Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO CUỐI KÌ MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I ĐỀ TÀI X QUANG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN T s NGUYỄN THÁI HÀ SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN DUY KHÁNH MSSV 20121909 HÀ NỘI , 12016 Mục lục I Giới thiệu 1 II Hệ số suy giảm tuyến tính của tia X 2 III Các yếu tố xác định chất lượng hình ảnh 5 1 Tương phản 5 2 Tăng cường độ tương phản 6 3 Giảm tán xạ 7 4 Nhiễu đầu dò và liều bệnh nhân 8 5 Độ phân giải không gian 8 IV Thiết bị X quang 9 1 Ống tia X.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ-VIỄN THƠNG BÁO CÁO CUỐI KÌ MƠN HỌC: CƠNG NGHỆ CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH I ĐỀ TÀI:X-QUANG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:T.s NGUYỄN THÁI HÀ SINH VIÊN THỰC HIỆN :NGUYỄN DUY KHÁNH MSSV:20121909 HÀ N ỘI , 1/2016 Mục lục I.Giới thiệu II.Hệ số suy giảm tuyến tính tia X III.Các yếu tố xác định chất lượng hình ảnh 1.Tương phản 2.Tăng cường độ tương phản 3.Giảm tán xạ 4.Nhiễu đầu dò liều bệnh nhân Độ phân giải không gian .8 IV.Thiết bị X-quang .9 1.Ống tia X 10 2.Hoạt động ống tia X đánh giá 11 3.Phổ tia X 12 4.Đầu dò photon 13 5.Phim ảnh .14 6.Đặc điểm phim 14 7.Màn tăng sáng 15 8.Đầu dò điện tử 16 9.Đầu dị ion(khí) 17 10.Đầu dò nhấp nháy .19 Trong tiến hành thí nghiệm với dòng ện ch ạy qua ống tia ca-t ốt thủy tinh, Roentgen phát mảnh barium platinocyanide(BaPt(CN)4) phát sang b ọc b ằng bìa cứng nằm tận đầu bên phịng.Ơng đưa giả thuy ết phải có loại xạ chiếu ngang qua phịng.Khi Roentgen khơng hiểu hồn tồn phát mình,vì v ậy ông đ ặt tên cho lo ại tia tia X-một ẩn số chưa giải đáp tự nhiên I.Giới thiệu Ảnh X-quang phụ thuộc vào hấp thụ mô sinh h ọc đ ối v ới tia X.N ếu chùm tia X chiếu vào thể người,một phần nhỏ qua mà không tương tác.Phần lớn tương tác với mô mô tả chương 2.Khi chùm tia vào thể,sự hấp thụ tia xương l ớn nhiều gấp l ần so với mô mềm.Ảnh X-quang tạo khác số photon sau qua thể tác dụng vào phim.Tia X làm đen phim ảnh,chỗ có nhi ều tia X có màu đen,chỗ tia X đến có màu sáng hơn.Ngồi tia X th ẳng tr ực ti ếp đến phim tia X thứ cấp,những tia làm mờ phim làm gi ảm đ ộ sắc nét phim Trong y tế,tạo ảnh X-quang thường sử dụng tia X có l ượng từ 20-150 keV.Mức lượng cao so với lượng liên k ết ngun tử q trình tương tác hiệu ứng compton hi ệu ứng quang ện hiệu ion hóa với lượng động lớn vào mơ xung quanh tạo liều bệnh nhân mô tả phần 3.3.Liều xạ bênh nhân nhân viên y tế phải giữ mức tối thiểu,điều quy ết định dựa thiết bị thủ tục quy trình chụp X-quang máy Xquang Một kế hoạch chụp X-quang lý tưởng tia tán x tia X-m ềm ph ải loại bỏ giữ lại tia X-cứng.Các tia X xương hấp thụ nhiều,khơng mơ mềm,ít hấp thụ tia X Page Hình 1.Ảnh X-quang Hình 2.Mơ hình chụp X-quang cổ điển Ngồi ra,có chụp X-quang 2D chụp X-quang 3D.