cắt
danh định
Độ nhạy lát cắt
Vị trí dọc theo trục dài bệnh nhân
Cắt lớp điện toán (III)
Tái tạo ảnh
Chất lượng ảnh
Xảo ảnh
Bài toán Phương
pháp
Lời giải
Chiếu ngược đơn giản
• Bắt đầu với một ma trận rỗng, và giá trị
từ mỗi tia trong tất cả các ảnh chiếu được
cộng vào mỗi phần tử ảnh trong đường tia
xuyên qua ảnh.
• Ảnh vật bị mờ theo qui luật 1/r.
• Ảnh được lọc để hiệu chỉnh độ mờ.
Chiếu ngược đơn giản Chiếu ngược có lọc
Chiếu ngược có lọc
• Dữ liệu thô được lọc toán học trước khi
chiếu ngược lên ma trận ảnh.
• Dùng phép tích chập giữa dữ liệu ảnh chiếu
với một nhân chập.
• Dùng các nhân chập khác nhau cho các ứng
dụng lâm sàng khác nhau như ghi hình mô
mềm hay ghi hình xương.
Các hàm lọc chập
• Hàm lọc Lak làm tăng tuyến tính biên độ
như một hàm của tần số ; làm việc tốt khi
không có nhiễu trong dữ liệu.
• Hàm lọc Shepp-Logan giảm nhiễu tần số
cao trong ảnh.
• Hàm lọc Hamming giảm nhiễu tần số cao
mạnh hơn.
Tần số Tần số Tần số
B
iê
n
đ
ộ
B
iê
n
đ
ộ
B
iê
n
đ
ộ
Các nhân xương và nhân mô mềm
• Dùng nhân xương để làm nổi các tần số cao trong
ảnh (đồng thời cũng tăng nhiễu)
• Dùng nhân mô mềm trong các ứng dụng lâm sàng
cần độ phân giải tương phản cao hơn là độ phân
giải không gian cao – như ghi hình các bệnh di căn
gan.
• Giảm các tần số cao hơn sẽ cho ảnh giảm nhiễu và
độ phân giải không gian thấp hơn.
Số CT hay đơn vị Hounsfield
(HU)
• Số CT(x,y) trong mỗi phần tử ảnh , (x,y), của ảnh
là :
• Các số CT nằm trong khoảng từ –1.000 đến
+3.000 trong đó –1.000 ứng với không khí, các
mô mềm từ –300 tới –100, nước là 0, xương đặc
và các vùng chứa đầy chất tương phản lên tới
3.000
water
wateryxyxCT
),(
000,1),(
Số CT (tt)
• Số CT là định lượng
• Máy CT đo mật độ xương với độ chính xác
cao.
– Có thể dùng đánh giá nguy cơ gãy xương.
• Máy CT cũng định lượng về kích thước.
– Có thể dùng CT để đánh giá chính xác thể tích
khối u hay đường kính tổn thương.
Hiển thị ảnh số
• Có thể hiệu chỉnh mức và bề rộng cửa sổ
• Có thể xử lý dữ liệu ảnh trục dài (axial) để
có tập ảnh lát cắt phải – trái (sagittal), trước
- sau (coronal) nhưng với độ phân giải
không gian thấp hơn ảnh trục dài (axial).
• Có thể xác định đường bao khối và bề mặt
để hiển thị ảnh 3D phức tạp.
Số CT
C
ư
ờ
n
g
đ
ộ
h
iể
n
th
ị
Ảnh trục dài (axial)Ảnh sagittal
Chất lượng ảnh
• So với ảnh x quang qui ước, ảnh CT có độ phân
giải không gian kém hơn và có độ tương phản tốt
hơn.
• Giới hạn độ phân giải của tổ hợp phim – màn tăng
quang khoảng 7 lp/mm; với CT khoảng 1 lp/mm
• Độ phân giải tương phản của tổ hợp phim – màn
tăng quang khoảng 5%; của CT khoảng 0.5%
• Độ phân giải tương phản phụ thuộc vào tỉ số tín hiệu trên
nhiễu (SNR), liên hệ đến số lượng tử tia x dùng trong mỗi
phần tử ảnh.
• Có sự thỏa hiệp giữa độ phân giải không gian và độ phân
giải tương phản.
• Liên hệ giữa SNR, kích thước phần tử ảnh (), bề dày lát
cắt (T), và liều bức xạ (D) như sau :
T
SNR
D
3
2
Chất lượng ảnh (tt)
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải không gian
• Bước xoắn đầu dò (khoảng cách tâm–tâm )
– Với máy thế hệ 3, bước xoắn đầu dò xác định khoảng
cách tia; với máy thế hệ 4, nó xác định độ phân mẫu
(sampling).
• Độ mở đầu dò (độ rộng phần tử hoạt động)
– Dùng đầu dò nhỏ sẽ cải tiến độ phân giải không gian
• Số ảnh chiếu
– Quá ít ảnh chiếu tạo ra xảo ảnh, chủ yếu hướng về phía
ngoại vi ảnh
• Số tia
– Với trường chiếu cố định, số tia tăng khi bước đầu dò
giảm.
• Kích thước điểm nguồn (Focal spot)
– Điểm nguồn lớn hơn sẽ làm giảm độ nét hình học và
giảm độ phân giải không gian.
