1
Lời Nói Đầu
Ngày nay nhờ sự phát triển vượt bậc của nền khoa học kĩ thật thế giới con
người ngày càng được đặt ở sống và làm việc trong những điều kiện tốt hơn,do đó
các tiến bộ khoa học đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trong lĩnh vực y tế chăm sóc
sức khoẻ cộng đồng. Đã có rất nhiều các phát minh ứng dụng được áp dụng cho
chẩn đoán và điều trị các bệnh hiểm nghèo và đã cho ta những kết quả đáng tự
hào. Đặc biệt các loại máy y tế được ứng dụng rộng rãi trong việc chẩn đoán để
phát hiện được sớm hơn nguy cơ mắc các bệnh hiểm nghèo đã giúp ngăn ngừa khá
hiệu quả trong lĩnh vực chẩn đoán điều trị bệnh.
Là một sinh viên khoa điện tử chuyên ngành y sinh,em đã có cơ hội tìm hiểu
và tiếp xúc với các loại thiết bị y tế hiện đại giúp em có cái nhìn sâu hơn về tàm ảnh
hưởng của các thiết bị y tế tiên tiến đối với việc chẩn đoán và điều trị bệnh.Trong
thời gian thực tập tại bệnh viện Hữu Nghị , nhờ sự quan tâm hướng dẫn tận tình
của thầy Hiền cũng như các anh chị cán bộ tại bệnh đã gúp em hoàn thành được
bản báo cáo này.
Có rất nhiều các thiết bị được ứng dụng trong chẩn đoán phát hiện bệnh như
máy CT,MRI,siêu âm,PET… nhưng em đặc biệt quan tâm đến máy Chụp cắt lớp
điện toán CT scanner và đã lựa chọn tìm hiểu về máy CT cũng như các ứng dụng
của nó trong lĩnh vực y tế.
Một lần nữa em xin cảm ơn thầy Hiền và các anh chị cán bộ bệnh viện Hữu
Nghị đã giúp em thực hiện bản báo cáo này.
Sinh Viên
Vũ Tiến Mạnh

2
Quá trình thực tập

Trong quá trình thực tập tại bệnh viện Hữu Nghị vừa qua, được sự giúp đỡ tận
tình của thầy Hiền cũng như các anh chị cán bộ đang công tác tại đây,em đã có điều kiện


3
4
PHƯƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN
Sự ra đời của máy chụp cắt lớp điện toán là một cuộc cách mạng. Nó không sử
dụng các phương pháp tạo ảnh bình thường từ các thụ thể, như là phim hoặc tạo ảnh
bằng ống khuyếch đại. Nó được thay thế bởi ống chuẩn trực chùm tia X hướng tới bệnh
nhân. Cường độ chùm bức xạ được điều khiển bởi máy tính. Sau khi tín hiệu được phân
tích từ bộ thu nhận tia X. Máy tính sẽ khôi phục lại hình ảnh và hiển thị trên máy theo
dõi bệnh nhân. Ảnh được chụp để lưu lại và đánh giá. Máy tính xây dựng lại mặt cắt
ngang cơ thể, kết cấu cơ thể được hoàn thành với sự phân chia ra các phần bằng nhau
(thuật toán phỏng theo của máy tính).
Hoạt động của máy chụp cắt lớp điện toán mang lại hiệu quả cần thiết, các
chuyên gia công nghệ y sinh nên biết về sự phát triển của máy chụp cắt lớp điện toán, về
cấu tạo hệ thống, đặc điểm quá trình tạo ảnh của nó. Nội dung của phần 1 này là sự mô
tả tổng quan nhất về phương pháp chụp cắt lớp điện toán.
Allan M. Cormack là giáo sư đầu ngành vật lý tại Viện Ðại học Tufts (bang
Massachusetts-Mỹ). Ông là người đầu tiên phân tích các điều kiện để làm thấy rõ cách
chụp cắt lớp đúng trong hệ thống sinh học và công bố vào năm 1963-1964, góp phần
phát triển các lý thuyết về máy vi tính chụp cắt lớp đặt nền tảng trên việc sử dụng tia
X.
Godfrey Hounsfield là giám đốc bộ phận nghiên cứu công nghiệp điện và âm
nhạc ở Middlesex (Anh), là người thực hiện máy vi tính chụp cắt lớp đầu tiên sử dụng
trong y học vào năm 1968. Bằng sáng chế được cấp năm 1972. Hệ thống của
Hounsfield giúp chẩn đoán hình ảnh óc, não, tạo tiền đề giúp phát triển nhiều hệ thống