Đi ều r ất có ý nghĩa.Những vấn đề đặt số lượng thông tin chẩn đốn có th ể thu th ập mà bên cạnh liều lượng xạ tối thiểu.Trong suốt q trình hàng trăm năm nó,kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ phát minh b ởi nhà khoa học bác sĩ để cải thiện khả chẩn đoán.Tia X hấp th ụ thu ốc nhuộm sử dụng để cải thiện khả hiển c quan đ ặc biệt mạch máu.Kỹ thuật gọi chụp động mạch Trong chương này,chúng ta xem xét tính ch ụp X-quang hi ện mức độ giới thiệu giải tích chế tương tác phối hợp v ới kỹ thuật lựa chọn thực tế thực lâm sàng : Page Phần II cung cấp chế phát xạ tia X hệ số suy gi ảm vật chất Phần III cung cấp thông tin yếu tố làm thay đổi ch ất l ượng hình ảnh cung cấp định nghĩa tương phản để áp dụng cho vi ệc tạo ảnh Phần IV mô tả yếu tố vật lý liên quan đến X-ray đầu dị Phần V mô tả máy chụp CT đại II.Hệ số suy giảm tuyến tính tia X Tia X có bước sóng tương đối ngắn,chúng có th ể tán x ạ,ph ản x b ị h ấp thụ diễn bên bệnh nhân mà không can thi ệp được.Một chùm tia chiếu lên bệnh nhân chùm tia trực ti ếp chi ếu vào b ệnh nhân,là chùm tia sơ cấp nghĩa chúng chùm tia ph ản xạ hay tán xạ,và chùm tia chùm tia cứng.Hệ s ố suy giảm chùm tia µ,giá trị µ phụ thuộc thay đổi vào loại mơ.Dựa vào đặc tính người ta tạo ảnh X-quang Hình Sự biến động hệ số suy giảm tuyến tính với lượng photon Trong X-quang thường quy việc tạo ảnh tạo ch ỉ b ằng photon sơ cấp thẳng từ nguồn đến bệnh nhân mà khơng qua q trình tán xạ hay phản xạ nào,những tia vào bệnh nhân b ị hấp th ụ phản xạ tán xạ mô xuyên qua bệnh nhân tác dụng lên phim.H ệ số hấp thụ mô gọi µ.Các giá trị thay đổi tùy thu ộc vào mô c ơ,máu hay xương.Cường độ chùm tia X suy giảm dọc đường nó,và liên hệ với công thức sau: Page Trong µ (X, Y, Z) giá trị hệ số suy giảm tuyến tính tế bào thứ n,dx độ sâu đối tượng xem xét.In cường độ chùm tia sau qua dx Hình 4.Sự suy giảm tia X Những tia X không bị hấp thụ xuyên qua c thể bệnh nhân tác d ụng lên phim.Ở xương hấp thụ nhiều tia X,các mô mềm bị xuyên qua nhi ều tia X tác dụng lên phim đặt sau bệnh nhân bị tác dụng tương ứng,ch ỗ b ị xương chắn có tia X chỗ có mơ mềm có nhiều tia X,khi rửa phim ch ỗ phim bị xương chắn có màu trắng chỗ mơ mềm có màu tối(màu đen).Ranh giới vùng gọi độ sắc nét phim.Cái dựa vào ch ất l ượng tia X,tia X cứng hạn chế tia phản xạ,tán xạ vùng ranh gi ới rõ nét,dễ dàng phân biệt được,ngược lai tia X mềm có chứa nhiều tia phản xạ,tán xạ bị nhịe chỗ tiếp giáp ranh giới vùng Page Hình 5.Hệ số suy giảm số mơ III.Các yếu tố xác định chất lượng hình ảnh Tất hình ảnh giải phẫu y tế thực hi ện v ới mục đích phát hi ện bất thường giải phẫu chấn thương bệnh tật.Các bác sĩ ch ẩn đốn X-quang,cơng việc họ kiểm tra báo cáo ảnh X-quang y tế đ ể có th ể phát thay đổi tinh tế mức độ đưa chẩn đoán,những thay đổi phản ánh thực tế giải phẫu bệnh lý đơn gi ản h ơn thao tác chụp phim ảnh.Với phạm vi giải phẫu bình thường viêc nhìn nhận nắm bắt biểu bên th ể không th ể,do người ta s dụng tia X để chụp chiếu tái tạo hỉnh ảnh bên thể.Chất lượng hình ảnh tốt giúp kiểm sốt thực hành lâm sàng.Trong công nghệ ch ụp ảnh X-quang có hạn chế kiểm sốt liều xạ cho bệnh nhân nhân viên y t ế phải biết cách xác ki ểm sốt.Tất hình ảnh y t ế bao gồm ảnh X-quang đánh giá đại lượng:độ tương phản,độ phân giải không gian phát sinh liều bệnh nhân.Ngoài v ấn đ ề liều lượng bưc xạ không áp dụng cho MRI hay siêu âm 1.Tương phản Đây yếu tố chất lượng ảnh quen thuộc.Một ảnh có độ tương phản cao thu điều kiện ánh sáng tốt,các đối tượng bật xác định gianh giới đối tượng với nền.Trong ều ki ện ánh sáng tệ trời mưa sương mù đối tượng không rõ nét không xác định gianh giới đối tượng làm ảnh bị mờ đi.Chúng Page xác định độ tương phản mặt thay đổi cường độ chùm tia vào đối tượng Chúng mô tả hình vẽ cơng thức đây: Hình 6.Mơ hình xác định độ tương phản Trong C độ tương phản,I1,I2 cường độ chùm tia vị trí cạnh Chúng tơi sử dụng định nghĩa đ ể ước tính s ự suy gi ảm h ệ s ố dẫn truyền đến đối tượng nhìn thấy từ ảnh X-quang.