🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Bài giảng chẩn đoán hình ảnh Ebooks Nhóm Zalo TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI ■ ■ ■ BỘ MÔN CHẨN ĐOÁN HỈNH ẢNH BÀI GIẢNG CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH N H À X U Ấ T BẢN Y H Ọ C BÀI GIẢNG CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI BỘ MÔN CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH BAI GIANG CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH (Tái bản lần 1) NHÀ XUẤT BÀN Y HỌC HÀ NỘI - 2005 BAN BIÊN SOẠN C h ủ b iê n : GS. H oàng Kỷ TS. N gụyễn D uy Huề TS. Phạm M inh T hông BS. Bùi V ăn Lệnh BS. Bùi V ăn G iang THƯ KÝ BAN BIÊN SOẠN TS. Phạm M inh Thông MỤC LỤC PHẦN 1 Tranfe Vật lý các phương pháp chẩn đoán hình ảnh GS. Hoàng Kỷ 7 Chương I: Vật lý quang tuyến X 7 Chương II: Bóng và máy quang tuyến X 18 Chương III: Nguyên lý chẩn đoán Xquang 33 Chương IV: Bóng tăng sáng kết hợp với chiếu Xquang truyển hình và chụp Xquang điện ảnh 43 Chương V: Chụp cất lớp vi tính và tạo ảnh bằng cộng hưởng từ 52 Chương VI: Đại cương về chẩn đoán siêu âm 74 PHẨN II Chẩn đoán hình ảnh hệ tiêu hoá TS. Nguyễn Duy Huề 88 Chương I: Thực quản 88 Chương II: Dạ dày và tá tràng 93 Chương III: Ruột non 102 Chương IV: Đại tràng 104 Chương V: Gan 110 Chương VI: Đường mật 122 Chương VII: Tụy 126 Chương VIII: Cấp cứu bụng 129 PH ẦN I II Chẩn đoán hình ảnh bộ máy tiết niệu BS. Bùi Văn Lệnh 137 Chương I: Các kỹ thuật thãm dò hệ tiết niệu và triệu chứng 137 Chương II: Một số bệnh lý thường gặp 159 P H ẦN IV Phổi và lồng ngực BS. Bùi văn Giang- BS Bùi Văn Lệnh 186 Chương I: Kỹ thuật thăm khám 186 Chương II: Hình ảnh lổng ngực bình thường 189 Chương III: Phân tích phim Xquang phổi chuẩn 196 Chương IV: Các dấu hiộu 196 3 Chương V: Triệu chứng Xquang phổi và các hội chứng 202 Chương VI: Xquang lâm sàng 223 PHẦN V Chẩn đoán X quang xương khớp TS. Phạm M inh Thòng 234 Hình ảnh Xquang xương bình thường 234 Hình ảnh Xquang một sô' tổn thương cơ bản trong quá trình bệnh lý 235 Khớp bình thường 240 Tổn thương xương khớp do chấn thương 243 Một số bệnh lý xương khớp hay gặp 252 PHẨN VI Tim và các mạch máu TS. Phạm Minh Thông 276 Chương I: Xquang tim 276 Chương II: X quang mạch máu và Xquang can thiệp 291 PHẨN VII Điện quang thần kinh TS. Phạm Minh Thông 307 Chương I: Các phương pháp thăm khám sọ não 307 Chương II: Một số bệnh lý thường gặp 319 4 LỜI NÓI ĐẦU Bắt đầu từ năm học 1998-1999 tại Trường đại học y Hà Nội, chương trình giảng dạy môn "Chẩn đoán Xquang " đã đổi thành môn " Chẩn đoán hình ảnh" để phù hợp với xu thế chung trên thế giới và trong khu vực. Cuốn sách giáo khoa này về chẩn đoán hình ảnh được xuất bản nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy môn này trong chương trình đại học và sau đại học. Cuốn sách do các cán bộ của Bộ môn Chẩn đoán hình ảnh, Trường đại học y Hà Nội biên soạn. Cuốn sách đề cập đến các cơ sở vật lý, nguyên lý, kỹ thuật của các phương pháp chẩn đoán hình ảnh như: Xquang thường quy, siêu âm, chụp cắt lớp vi tính, tạo ảnh bằng cộng hưởng từ. Cuốn sách cũng đi vào chẩn đoán hình ảnh của từng bộ máy như: phổi, tim, mạch máu, hệ sinh dục tiết niệu, xương khớp, thần kinh, tiêu hoá.v.v... Trong euốn sách, các hình ảnh phần lớn được sơ đổ hoá thành hình vẽ, các ảnh chụp rất ít do khả năng in ấn còn hạn chế. Chúng tôi mong rằng cuốn sách này sẽ giúp ích cho các sinh viên đại học và sau đại học, cũng như các bác sĩ của ngành chẩn đoán hình ảnh. Vì xuất bản lần đầu, cuốn sách chắc còn một số thiếu sót, mong các bạn đọc góp ý để lần tái bản sẽ được hoàn thiện hơn. Hà Nội ngày 20 tháng 10 năm 2000 Chủ biên GS. Hoàng Kỷ PHẦN I VẬT LÝ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHAN đ o á n HÌNH ẢNH Chương I VẬT LÝ QUANG TUYÊN X Iắ BẢN CHẤT QUANG TUYẾN X 1. Đại cương về hiện tượng sóng (Gọi là chấn động, sóng tiến dần) - Sóng là sự truyền của một đại lượng vật lý hoặc là sự nhiễu loạn của đại lượng đó trong không gian mà không tải theo vật chất. Các loại sóng thường gặp là: 1.1. Sóng địa chấn Là sự dao động của vỏ quả đất ở một điểm gây ra sóng rung chuyển dưới lòng đất Sóng âm thanh và siêu âm: Là sự nhiễu loạn chu kỳ của áp lực và vị trí áp lực của một môi trường truyển đi theo một tốc độ như nhau, độc lập với tần số của sóng. Ví dụ tốc độ truyền của siêu âm trong các môi trường khác nhau Không khí: 350m/s Nước : 1500m/s Thép: 5000m/s 1.2. Sóng điện từ Là sự nhiễu loạn có chu kỳ của điện trường và từ trường truyền đi với tốc độ gần như nhau (trung bình 300000km/s) độc lập với tần số của sóng. Nếu đo thật chính xác trong chân không thì tốc độ của: Ánh sáng là: 299776km/s Sóng vô tuyến điện là :299792,5 Km/s 2. Bản chất quang tuyến X Quang tuyến X (QTX) là những chấn động điện từ bao gồm những sóng xoay chiểu theo chu kỳ, cùng một loại với ánh sáng, sóng vô tuyến điện. Đặc điểm của các bức xa 7 trên là truyền đi với tốc độ gần giống nhau (khoảng 300000km/s) chi khác nhau về bước sóng, chu kỳ và tần số. Sau đây là bảng so sánh bước sóng cùa các loại sóng điện từ: • Sóng vô tuyến điện: phân chia ra - Sóng dài: lOOOOmđến lOOOm - Sóng trung bình: lOOOm đến lOOm - Sóng ngắn: lOOmđến lOm - Sóng cực ngấn: Chia ra sóng mét lOm đến lm sóng đềcimét lOdm đến ldm sóng centimet, sóng milimet..ể • Tia hổng ngoại: 30|i đến 0,9n (fi là ký hiệu viết tắt của micromet) • Ánh sáng mắt nhìn thấy: 0,8|i đến 0,4|i • T iu í ử ngoại: 0.39^1 đến 0,10|i • Tia X : \ 000 A° đến 0,01 A° (A° là ký hiệu của angstrom). • Tia gamma: 0,01 A° đến 0,0001 A°. II. TÍNH CHẤT LÝ HOÁ CỦA QUANG TUYÊN X 1. Tính chất vật lý của quang tuyến X 1.1. Tính chất quang học Cũng như ánh sáng và các sóng điện từ nói chung, tia X truyền đi theo đường thẳng, với tốc độ khoảng 300000km/s. Càng xa nguồn phát xạ, cường độ tia X giảm dần theo bình phương của khoảng cách. Điện trường và từ trường không làm lệch đường đi của tia X, vì nó không mang điện tích. Cũng như đối với ánh sáng, tia X cũng có những hiộn tượng khúc xạ, phản xạ, nhiẻu xạ và phân cực nhưng chỉ xảy ra trong những điều kiện đặc biệt vì bước sóng tia X lớn hơn bước sóng ánh sáng nhiều. Ví dụ QTX chỉ phản xạ trên mặt phảng lưới tinh thể, khúc xạ khi đi qua sát cạnh của một lãng kính thuỷ tinh, phân cực khi phản xạ trên mặt tinh thể với góc 90°. Như vậy ta thấy tia X giống tia ánh sáng về mọi m ặtẵ 7.2ề Tác dụng phát quang Dưới ảnh hưởng của quang tuyến (QTX) một số chất phản xạ tia ánh sáng với bước sóng đặc biệt tuỳ theo chất bị chiêú xạ. Hiện tượng này có thể thuộc loại huỳnh quang hay lân quang. Nhưng hiện tượng lân quang rất hiếm vì nó đòi hỏi sức nống ở ngoài mới phát xạ, còn hiện tượng huỳnh quang không cần điều kiện đó. Nhiều chất trờ nên huỳnh quang dưới kích thích của QTX như là: cIorua,Na, BA, Mg, Li., và các muôi uran có chất trở nên sáng như Tungstang Gểwplatino-Cyanua Bari các chất này được dùng để chẽ tạo màn huỳnh quang dùng khi dtíịệiẶ X quang 8 2. Tính chát hoá học cúa quang tuyến X Tính chất hoá hộc quan trọng nhất của QTX là tác dụng vào phim và kính ảnh. Cũng như ánh sáng tia X tác dụng lên muối bromua bạc trên phim, làm cho nó biến thành bạc khi chịu tác dụng của các chất khử trong thuốc hiện hình. Nhờ tính chất này, ta có khả năng chụp hình X quang các bộ phận trong cơ thể. IIIễ SỤ PHÁT XẠ QUANG TUYẾN X 1. Cơ ché phát xạ quang tuyến X Quang tuyến X được phát minh năm 1895 do nhà Vật lý học người Đức K.Rơntgen, trong khi nghiên cứu hiện tượng phóng điện qua bầu khí kém trong bóng Crookes, ông tình cờ nhận thấy rằng khi cho một bóng Crooker hoạt động trong một hộp kín thì những tinh thể platino-Cyanua Bari để bên cạnh sáng lên. Sau đó ông có sáng kiến làm một tấm bìa phủ chất platino-Cyanua Bari và đặt bàn tay ông giữa bóng Crooker và tấm bìa thì thấy hình xương bàn tay của ông hiện lên tấm bìa. Sau đó ông thay tấm bìa huỳnh quang bằng một tấm kính ảnh thì cũng thấy kết quả như vậy. Ồng cho những hiện tượng trên đây là do những tia phát từ bóng Crookes ra và có khả năng xuyên qua những vật chất mà tia sáng không qua được. Ông gọi những tia sáng đó là tia X, nay người ta còn gọi tia đó là tia Rơntgen. Như vậy ông không những phát minh ra quang tuyến X mà đồng thời còn phát minh ra nguyên lý của chiếu và chụp X quangỗ Bóng phát xạ tia X là bóng khí kém (Crookes) hoặc bóng chân không (Coolidge) ở giữa hai điện cực của bóng cần một hiệu điện thế cao (50-100KV) do đó chùm điện tử electron phát ra từ cực âm sẽ chạy rất nhanh về cực dương và đập vào đôí âm cực và phát ra tia X. Như vậy tia X phát ra mỗi khi điện tử đang di chuyển với một tốc độ cao đột nhiên bị một vật gì ngãn lại: Phần lớn động năng của điện tử biến thành nhiệt năng (làm đối âm cực nóng lên) chỉ một tỷ lệ rất nhỏ động năng biến thành năng lượng bức xạ với hiệu điện thế 100KV tỷ lệ trên chỉ bằng 1-2/1000 của động năng, còn với hiệu điện thế 1000KV tỷ lệ đó sẽ tăng lên 1/100. Có thể tính động nãng của điện tử theo công thức sau: Động năng = e X V = l/2mv2ủr(f| Trong đó e là điện tích của điện tử m là trọng khối của điện tử V là hiệu điện thế giữa hai cực của bóng phát tia X V là tốc đ ộ di chuyển điện tử. 2. Q uang phổ quang tuyến X De Broglie đã chụp được quang phổ quang tuyến X bằng cách cho chùm tia X phản xạ trên một tinh thể muối mỏ quay từ từ, vì mỗi bước sóng chỉ có thể phản xạ được với một góc nhất định, nên mỗi vị trí của tinh thể khi quay sẽ tách ở chùm tia chung ra môt tia có bước sóng nhất định. • 1 -S k. 1 . : ỉ " - Quang phổ chụp được gồm hai phấn: - Một dải liên tục ứng với những tia có bước sóng khác nhau được gọi là quang phổ liên tục: vị trí một điểm qua một điểm bên cạnh không có sự gián đoạn. - Những vạch tương ứng với những tia có bước sóng đậc tính tuỳ thuộc vào kim loại cấu hình đối âm cực, được gọi là quang phổ vạch. Chúng ta sẽ lần lượt nghiên cứu hai quang phổ trên. 2.1. Quang phổ liên tục (QPLT) 2.1.