6
máy vi tính chụp cắt lớp sau này với các cải tiến kỹ thuật giúp phân tích hình ảnh
nhanh hơn.
Tia X khi đi ngang qua nội tạng sẽ cho hình ảnh trên phim. Hình ảnh ấy tùy
thuộc vào cấu trúc các mô của cơ quan mà tia X đi ngang qua và thường không rõ nét ở
chiều sâu, vì thế cần phải chụp bổ sung trực diện hoặc hai bên. Hơn nữa việc đọc phim
cũng tùy vào năng lực chuyên môn của người chụp và tính chất bất thường của bệnh lý.
Vì thế kết quả X-quang không tránh khỏi mang tính chủ quan và dễ sai lệch. Do đó sau
này kỹ thuật chụp cắt lớp phân tầng (tomography, theo tiếng Hy Lạp tomos = vết cắt,
graph = ghi lại) đã phát triển thêm để phân lập hình ảnh nội tạng bị bệnh. Tuy có tiến
bộ nhưng vẫn chưa thỏa mãn được nhu cầu chẩn đoán sớm bằng hình ảnh.
Ngoài ra tia X còn có những hạn chế như không thể dựng tia X quá 25% và phim
X-quang thiếu độ nhạy cần thiết tương ứng với độ dày các mô. Từ đó ý tưởng sử dụng
máy vi tính hỗ trợ chụp cắt lớp được hình thành để giải quyết vấn đề. Và chỉ trong vòng
6 năm, nó đã trở thành một sự kiện mang tính cách mạng trong lĩnh vực chẩn đoán hình
ảnh y khoa.
Máy CT là dụng cụ chuẩn đoán vô giá cho bác sĩ X quang. Việc phát triển và đưa
nó vào phục vụ bác sĩ có tầm quan trọng như việc phát hiện ra tính chất gián đoạn
Snook của máy biến thế, Ống Coolidge tạo ra tia X quang, màng nhăn Potter-Bucky.
Máy chụp cắt lớp điện toán không sử dung phương pháp tạo ảnh thông thường.

Hình 1.2b Phương pháp tạo ảnh thông thường cho ảnh song song với chiều dài cơ
thể. CT cho ảnh theo chiều ngang.
Sự chính xác cho bởi phương pháp tạo ảnh theo mặt cắt ngang là một quá trình
phức tạp và nó phụ thuộc vào sự hiểu biết về vật lý, điều hành máy móc, và khoa học
máy tính. Về cơ sở nguồn gốc bằng cách nào đó có thể giải thích nếu bạn cân nhắc kỹ
cấu trúc cơ bản của hệ thống CT. Một hệ thống CT đơn giản nhất gồm có một ống
chuẩn trực chùm tia X và một bộ phát hiện đơn ( hình 1.2c). Nguồn phát tia X và bộ
phát hiện được kết nối với nhau với mục đích di chuyển đồng bộ. Khi nguồn và bộ phát
hiện kết hợp với nhau tạo ra sự quét hay sự tịnh tiến, ngang qua bệnh nhân, qua cấu
trúc bên trong cơ thể chùm tia X bị suy giảm theo mức độ khác nhau tuỳ theo mật độ
khối lượng và số nguyên tử của mô cần khảo sát.

Hình 1.2c: Ở dạng đơn giản nhất, máy quét CT gồm 1 chùm tia X chuẩn trực và 1
máy dò, cả 2 bộ phận này chuyển động đồng thời tịnh tiến – xoay.
Cơ sở vật lý của CT chính là hiện tượng hấp thụ bức xạ tia X của cơ thể. Tia X
được tạo ra khi dòng electron từ dây tóc bị đốt nóng đập vào anode 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). Thông thường, người
ta dựng tia X bức xạ hãm ở các khoảng năng lượng thích hợp (thường từ 25 keV đến
120 keV). Trong những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như chụp cho tuyến vú, người ta
phải dựng tia X đặc trưng. Tia X phát ra từ nguồn có thể có dạng song hay dạng quạt

9

Hình 1.2d : Các dạng tia X
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.
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

trường hợp dựng đa dãy đầu dò. Nếu không hiệu chỉnh yếu tố này sẽ dẫn đến ảnh giả
vòng (ring artifact or halo artifact).