Đ ộ tương phản gồm có điều kiện phát sinh dịng tia P dịng tia phản xạ S.Chúng tơi có cơng thức: Chúng tơi thể mối liên hệ h ệ s ố suy gi ảm đ ộ dày c mơ chùm tia thể qua cơng thức: Trong N số photon đ ơn vị di ện tích.Khi chúng tơi đ ặt bi ểu thức P vào công thức độ tương phản ta có: Page Chúng tơi tính tỉ lệ trung bình tán xạ cho tia s c ấp.Chúng bỏ qua ảnh hưởng tán xạ khó khăn đ ể tính tốn m ột cách xác 2.Tăng cường độ tương phản Bảng 4.1 cho thấy có khác bi ệt h ệ s ố suy gi ảm gi ữa lo ại mô mềm,tuy nhiên số loại mô khác bi ệt nh ỏ dẫn đ ến khó quan sát,phân biệt lên ảnh.Vì ta làm tăng đ ộ tương ph ản cách sử dụng thuốc nhuộm,trong số trường hợp chọn Xquang có bước sóng đặc biệt Trong phần 2.3 cho thấy hệ s ố hấp th ụ quang ện c tia X tăng đáng kể theo số hiệu nguyên tử Z.Bảng 4.1 cho th s ố hi ệu nguyên tử có hiệu cho tất mô mềm khoảng 7.N ếu m ột quan hay khu vực thể nhuộm màu với lượng nhỏ nguyên tố nặng,hệ số suy giảm tăng lên đáng k ể kết qu ả c hi ệu ứng quang điện Một ví dụ việc tiêm i-ot vào máu tr ước ti ến hành ch ụp ảnh X-quang.I-ot làm tăng hệ số suy giảm máu đối v ới môi tr ường xung quanh mô mềm để mạch máu nhỏ 1mm có th ể chụp ảnh được.I-ot có số hiệu nguyên tử 53 số hiệu nguyên tử trung bình cho mơ mềm máu khoảng 7.Chúng ta kết hợp số bảng 4.1 với biểu thức đơn giản C để có thước đo hiệu i-ot 3.Giảm tán xạ Những hình ảnh tạo thành từ xạ sơ cấp từ ống phát tia x theo đường thẳng từ ống tia X thơng qua bệnh nhân đến đầu dị.Nh ững tia s cấp quan trọng tạo nên ảnh X-quang ngược lại tia tán x sinh trình truyền tia gây nhiễu cho ảnh X-quang.Phương pháp giảm tia tán xạ khai thác lợi ích hình học đường khác gi ữa tia s cấp tia tán xạ.Hình 4.6 minh họa cách thức làm giảm hồn tồn tia tán x Page Hình 7.Phương pháp giảm tán xạ Bắt đầu từ ống tia X,collimator sử dụng để hạn chế góc lây lan chùm tia khu vực chụp chiếu đ ược tia X hướng đến.Và trình phát sinh tia tán xạ Trong số trường hợp,các vùng thể có th ể bị biến dang đ ể gi ảm chiều dài đường tia X khu vực quan tâm th ế có th ể gi ảm tia tán xạ.Đây tiêu chuẩn kỹ thuật chụp nhũ ảnh Nếu khoảng cách bênh nhân detector tăng lên,b ức x tán x gi ảm so với xạ sơ cấp Cuối cách sử dụng chống tán xạ đ ặt tr ực ti ếp phía trước phim,các tia tán xạ giữ lại.Màn chống tán xạ bao gồm chì mỏng ghép cạnh cho phép tia s cấp có đường th ẳng v ượt qua tia tán xạ có đường chéo khơng qua bị chặn lại b ởi chì.Tuy nhiên làm giảm cường độ chùm tia,do người ta tăng cường độ chùm tia lên để đạt cường độ chùm tới bệnh nhân cho phù hợp 4.Nhiễu đầu dò liều bệnh nhân Để có ảnh X-quang tốt có độ tương phản cao đ ể đ ạt đ ộ tương phản cao số lượng photon qua bệnh nhân phải đạt m ức độ định.Bất kì đầu dị photon film,thi ết bị ện tử ch ỉ có phần nhỏ photon qua nó.Ngồi đầu dị gi ới thi ệu khơng thể tránh khỏi sai số ngẫu nhiên nhiễu chèn vào ảnh.Ta ch ỉ có th ể gi ảm xuống tối thiểu tới mức gọi chấp nhận đảm bảo có số lượng photon đủ để ghi lại nơi ảnh.Trong phạm vi hay tổ chức thể nhỏ xuất điểm bất thường nhiều chấp nhận được.Về nguyên tắc,có thể tăng