ỉ. Cường độ quang phổ liên tục Người ta đo độ đậm nhạt của QPLT để xem sự phân phối cường đô của các tia có bước sóng khác nhau và biểu diễn bằng đổ thị (Hình 1.1) trục tung là cường độ I và trục hoành là bước sóng X. Với mỗi hiệu điộn thế khác nhau của bóng X quang đường này bắt đầu từ bước sóng ngắn nhất gọi là bước sóng tối thiểu Xo vì không có tia nào có bước sóng ngắn hơn nữa, Xo càng ngắn nếu hiệu thế V cùa bóng phát tia càng cao. Rồi đường đổ thị của cường độ tăng dần lên theo bước sóng và đạt tới mức tối đa với bước sóng Xm gọi là bước sóng tối đa. Sau đó cường độ giảm dần theo chiều dài của bước sóng: Có thể tính trị số của Xo và Ầm: V là hiệu điện thế của bóng phát tia , 12.142 Ấo = -- --- Ằ,m= 1,3^0 + 0,05 A° 2.1.2. Cơ chế phát sinh quang phổ liên tục như sau Hinh 1.1. Quang phổ liên tục Khi một điện tử có điện tích âm tới gần hạt nhân nguyên tử có điện tích dương nó sẽ bị hạt nhân hút và hãm lại, điện từ sẽ đi lệch hướng và một phần động năng của nó sẽ biến thành tia X. Vì vậy người ta gọi những tia này là tia hãm. Bước sóng cùa các tia trong quang phổ liên tục không phụ thuộc vào chất cấu tạo đôi âm cực, vì vậy người ta gọi những tia này là tia độc lập hay tia chung. 2.1.3. Các yếu tô'ánh hưởng đến quang phổ liên tục — Anh hưởng đên hiệu điện thế: Nếu hiệu thê giữa hai cực của bóng tăng lên thì cả Ầ.0 và Ầm của QPLT đều sẽ ngắn lại: mhư vậy chùm tia X sẽ có nhiều tia đâm xuyên hơn. Đổng thời cường độ của QPLT cùng tăng lên rất nhanh theo bình phương của điện thế. - Ảnh hưởng của dòng điện qua bóng: Nếu điộn thế không thay đổi, tăng cường độ chùm tia âm cực sẽ tăng số điện tử lên: do đó cường độ chùm tia X phát ra cũng 10 tăng lên tỷ lộ thuận với chùm tia âm cực. Trái lại Ảo và Ằ.m cảu QPLT vẫn không thay đổi khi không thay đổi điện thếẻ - Ảnh hưởng của chất cấu tạo đối âm cực: Trọng lượng của chất cấu tạo đối âm cực không ảnh hưởng đến bước sóng của QPLT nhưng có ảnh hưởng đến cường độ: trọng lượng nguyên tử của đối âm cực càng tăng thì cường độ của chùm tia X phát ra cũng tăng theo. Do đó người ta thường dùng những kim loại có độ nóng chảy cao để làm đối âm cực. Ví dụ chất tungsten có độ nóng chảy là 3.350°c. - Ảnh hưởng của dòng điện cung cấp cho bóng quang tuyến X: Nếu điện thế dòng điộn vào bóng càng đều thì cường độ QPLT càng cao và Ầm càng ngắn đi. Trái lại Xo không thay đổi khi hiệu điện thế tăng giảm. Do đó ta thấy rằng máy quang tuyến X nửa sóng có công suất kém hơn máy cả sóng. 2ế2. Quang phổ vạch (QPV) 2.2.1. Tính chất quang phổ vạch Trên phim chụp quang phổ của QTX ngoài nền QP liên tục còn thấy một số vạch đậm cách quãng tương ứng với sự phát xạ của những tia xuất hiện cách quãng. Đồ thị ở hình 1.2 biểu thị cường độ và bước sóng của những tia đó: trên nền đều của quang phổ liên tục thỉnh thoảng xuất hiện những đỉnh nhọn tương ứng với sự tăng vọt của cường độ. Những đỉnh của quang phổ vạch có những tính chất sau: - Nó có bước sóng nhất định đối với mỗi loại chất cấu tạo nên đối âm cực: những bước sóng đó gọi là bước sóng đặc tính vì nó biểu thị cho bản chất của nguyên tố cấu tạo nên đối âm cực, và những tia X có bước sóng đó gọi là tia X đặc tính. - Các vạch có bước sóng khác nhau được gọi là K,L,M,N,Oửệ. từ bước sóng ngắn đến bước sóng dài vì nó tương ứng với nãng lượng liên kết các điện tử ở các vòng quỹ đạo của nguyên tử. Đối với kim loại nhẹ chỉ có vạch K, còn đối với kim loại nhẹ có đủ các vạch K,L,M,N... - Nguyên tử số của kim loại cấu tạo nên đối âm cực càng cao thì các vạch càng chuyển về bước sóng ngắn, vì nãng lượng liên kết của hạt nhân cao hom đối với nguyên tố nặng. Hình 1.2. Quang phổ vạch N: Nền quang phổ liên tục K,L.M,N,0: Các tia đặc tính của quang phổ vạch - Với cùng một nguyên tử, nếu tăng dần điện thê lên thi lân lượt xuât hiện các vạch từ vòng ngoài đến vòng trong: 0,N,M ,L,K...Điên thế kích thích mỗi vùng của quỹ đạo có trị sô' nhất định đối với từng nguyên tố. Ví dụ chất tungsten: vạch M xuất hiện với điện thế 2,8KV vạch L với 12KV và vạch K với 69,4KV. - Nhiều lúc ở mỗi vị trí bước sóng đặc tính xuất hiện không những một vạch mà hai ba vạch, mỗi vạch tương ứng với năng lượng liên kết của một điện tử quỹ đạo đó 11 2.2.2. Cơ chế phát sinh quanẹ phô’ vạch - Tia đặc tính phát ra do tác động cùa điện tử đánh vào những điẽn tư cấu tạo nguyên tử của đối âm cực. Nếu động năng cùa điện từ ờ chùm tia âm cực lơn hơn năng lượng liên kết của một điện tử ở quỹ đạo thì điện từ này có thể bi đánh bật ra, vì tức khắc có một điện tử ở ngoài vào thay thê chỗ trông trẽn quỹ đạo, lúc đó tia X đặc tính sẽ được phát xạ. - Bước sóng đặc tính của tia X phụ thuộc vào năng lượng liên kết cùa mổỉ quỹ đạo nguyên tử: - Nếu điộn tử vào thay thế là môt điện tử tự do, nãng lượng tia X đặc tính sẽ thay bằng năng lượng liên kết của từng quỹ đạo: WK, WL, W M ..ẻ tuỳ theo vị trí của điện tử bị trục xuất. - Còn nếu điện tử thay thế ở một quỹ đạo ngoài vào thì năng lượng tia X đặc tính sẽ bằng hiệu sô' giữa năng lượng liên kết của hai quỹ đạo trong và ngoài. Ví dụ nếu điện tử ở vòng K được thay bằng một điện tử ở vòng L, năng lượng đặc tính của tia X sẽ bằng WK-WL. - Nếu điện tử chùm tia âm cực đánh bật được một lúc các điện tử thuộc nhiều quỹ đạo K,L,M... thì sẽ có sự thay thế lần lượt từ ngoài vào trong và sẽ xuất hiện một loạt tia X đặc tính K,L,M... 2.2.3. Ỷ nghĩa thực tế của quang phổ vạch - Khi chế tạo đối âm cực của bóng phát tia X cần chọn những kim loại không có tia đặc tính nằm trong phạm vi bước sóng chúng ta sử dụng. Ví dụ với bóng X quang chiếu chụp thông thường ta dùng hiệu điện thế 70KV thì đoạn quang phổ liên tục được sử dụng (có ta>=0,2A và Xm=0,8A) không có vạch tia đặc tính, mà những vạch K nK‘ KÌ 1 Nhược điểm của hệ số hấp thụ bậc nhất |i: hệ số thay đổi tuỳ trạng thái vật lý của chất hấp thụ (như mật độ, nhiệt độ) vì số nguyên tử có trong một bề dày nhất định thay đổi theo những điều kiện vật lý nói trên. Chúng ta biết rằng theo Benoist, sự hấp thụ QTX bởi một đơn chất chi phụ thuộc vào số nguyên tử mà chùm tia X gặp trên đường đi của nó, còn sự hấp thụ của một hợp chất chỉ là tổng số sự hấp thu của các đơn chất cấu tạo nên nó. 13 2.2ể Hệ sô hấp thụ khói Do hệ số hấp thụ bậc nhất |a không dăc trưng cho tính chất hấp thụ cùa một vật nên người ta phải xác định thêm hệ số hấp thụ khôi cùa một chất băng cách chia hê sô bậc nhất n cho tỷ trọng p của vật hấp thụ Định nghĩa hộ sô' hấp thụ khối: Hệ số = n/p là sự hấp thụ cùa một đơn vị trong khối bị chiếu xạ bởi tia thẳng góc trên một tiết diện bằng một đơn vị diện tích tương đương. Ví dụ sự hấp thụ của lcm 3 chất parafin bị chiếu xạ thảng góc trên một tiết diện là lcm . Hộ số hấp thụ khối phụ thuộc vào bước sóng của tia X và bản chất của vật bị hấp thụ: hệ số này tăng với tỷ lộ thuận của bước sóng tia X. 3. Cơ chế của sự hấp thụ (hình 1.4) Khi ta chiếu một chùm QTX vào một vật, các tia X tới gọi là tia sơ cấp. Một số tia tới xuyên qua vật, hướng đi và bước sóng không thay đổi: đó là phần tia X truyền qua (hình 1.4 tia a), số tia X còn lại tạo thành phần tia X bị hấp thu, có 3 cơ chế hấp thu: £|. -■■■ Hinh 1ệ4. Cơ chế sự hấp thụ:các loại tia X thứ cấp 3.1. Hấp thụ theo lối khuếch tán .... IT " qỉtiĩ nôn n. bĩ íụ ỉ-.ằ .'í / ; •, ,W|U - Một số tia X tới sau khi truyền qua vật thì đi lệch hướng do bị khuểch tán (hình 4 , ,ti^ b) có hai loại khuếch tán: - Khuếch tán đơn thuần gọi là tán sắc: tia X tới đi lệch hướng nhung bước sóng không thay đ ổ i., 14 - Khuếch tán kèm thay đổi bước sóng và phát xạ điộn tử lùi: đó là hiệu ứng Compton. Cần nhắc lại là các bức xạ điện từ (như ánh sáng, quang tuyến X), không phải chí cấu tạo bởi những chấn động mà bởi cả những hạt năng lượng gọi là quang tử (photon), tần số bức xạ càng cao thì năng lượng photon càng lớnế Trong hiệu úng Cồmpton (hình 1.5) photon tia X tai H|nh15 Hiậu Compton và va vào một điện tử tự do của nguyên tử. - Photon X bị đi lệch hướng và mất một phần năng lượng: do đó tia X tới sẽ đi lộch hướng và bước sóng dài ra. Còn điện tử tự do bị photon X va vào sẽ bị trục xuất ra ngoài nguyên tử: nó được gọi là điện tử lùi và nó cấu tạo thành tia p lùi- tốc độ của nó kém và đường đi cũng không xa: 0,06m với điẹn thế 21KV 3.2. Hấp thu theo lôi huỳnh quang (hiệu ứng quang điện) Một số tia X tới khi vào trong vật hấp thụ sẽ bị ngăn lại hoàn toàn, kém phát xạ tia X và quang điện tử: đó là hiệu ứng quang điện (hình 1.6). Trong hiệu ứng quang điện (hình 1.6) photon của tia X tới va vào một điện tử cấu tạo nguyên tử và trục xuất điện tử này ra khỏi quỹ đạo, điện tử bị trục xuất gọi là quang điện tử (photon electron) và nó tạo thành tia p huỳnh quang. Ngay sau đó một điện tử tự do hoặc ở quỹ đạo ngoài sẽ chuyển vào chỗ trống để thay đổi điện tử bị trục xuất, kèm theo phát xạ tia X thứ cấp gọi là tia X huỳnh quang năng lượng tia X này bằng năng lượng liên kết w của điện tử bị trục xuất nếu là điện tử tự do thay thế, hoặc bằng hiệu số giữa năng lượng liên kết của hai quỹ đạo trong và ngoài Hình 1.6. Hiệu ứng quang điện - Còn đối với quang điện tử, sự chênh lệch giữa năng lượng photon X tới và năng lượng liên kết của điện tử bị trục xuất cao chừng nào thì tốc độ và đường đi của quang điện tử lớn chừng ấy, có thể dài hàng tấc. Quang điện tử va chạm vào những nguyên tử trung hoà xung quanh, gây nên hiện tượng ion hoá. Tia (3 huỳnh quang rất quan trọng vì chính nó gây nên những hiện tượng về nhiệt,lý, hoá sinh học của quang tuyến X. 15 - Người ta gọi hiện tượng trên là hiệu ứng quang điện và các tia thứ tịãp là tia X huỳnh quang và tia p huỳnh quang, vì nó tương tự như hiện tượng phát xạ diện tử và phát quang dưới ánh hướng của tia ánh sáng hay tia từ ngoại. Nhưng nâng lượng của điện tử bị trục xuất ở đây cao hơn nhiều và tốc độ của nó có thể băng 95% tốc độ ánh sáng. 3.3. Hấp thu theo lôi vật chất hoá (phát sinh từng đôi điện tử): Một số tia X tới khi vào trong vật hấp thụ sẽ bị ngăn lạo hoàn toàn, và biến thành từng đôi điện từ (hình 1.4 tia d). Ta biết rằng năng lượng chi là một dạng của vật chất, nên một quang tứ (photon) có thể biến thành hai hạt vật chất, một điện tử dương gọi là positon và một điện tử âm gọi là negaton. Ngược lại hai hạt positon và negaton có thể kết hợp với hai hạt ngược dấu với chúng và tạo thành trở lại hai hạt photon. 