11

Hình 1.2g : Sơ đồ khối của hệ thống máy quét CT
1.3 Các thế hệ máy CT

1.3.1. Máy CT thế hệ thứ nhất

Trước hết là mô tả ống chuẩn trực chùm tia X và bộ phát hiện đơn đồng bộ
chuyển động tịnh tiến và quay liên tục quanh bệnh nhân là đặc điểm của máy CT thế hệ
thứ nhất. Máy CT thế hệ này cần có nhiều phép chiếu. Những phép chiếu này được tạo
ra bằng cách quay hệ thống một góc nhỏ cỡ 1
0
quanh trục vuông góc với mặt phẳng
chứa lớp cắt. Như vậy hệ thống đo phải dịch chuyển theo một góc quay ít nhất là 180
0
.
Những số đo được mã hoá rồi truyền tới máy tính. Dựa trên những số đo này, máy tính
sẽ tính ra những độ suy giảm và sự phân bố của những suy giảm này trên tiếp diện lớp
cắt của đối tượng. Những vùng có độ suy giảm cao được ấn định giá trị cao và ngược lại.
Hạn chế của thế hệ này là thời gian phát tia gần 5 phút mới xong
Máy CT thế hệ 1:

Cấu hình chuyển động tịnh tiến-quay.

12
Chùm tia X hình bút chì, hẹp.
Máy phát hiện đơn.

Thời gian quét là 30s.

1.3.3 Máy CT thế hệ thứ ba.

14

Hình 1.3.3.a.Máy CT thế hệ thứ 3
Sự hạn chế của máy CT thế hệ thứ hai là thời gian kiểm tra quá dài. Nguyên
nhân do sự phức tạp khi vận hành máy theo cơ chế tịnh tiến-quay và khối lượng cồng
kềnh cũng như sự liên quan tới giá đỡ máy CT, người ta dự kiến thay thế các máy quét
có thời gian quét 20s hoặc hơn. Hạn chế này được khắc phục với sự ra đời của máy CT
thế hệ thứ ba. Trong các máy quét này bóng X quang và các đầu dò gần nhau sẽ quay
xung quanh bệnh nhân ( hình 8). Giống như một trục quay cố định, máy CT thế hệ thứ
ba có thể xây dựng ảnh trong 1s.

Hình 1.3.3bMáy CT thế hệ 3 sử dụng mô hình quay cùng với chùm tia X và nhiều đầu dò
quay xung quanh bệnh nhân.
Máy CT đời 3 sử dụng nhiều đầu dò sắp sếp theo đường cong và chùm tia có hình
quạt. Số lượng đầu dò và bề rộng của chùm tia, khoảng từ 30 đến 60 độ, cả hai đều lớn

15
hơn máy CT đời 2. Trong máy CT thế hệ 3, chùm tia và các đầu dò bố trí xung quanh
bệnh nhân.
Việc sắp xếp các đầu dò quanh bệnh nhân dẫn tới khoảng cách từ nguồn tới các
đầu dò không đổi, ảnh xây dựng lại có chất lượng tốt hơn. Điểm đặc biệt này làm cho sự
chuẩn trực chùm tia X tốt hơn và làm giảm bớt tác động của hiện tượng tán xạ. Hình 9
so sánh chức năng các đầu dò của các máy CT thế hệ 2 và 3. Hình 1.3.3cMảng detector tuyến tính là đặc điểm của máy CT thế hệ thứ nhất và thứ hai;


Hình 1.3.4 Máy CT thế hệ thứ 4 hoạt động cùng với nguồn tia X xoay và bộ phận phát hiện
gồm nhiều detector tập hợp trên một vòng tròn đứng yên xung quanh bệnh nhân
Nhược điểm của máy CT thế hệ thứ tư là lượng phóng xạ ở bệnh nhân tương đối
cao hơn so với những máy quét khác. Máy có cấu trúc phức tạp vì có số lượng đầu dò
lớn. Chi phí máy này cũng cao hơn so với các thế hệ máy trước.
Mặc dù có những so sánh về chất lượng hình ảnh nhưng không thể có sự tổng
quát, và không thể đưa ra quyết định rõ ràng khi xem xét hình ảnh tốt nhất.

1.3.5 Máy CT thế hệ thứ năm

hình 1.3.5a Máy CT thế hệ thứ 5 loại bong Xquang anode nhiều rãnh, mặt cắt dọc

18

hình 1.3.5b Máy CT thế hệ thứ 5 loại bong Xquang anode nhiều rãnh mặt cắt
ngang
Tiếp tục phát triển mô hình máy CT cam kết mang lại cải tiến về chất lượng hình
ảnh với lượng phóng xạ ít nhất.
Chùm tia X được phát ra từ một hệ thống nhiều bóng X quang hoặc một loại
bóng X quang đặc biệt với A-nôt có nhiều rãnh bố trí cố định xung quanh bệnh nhân.
Bộ phát hiện bao gồm nhiều đầu dò bố trí cố định trong một vòng cung 180
0

Chùm tia điện tử được điều khiển để lần lượt bắn vào bề mặt rãnh A-nôt trong
một góc quay 180
0