số lượng xạ sử dụng Page loại bỏ vấn đề nhiễu.Tuy nhiên việc làm không kh ả thi mối nguy hiểm sinh học kết hợp với ion hóa xạ Liều xạ tới bênh nhân yếu tố quan tr ọng.Phóng x ion hóa sử dụng chia làm giai đoạn,tất tuân th ủ theo nguyên tắc ALARA.Trong giả thiết lý tưởng tia phóng xạ ch ỉ s dụng vừa đủ để giải vấn đề nhiễu thể tính ảnh X-quang c ần thiết mức độ yêu cầu Chúng ta sử dụng mơ hình để kết nối đại l ượng đ ộ tương phản,độ nhạy đầu dò,độ phân giải khơng gian liều lượng phóng xạ để giảm nhiễu cách tốt nhất.Chúng tơi tính tốn s ố photon c ần thiết để có liệu cần thiết từ ảnh.Điều có nghĩa r ằng n ếu phát Nd số photon sau có m ột kho ảng dao đ ộng s ố photon Nd+_căn Nd phát sinh.Số liệu hoàn toàn thu thập qua s ố li ệu thống kê trình ngẫu nhiên.Vậy chúng tơi có th ể gi ảm nhi ễu ảnh từ việc kiểm sốt dao động số photon.Có thể sử dụng ngu ồn tốt,góc chiếu Độ phân giải không gian Vấn đề đặt làm để đối tượng nhìn th đ ược ho ặc giải vấn đề quan trọng tất hệ thống ảnh.Hầu h ết bác sĩ có kinh nghiệm mắt để chẩn đoán Một yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh đ ộ phân giải khơng gian.Vậy,độ phân giải khơng gian kích thước nh ỏ nh ất mà nhìn thấy rõ ràng đối tượng.Nó phụ thu ộc vào nhiều y ếu tố việc chọn tiêu điểm,độ tán xạ,hệ số suy giảm môi trường nhiễu phát từ nguồn nào.Ảnh phim rửa kĩ thuật riêng mà khơng làm giảm độ phân giải kích thước đóng gói hạt AgBr r ất t ốt không bị yếu tố khác chi phối.Tuy nhiên người ta s dụng màng khuếch đại đầu dò điện tử để thay cho phương pháp phim Màng khuếch đại minh họa hình 4.13 làm tăng đ ộ nhạy cảm lên khoảng 100 đến 1000 lần giảm đáng kể kiều lượng phóng x lên bệnh nhân.Điều xuất phát từ việc giảm chi phí cho vi ệc tăng đ ộ phân gi ải khơng gian,đó kết lây lan photon sáng bên hình trước tác động vào phim Đầu dị điện tử dùng X-quang CT bao gồm nhiều phần rời rạc,mỗi phần có kích thước hữu hạn,mỗi phần tử ghi lại photon đến khu vực nó.Độ phân gi ải không gian gi ới hạn xấp xỉ kích thước vật lí phần tử đầu dị.Rõ ràng hạt vi mơ Page AgBr phim ảnh nhỏ nhiều so với máy dò ện tử hi ện đ ại Hình 8.Mơ hình xác định độ phân giải không gian Độ phân giải không gian,cả nhiếp ảnh ảnh y tế xác đinh khả nhìn rõ hệ thống ảnh đế vật th ể mơ hình.Đi ều giống việc kiểm tra thị lực mắt chuyên gia nhãn khoa IV.Thiết bị X-quang Chúng tài liệu r ất l ớn liên quan đ ến t ất c ả khía cạnh X-quang chẩn đoán.Phần lớn lượng kiến thức tập trung vào thiết bị X-quang.Trong phần ta tìm hi ểu máy phát ện thiết bị đầu dị.Mục đích làm bật ngun tắc vật lý hạn chế kỹ thuật nhấn mạnh đặc biệt đề đụng chạm đến điểm độ phân giải không gian độ tương phản ảnh liều bệnh nhân 1.Ống tia X Các ống tia X-quang đại tạo m ột chùm tia có c ường đ ộ l ớn sử dụng nguyên tắc mà Roentgen sử dụng năm 1895.Động electron tăng tốc chuyển thành nhiệt phổ rộng tia X.Các nguyên lý sử dụng để chuyển thành photon ánh sáng có th ể nhìn thấy hình TV lớn hơn,máy tính để bàn máy hi ện sóng.Chúng cực âm ống tia Page 10 Hình 9.Cấu tạo ống tia Trong ống X-quang y tế điển hình,đi ện áp tăng đ ược đ ặt 30150 kV để electron có động 30-150 kV để bắn phá vào bia anode.Thơng thường,dịng điện tử nằm khoảng 10-100 mA lượng điện tử tiêu thụ ống vào khoảng 10kW.Các electron cung cấp lượng tương tác mạnh với nguyên tử bia đâm xuyên