3.4. ưu th ế của từng cơ ché'hấp thu: Ưu thế của mỗi hấp thu phụ thuộc vào năng lượng của chùm tia X chiếu vào: năng lượng càng lớn nếu hiộu ứng của bóng càng lớn, phát xạ tia X bước sóng càng ngắn. - Dưới lOKeV: hiệu ứng quang điện chiếm 100% - Đến 40KeV: hiệu ứng quang điện chiếm 75% và hiệu ứng Compton 25% - Trên 300KeV: hiệu ứng Compton chiếm ưu thế - Đến 1500KeV: hiệu ứng Compton chiếm tới 100% - Từ 1022KeV bắt đầu có sự hấp thụ theo lối vật chất hoá - Trên 22MeV hiệu ứng vật chất hoá chiếm 100% 4. Gián đoạn hấp thụ - Như đã nói ở mục trên hộ số hấp thụ khối |i/e tăng đều theo bước sóng cùa tia X, tia mềm bị hấp thu nhiều hơn tia cúng. Nhung có những đoạn cường độ I tăng vọt lên và hộ số hấp thụ khối fi/p bị sụt hẳn xuống, kéo theo sự phát xạ những tia X huỳnh quang: đây đúng là những tia thứ cấp, nghĩa là nhũng tia hoàn toàn mới chứ không phải là những tia sơ cấp bị yếu đi. - Tóm lại khi nào xảy ra sự hấp thu theo lối huỳnh quang tia X thì có sư gián đoạn hấp thụ ở vật hấp thụ. Các bước sóng của sự gián đoạn hấp thụ này thay đổi tuỳ theo chất cấu tạo của vật hấp thụ. Hình l ề7ệ Gián đoạn hấp thụ 16 5. Áp dụng thực tẽ của sự hấp thụ quang tuyên X (QTX) 5.1. S ự hấp thụ quang tuyến X là cơ sở của chẩn đoán X quang: Khi xuyên qua cơ thể, tia X bị hấp thụ không đổng đều, do đó có sự tác động lên màn huỳnh quang (độ sáng) hay phim ảnh (độ đen)một cách không đồng đều: vì vậy nó cho phép ghi lại hình ảnh các bộ phân cơ thểễ 5.2. Sự hấp thụ quang tuyến X cũng là cơ sở của liệu pháp X quang: Tia X bị hấp thụ trong cơ thể gây một số tác dụng sinh học đối với các tế bào và các mô bình thường cũng như bệnh lý. Người ta lợi dụng những tác dụng trên của QTX để điều trị nhiều bệnh ác tính cũng như lành tính. 5ề3. S ự hấp thu quang tuyến X còn được áp dụng trong việc lọc tia X: Bóng QTX phát ra một chùm tia X hỗn tạp do đó trong chẩn đoán X quang cũng như liệu pháp X quang, người ta dùng những chất như nhôm và đổng để lọc bớt các tia mềm mà chi để lại những tia đâm xuyên, tránh sự hấp thụ tia mềm với liều cao ở trong da bệnh nhân, có thể dẫn tới viêm da do quang tuyến. Sở dĩ chọn nhôm và đồng làm chất lọc vì các gián đoạn hấp thụ của nó nằm ngoài các bước sóng tia X được dùng trong chẩn đoán X quang và liệu pháp X quang. 17 Chương II BÓNG VÀ MÁY QUANG TUYẾN X I. DÒNG ĐIỆN QUA KHOẢNG CHÂN KHÔNG 1. Đại cương Trong một bóng thuỷ tinh, người ta rút không khí ra, chỉ còn lại trong bóng một áp suất độ l/1000.000mmHg. Nếu ta đạt hai điện cực vào hai đầu bóng chân không và gây một điện thế rất cao giữa hai điện cực đó (có thể tới hàng triộu vôn thì dòng điện vẫn không thể qua được bóng. Như vậy khoảng chân không là một khoảng cách điện hoàn toàn. Nhưng nếu một trong hai điện cực của bóng là một nguồn phát sinh điộn tử thì nhờ tác dụng của điện trường giữa hai điện cực, dòng điộn có thể đi qua khoảng chân không. Dòng điộn qua được là nhờ chùm điện tử được hút từ âm cực qua dương cực bắc cầu cho nó qua. Đối với bóng quang tuyến X, cũng như một số lớn các đèn điện tử, sự phát sinh ra điện tử tại một điên cực trong chân không dựa trên hiệu ứng nhiệt điện tử. 2. Hiệu ứng nhiệt điện tử (hình l ắ8) R Hình 1.8: Hiệu ứng nhiệt điện tử Đèn hai cực ; F: sợi âm cực, P: phiến cực, B: nguồn áp điện, C: acqui đốt nóng sợi âm cực, A: điện kế. Dùng một nguồn điên c để đốt nóng âm cực F (bằng kim loại) tới một nhiệt độ khá cao, âm cực sẽ phát ra điện tử. Tạo một thế hiệu giữa dương cực p và âm cực F bằng nguồn điện B, cực dương của nguôn điện A phai măc vào dương cực p và cực âm của nguồn điộn phải mắc vào âm cực F, dòng điện mới có thể qua bóng được. Nếu ta nối ngược lại thì chiều của điện trường cũng sẽ ngược lại và điện tử thoát khỏi âm cực sẽ bị đẩy trở về, điện tử vì liiế không chạy được tới dương cực của bóng và trong bóng không có dòng điên. Như vậy, trong bóng chân không có âm cực đốt nóng dòng điện chi có thể đi theo một chiều nhất định. Theo quy ước thì chiều đi của dòng điện ngược chiéu di chuyển 18 cua điện tử, do đó trong bóng chân không dòng đién đi từ cực dương nguội qua cực âm được đốt nóng. 3. Dòng đién no Dòng điện cấu tạo bới ”điện tứ nhiệt” mạnh hav yếu lệ thuộc vào cường độ điện trường giữa hai cực, và cường độ đó tỷ lệ thuận với điện thế giữa hai điện cực (hình 1.8). Đốt nóng âm cực ở nhiệt độ cố định và tăng điện thế dần sẽ làm cho cường độ dòng điện lớn dần (đoạn đầu của đường biểu th ị); nhưng cường độ không tiếp tục tãng mãi theo điện thế. Đến một mức nhất định điện thế nào đó thì tất cả các điện tứ phát từ âm cực ra bị hút toàn bộ vào dương cực. Lúc đó dù tăng điện thế lên, cường độ cũng không lên nữa. Đường biểu thị sẽ gục xuống, đi ngang song song với trục hoành. Đó là dòng điện no Hình 1.9 Cường độ của dòng điện nhiệt -ion, hàm số theo hiệu số điện thế giữa hai điện cực, và nhiệt độ của sợi âm cực Nhưng nếu lại tăng dòng điện đốt nóng âm cực làm cho số điện tử phát ra nhiều hơn, thì mức độ no của dòng điện chạy trong bóng chân không lại có thể tăng thêm. Như vậy tương ứng với mỗi nhiệt độ (Tl, T2, T3...) của âm cực ta có những dòng điện no khác nhau ( c \ c ’\ c ’” ) Trong các bóng X quang hiện dùng, người ta ứng dụng nguyên lý nhiệt điện tử và luôn luôn để cho bóng vận chuyển ở mức dòng điện no. II. BÓNG QUANG TUYẾN X 1. Nguyên lý vận chuyển Chúng ta biết rằne quang tuyến X phát ra mỗi khi điện tử đang di chuyển với một tốc độ cao, đột nhiên bị một vật gì ngăn lại. Vậy một bóng phát quang tuyến Xphải gồm mấy bộ phận chính: - Một nguồn phát sinh điện tử - Một điện trường đẩy điện tử chạy - Một mặt kim loại để ngăn chặn luồng điện tử lại: bộ phận này gọi là đối âm cực. Nhưng nếu điện tử va chạm vào những phân tử trong không khí nhiểu quá thì chúng không di chuyển nhanh được, và cũng không ở trạng thái tự do được. Vì vậy trong bóng quang tuyến X người ta phải rút hết khí, rút đến một độ chân không cao hay thấp tuỳ loại bóng., , , 19 Có hai loại bóng quang tuyến X: - Bóng khí kém hay ion-điện tử, trong đó điện tử phát sinh do một sỗ' ion cua khí còn lại trong bóng đánh vào âm cực. Như vậy trong bóng này khi nào cũng phai có một ít khí. - Bóng âm cực cháy đỏ, hay nhiột điộn từ trong đó điộn tử phát sinh ờ âm cực có một nhiột độ cao (bóng này có một độ chân không rất cao) 7Ẽi. Bóng khí kém Đến năm 1914 người ta chỉ dùng loại bóng khí kém, cũng gọi là bóng Crookes. Cường độ loại bóng này thấp. Ngoài ra nó có một khuyết điểm căn bản là dùng một thời gian thì số lượng khí còn lại trong bóng hao dần, nên cường độ bóng càng giảm xuống, đổng thời độ đâm xuyên của tia X cũng thay đổi. Đến khi khí còn ít quá thì bóng không chạy nữa, nên khi đó phải dùng nhiều kỹ thuật phức tạp để bơm khí vào. Vì những bất tiện trên nên hiộn giờ người ta không dùng thứ bóng đó nữa. / ề2ế Bóng Cooligde Hiộn nay người ta chỉ dùng loại bóng âm cực cháy đỏ vận chuyển theo nguyên lý của hiệu ứng nhiệt điện tử nói trên gọi là bóng Cooligde. Trong bóng này có một độ chân không lên đến một phần triệu mmHg. Với một áp suất khí thấp như vậy trong bóng chân không có thể có đủ ion khí để đánh vào âm cực và phát ra điện tử như trong bóng Crookes, cho nên dù cho vào giữa hai điện cực một thế hiộu cao đến đâu thì dòng điện cũng không thể qua được nếu âm cực nguội. Nhưng nếu người ta đốt đỏ âm cực lên nó sẽ phát ra điện tử (hiệu ứng Edison). Dưới ảnh hưởng của một điộn trường, các điộn tử tạo thành chùm tia âm cực di chuyển với một tốc độ cao. Chùm tia âm cực đánh vào đối âm cực sẽ phát ra tia X. •' r.T Tíi , Ta cần chú ý là điện cực cháy đỏ phải là âm cựcỂ Có thể nó mới đẩy điện tử ra. Điện cực nguội phải là dương cực thì nó mới hút điện tử vào. và biến các hạt điện tử thành những đường dây bắc cẩu cho dòng điện qua, nếu ngược lại thi dòng điện khổng qua được. Chỉ vì sức nóng mà âm cực phát ra điện tử; và nhiệt độ sợi âm cực lên cao chùng nào thì điện tử phát ra nhiẻu chừng ấy. Điện tử càng nhiều thì tia X phát ra càng nhiẻu, Tốc độ của điện tử chạy qua dương cực phụ thuộc vào điện thế. Điện thế cáò chững nào thì tốc độ điện tử cao chừng ấy. Tốc độ điện tử càng cao thì bước sóng tia X phát ra càng bé, nghĩa là độ đâm xuyên tia X càng cao. Như vậy ta thấy ở bóng Cooligde có hai đặc điểm: - Nếu ta muốn tăng hay giảm cường độ của chùm quang tuyến X l i chì cẩn tông hay giảm nhiệt độ của sợi âm cực. - Nếu ta muốn tãng hay giảm độ đâm xuyên của tia X, ta d ù cẩn tâng hay giảm điện thê đi qua giữa hai điộn cực của bóng. 20 Hai yếu tố đó hoàn toàn độc lập. Đó là ưu điểm lớn đối với bóng Crookes, trong đó cường độ và độ đâm xuyên của tia X đều phụ thuộc vào độ chân không của bóng. 2. Cấu tạo của bóng Cooligde Bóng Cooligde là một bóng thuỷ tinh, trong đó người ta thiết lập một độ chân không rất cao, dưới một phần triệu milimet thuỷ ngân. Hai đầu bóng có hai điện cực, một điện cực âm một điện cực dương. Điện cực dương đổng thời đóng vai trò đối âm cực. Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý bóng Coolidge K: âm cực; A: đối âm cực; e: chùm điện tử; x: chùm tia X. 2.1. Ảm cực Là một sợi tungsten cuốn hình xoáy ốc đốt nóng bởi một dòng điện phụ Nguồn điện này là một máy giảm thế, cung cấp bởi dòng điện thành phố 110 vôn và biến thành dòng điện 6 -1 0 vôn điện cho vào sợi âm cực để đốt nó nóng đỏ. Sợi âm cực nằm vào một cái phễu hoặc một cái ống (như cái nòng súng), mục đích để tập trung điộn tử lại thành một luồng hướng thẳng về phía đối âm cực, không cho nó toé ra và giữ cho sợi âm cực khỏi bị méo và chóng hỏng do sức hút của những phân tử điện dương trong bóng. Bộ phận đó gọi là bộ phận tập trung. Nó nối liền với âm cực. Thế hiộu giữa hai điện cực lúc nào cao hơn dòng điện no. Như vậy cường độ dòng điện lúc nào cũng chỉ phụ thuộc vào độ đốt nóng của sợi âm cực. 2.2. Đối âm cực *;« > /tí ) }. Ta cần nhớ rằng khi điện tử oanh tạc vào đối âm cực thì chỉ non 1% năng lượng biến thành quang tuyến X, còn 99% biến thành nhiệt. Vì vậy đối âm cực nóng lên rất nhiều và có thể bị chảy hoặc nóng đỏ rực lên và cũng phát ra điện tử như âm cực. Trong trường hợp này nếu đặt bóng vào một dòng điện xoay chiều không có bộ phận chỉnh lưu. thì luồng điện tử có thể đi ngược chiều, đánh vào sợi âm cực và làm hỏng bóng. Vì vậy việc chế ra đối âm cực đủ bền vững để chịu sự oanh tạc của điện tử và phương pháp làm nguội đối âm cực là cả một vấn đề đối với kỹ thuật chế tạo quang tuyến X. Tiêu điểm phát ra quang tuyến X của đối âm cực lại phải bé thì hình chụp X quang và hình chiếu mới rõ, do đó nhiệt lượng tập trung lại trên một diện tích bé lại càng cao. Trong bổng Cooligde, đối âm cực là một miếng kim lọai hình chữ nhật mỗi cạnh chỉ 2-4mm, bằng tungsten. Tungsten có một độ chảy khá cao L 3.350 độ. Miếng tungsten 21 đó găn vào đáu một khói đổng hình trụ lớn có nhiệm vu dán nhiệt ra ngoai. Đâu kia cua khối đồng gắn với một ổ làm nguội có cánh đế loả nhiệt ra không khí. \ ì và> loai bong này gọi là bóng có ổ nguội có cánh (hình 1.11) V Hinh 1.11. Bóng Coolidge có ế nguội 1. Ổ nguội; 2,Đói âm cực; 3.Sợi âm cực; 4.