• Độ khuếch đại vật
– Độ khuếch đại tăng sẽ tăng độ làm nhòe của điểm
nguồn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải không gian
• Bề dày lát cắt
– Bề dày lát cắt lớn sẽ làm giảm độ phân giải không gian
theo trục dài bệnh nhân; và giảm độ nét các bờ cấu trúc
trong ảnh trục (transaxial)
• Đường cong độ nhạy lát cắt
– Để mô tả bề dày lát cắt chính xác hơn
• Bước xoắn :
– Bước xoắn lớn làm giảm độ phân giải. Bước xoắn lớn
hơn sẽ làm rộng đường cong độ nhạy lát cắt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải không gian
• Nhân tái tạo ảnh
– Hàm lọc xương có độ phân giải không gian tốt nhất , và
hàm lọc mô mềm có độ phân giải không gian thấp hơn.
• Ma trận ảnh
• Chuyển động của bệnh nhân
– Chuyển động của bệnh nhân trong lúc ghi hình sẽ làm
nhòe ảnh CT và độ nhòe tăng theo khoảng cách chuyển
động.
• Trường chiếu
• Aûnh hưởng đến kích thước vật lý của mỗi phần
tử ảnh (pixel)
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải không gian
• mAs
– Ảnh hưởng trực tiếp đến số photon tạo ảnh CT, do đó
ảnh hưởng đến tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) và độ
phân giải tương phản.
• Liều
– Liều tăng tuyến tính với số mAs ghi hình.
• Kích thước trường chiếu (FOV)
– Nếu kích thước bệnh nhân và các thông số ghi hình
khác không đổi, thì khi trường chiếu tăng, kích thước
phần tử ảnh (pixel) sẽ tăng, và số photon đi qua mỗi
phần tử ảnh sẽ tăng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải tương phản
• Bề dày lát cắt
– Lát cắt dày hơn cần nhiều photon hơn và cho tỉ số tín
hiệu trên nhiễu tốt hơn.
• Hàm lọc tái tạo
– Hàm lọc xương cho độ phân giải tương phản thấp hơn,
và hàm lọc mô mềm làm tăng độ phân giải tương phản.
• Kích thước bệnh nhân
• Với cùng kỹ thuật, bệnh nhân lớn hơn sẽ làm giảm
tia x nhiều hơn, đầu dò ghi nhận ít tia x hơn, tỉ số
tín hiệu trên nhiễu bị giảm và độ phân giải tương
phản cũng giảm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải tương phản
• Tốc độ quay đầu máy
• Phần lớn máy CT có giới hạn trên cho mA, và với
một bước xoắn và mA cố định, đầu máy quay
nhanh hơn sẽ làm giảm mAs , làm giảm độ phân
giải tương phản.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ
phân giải tương phản
Cứng hoá chùm tia
• Máy CT dùng phổ tia x đa năng
• Hệ số suy giảm phụ thuôc năng lượng
– Sau khi qua bệnh nhân, số tia x năng lượng thấp
bị suy giảm nhiều hơn số tia x năng lượng cao
• Khi chùm tia truyền qua một độ dày mô và
xương, dạng phổ bị lệch về phía năng lượng
cao.
10 cm mô 10 cm mô 10 cm mô
Cứng hoá chùm tia x
Các tia x
• Khi đi qua mô , năng lượng trung bình của
chùm tia x trở nên lớn hơn (“cứng hơn”).
• Vì độ suy giảm trong xương lớn hơn trong
mô, xương làm chùm tia cứng hơn so với
mô mềm có bề dày tương đương
Cứng hoá chùm tia (tt)
Độ dày chất hấp thụ (cm)
N
ăn
g
lư
ợ
ng
t
ia
x
t
ru
ng
b
ìn
h
(k
eV
)
Mô mềm
Xương
• Hiện tượng cứng hoá chùm tia làm giảm xảo ảnh trong CT
vì các tia từ các góc chiếu khác nhau được làm cứng ở các
mức độ khác nhau, gây nhầm lẫn cho thuật toán tái tạo.
• Hầu hết máy CT đều có thuật toán hiệu chỉnh sự cứng hoá
chùm tia, dựa vào độ suy giảm của mỗi tia.
• Các thuật toán “2 qua” phức tạp hơn sẽ xác định độ dài
đường đi qua xương và mô mềm của mỗi chùm tia, sau đó
bù trừ sự cứng hoá cho mỗi tia trong lần truyền qua thứ 2
Cứng hoá chùm tia (tt)
Xảo ảnh do cứng hoá chùm tia Xảo ảnh do chuyển động
Xảo ảnh do chuyển động
• Xảo ảnh do chuyển động xãy ra khi bệnh
nhân dịch chuyển trong lúc ghi hình
• Các chuyển động nhỏ làm nhòe ảnh
• Các dịch chuyển lớn hơn sẽ tạo ra xảo ảnh
như ảnh kép hay bóng ảnh mờ .
Trung bình thể tích riêng phần
• Một số phần tử thể tích (voxel) trong ảnh
chứa hỗn hợp các loại mô khác nhau.
• Khi đó, không đại diện cho một mô mà là
số trung bình lấy theo trọng số của các giá
trị khác nhau.
• Rõ nhất là các cấu trúc tròn mềm song song
với lát cắt CT.
Xảo ảnh thể tích riêng phần Lát cắt CT
Tụy
Gan
• Đôi khi, xảo ảnh thể tích riêng phần trông
giống tình trạng bệnh lý.
• Có vài phương pháp làm giảm xảo ảnh thể
tích riêng phần
– Dùng lát cắt mỏng hơn
– Với ghi hình xoắn ốc, dùng dữ liệu thô có sẵn
để tái tạo lại ảnh tại các vị trí khác.
Trung bình thể tích riêng phần (tt)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- ct_may_cat_lop_dien_toan_1504.pdf