vào vòng vài mm bia.Phần lớn lượng tia X chuy ển thành nhiệt truyền vào bia.Chỉ có khoảng 1% lượng điện tử chuyển hóa thành xạ tia X khỏi ống.Nếu khơng có biện pháp phịng ngừa đặc biệt,các chùm tia electron làm h ỏng bia,khoan thủng bia.Như vấn đề đặt nhà thi ết kế chế tạo ống tia X đ ối phó với lượng 10kW tác dụng vào khối lượng nhỏ anode Vấn đề chóng nóng cho anode sử dụng cách.Các chùm tia electron hình thành theo định hướng xuyên tâm đĩa anode.Anode ch ế tạo thực xoay tốc độ cao thưởng 2000 đến 3000 vòng phút tác động chùm tia.Năng lượng chùm tia qua đơn v ị di ện tích nh ỏ v ẫn đảm bảo giảm độ nóng cho bia,và giảm mài mòn bia quay tròn đều.Các kim loại sử dụng làm bia vonfram rutheni.Cu ối nhiều ống tia đại dạng xung tia X-quang ch ỉ phép có s ố lương định trước cảm biến nhiệt phát nhiệt độ tăng anode tự động tắt máy để anode trở nguội lạnh trước bắt đầu lần nữa.Làm lạnh anode thực nước dầu lưu thông ống Page 11 Độ phân giải cao chụp X-quang đòi h ỏi ngu ồn phát tia X nh ỏ đ ường kính tập trung.Mặc dù chùm tia điện tử trải dòng ,do ống phát tia X định hướng cửa sổ chuẩn trực chùm tia hay gọi collimator.Do số tia X tác dụng hiệu lên đơn v ị di ện tích nh ỏ,đ ộ tập trung cao.Với việc sử dụng vậy,bề mặt bia anode bị xói mịn bị nhắm bắn phá tia X.Kích thước ổn định chùm tia ảnh h ưởng đến độ phân giải.Tăng kích thước tiêu cự vùng bán tăng lên làm gi ảm độ sắc nét làm giảm độ tương phản.Trong ứng dụng sàng lọc ch ẳng h ạn nh chụp nhũ ảnh thường xuyên kiểm tra để trì ổn định tập trung đ ể hình ảnh thu khơng bị sai lệch Hình 10.Ảnh hưởng chùm tia X tới độ sắc nét ảnh 2.Hoạt động ống tia X đánh giá Các ứng dụng ống tia X phạm vi r ất r ộng đòi h ỏi thi ết k ế ống hàng loạt để cung cấp thỏa mãn yêu cầu sản l ượng ện,đ ỉnh lượng tia X đặc điểm hoạt động.Như chụp CT với lượng tương đối cao,độ rộng góc chùm tia hình nêm u cầu từ ống tia quay học với tốc độ cao giàn máy quét để thực hi ện chụp cắt l ớp.Các chuyển động học thường gây lực ma sát làm nóng nên sử dụng n ước dầu làm mát đòi hỏi xếp vòng trượt đặc biệt.Cơng suất đầu cao địi hỏi việc sử dụng anode quay,sử dụng hoạt động xung.Trong Xquang anode khơng cần quay mức lượng sử dụng th ấp làm mát nước khơng khí đơn giản nhiều Công suất xạ ống tia X rõ ràng ph ụ thu ộc vào l ượng điện mà tiêu thụ ống nhà sản xuất đánh giá mô tả l ượng điện photon.Năng lượng chùm tia điện tử khả chuy ển đổi sang nhiệt,phá hủy cực dương gây ion hóa khơng khí.Vì v ậy ống tia X có điều kiện vận hành an toàn.Các ống đánh đ ơn Page 12 vị nhiệt HU.Vì ống chụp X-quang tiêu chuẩn có th ể đưa mức chịu nhiệt anode 150000HU ống 100000HU.Ngoài ống đ ược thực làm mát xuống nhiệt độ hoạt động bình thường sau m ột phiên hoạt động Phương pháp chụp ảnh phóng xạ khác đúc kết kinh nghi ệm tốt nên thực với kết hợp đặc biệt kích c ỡ tiêu ểm,dịng điện,điện áp thời gian phát tia.Sự lựa chọn cụ th ể thi ết l ập điều chỉnh hệ số suy giảm tổng thể cho giải phẫu,các loại phim sử dụng,và cuối liều bệnh nhân khuyến cáo khuyên dùng 3.Phổ tia X Khi electron vận tốc cao bắn vào vào bia truy ền l ượng cho bia.Hầu hết lượng chùm tia chuyển hóa thành nhiệt ch ỉ có khoảng 1% chuyển hóa thành tia X.Quang phổ chùm tia X cho th đặc trưng kim loại làm anode Tia X có lượng thấp 10keV gọi tia X mềm khơng có giá trị việc