Âm cực; 5. Bô phận tập trung;6. Khối đồng; 7. Chắn sáng Đối âm cực của bóng này như vậy luôn luôn nguội nên người ta có thể đặt nó vào giữa một dòng điện xoay chiều mà dòng điện không qua bóng ngược chiều được. Bóng hiện đại đều bao bọc xung quanh bời một cái vỏ chì kín chỉ hở một lỗ bé để cho chùm quang tuyến X ra. Như vậy bảo vộ được tốt đối với những nguy hiểm của quang tuyến X. Ngoài ra vỏ bóng chứa dầu. Dầu có tác dụng làm nguội đổng thời cách điện tốt, nhờ vậy người ta có thể chế ra những - T * ^ M gẩn đỉn điệ" ,hưỉmg (h'nh đính;‘c) chùm tia X; d)VỎ chì 3. Các loại bóng cooligde khác Có rất nhiều loại, ở đây chỉ nối vẻ một vài loại chính: 3.1. Bóng đối âm cực rỗng Dùng trong quang tuyến trị liệu. Có máy bơm dầu hay nước lưu thống không ngừng trong đối âm cực. Vì bóng chảy liên tục hàng giờ nên đôi âm cực bị nóng rất nhiều. 3ẻ2. Bóng có hai tiêu điểm (hình 1.13): Một tiêu điếm lớn, một tiêu điểm bé. Hai tiêu điểm này hình chữ nhật dài (3x10 và 3xl8mm) nãm nghiêng đôi với mặt phẳng ngang của phim đế làm cho hình chiếu lên phim (gọi là tiêu điểm giả hay tiêu điểm quang học)thu bé lại. Nếu độ nghiêng 70 độ thì hình quang học của tiêu điểm thạc (hay liêu điểm nhiệt) sẽ thu ngắn lại một phần ba. Nếu nghiêng 80 độ thì ngắn lại mội phẩn sáu. hai tiêu điểm của đối âm cực ờ đây lại có độ nghiêng khác nhau để tăng hiộu lục lẽn. 22 Tiêu điểm lớn dùng khi nào cần một công xuất cao (ví du chụp X quang những bộ phận dày hay di động cần chụp nhanh). Tiêu điếm bé dùng để chiếu và chụp những bộ phản tinh vi. tiề íi "điểm "thương 6KW Tiêu điểm dài 12 KW Dièn nhiét của tièu điểm dài 3 X 18 rrưm Diện quang học của ìS ẵ ' Diên nhiệt của tiêu điểm thường 3,3 X 9,9 m/m Diện quang học của tiêu điem dài 12 KW 3 x 3 m/m tiêu điểm thường 6 KW 3,3 X 3,3 m/m Hình 1ễ13 Nguyên lý của bóng có hai tiêu điểm, độ nghiêng khác nhau 3.3ề Bóng có đối âm cực quay (hình 1.14 và 1.15) •> , ' J Đối âm cực hình như cái đĩa úp sấp, bờ xung quanh vát nghiêng. Chùm tia âm cực phát từ sợi âm cực ra đánh vào bờ đó. Lúc bóng chạy thì đối âm cực xoay tít (50 vòng trong một giây) nên năng lượng của nó phải chịu đựng phân tán ra trên một diện tích lớn, vì vậy sức chịu đựng của nó cao hom đối âm cực cố định rất nhiều (50 kilowatt). 23 Hình 1.14: Bóng có đôi ảm cực quay và hai tièu diém 1: Đối àm cực; 2.Sợi âm cực bé; 3 Sợi àm cưc lớn; 4 Chỗ mỏng của bóng thuỷ tinh để tia X phát ra; 5 Dày nôi với nguổn điện đốt nóng âm cực Tiêu điểm R .. V Tiêu điểm thực *■' 2m /m X 8m /m f â ắ n * ể 0 Tiêu điểm quang học 2m/m X 2m/m Hình1.15: Sơ đồ bóng đối âm cực quay IIIỂ BÓNG CHỈNH LƯU CAO THẾ (hay kenotron) Nó chạy theo nguyên lý của bóng Cooligde : trong bóng có một độ chân không rất cao và âm cực của nó đốt cháy đỏ. Âm cực là một sợi tungsten lớn ở cạnh m ộ t cực dương bằng môlipđen mặt phảng như một cái dĩa, hay hình raột ống tròn bao bọc xung quanh sợi âm cực ,i,ỉ. 24 Sợi âm cực phái được gắn thật vững đế chịu đưng sức hút của cực dương vì khi dòng điện không qua thì thế hiệu giữa dương cực và ám cực rất cao Kenotron hiện nay dùng có thể chịu một thế hiệu 200 Kv. Hiện nay kenotron được đật vào một thùng kín chứa dấu. Với máy biến thế. Ngày nay, để chỉnh lưu dòng điện cao thế, người ta thường thay thế kenotron bằng chất bán dẫn như selen. Hình 1.16. Kenotron a) Loại đặt trong dầu, b) Loại đặt giữa không khí IVẳ MÁY PHÁT ĐIỆN CUNG CÂP CHO BÓNG QUANG TUYẾN X 1. Dòng điện cần thiết để kích thích bóng quang tuyến X Muốn đẩy điện tử phát từ âm cực ra di chuyển với một tốc độ thật nhanh để nó oanh tạc mạnh vào đối âm cực và phát sinh ra được quang tuyến X thì ta phải cho vào điện cực của bóng một dòng điện có thế hiộu rất cao : từ 50.000 đến 100.000 vôn ở máy chiếu chụp, và từ 60.000 đến 200.000 vôn và có thể đến 300.000 -600.000 vôn hay hơn nữa ở các máy quang tuyến trị liệu. '' í! Dòng điện có một điện thế cao như vậy, nhưng cường độ thì rất thấp. Trong việc chiếu điện người ta chỉ dùng 2-3 mA, nhưng trong việc chụp X quang người ta sử dụng từ 25 đến 100 mA trong máy thường, và trong máy công suất cao : 200 - 500 mA, có khi đến 1000mAể Dòng điện thế cao và cường độ thấp như vậy phải đi qua bóng chỉ một chiều. Từ cực dương qua cực âm. như vậy ta tưởng rằng dùng điện một chiều thì có lợi hơn. nhưng thực tế không cho phép như thế vì người ta không thể tạo ra một dòng điện một chiều với một điộn thế cao như vậy. Vì vậy người ta phải dùng điện xoay chiều đổng thời dùng những phương pháp đặc biệt để hoặc loại bỏ những sóng ngược chiều hoặc chỉnh lưu (đảo lại) các sóng ngược-để dòng điện qua bóng lúc nào cũng theo một chiều. 25 2. Máy biến thê Muốn có một dòng cao thế cần thiết nói trên, hiện nay người ta dùng những máy biến thế loại có một dòng từ đóngế Những cải tiến kỹ thuật hiện nay đã cho phép tảng công suất máy biẻn thế lẽn cao. đồng thời thu bé khích thước nó lại và cách điện nó một cách rất an toàn bâng cách ngâm nó vào một thùng chứa dáu (cũng như bóng và kenotron hiện nay). Mạch thứ của máy phát điện này cung cấp một dòng cao thê hình sin, trong đó ta cần phân biệt điện thế tối đa. hay điện thế đỉnh cùa đường biểu thị với điện thế trung bình hay điộn thế hiệu lực. Điện thế này bàng V 2 cùa điện thê tối đa. Trong thực tế người ta cho rằng điện thê tối đa bằng một lần rưỡi điện thế hiộu lực. Công suất của một máy X quang chính là công suất của biên thê cùa nó biểu thị bàng Kilowatt. Công suất đó chí bị hạn chê bởi độ bển vững có hạn của bóng. Những tiến bộ vể chế tạo hiộn nay đã cho phép sán xuất được bóng X quang chịu đựng được dòng điện cao thế 25 KW của máy biến thế. Với bóng có đôi âm cực quay. Người ta có thể dùng những máy phát điện mạnh hơn : 50KW. Ngoài dòng điện chính là dòng cao thế nói trên, máy phát điện còn phải cung cấp cho bóng một dòng điện phụ để đốt nóng sợi âm cực của bóng. Dòng điộn phụ này có một điện thế rất thấp, 12 vôn, và một cường độ cao (8 đến 10 ampe). 3. Nguồn điện cung cáp cho máy phát diện Thường là dòng điện của thành phố. Trong trường hợp đạc biệt (hoàn cảnh chiến tranh, sơ tán,.) người ta dùng máy nổ có công suất từ 6 đến 20 KW tuỳ theo yêu cầu của máy X quang. Nếu dòng điện thành phố là điện một chiều, thì phải dùng một máy quay để biến nó thành điện xoay chiều như đã nói trên. Các máy X quang hiện nay đều chạy với dòng điện xoay chiều 110 hay 220 vôn. Đối với những máy X quang có công suất đặc biệt cao thì phải dùng dòng điện xoay chiều hai hoặc ba pha. llo!Để tránh điện thế dòng điện tụt xuống trong khi máy chạy nên có một đường dây độc lập đi thẳng từ nhà máy điện đến máy X quang. Đường dây đó phải có công suất ít nhất là 10 - 12 KW và có thể cung cấp được 100 ampe với 110 vôn. J “ | . a n o i i ‘j f' i ij ỉr.i ỉ Ẻiĩ o u - . r • í ! * 1 , ) UTT IIJID T o r V. CÁC LOẠI MÁY QUANG TUYẾN X Có hai loại máy thường dùng: Máy nửa sóng: gọi như thê vì máy này chỉ dùng một giao lưu của dòng điện, còn giao lưu kia bỏ đi. Vì vậy máy này công suất thấp. Máy bốn kenotron: Dùng đèn kenotron chỉnh lưu dòng điện nên đừng đuọc cả hai giao lưu. Nhờ vậy công suất này cao hem. 26 l ẳ Máy nứa sóng Người ta dùng loại bóng Cooligde có bộ phân làm nguội đối âm cực. Vì dương cực lúc nào cũng nguội nên dòng điện chỉ qua được một chiều, nếu dòng điện chi qua được một chiểu thì bị bóng ngăn lại. Người ta nói rằng bóng này “tự làm xúp páp” cho nó. Vì chỉ sử dụng có một giao lưu điện, nên công suất máy này tương đối thấp: thường 80KV và 25 đến 50mA. Điện thành phố wm mss o ồ íơ d đ Ị Hình1.17. Sơ đổ máy X quang nửa sóng Sơ đổ trên (hình 1.17) ta thấy có hai máy biến thế cung cấp dòng điện cho bóng: - Một máy giảm thế T2 cho một dòng điện 10 vôn và 5 ampe để đốt nóng sợi âm cực. Cường độ dòng điộn này điểu chỉnh bằng cái biến trở R - Một máy biến thế cao thế TI cung cấp dòng điện cao thế cho bóng Cả ba bộ phận, bóng và hai máy biến thế, đều đặt cả vào trong một cái hộp chứa dầu. Như vậy tất cả các bộ phận cao thế đều nằm trong hộp dầu nên tránh được nguy hiểm cho người dùng. Điểm giữa của mạch thứ (dòng cao thế) nối liền với đất, và một miliampe kế (mA) đạt ở điểm đó. Vì vây tuy miliampe kế đặt trên dòng cao thế, nó nẳm trên tù điều khiển ta vẫn sờ vào được mà không nguy hiểm gì. Một vôn-kế (V) đạt theo mạch rẽ trên dòng sơ cấp; trong thực tế nó đo điên thế của dòng sơ, nhưng trôn vôn kế thì ghi bằng KV vì con số đã nhân với tỷ số biến đổi. 27 Vì lý do vể kỹ thuật người ta không điều chinh dòng cao thê băng cái biên trơ như trên dòng điộn đốt nóng sợi âm cực, mà người ta dùng một má) biên thê tư đóng ATệ Các vòng của mạch ờ máy biến thế này nối liền với một sổ nu. Mỗi nu tương ứng VỚI một điện thê và tuỳ tay quay vản qua thì điện thế lên dán từ 40-50-60-70 dẽn 80 KV. Tất cá các bộ phận nằm ngoài hộp dầu đểu tập trung ờ tù điểu khiến. Máy này rất đơn gián và nhẹ. Có loại mang đi được đê chụp lưu đông. 2. Máy bón kenotron Máy này dùng được cả hai pha của dòng điện, nhờ một hệ thông kenotron đặt giữa dòng cao thế và bóng (hình 1.18) đấu với nhau thành một hình vuông. Hai góc cùa hình này nối liền với hai đầu cùa dòng thứ, hai góc kia vào hai điện cực bóng. Như vậy dòng điện sẽ chạy theo hướng các mũi tên và lúc nào cũng qua bóng theo một chiéu. Nhờ hệ thống kenotron nên dòng điện xoay chiểu được đáo lại như hình 1.19 Hình 1.18A (a và b) Sơ đổ và nguyên lý máy Xquang chỉnh lưu dòng điện xoay chiéu bằng 4 kenotron (hướng đi dòng điện theo chiéu mũi tèn). Hỉnh 1.18B Sơ đổ máy 4 kenotron ( TUR D/350 của CHDC Đứt) Hinh 1ề19. Điện thế của dòng thứ A: Truớc khi qua kenotron B: Sau khi qua kenotron 28 Máy này phát ra được một điện thê 100-150KV và 200 đên 500mA. Nguừi ta dùng nó trong việc chấn đoán Xquang cũng như trong quang tuyên liệu pháp. Sơ đổ rất sơ lược của máy như ở hình 1.20 Công suất máy bốn kenotron hiện giờ là từ 15 