Những máy chụp ảnh nhanh hơn đã phát triển làm cho máy CT có khả năng
quay phim. Các thuật toán liên tục được điều chỉnh sao cho máy hoạt động có thể lựa

-Thời gian chụp dài hơn, người bệnh chịu liều tia X cao hơn
-Khả năng chiếu kết hợp với các thủ thuật kém
- Chi phí đầu tư và vận hành cao

1.4.2 So sánh CT và MRI

20
Một ưu điểm lớn nhất của CT là cho phép khảo sát các phần xương có cấu trúc tinh tế.
Phương pháp chụp cộng hưởng từ, kí hiệu MRI (magnetic resonance imaging) không tỏ
ra hữu hiệu trong trường hợp này. Hình ảnh CT cho chất lượng rất tốt.
CT sử dụng tia X có tác hại xấu đối với sức khoẻ của bệnh nhân. Tia X có khả năng gây
ion hoá tế bào, và với lượng lớn có thể gây ung thư.
1.5 Các ứng dụng của phương pháp chụp cắt lớp điện toán
CT được ứng dụng rất rộng rãi trong chẩn đoán lâm sàng cũng như trong sinh thiết.
CT được dựng để chẩn đoán các phần cứng của cơ thể bị tổn thương như: sọ não, cột
sống, xương … Trong tất cả các phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện nay thì CT cho
hình ảnh về các phần cứng của cơ thể rõ nhất.
CT còn được dựng để chẩn đoán ung thư, giúp phát hiện sớm khối u. Chụp CT có tiêm
cản quang có thể giúp cho bác sĩ đánh giá sự phát triển và sự di căn của khối u.
Các bệnh về tim mạch như tắc nghẽn mạch máu, các dị tật của tim…có thể được phát
hiện bởi CT. CT được dùng trong nha khoa, nhi khoa, nhãn khoa hay để thực hiện nội
soi ảo dựng kỹ thuật tạo ảnh 3D với sự hỗ trợ của máy tính.
Ngoài ra, CT còn dựng để trợ giúp sinh thiết như sinh thiết tuyến tiền liệt, sinh thiết ung
thư vú, sinh thiết cổ tử cung… 21
Hệ thố ng máy chụp cắ t lớp CT scanner

I. Cấu trúc máy cắt lớp điện toán

Hệ thống điều khiển ảnh được kết nối với các thiết bị đầu vμo lμ bμn
phím vμ chuột vμ với thiết bị đầu ra lμ mμn hình hiển thị . Hệ thống điều khiển
ảnh kết nối với giμn quay phối hợp với các bộ phận trong giμn quay thực hiện việc
điều khiển quét đúng chế độ. Kết nối với hệ thống tái tạo ảnh để phối hợp với
hệ thống nμy tiến hμnh tái tạo ảnh, ảnh sau khi đã tái tạo ảnh được hệ thống
điều khiển ảnh điều khiển để đưa dữ liệu nμy tới bộ phận lưu trữ.
2.1.3. Hệ thống lưu trữ
Dữ liệu của ảnh tạm thời được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính. Do bộ
nhớ của máy tính có dung lượng giới hạn nên những dữ liệu nμy sau đó được
chuyển sang lưu trữ giới dạng đĩ a từ (đĩ a CD). Nhờ có khả năng lưu trữ mμ dữ
liệu có thÓ®−îc lấy lại vμ xử lý một cách nhanh chóng vμ chính xác.
2.1.4. Bμn điều khiển vμ thiết bị hiển thị
Bμn điều khiển lμ giao diện giửa máy CT với người điều khiển. Bμn điều
khiển chính lμ bμn phím vμ chuột nó được sử dụng lμm thiết bị đầu vμo cho
đường truyền giửa người điều khiển vμ chương trình của máy. Hình 3.3 Bμn điều khiển

24

2.2. Giμn quay
Giμn quay bao gồm các bộ phận chính sau:
- Bóng phát tia
- Hệ thống detector
Hình 3.3 Bμn điều khiển
-Hệ thống phát tia

nhân, vμ sau đó chuyển đổi năng lượng của chùm tia nμy thμnh tín hiệu điện (tín
hiệu điện nμy tû lệ với cường độ của chùm tia). Tín hiệu điện sau đó được
chuyển tới hệ thống đo dữ liệu.
2.2.3. Biến áp cao thế
Lμ một biến áp được chế tạo theo công nghệ cao tần, vì được chế tạo theo
công nghệ cao tần nên vật liệu để chế tạo biến áp nμy gọn vμ nhẹ hơn rất nhiều .
Hình 3.6 Cấu tạo của một bóng phát tia so với loại biến áp thông thường nên
biến áp nμy có thể được lắp đặt ngay trong giμn quay. Điện áp xoay chiều thông