tạo ảnh tia bị hấp thụ vào mô thông qua hi ệu ứng quang điện.Những tia X mềm loại bỏ lọc nhôm đồng mỏng Quang phổ tia X thay đổi qua b ệnh nhân.Các tia m ềm đ ược loại bỏ chùm tia làm cứng,Chùm tia làm cứng có khả đâm xuyên tốt,chất lượng chùm tia tốt cho ảnh sắc nét đặc biệt ý chụp CT Phổ xạ tia X gồm có loại phổ phổ đăc trưng ph ổ c b ức x hãm.Bức xạ đặc trưng có mức lượng cố định rời rạc thành ph ổ lượng rời rạc.Các mức lượng rời rạc xạ đặc trưng đặc trưng độ chênh lệch lượng liên kết electron nguyên tố cụ thể.Phổ xạ hãm có dải lượng từ cực đại tạo thành dải liên tục Bức xạ tia X đặc trưng stungten mức K có đủ l ượng cho mục đích chẩn đốn có mức lượng 69.5 keV.Còn ph ổ b ức x hãm,ở mức lượng 1/3 lượng cực đại,số lượng tia X lớn Page 13 Hình 11.Phổ tia X Các yếu tố ảnh hưởng đến phổ xạ tia X dòng anode ện áp c bóng lọc vật liệu làm bia dạng sóng ện áp.Dịng anode,d ạng sóng điện áp lọc làm ảnh hưởng đến biên độ phổ,điện áp bóng ảnh hưởng đến biên độ vị trí phổ,vật liệu bia làm ảnh hưởng đến biên độ phổ vị trí xạ đặc trưng 4.Đầu dò photon Vấn đề phát tia X khoa học y tế vật lý h ạt nhân r ất quan trọng.Việc phát tia X quan tr ọng địi h ỏi đầu dị nh ạy,có khả phát tia X cực tốt.Vì mật độ tia X có th ể nh ỏ tùy theo,Vì đầu dị cần phát hết để đủ để tái tạo hình ảnh li ều xạ đến bệnh nhân nhỏ đồng thời làm tối đa độ phân giải không gian ảnh.Và điều thúc đẩy cơng nghệ sản xuất đầu dị Đa số hình ảnh X-quang ghi l ại phim.Ch ụp X-quang s ố CT ,cả kĩ thuật sử dụng đầu dò điện tử lưu trữ máy tính sau dựng ảnh chiều theo yêu cầu.Tạo ảnh vi ệc phát x tia gamma tương tự với X-quang số ,cũng dùng đầu dò để thu nhận photon.Năng lượng tia gamma cao gấp đến 20 lần so với X-quang thong thường Yêu cầu đầu dò X-quang phát hi ện xác t ối đa photon,theo dõi đo lường để có biện pháp xử lí kịp thời đảm b ảo ch ất lượng độ an toàn Tất đầu dò khai thác hi ệu ứng quang ện c ch ế đ ể tương tác photon đầu dò.Nhiều cách kết hợp chuy ển đổi Page 14 lượng khuếch đại,theo photon đơn có lượng cao sản xu ất photon có lượng thấp để ghi lại với hiệu cao 5.Phim ảnh Các phim ảnh chụp dường đ ơn giản quen thuộc thực cấu trúc tinh vi,sử dụng khoảng 1/3 ngu ồn cung cấp kim loại đắt tiền,bạc giới.Do chi phí bạc kim lo ại đắt tiền tốn kèm theo khơng tương thích v ới ph ương pháp ch ụp ảnh X-quang số nên khuyến khích mạnh mẽ cho việc nghiên cứu phát tri ển lĩnh vực đầu dò điện tử Các phân tử bạc halogen,được cố định phim b ằng keo gelatin mỏng,bị oxy hóa tiếp xúc với photon có lượng l ớn h ơn lượng ion hóa khoảng 0.5 eV.Sự phát tri ển hóa học làm cho phim ti ếp xúc với chất kết tủa hạt bạc tốt làm cho chúng su ốt v ới ánh sáng nhìn thấy Băng cassette đại hóa tích h ợp m ột s ố cơng ngh ệ nh ằm t ối đa hóa độ nhạy,giảm phân tán cải thiện độ phân giải không gian.Cu ối mật độ chất lượng tia X định chất lượng ảnh,nó phụ thuộc vào thơng số kV,mAs,độ dày bệnh nhân,các loại phim cách th ức phim xử lí 6.Đặc điểm phim Khu vực mà hấp thụ bệnh nhân cao xương tạo màu nh ạt làm đen phim ảnh giá trị D nhỏ,(D mật độ quang học).Trong th ời gian tiếp xúc số lượng chất lượng tia X qua phim quy ết đ ịnh s ố h ạt b ị ảnh hưởng.Sự phụ thuộc vào số lượng chất lượng chùm tia khu vực phim lần phụ thuộc vào kV mAs cài đặt trước s dụng ống X-quang Page 15 Hình 12.