đến 60KW thì nên dùng bóng có đổi âm cực quay thì bền hơn. ở những máy có công suất cao, 150KV, lOOOmA, người ta thường dùng bộ phận chính lưu bằng 6 kenotron, sẽ được mô tả sau. 3. Tủ điểu khiển Khi một bóng Coolidge chạy qua bộ phận chỉnh lun. và phát ra tia X thì người ta cần biết rõ và điều khiển được số lượng và chất lượng của chùm tia., nghĩa là cường độ và độ đâm xuyên của tia X. Như vậy phải có những bộ phận điều khiển và những bộ phận giám sát hai yếu tố trên, các bộ phận này thường tập trung vào ở mặt trên một cái tủ., phần nhiều là di chuyển được mà người ta gọi là tủ điều khiển (hình 1.21) Có hai bộ phận điều khiển - Một về thế hiệu — M ộ t về cường độ Hình 1.20. Sơ đổ máy Xquang có bộ phận 3ẻ/ . Bộ phận điêu khiển thẻ hiệu chỉnh luu Đây là một tay quay trên một số nụ. Vì lý do kỹ thuật điện, nó không đặt trên mạch sơ cấp của biến thế cao, mà lại trên mạch sơ cấp của một biến thế đặt giữa máy biến thế cao và nhà máy điện mà người ta gọi là máy biến thế tự động (auto-transformateur) hay máy biến thế hiệu chỉnh (transformateur de réglage) Máy biến thế hiộu chỉnh là một máy giảm thế mà mạch sơ cấp chia ra từng khúc, ở tủ điều khiển có bao nhiêu nụ thì dây sơ ấy có bấy nhiệu khúc. Ví dụ: Cả mạch sơ có 100 vòng xoắn và mạch thứ chỉ có 20 vòng và có tất cả 5 nụ tương ứng với 5 khúc 20 vòng. Nếu tay quay ờ nụ 1, thì dòng điện lúc nào cũng vào ờ a và ra ở b, sẽ chạy tất cả 100 vòng sơ và tỷ số biến đổi dẽ là : 20/100=1/5. Vậy nếu điện nhà máy là 100 vôn thì ở mạch thứ của máy biến thế AT ta có 20 vôn. Và ở mạch sơ của máy tăng thế AT cũng có một dòng điện 20 vôn. Vì máy biến thế HT này có một tỷ lệ biến đổi cố định là 1.000, nên ở mạch thứ nó sẽ có một dòng điện 20V X 1.000 = 20.000V. Nếu tay quay ờ nụ 2, thì dòng điện chỉ qua có 80 vòng ở mạch sơ, và tỷ số biến đổi ở máy biến thế AT là 20/80=1/4. Như vậy ở mạch thứ của AT, ta sẽ có một dòng điện 25 vôn; và ở mạch sơ của HT cũng có dòng điện 25 V. 29 Ở mạch thứ cùa HT dòng điện sẽ là 25V X 1.000 = 25.000V. Nếu tay quay ở nụ 5, thì dòng điện chỉ qua có 20 vòng ở mach sơ. ty sỗ biẻn đói se là 20/20=1. Như vậy ở mạch thứ của AT và ở mạch sơ cùa HT đêu có dòng điên I00V. Vậy mạch thứ cùa HT sẽ có dòng điện 100V X 1.000 = 100.000V = 100KV Dây điện ở nhà máy ra I Ngài điện chung Biến thế tăng thế I _______ I Hinh 1ể21. Máy 4 kenotron với các bộ phận điểu khiển và giám sát 3.2. Bộ phận điều khiển cường độ của dòng điện cao thê Đây là một cái biến trở điều chỉnh (rheostat de réglage)ẵ Nó gồm những vòng kim loại có điện trở suất như crôm hay niken. II. Vặn tay quay ở R, người ta sẽ thêm hoặc bót cường độ mạch sơ cấp, nghĩa là cả mạch thứ cấp của máy giảm thế BT dùng để đốt nóng sợi âm cực. Như thế sẽ thay đổi nhiệt độ của sợi âm cựcệ Nếu sợi âm cực nóng nhiều thì sẽ cho nhiều tia âm cực, đồng thời dòng cao thế cũng qua được nhiều hơn. Do đó lúc ta tâng cường độ dòng điện qua sợi âm cực thì dồng thời ta cũng tăng cường độ dòng cao thế. 3.3. Bộ phận giám sát dòng điện cao thê Cũng có hai bộ phận: - Một kilôvôn-kế để xem điện thế - Một miliampe-kế để xem cường độ 30 ■$ Kilovon-kế sự thưc chỉ là một vôn-kế thường mắc vào mạch sơ cấp cua biến cao thế. Vì đã nhân với hệ số biến thế nên số đo ghi bằng kilovon và biểu diễn cho sổ kilovon ơ dòng thứ như đã nói ứ trên. Nó đặt theo mạch rẽ trên dòng điện. Miliampe-kế mắc vào điểm giữa cuộn thứ cấp mà điếm giữa này lại nối liền với đất, vì vậy điện thế ở đó báng 0. Nhờ vậy tuy miliampe-kế mắc trong dòng cao thế nhưng vẫn có thể đặt trên tủ điểu khiển được, nghĩa là có thể sờ tay vào được khi máy chay (đã nói ở trên). Các ngắt điện : cái khoá I đóng cho dòng cao thế vào mạch sơ cấp của biến thế (HT), khoá I đóng cho dòng điện vào mạch sơ cấp của biến thế hạ thế (BT). ở bộ phận chỉnh lưu mỗi kenotron có một biến thế hạ thế để đốt nóng sợi âm cực. Nên nhớ rằng khi người ta muốn điều khiển điện thế của dòng cao thế, điều khiển dòng đốt nóng sợi âm cực của bóng hay dòng đốt nóng sợi âm cực kenotron, thì người ta chí vặn nơi mạch sơ cấp, chứ tuyệt đối không động tới mạch thứ cấp đê tránh nguy hiểm về điện. 4. Máy phát điện ba pha Nếu có điên thành phố ba pha, ta có thể nâng cao hiệu suất điện và phát tia X bằng cách dùng 6 kenotron để chỉnh lưu và dùng dòng điện ba pha (hình 1.22 và 23) Trong các máy loại này, điện áp cao thế đấu ở hai cực của bóng gần như không đổi (hay thay đổi không quá 1% so với giá trị trung bình). Hai hình vẽ sau cho ta rõ cách mắc 6 kenotron với dòng điộn ba pha và đổ thị dòng điện thế ba pha sau khi đã được chỉnh lưu bằng 6 kenotron. Hlnh 1 ẵ22A. Sơ đồ máy Xquang 3 pha, Hình1.22B. Sơ dổ máy 6 Kenotron ba pha, 6 kenotron (A máy biến thê' 3 pha hình sao) loại TUR D/1000 Cần nhắc lại dòng điện ba pha là một dòng ghép ba dòng điện xoay chiều có cùng một điện thế, một cường độ, một chu kỳ, song lộch pha nhau một phần ba chu kỳ. 31 Trong máy phát điện này mỗi pha sẽ qua môt nhánh cua má> biên thè hình sao theo như hình vẽ (hình 1. 22A) Hình 1.23A. Điện thê' dòng điện ba pha Ta thấy ở hình 1.23B những giao lưu đảo neược (đường châm) bới kenơtron và những giao lưu trực tiếp (đường đậm) cùa dòng điện ba pha sau khi đã được chinh lưu bằng 6 kenotron. Hình 1.23B. Những giao lưu trực tiếp (dường đậm) và những giao luu đào ngược ( dường chấm) của dòng điện ba pha sau khi dã qua máy phát điện trên. Trong thực tế, dòng điện qua bóng là những đính khum tiếp nhau, tạo thành một dòng điện lên xuống ít ở trên đường AB theo hình 1.24: Hình 1.24. Phần dòng điện đi qua bóng (trên dường AB) của những giao luu vẽ ỏ hình trên a V 32 I Chương ỈII NGUYÊN LÝ CHẨN ĐOÁN X QUANG I. NGUYÊN LÝ CHƯNG Chẩn đoán X quang là những phương pháp dùng tia Rơngen để khám xét trong cơ thể của người. Những phương pháp đó căn cứ trên: - Tính chất đâm xuyên sâu của quang tuyến X - Sự hấp thụ quang tuyến X khác nhau của các phần tử trong cơ thể Sụ hấp thụ khác nhau ấy có hai nguyên nhân.ữ • Các nguyên tử cấu tạo nên các tổ chức trong cơ thể có trọng lượng nguyên tử khác nhau. Những phần mềm cấu tạo bời những nguyên tử nhẹ hơn như: H,C,Az và O; còn bộ xương thì cấu tạo bởi những nguyên tô có nguyên tử số cao hơn như phospho va calci. • Trong các mô, các nguyên tử không tụ tập lại đặc như nhau. Như những cơ quan chứa hơi thì tia X xuyên qua dễ hơn là những cơ quan chứa nước. Vì các mô hấp thụ quang tuyến X ít hay nhiều khác nhau nên nó sẽ tạo ra những hình X quang nhạt hay đậm. Nhưng vì quang tuyến X không tác dụng trên võng mạc mắt, nôn phải dùng những phương pháp đặc biệt để thấy được các hình đó. - Dùng phim ảnh để chụp vì quang tuyến X có tác dụng hoá học đối với muối bạc ở phim ảnh. Phương pháp này gọi là chụp Xquang (radiographie). - Dùng màn chiếu huỳnh quang: phương pháp này gọi là chiếu X quang hay chiếu điện (sadioscopie) I I . S ự CÂU TẠO NÊN HÌNH X QUANG Sự cấu tạo hình X quang đối với phương pháp chiếu hay chụp X quang cũng như nhau. Hình X quang là những bóng của các bộ phận trong cơ thể chiếu lên một mặt phẳng 1. Hình lớn hơn vật Điểm này tà đĩ nhiên vì các tia X phân kỳ từ đối âm cục phát ra (hình 1.25) Vật ờ xa màn chiếu hoặc xa phim chừng nào thì hình của nó sẽ to chừng ấy (hình 1.26). Vì vậy khi chụp phải để bệnh nhân sát phim. 33 Nhưng đối với các cơ quan ờ sâu trong cơ thể thì không thể áp sát màn chiếu hoặc phim vào được. Ví dụ tim; muôn các hình không bị lớn lên quá thì người ta đưa xa bóng ra (hình 1.25). Tuy nhiên không thể đưa bóng quá xa được vì cường độ cùa chùm tia X bị giảm xuống theo bình phương của khoảng cách. Như vậy thời gian chụp phải tăng lên quá dài. Người ta tính ra rằng nếu để bóng xa phim 2m thì những vật cách phim 10cm bị lớn lên rất ít, không đáng kể. Như vậy hình ảnh sẽ đúng với kích thước với cơ quan. Người ta gọi phương pháp ấy là chụp X quang xa (téleradiographie), thường áp dụng trong kỹ thuật chụp tim và chụp ganề 2Ể Hình hơi mờ không thật rõ Có nhiểu nguyên nhân làm mờ hình X quang. Hình 1.26 vạt xa phim hoặc màn chiếu chừng nào thì hình to ra chừng ấy 2.1. M ờ hình học r f • % • I ' « « \ # , / • Hình 1.25. bóng Xquang càng xa thì hinh của vật càng ít bị lớn lòn Vấn đề này là do nguồn phát ra tia X không phải bé bằng một cái chám, mà là một mặt phẳng nhỏ, vì vậy đường bờ hình nó tạo nên có một bóng mờ. Giả sử tiêu điểm phát ra tia X là một mạt tròn bé (hình 1.27) duờng kính ab, hình H của một điểm M cách phim một quãng d sẽ là một mật tròn đuòng kính cg. Néu nguồn phát ra tia X cách M một khoảng là f, thì cg có đô lớn là W n n . 34 eg = ab X d T eg càng lớn hình của điểm M càng bị mờ. Theo cong thức trên, muốn cho hình của điểm M rõ ta phải giảm ab, giảm d và tăng f. Giảm ab: bằng cách chế tạo bóng X quang có nguồn phát ra tia X (hay tiêu điểm) rất bé Giảm d; bằng cách kéo bóng ra xa Tăng f : bằng cách kéo bóng ra xa 2.2. M ờ do bệnh nhún Cứ động hoặc không nín thở được trong khi chụp (dễ khắc phục) 2.3. M ờ do tác dụng của những tia thứ Các tia này phát ra từ tất cả các điểm trong vùng của cơ thể bị tia X chiếu vào. Các tia thứ cũng sẽ tác dụng trên phim như các tia X sơ cấp đi từ bóng ra, làm cho hình bị mờ đi. Để loại trừ các tia thứ, người ta dùng những tấm lưới (grille) chỉ để cho tia sơ cấp đi qua. Cấu tạo của lưới chống mờ sẽ được mô tả sau. 2 J ề Ngoài ra một nguyên nhân nữa làm cho hình X quang không thật rõ là do những hạt của nhũ tương ảnh trên phim và nhất là những hạt của chất huỳnh quang, của màn chiếu và của các tấm tăng quang không thật nhỏ. 3. Hình bị méo mó Vị trí của vật xa tia thẳng góc của nguồn tia X chừng nào thì nó méo nhiều chừng ấy (hình 1.28) Do đó ta phải để vật cần chụp vào đúng hay gần tia thẳng góc Người ta cần tìm vị trí của tia này bằng nhiều cách. Nếu có màn chắn sáng, có thể đóng hẹp nó lại để tìm điểm trung tâm của chùm tia. í J< Có khi ngưỗi ta lắp vào dưới ống tụ quang một cái nắp, ở điểm trung tâm có một que đổng kéo dài ra được (như chân máy chụp ảnh), hoặc buộc vào đó một sợi dầy có hòn chì để tìm vị trí của tia trung tâm. Hiộn nay nhiểu máy dùng một bóng đèn nhỏ phía sau màn chắn. 4. Hình chồng lên nhau Hinh 1.28 Hình bị méo mó do hướng đi của tia tới Vì các cơ quan trong cơ thể xếp chồng lên nhau nên hình X quang của chúng cũng vậy. Để tách riẽng, các