Đặc điểm phim điển hình Hình 13.Ảnh hưởng độ tương phản 7.Màn tăng sáng Màn hình tăng sáng làm tăng hi ệu tổng th ể cho phim.M ột hình khuếch đại bao gồm lớp mỏng hóa chất nguyên tố barium titanate,kẽm sunphua,cesium iot hay gadolinium oxisulphide.Nhiệm vụ làm chuy ển đổi lượng photon Khi photon đơn hấp thụ nguyên tử nặng r vào tr ạng thái không ổn địnhvà làm bứt electron.Các nguyên tử phát lượng thấp, phức tạp quang phổ photon nhìn thấy.Nếu ánh sáng nhìn thấy phát thời gian ngắn chất g ọi huỳnh quang,nếu phát xạ ánh sáng bị trì hỗn chất gọi lân quang Page 16 Các hợp chất nguyên tố nặng đặc biệt lựa chọn chúng có tr ạng thái nghỉ liên quan đến kết hợp phức tạp lượng thấp,bước nhảy điện tử ngắn.Mỗi bước nhảy nhỏ làm phát xạ photon mà m ột hình thiết kế tốt tia X bắn vào tạo 100 đến 1000 photon lượng thấp 2-3 eV(photon ánh sáng màu xanh).Những hạt photon có kh ả làm thay đổi tính chất hóa học bạc halogenua tác dụng lên hình khếch đại Photon thứ cấp từ lớp khuếch đại đẳng hướng d ẫn đến làm mờ phim gây nhiễu có khuếch đại l ớp nhũ ảnh ép lại gần nhau.Độ nhạy phim hay tốc độ độc lập phụ thu ộc vào có photon tác dụng lên lớp bạc halogen/gelatin m ỏng.L ớp khu ếch đại làm tăng số photon Người ta đưa giải pháp chống tia tán xạ dùng l ưới tán x ạ,l ớp l ưới gồm miếng nhơm mỏng ghép song sóng cách kho ảng nhỏ.Những tia sơ cấp có đường thẳng vượt qua lớp lưới này,những chùm tia tán xạ có đường đi chéo bị chặn lại giữ lại.Việc làm s ạch chùm tia,làm chùm tia đạt chất lượng cao,không bị nhiễu,làm cho ảnh X-quang tốt.Tuy nhiên với phương pháp tia sơ cấp vào vị trí nhơm bị giữ lại làm giảm số lượng tia X.Tuy nhiên họ có giải pháp khắc phục cho tình trạng cách tăng s ố lượng tia X lên đ ể đ ảm bảo đủ số lượng tia X để tạo ảnh X-quang đạt yêu cầu bác sĩ.Để làm tăng số lượng tia X lên ta tăng dịng tăng th ời gian phát tia,2 thơng số điều chỉnh Hình 14.Lưới tán xạ Page 17 8.Đầu dò điện tử Kỹ thuật X-quang số đòi hỏi s ố lượng đầu từ đ ầu dò ều đ ược quy định thiết bị điện tử.Đầu dị có nhiệm vụ đếm,phát hi ện s ố photon xác định vị trí nó.Hầu hết hệ th ống ho ạt đ ộng tách biệt hai chức cách sử dụng yếu tố phát hi ện r ời r ạc nh ỏ,có vị trí hình học.Hệ thống đại đầu dị xác đ ộ nh ạy cao,tuy nhiên chắn ăn tồn người ta thi ết kế đầu dò đăt song song với để so sánh đầu dò ghép l ại t nhi ều phần so sánh với từ có th ể xem xét nhận bi ết đ ầu dị bị hỏng hay khơng để có biện pháp xử lí kịp th ời tránh gây li ều cho b ệnh nhân,giữ an tồn Hình 15.Đường cong thể hấp thụ lượng AgBr Hệ thống phát điện tử chia thành hai lo ại phát hi ện ion hóa phát huỳnh quang.Việc thu thập đo dịng điện hình thành tất cặp electron ion tạo hiệu ứng quang điện tán xạ Compton dọc theo đường mà xạ xuyên qua môi trường.Thiết bị thu thập đo đếm photon ánh sáng nhìn thấy tạo ống huỳnh quang đặt đường dẫn xạ 9.Đầu dị ion(khí) Tất xạ tia X tạo cặp electron dọc theo đường đi.Cả s ự h ấp thụ quang điện tán xạ Compton X-quang ,sản xuất ện tử v ới động 1-100 keV.Những hạt có khả ion hóa bị lượng mơi trường.Vì tương tác tia X v ới l ượng Page 18 100keV với nguyên tử môi trường làm phát sinh cặp ion.Các hạt mang điện dịch chuyển có hướng tạo thành dòng ện người ta đo dòng điện để xác định cường độ xạ ion hóa Hình 16.