hình đó ra, ta phải xoay bệnh nhân qua nhũng hướng khác như để quan sát theo tư thế thích hợp. 35 IIIỂ BÀN MÁY X QUANG Bóng X quang phải được đỡ bằng một cái giá rất vững đẽ khòi bi rung lúc chup. Nó phải đưa qua lại được, lên xuống, đẩy ra xa, kéo lại gần, nghiêng đủ mọi phía dê dàng đê đổi hướng chùm tia X. Bệnh nhân phải được nằm hay đứng thoải mái đê khoi cựa luc chụp hoặc chiếu, và trờ qua lại được dễ dàng. Các máy hiện nay đểu thoả mãn các điểu kiện đó, Người ta thường dùng loại bàn có thể đê đứng, hoặc lật năm từ từ xuống được, nằm ngang, nằm đầu dốc xuống để có thể chiếu, chụp theo nhiểu tư thế khác nhau. IV. CHIẾU X QUANG 1. Kỹ thuật Trong phương pháp chiếu X quang ta cần những tia X có độ đàm xuyên trung bình: từ 70 đến 80KV. Nhưng cường độ thì rất thấp, chi cần từ 1,5 đến 3 miliampe. Các máy chụp X quang đểu dùng để chiếu được, trừ các máy bé xách tay. Màn huỳnh quang là một tấm bià trên có phù một lớp tinh thể tungstat calci (hay sunfua kẽm). Hiện nay người ta dùng sunfua hỗn hợp kẽm và cadmi. Chất này tạo nên một ảnh huỳnh quang vàng lục là màu tương ứng với độ cảm thụ cao nhất cùa mắt. Trên tấm bìa đó đặt một tấm kính thuỷ tinh pha chì dàv để bảo vệ người chiếu. Tia huỳnh quang của màn chiếu không sáng lắm, vì thế việc chiếu điện phải làm trong buồng tối. Muốn trông rõ, con mắt phải thích nghi với bóng tối. Nếu ngồi trong bóng tối 20 phút, mắt ta sẽ thấy rõ hơn 60 lần. Vậy lúc nào ta cũng phải ngồi trước bóng tối 15 phút rồi mới bắt đầu chiếu. Tuy nhiên, dù mắt có được thích nghi trong tối cũng không thấy rõ bằng ngoài sáng. Vì vậy quan sát hình chụp trên phim X quang bao giờ cũng thấy rõ chi tiết hơn là chiếu. 2. Những thuận lợi của phương pháp chiếu X quang và chụp X quang Lúc nào cần thấy chi tiết kiến trúc của một bộ phận như xương, phổi,...chụp X quang thấy rõ hem là chiếu vì được quan sát ờ ngoài sáng. Có những cơ quan như thận hay xương sọ, xương sống...thì chụp mới tháy được. Tuy thế, phương pháp chiếu cũng có một số thuận lợi. Khi chiếu ta có thể xoay bệnh nhân qua nhiều hướng khác nhau để khám xét các bộ phận theo đủ mọi hướng. Như thế ta có thể làm tách rời hình các cơ quan chồng nhau và thấy sự liên quan giữa các bộ phận. Phương pháp chiêu còn cho ta thấy sự chuyển động của các cơ quan: cơ hoành lên xuống khi thở, tim và động mạch chủ đập, sự di chuyển bất thường của trung thất, trong khi thở, nhu động cùa dạ dày, ruột.... f Nhờ phương pháp nắn trong khi chiếu, ta có thể biết một số cơ quan có thê di động bình thường hay bị dính, tìm điểm bệnh nhân đau. Trong khi chiếu ta còn có thể ép để làm xuất hiện những tổn thương bị che lấp và chụp các tổn thuơng đó. Tóm lại: hai phương pháp chiếu và chụp không mâu thuẫn với nhau, trái “lại nổ phải bổ khuyét cho 36 nhau và kết hợp với nhau. Thường phương pháp chiếu dùng để hướng cho phương pháp chụp, nhất là trong kỹ thuật khám X quang dạ dày và ruột. Nhưng chụp là phương pháp chủ yếu trong vấn đề chẩn đoán. Ngày nay người ta không dùng chiếu X quang dưới màn huỳnh quang để bào vệ cho thây thuốc cũng như bệnh nhân. Tất cả các chiếu X quang đều được tiến hành dưới tăng sáng truyển hình để giảm liều nhiễm xạ và chất lượng hình ảnh tốt hơn nhiểu. V. CHỤP X QUANG 1. Kỹ thuật Ta phải dùng những tia X phát xạ dưới một điện thế từ 50KV đến 100KV, 150KV và phải cho qua bóng dòng điện có cường độ lớn hơn khi chiếu nhiều (từ 50 đến 100- 200mA, và máy bây giờ đến 500-1000mA) để chụp thật nhanh. Cần phải chụp nhanh vì bệnh nhân không nằm yên hoặc nín thở lâu được; hơn nữa có những cơ quan như tim, dạ dày.ẽ.. vẫn chuyển động trong khi ta chụp, nên hình chụp sẽ bị mờ nếu không chụp thật nhanh. Người ta dùng những phim ảnh có lớp nhũ tương ăn hình cả hai mặt. Lớp ấy dày hơn và có nhiểu muối bạc hơn là phim chụp ảnh thường. Để rút ngắn bớt thời gian chụp, người ta ép kèm vào hai mặt phim hai tấm bìa gọi là tấm tăng quang. Một mặt của tấm bìa này có phủ một lớp chất huỳnh quang như tungstat cadmiử Lúc tia X chiếu vào, tấm tãng quang sẽ phát ra những tia sáng và tia tử ngoại tăng tác dụng của chùm tia X lên 10 lần. Nhờ vậy người ta có thể rút ngắn thời gian chụp xuống 1/10. Thời gian chụp nhanh hay chậm tuỳ thuộc cơ thể dày hay mỏng, cơ quan cần chụp ở nông hay sâu, và cũng tuỳ tính chất đâm xuyên của tia X. Dùng tia đâm xuyên mạnh thì òó lợi vì có thể chụp rất nhanh (dưới 1/10 giây) và có thể chụp xa được. Để điều khiển thời gian chụp, ở tủ điều khiển có một bộ phận (cái đổng hổ) gọi là kế điện miliampe giây (relais miliamperes-secondes). Bộ phận này cho ta thấy con số miliampe nhân với giây. Ví dụ: ta vận kim đồng hổ này lên con số lOOmAS. Như thế có nghĩa là máy sẽ phát ra cường độ 100mA trong 1 giây; cũng có nghĩa là 200mA trong 0,5 giây. Vậy cùng với một số mAS đã ấn định, muốn chụp nhanh hay chậm thì phải tăng hay giảm số miliampe sẽ sử dụng. Ở đổng hổ mAS có một bộ phận để tăng hay giảm tỷ lộ phần trăm miliampe đó, tuỳ theo yêu cầu của kỹ thuật. Ngoài ra điện kế mAS còn có thể tự động tăng tỷ số mili lên để đảm bảo số mAS đã ấn định, nếu trong luc chụp, cường độ tụt xuống. 37 I 2. Phương pháp loại trừ tia thứ Các tia X tới phim không phải chỉ gồm những tia ờ hóng ra. mà cả những tta thứ phát từ tất cả những điểm của cơ thể bị tia sơ cấp chiếu vào. Các tia thứ câp nay tạo thành một bóng mờ làm giảm chất lượng của hình X quang. Muôn tránh những bát lợi đó, người ta dùng những phương pháp sau đáy: • Dùng một bộ phận chắn sáng để thu bé chùm tia lại, chỉ cho qua số tia tới cẩn thiết, như thế số tia thứ sẽ giảm đi và hình sẽ rõ hơn. • Dùng những ống tụ quang có đường kính khác nhau đé tập trung chùm tia lại một vùng tối thiểu. Có khi người ta đặt vào dưới ông tụ quang một bóng cao su bơm hơi, để ép vào bộ phận chụp, làm cho vùng này mòng bcn đi, đông thời cũng loại ra được một số tia thứ. Nhờ vậy hình sẽ rõ hơn. • Dùng một lưới chống mờ (grille antidiffusante) (hình 1.29). Lưới này gồm những lá chì rất mỏng xếp song song theo hướng của tia X chiếu xuống phim, chỉ cho qua những tia sơ cấp như Aa, A ’a, Ab, A ’b 9 và một sô tia thứ cùng một hướng với tia sơ cấp như dd’. Còn những tia thứ như Cc, C c \ đi xiên có thể làm mờ ảnh, thì bị các lá chì ngăn lạiắ - Có một bộ máy làm cho cả hệ thông lá chì ấy di chuyển từ từ lúc chụp đẻ hình lá chì không in lên phim. Đây là loại lưới Porter Bucky. Nó thường gắn liên với bàn của máy. Nhưng cũng có những lưới cô định, như lưới Lysholm. Trong lưới này các lá ngăn tia thứ cực kỳ mỏng và hình của chúng thể hiện trên phim bằng những đường rất tinh vi như sợi tơ. Muốn chụp những bộ phận dày (ví dụ chụp sọ, cột sống, thận, dạ dày, ruột, thai nhi...) phải dùng lưới mới rõ. 3. Các phương pháp chụp X quang J ./ế Chụp X quang nổi (Stéréo radiographie) Một tấm phim X quang thường không cho ta thấy bề sâu của cơ quan. Muốn biết một vật ở phía trước hay ờ phía sau trong cơ thể, người ta chỉ có cách chụp nghiêng, hoặc xem hình vật ấy lớn lên nhiều hay ít, hoặc rõ hay mờ, khi so sánh hình chụp ở tư thế khác nhau (sấp hay ngửa). Nhưng còn có phương pháp chụp nổi, tốt hơn: người ta chụp hai phim tiếp theo. Mộ! phim đặt tiêu điểm của bóng cách đường giữa 3 cm bên phải và phim kia 3cm bên trái (khoảng cách của hai đồng tử mắt là 6cm). Đến khi xem phim đã chụp thì dùng một đèn đọc phim đặc biệt có tấm che ở giữa để ta có thể mỗi mắt chỉ nhìn vào mộc tám phim; mắt phải nhìn vào phim chụp với bóng ở bên phải, mất trái nhìn vào phim chụp với bóng ở bên tráiỗ Như thế ta sẽ thấy hình nổi hẳn lên. 3.2ệ Thực hiện hình cắt lớp bằng phim chồng nhau (série scopie Ziedses des Plantes): Đây là một phương pháp dùng hai tám phim chụp n ồ djttjA y g ỉên mộc cái đỀa đọc phim và xê xích qua lại để cho những hình ảnh của nhftlg v p ở vào cùng một mặt phẩng 38 với nhau lần lượt chổng lên nhau. Đối với mỗi vị trí của hai tấm phim chỉ những hình ảnh trùng nhau chổng khít với nhau thì thấy rõ, còn những hình ảnh khác thì sẽ mờ. Như thế ta có thể thực hiện được những hình ảnh theo từng lớp của cơ thể. Theo lý thuyết thì nếu ta chụp nhiều cập phim chụp nổi chừng nào thì có lợi chừng ấy, nhưng nếu chổng nhiều phim lên nhau quá thì hoá tối, nên người ta chỉ dùng hai cặp phim chụp theo hai đường thẳng góc với nhau. Hiện nay phương pháp này ít dùng, và người ta chỉ dùng kỹ thuật chụp cắt lớp dưới đây: J ắ3. Chụp cắt lớp (tomographie)(hình 1.30) Trên phim chụp thường, nhiều khi thương tỏn bị che lấp vì hình ở những mặt phẳng khác nhau chồng lên nhau. Mục đích của phương pháp này là làm cho ta chỉ thấy hình ảnh một lớp mỏng nào đó của một bộ phận trong cơ thể, còn các lớp khác thì xoá nhoà đi. Hlnh 1.30A. Chụp Xquang cắt lớp (I) Mặt nghiêng, (II) Đứng phía đầu bệnh nhân nhìn xuống Điểm G1D1 Hình ảnh của GvàD, sẽ giữ nguyên vị tri khi phim di chuyển từ trái qua phải (P1qua P2); Nhưng điểm H1 hình của H, ở đầu xa măt phảng SS sẽ không cố định trên phim nên bị xoá nhoà. Nguyên lý kỹ thuật đó như sau: Bóng X quang (B) và cát-sét phim F gắn liền vào hai đầu một thanh sắt dài (PP). Thanh này có thể qua lại chung quanh một trục ở khoảng giữa D. Bệnh nhân (BN) nằm trên bàn bóng sẽ chạy qua lại tmớc mặt: khi bóng chạy xuôi thì phim dưới bàn sẽ chạy nguợc. Sự di chuyển của bóng và phim phải theo hai nguyên tắc: đổng nhịp, song song ngược nhau và theo IĨ1ỘI tỷ lộ nhất định. Ở đây ta thấy bóng (B) và phim (F) di chuyén ngược nhau và tỷ số đường đi của chúng là K1/K2. 