Đầu dị điện tử Một khối lượng khí bịt kín bên ống,trong có l ối nh ỏ c sổ cho phép xạ vào buồng với suy hao tối thi ểu.M ột ện tr ường thiết lập điện cực mỏng kim loại mỏng buồng.Các cặp electron tạo photon tia X v ới phân tử khí buồng.các electron giải phóng gia tốc điện trường phía anode,các hạt tích điện dương gia tốc cực âm.Việc chuy ển đ ộng có hướng hạt mang điện tạo dòng ện ta có th ể đo đ ược dịng điện từ xác định cường độ xạ tới Biểu đồ mối quan hệ điện áp s ố lượng photon cho th ba ch ế đ ộ riêng biệt máy dò điện tử.Ở điện áp thấp,với ện trường nh ỏ cặp ion có khả tái hợp lại với nhau.Ở điện áp cao h ơn h ạt đ ược tái tổ hợp hơn,và điện áp gàn tỉ lệ với cường độ photon tới.Ở khu vực thứ điện áp đặt vào cao làm cho ion tạo tăng t ốc m ạnh va chạm với nguyên tử khác làm sản xuất thêm cặp ion.M ột trình khuếch đại phức tạp diễn làm tăng dòng cho ống.Chế độ gọi chế độ tỉ lệ thuận yếu tố khuếch đại khí tỉ lệ v ới ện áp đ ặt vào ống.Ở điện áp cao gọi vùng Geiger.Cuối ện áp 1000V phóng điện khí xảy phát sáng.Giai đo ạn cu ối dử dụng đền huỳnh quang ống đèn bẳng hiệu qu ảng cáo đèn neon Hình 4.14 cho thấy ống nhạy cảm với vùng Geiger m ột l ượng nhỏ ion hóa dẫn đến thay đổi dịng.Điều lý tưởng cho vi ệc giảm sát xạ mà mục đích để phát độ nhạy cao,sự hi ện di ện ion hóa thể mối quan hệ dòng ống cường đ ộ Page 19 xạ.Tuy nhiên chụp X-quang số đòi hỏi mối quan hệ ến tính r ất ổn định,phản ánh mối quan hệ với thông lượng photon đến.Nếu thông lượng photon cao chế độ bão hào ion được l ựa ch ọn.M ặc dù dòng xung nhỏ,sự đơn giản mặt vật lý chế độ m ột lợi quan trọng.Ở cường độ dòng lượng thấp chế độ xung sắc nét kéo dài khoảng 10ns ống ghi lại xung l ập tức.Điều làm cho mối quan hệ tuyến tính tần số xung cường đ ộ photon Thời gian chết đầu dò khoảng tời gian mà b ị tê li ệt sau sản xuất xung.Tất đầu dị có thời gian ch ết hữu hạn.Hi ệu thời gian chết để tiêu diệt mối quan hệ ến tính gi ữa s ố lượng photon xung tần số.Khi số lượng photon thấp,ban đầu giá tr ị đầu đầu dò tăng theo tỉ lệ.Thời gian gi ữa cặp elctron đ ược s ản xu ất so sánh với thời gian chết sau kiện bị bỏ qua m ối quan hệ tuyến tính bị phá vỡ.Trong chế độ tỉ lệ thuận phức tạp th ời gian chết đầu dị khí dài hơn,là kéo dài q trình khuếch đại khí Một số photon qua khí mà khơng có s ự tương tác v ậy đ ể làm tăng đ ộ nhạy đầu dị người ta chọn loại khí có Z cao chẳng hạn xenon Z=54 krypton có Z=36 hiệu tăng lên thông qua hi ệu ứng quang điện 10.Đầu dò nhấp nháy Đầu dò thứ giới thiệu đến đầu dò nhấp nháy sử dụng 30 năm vật lí lượng cao chẩn đốn ảnh y tế.Hình 4.16 cho th việc bố trí tinh thể ống nhân quang.Các tinh th ể ch ọn cho có hiệu chuyển đổi ion hóa,hạt photon ánh sáng nhìn thấy Page 20 Hình 17.Đầu dị nhấp nháy Page 21 ... phim ảnh nhỏ nhiều so với máy dò ện tử hi ện đ ại Hình 8.Mơ hình xác định độ phân giải không gian Độ phân giải không gian,cả nhiếp ảnh ảnh y tế xác đinh khả nhìn rõ hệ thống ảnh đế vật th ể mơ hình. Đi... phát hết để đủ để tái tạo hình ảnh li ều xạ đến bệnh nhân nhỏ đồng thời làm tối đa độ phân giải không gian ảnh. Và điều thúc đẩy cơng nghệ sản xuất đầu dị Đa số hình ảnh X-quang ghi l ại phim.Ch... ể,do người ta s dụng tia X để chụp chiếu tái tạo hỉnh ảnh bên thể.Chất lượng hình ảnh tốt giúp kiểm sốt thực hành lâm sàng.Trong cơng nghệ ch ụp ảnh X-quang có hạn chế kiểm sốt liều xạ cho bệnh nhân