39 Ví dụ: ta lấy một điểm D trong cơ thể ờ ưong mặt phảng SS’ cùa trục quay. Hình của nó trên phim là D l. Khi bóng di chuyên từ PI qua P2 thì hình DI cùa đíẽm D di chuyển từ DI qua D2. Tỷ số đường đi cùa nó và đường đi cùa bóng đúng iheo tỳ lộ K1/K2. Vì vậy đường đi của nó bằng đường đi cùa phim, không dài hơn. khỏng ngản hơn. Do đó trong quá trình di chuyên hình cùa điêm D luôn luôn cô dịnh ưèn phim và hình của nó sẽ là một điểm rõ nét. Trái lại, đối với điểm H, không ờ trong mặt phảng cùa trục quay, khi bóng di chuyển từ PI qua P2 thì hình HI của điểm H di chuvển qua H2, đường đi cùa nó đỏi với đường đi của bóng sẽ không theo tỷ lệ kl/K 2 và sẽ dài hơn đường đi của phim. Do đó hình của điểm H sẽ không cố định trên phim nên nó bị xoá nhoà (hoặc có khi bị gạt ra ngoài phim như trên hình vẽ) Hình của tất cả các điểm ờ cùng trong một mật phẳng với trục quay (ví dụ điểm G) đều cố định trên phim khi phim di chuyển nên đều thấy rõ. Trái lại tất cả các điểm ờ sau hay trước mật phẳng đó sẽ bị quét mờ, và càng xa mặt phẳng đó sẽ càng mờ. Người ta điều chỉnh mặt phảng SS’ (gọi là mặt cắt) bằng cách điểu chỉnh điểm quay thanh p p \ Ví dụ chụp phổi thì ta điều chỉnh các lớp chụp cách nhau lcm , từ sau ra trước chụp 8 phim từ 5cm đến 12cm. Phương pháp chụp cắt lớp nói trên với bệnh nhân cô định và bóng cùng phim di chuyển theo đường thảng (của Grossmann và Chaoul) là phương pháp thường dùng nhất. Ngoài ra có những phương pháp khác: bóng và phim không di chuyển theo đường thẳng, mà theo vòng tròn (Bocage) hoặc theo đường xoáy Có khi người ta lại đê bóng cô định và cho bệnh nhân và phim quay tròn một góc (a) như nhau, xung quanh hai trục (Ol và 0 2 ) song song tương ứng với lớp cắt (P) ờ bệnh nhân và với phim (Vallebona) (hình l ẳ 30B). Muốn điều chỉnh lớp cắt, người ta đưa bệnh nhân ra trước hoặc ra sau trục 0 1 ẽ Thuận lợi của phương pháp này là người ta có thể dùng một máy chụp X quang thông thường và bố trí thêm một bộ phận đơn giản để làm cho bệnh nhân và phim cùng quay thì chụp cắt lớp được. Phương pháp chụp cắt lớp thường dùng để chụp phổi, mục đích để tìm những hang lao, u nang, dây chằng dính phế mạc. ung thư....mà ta không thấy rõ ở phim chụp thường. Phương pháp ốc. !b ị\ệ I sV này, cũng dùng để chụp xương sọ, trung thất, Hinh1.30BIMyclivpcttiapM6iVMM>ana động mạch chủ, thanh quản... 40 Chụp cắt lớp cùng một lúc (tomograhie simultanée) (hình 1.30C) Đối với kỹ thuật chụp cắt lớp thông thường dùng từ trước đến nay, người ta phái chụp mỗi lớp một lần. Ví dụ cần chụp 8 lớp thì phải chụp 8 lần. Như vậy liều lượng tia X mà bệnh nhân phải hấp thụ khá cao, ảnh hướng không tốt đến sức khỏe. Ngoài ra còn tổn hại máy. Để tránh những nhược điểm nói trên, hiện nay người ta dùng phương pháp chụp tất cả các lớp cắt vào một lần. Muốn thế người ta xếp vào một cái hộp tất cả số phim tương ứng với số lớp cần chụp. Các cat-sét xếp chổng lên nhau và cách nhau 0,5 đến lcm bởi một lớp cao su xốp. Để đảm bảo các phim ở những lớp dưới cũng có một đậm độ như phim ở lớp trên, người ta cho vào các cat-sét nằm trên những tấm tăng quang dày han là những tấm tăng quang ở cat-xét dưới. Như vậy trong phạm vi 80-100KV của chùm tia phát Ị&np bóng, các phim chụp các lớp khác nhau sẽ có một đậm Hình 1.30C. Chụp cắt lổp cùng một lúc độ như nhau. Các phim được đánh số từ trên xuống dưới. Ở máy hiện giờ, hộp đựng cat-xét chứa được 7 cat-xét chổng lên nhau. Trước khi chụp người ta chỉ cần điều chỉnh trục quay đúng vào lớp cắt trên hết. Và chỉ bầm nút một lần cho bóng phát ra ta sẽ chụp được tất cả các lớp cần chụp. 3.4. Chụp hàng loạt (sêri). Nhiều cơ quan chuyển động và biến đổi hình dạng nhanh như dạ dày, hành tá tràng, thực quản, đại tràng...phải chụp liên tiếp nhiểu hình mới phát hiện được hình bệnh lý. Để có thể giúp chụp nhanh và theo dõi những hình cần thiết trong khi chiếu, người ta dùng bộ phận chụp sêri có chọn lọc (seriographe sélecteur) thường dùng để chụp dạ dày. Trong kỹ thuật X quang tim mạch hiện đại, ngừơi ta dùng những máy chụp sêri với tốc độ rất nhanh, chụp được 6-8 phim một giây. 3.5ề C hụp động (kymograhie): là một phưomg pháp cho ta có thể ghi những hình ảnh một cơ quan đang chuyển động. Người ta dùng một tấm chì có những khe ngang đâm thủng song song cách đều nhau đặt vào sau tấm phim. Lúc chụp hình thì tấm phim di chuyển một đoạn chỉ dài bằng khoảng cách giữa các khe đó. Như thế trên tấm phim chụp ta sẽ thấy một dãy dải đậm song song chổng lên nhau, biểu hiện sự thay đổi hình của những lớp mỏng của cơ quan ta chụp. Tòm chị Khi' hờ Hinh1ế31. Phương pháp chụp động 41 Nguyên lý phương pháp chụp động: - Giữa bệnh nhân và phim, ta đặt một tấm chì có đục thùng một khe ngang dài. Chụp trên phim ta sẽ thấy một vạch dài AB, hai đầu A-B tương ứng với hai diêm a-b của hai bờ tim (hình 1.31) - Nếu cho phim di chuyển trong khi chụp thì trên phim sẽ có thể hiện mót dám mờ. Đám mờ này được tạo nên khi một dãy các đoạn AB được chụp kế tiep nhau và hình chổng khít lên nhau. Vì độ dài AB thay đổi(ở giai đoạn lâm thu thỉ ngăn lại đến giai tâm trương thì dài ra) nên đám mờ này có hình ràng cưa. Biên độ cùa các răng cưa này chính là biên độ co bóp của tim - Nếu tăng số rãnh lên nhiều, ta sẽ ghi được một số điểm của bờ tim nhiếu hơn (ví dụ 10 điểm trên bờ Tim). Thường các rãnh rộng 0,5mm và cách nhau 45mm. Đây là loại chụp động theo đường dài. Hình X quang của tim sẽ là những dải dài, hai đẩu có răng cưa, chồng lên nhau. Loại thứ hai là chụp động theo mặt phẳng. Nó khác ở chỗ là khi chụp thì phim đứng yên, nhưng tấm chì di chuyển, ở loại này, các khe chỉ cách nhau 15mm. Hình tim trên phim X quang giống như hình chụp thường nhưng hai đường bờ có răng cưa. ứng dụng : Phương pháp này thường dùng để chụp tim. Phân tích hình ràng cưa trên bờ tim người ta có thể: - Phân biệt được các vùng khác nhau của tim (tâm thất, tâm nhĩ, động mạch chủ..ẽ) - Biết được biên độ tim đập - Chẩn đoán một số bệnh như viêm màng tim, u cạnh tim 3.6. Chụp huỳnh quang Dùng để kiểm ưa sức khoẻ cho tập thể các cơ quan, xí nghiệp...người ta dùng máy chụp ảnh để chụp hình X quang trên màn huỳnh quang với những phim nhỏ 24x36mm như phim điện ảnh hoặc phim 7x7cm, lOxlOcm. Thường ngừơi ta chụp phổi để phát hiện lao là chủ yếu Với phương pháp này người ta có thể chụp được 500-600 người trong một buổi, tiết kiệm được phim và ưánh được nguy hiểm cho cán bộ chuyên khoa. Hình trên phim chụp huỳnh quang rõ hơn hình chiếu và nếu thấy những hình nghi ngờ người ta chụp lại với phim to .. 42 Chương IV BÓNG TẢNG SÁNG KẾT HỢP VỚI CHIẾU X QUANG TRUYỂN HÌNH VÀ CHỤP X QUANG ĐIỆN ẢNH Việc bóng tăng sáng ra đời đánh dấu một bước tiến quan trọng trong vấn đề chẩn đoán X quang. Kết hợp với máy truyền hình và máy chụp X quang cinê (điện ảnh) nó mở cho ngành X quang một con đường mới. Bóng này tạo điều kiện cho người thầy thuốc cũng như nhà sinh lý học nghiên cứu được sự chuyển động của các phủ tạng, các khớp xương... trong trạng thái bình thường cũng như bệnh lý. Nói một cách khác, người ta có khả năng nghiên cứu một số cơ quan không những về hình thái mà cả về cơ nãng. Hình chiếu X quang đưa lên màn truyền hình rất sáng và xem rõ được giữa ánh sáng ban ngày (không cần vào buồng tối) nhưng cường độ tia X sử dụng lại rất ít (chỉ 0,5mA). Hơn nữa màn truyền hình có thể đưa xa máy chiếu bệnh nhân, nên không bắt buộc nhà chuyên khoa Xquang đứng cạnh máy. nhờ vậy tránh được nguy hiểm cho người thầy thuốc. Với những khả năng nói trên, máy này là một phương tiện rất tốt trong chẩn đoán, nghiên cứu và giảng dạyề Ngoài ra đặt trong phòng mổ, nhà phẫu thuật có thể theo dõi được trong khi mổ hình Xquang cơ quan mổ trên màn truyền hình giữa ánh sáng của phòng mổ hoặc nhà chuyên khoa chấn thương có thể theo dõi được trên màn chiếu tình hình nắn xương cho bệnh nhân gãy xương. Hơn nữa với một hệ thống truyển hình hiện nay người ta đã bắt đầu tổ chức những máy Xquang có thể chiếu từ xa và điều khiển từ xa, thầy thuốc không phải đúng canh máy để chiếu và điều khiển máy. Iẽ NGUYÊN LÝ CỦA BÓNG TẢNG SÁNG l ề Nguyên lý Từ trước đến nay, những cải tiến các thiết bị X quang chỉ nhằm vào kỹ thuật chụp còn việc chiếu Xquang thì vần ở trong tình trạng thô sơ. Hình chiếu Xquang mờ, nên phải xem trong bóng tối. Khả nàng phân ly của mắt đối với hình chiếu trên màn X quang chỉ đến 5mm. Do dó, để quan sát hình đó, võng mạc cùa của mắt phải sử dụng tế bào que để nhìn trong bóng tối và không sử dụng được tế bào nón như khi nhìn ngoài sáng. Vì vậy, hình quan sát trên màn chiếu kém rõ, kém chính xác hơn. 43 Hình đó cũng không đủ sáng đê có thể chụp lẽn phim cinẽ. Do đó cân phai lãng dô sáng của hình trên màn huỳnh quang lên thì mới chụp cinê màn chiêu dươc. Ta đã biết, quang tuyến X tạo nên hình các cơ quan trên màn chiêu là những tia không mang điện. Do đó không thê dùng điện trường làm cho chúng khúc xa được. Vì vậy phải biến tia X thành những tia điện từ mới có thể làm khúc xạ các tia này và tâng độ sáng của hình mà chúng tạo nên. Nói một cách khác, ta chuyển đòi hình sáng cua tia X trên màn huỳnh quang thành một hình cấu tạo bời các điện tử. Chỗ sáng nhất trên màn huỳnh quang tương ứng với chỗ có mật độ điên từ lớn nhất trên hình điện tử, chỗ mờ tương ứng với vị trí có mât độ điện từ nhỏ. Với bóng tăng sáng hiện nay, độ sáng hình chiếu X quang có thê tăng lên từ 3000 đến 6000 lần. Với độ sáng đó ta có thê xem hình chiếu X quang giữa ánh sáng. Võng mạc mắt có thể sử dụng được tế bào nón để nhìn các hình đó với một độ tinh vi và chính xác cao hơn. Hình đó rõ hơn hình chiếu X quang thông thường trong buổng tối nhiều. Hình đó có thể chụp lên phim cinẻ hoặc đưa lên màn truyền hình. 2. Cáu tạo và cơ chế vận hành của bóng tăng sáng Bóng tãng sáng là một bóng bằng thuỷ tinh, hình trụ, có một độ chán khóng rất cao, đường kính 20cm, bề dài 40cm, bao bọc bời một cái vỏ cách điện bằng kim loại ờ ngoài (hình 1.32) ] 25.000 von Ị- ^ r 2 Hình 1.32. Sơ đố bóng tảng sáng 1. Màn hình sơ câp; 2. Bóng thuỷ tinh; 3. Màn huỳnh quang thứ phát; 4.Hệ thống quang học để xem trự tiếp; 5. Photocathot băng antimonat coesi, dưới tác dụng của các tia ánh sáng của màn huỳnh quang s phát ra các electron (e ); 6. Bệnh nhàn. ở một đầu của bóng đặt một tấm màn huỳnh quang. Sau màn này có dán mộc tám phủ chất antimonat coesi gọi là tấm âm cực phát quang (photocathot). Đẩu kia cùa bống hẹp lại như một cái ống và có đặt một màn huỳnh quang thứ hai bé (màn huỳnh quang thứ). Màn này phủ một lớp hỗn hợp sunfua và seleniua kẽm với những hạt cực kỳ tinh vi. Sau tấm màn này có một hệ thống quang học phóng đại hình ở màn huynh quang fliứ lên. 44 Dưới tác dụng của những tia ánh sáng của màn huynh quang sơ cáp được kích thích bởi tia X, tấm photocathot phát ra quang điện tử (photo-electron). Các quang điên tử này được gia tốc bởi một điện trường có thế hiệu 25.000 đến 30.000 vỏn; và nhờ một hệ thống thấu kính điện tử, sẽ hội tụ vào màn huỳnh quang thứ và phát ra ánh sáng. Diện tích của màn huỳnh quang thứ chỉ bằng 1/100 diện tích màn huỳnh quang sơ Cấp. Người ta giải thích nguyên nhân làm tăng độ sáng hình ờ màn thứ là do: - Màn này bé hơn màn chính 100 lần - Chùm quang điện tử được kích thích phóng ra với một gia tốc lớn và được hội tụ lại (1 photo-electron đánh vào màn thứ phát ra 2000 tia ánh sáng). Độ sáng của hình cuối cùng phát ra tương ứng với khả năng phân 4/10mm nên có thể thấy rõ được giưã ánh sáng (phạm vi cảm giác của tế bào nón), có thể chụp cinê được, và có thể đưa lên màn truyền hình. Nhưng hình đó bị thu bé lại khá nhiều. Vì vậy phải phóng đại nó lèn bằng kích thước thực của nó. Muốn thế có ba phương pháp: - Xem trực tiếp bằng một hệ thống quang học với một hay hai thị kính phóng đại - Chụp cinê bằng một máy chụp hình cinê phóng đại - Đưa hình đó vào một máy truyền hình Ở máy X quang tăng sáng truyền hình, phía bóng tăng sáng có màn huỳnh quang thứ, có bố trí ba cái cửa tròn để lắp ba bộ phận trên vào, và một cửa thứ tư để lắp vào một máy ảnh thông thường để chụp khi cần. n . NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CỦA MỘT HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH Một hệ thống truyền hình gồm ba bộ phận (hình l ử33) 1. Một máy chụp ảnh truyền hình (camera de television) để ghi những vật hay cảnh cần truyền đi 2. Một máy thu để chiếu lại những hình đó cho người xem ị 3. Một hộ thống điện tử trung gian thực hiện sự liên hệ giữa hai bộ phận trên để , chuyển các tín hiệu. Việc chuyển đi này có thế thực hiện được bằng sóng điện từ, đó là máy truyền hình dân dụng (gọi là truyền hình để tiêu khiển: television recresative) đúng là vô tuyến truyền hình; hoặc bằng dây điện bé. Đó là máy truyền hình công nghiệp và cũng dùng trong quang tuyến truyền hình. 1. Nguyên lý truyền hình Ở máy chụp ảnh truyền hình, người ta chuyển đổi ánh sáng thành một dòng điện tử. Đến máy thu hình (récepteur) người ta lại chuyển đổi dòng diện tử thành ánh sáng để chiếu lên màn truyển hình cho người xem. Dù là truyển hình tiêu khiển hay truyền hình công nghiệp thì nguyên lý cũng như nhau. Nghĩa là không thể truyền đi toàn bộ ảnh được, mà ảnh đó phải phân ra thành những điểm rất bé và các điểm này truyển đi sẽ được chiếu lên màn truyền hình với một độ sang đúng hệt như khi chụp. 45 ¥ 1 Hình 1.33. Sơ đồ một dày chuyển truyến hinh kết hợp với một bóng tăng sáng 1. Bóng Xquang; 2. Bóng tăng sáng; 3.Bóng ghi hinh Vidicon; 4 Trạm cung cấp điện trung ương (trạm ho tiêu); 5.Bóng truyền hình; 6.Tới một màn truyển hinh khác Để có cảm giác hình ảnh liên tục, mỗi một điểm sáng đó phải cực kỳ bé, bé bằng độ khả năng phân ly của mắt và thòi gian các điểm đó nối tiếp với nhau để tạo nẽn ảnh phải nhanh hơn thời gian tồn tại của hình kéo dài trên võng mạc, nghĩa là dưới 1/15 giâyẻ Như vậy ta sẽ thấy các hình liên tiếp nhau như trong điện ảnh. Sự phân chia ảnh ra từng điểm gọi là phân tích. Máy vô tuýến truyền hình đẩu tiên do Nippkov phát minh chạy bằng hai cái dĩa quay châm lỗ chạy đổng bộ. Đó là máy thô sơ chạy bằng cơ khí, không chính xác nên hiộn nay không dùng nữa. Nhờ những tiến bộ trong khoa học điện tử, người ta mới chế ra được máy truyền hình ngày nay. Ở máy truyền hình bầy giờ, sự phân tích ảnh thể hiện bằng một chùm điện tử di động tập trung lại bởi một hệ thống thấu kính điộn tử thành một chùm rất bé. Đầu bé nhất của chùm này tạo nên trên màn ghi hình một điểm gọi là vét sáng (spot) phân tích. Kích thước của vết này là kích thước của những điểm mà ngưởi ta trayẻn đi. Sự di chuyển của vết sáng gọi là quét. Điểm sáng đó phải quểt cực kỳ nhanh để giữ tính chất liên tục của những hình tiếp nhau. Tương ứng với sự phân tích ảnh là sự tổng hợp ảnh lên màn truyền hình ở máy thu. ở đây cũng có một vết sáng kích thước đúng như vết sáng phân tích và di chuyển đổng bộ với vết kia, chiếu liên tục lên một màn huỳnh quang và tạo thành ảnh ghi ở máy phát. 2ẽ Mô tả sơ lược các thành phần của máy truyền hình 2.1. Camera truyền hình (máy Ionoscop cấu tạo theo sơ đổ nguyên lý .ẳ hình 1.34) Bộ phận này là một cái bóng điện từ có nhiệm vụ ghi nMỊng hình ảnh của các vật hay cảnh vào một tấm màn đặc biột, và phân tích ảnh đó ra tfelg4&n- Hình đó đaạc đua 46 vào máy nhờ một hệ thống quang học như ống kính máy chụp điện ảnh. Tấm màn đóng vai trò tấm phim phủ muối bạc của máy chụp cinê. Màn này đặt ở một đầu bóng và ở đâu đối diộn có một cái ống chứa một sợi âm cực đốt nóng phát ra electron (canon électronique). Các điện tử này được tập trung lại thành một chùm bé hội tụ lại thành một vệt sáng cực kỳ bé trên tấm màn, nhờ tác dụng của một hệ thống thấu kính điện từ gồm hai tấm hình cực (plaque) có châm một lỗ bé ở giữa, đật phía trước sợi âm cực, tấm đặt xa lỗ bé hơn tấm đặt gần. Hai tấm điện cực này có một điện thế cao nên hút mạnh điện tử ra phía trước. Hình 1.34. Máy Inocop: một loại máy cũ để dễ hiểu sơ đổ nguyên lý 1. Ánh sáng; 2. Hình quang học; 3. vết sáng (spot); 4. Tấm khảm (mosaique); 5. Tấm tín hiệu; 6. Chù điện tử; 7. Thu điện; 8. Dòng tín hiệu; 9. Bôbin di chuyển; 10. Bôbin tập trung; 11. Màn ghi và phân tíc ảnh: tấm mica (a), tấm bạc (b), bụi bạc có coesi (c). Ngoài ra với tác dụng của một điộn trường hoặc một từ trường giữa hai cặp điện cực đặt thẳng góc nhau, người ta có thể làm di chuyển chùm điộn tử, làm cho chùm này quét trên tấm màn theo chiều nào cũng được; ngang, dọc, xoáy ốc... Nếu là điên trường thì các tấm điện cực nằm trong bóng, nếu là từ trường thì các tấm điện cực nằm sát bên ngoài. Tuỳ điện trường cao hay thấp, chùm điện tử sẽ quét nhanh hay chậm trên màn ghi hình. Điện từ trường biến thiên đó được điều khiển tự động do một hệ thống trung gian là trạm hoa tiêu. Việc ghi hình vào tấm màn thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, dựa trên nguyên lý “tích trữ điện tử” phát minh do nhà bác học Nga Zworykin. Màn ghi hình (để truyền đi) là một tấm mica, một mặt áp vào một tấm bạc và mật bên kia phủ một lớp bụi bạc chứa coesi. Lớp này gọi là mặt khảm (mosaique) (hình 1.34). Ta có thể cho mỗi hạt bụi bạc kèm với tấm bạc là một tụ điện cực bé có lớp mica cách giữa làm điện môi. Dưới tác dụng của ánh sáng của vật hay cảnh ở ngoài chiếu vào, các hạĩ bụi có tính nhạy cảm do coesi, sẽ phát ra electron tỷ lệ theo cường độ của ánh sáng chiếu vào. Các elecữon này nạp điộn vào các tụ điộn cực bé đó và thế hiộu của hai má tụ điện tỷ lệ theo cường 47 độ ánh sáng chiếu vào. Chùm tia diện từ quét trên tấm màn sẻ làm phóng dicn lán lượt các tụ điện cực bé đó qua một dây điện trờ, và thê hiệu dòng dién này cũng t> lệ theo cường độ của ánh sáng chiếu lẻn các tụ điện cực bé nghĩa là lên các hat bac. ‘Sự phân tích “ ảnh thành từng điểm bé truyền đi, phát đi mỗi giây hơn 10.000 tín hiẽu. Như vậy các tín hiệu này tương ứng với sự biến đổi cường độ ánh sáng cúa mỗi điém thành một dòng điện biến thiên gọi là dòng tín hiẻu (hay curant Video). Dòng điện này rất yếu, chi vài microampe, vì vậy cần được khuyếch đại lên ngay ờ máy chụp (cho vào lưới cùa mội máy đèn khuyếch đại) trước khi được chuyển vào trạm trung gian bâng dây cách điện tốt, để rồi được đưa đi xa bằng sóng điện từ (vô tuyến truyền hình tiêu khiển) hay bằng cáp (truyền hình công nghiệp và truyền hình X quang). Hinh 1.35 Bóng Vidicon 1 .Bôbin tập trung 2.Bôbin di chuyển 3.Tấm tín hiệu 4.Sợi âm cực õ.Điểm sáng 6. Hệ thống quang học Hinh 1.36. Bóng truyển hình 1. Nguồn phát electron 2.Bôbin tập trung và di chuyển 3.Chùm electron 4.Điểm sáng 5.Màn huỳnh quang truyền hình 6.ống Weinelt Máy chụp hình vô tuyến trước kia cồng kềnh hoặc quá phức tạp, khó bảo quản. Có nhiều loại ; bóng chạy theo hiệu ứng quang điện ngoài Ionoscop 1928 (hình 1.31) là bóng đầu tiên; super inoscop; bóng Farsworth 1934; orhicon 1939; image orthicon 1945. Trong truyền hình công nghiệp hiện nay, các loại bóng nói trên được thay Ihế bằng những bóng bé chạy theo “hiệu ứng quang điộn ưong”, gọn hơn và bền hơn, cho phép áp dụng vào truyển hình X quang được. Loại này theo nguyên lý “hiệu ứng quang điện trong” như sau :photon ánh sáng đánh vào nguyên tử không đánh bật electron ra ngoài, mà chỉ làm electron thay đổi quỹ đạo trong nguyên tử, và do đó tính dản điện của chát chịu tác dụng electron thay đổi quỹ đạo ưong nguyên tử, và do đó tính dản điện của chất chịu tác dụng của Photon biến đổi theo tỷ lộ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào. Trong các loại bóng đó có: bóng Vidicon (MỹXhình 35) hiộn nay dùng vào máy X quang, Resistron(Đức) Staticon (Anh), ở bóng Vidicon, tám tiu Ịụộu gần trong suốt phì một lớp bán dẫn seleni hoặc sunfua cadmi hay trisunfua aotụnọin hay naột phúc hợp mà nhà sản xuất giữ bí mật. 48 2.2. Máy thu truyén hinh (hình 1.36) Nó có nhiệm vụ thu ảnh của máy phát truyền đến và chiếu lên cho người ta xem. Nó là một bóng âm cực hình tháp bốn góc mà bề mặt ờ đáy là màn truyển hình. Sự tổng hợp ảnh được thể hiện trên màn này (màn huỳnh quang) bằng mót vết sáng di chuyển đồng bộ với “vết sáng phân tích”. Vết sáng đó cũng tạo nên bới một chùm điện tử phát từ một nguồn phát điện tử (canông điện từ) đặt ớ đính tháp. Chùm đó di chuyển cũng do tác dụng của những “bôbin di chuyển” như ớ bóng chụp. Cường độ chùm điện tử được hiệu chỉnh do một bộ phận rất quan trọng gọi là ống Weinelt (một hệ thông thấu kính điện tứ) có nhiệm vụ nhận dòng tín hiệu (courant Video) cùa máv phát chuyên đến. Những thay đổi nhanh chóng cường độ dòng điện đó rất đổng bộ với những thay đổi ở máy chụp, và hiệu chỉnh cường độ của chùm âm cực chiếu ảnh truyền đến lên màn huỳnh quang. Kích thước của bóng điộn tử này chỉ 25cm đến 50cm theo đường kính chéo, hay có thể bé hơn nữa và phát ra một hình rất sáng có thể chiếu lên màn điện ảnh nhở một hộ thống quang học. 2.3. Hệ thống trung gian hay trạm hoa tiêu Vai trò của hệ thống này là hoà hợp hoạt động của bộ phận phân tích và bộ phận tổng hợp, làm cho các hiện tượng quét của máy chụp truyền hình hoàn toàn đồng bộ với hiện tượng quét cuả máy chiếu hình lên màn truyền hình. Nó còn cung cấp dòng điện cho các bôbin điều khiển di chuyển của chùm điện tử và cho canông phát điện tử ở máy phát cũng như ở máy thu. ở đó còn có hộ thống khuyếch dại dòng tín hiệu (courant Video), hệ thông điều chỉnh các bôbin di chuyển và hệ thống làm thay đổi độ đậm nhạt khác nhau ở hình chiếu lên. Sư truyền hình đi xa có thể thực hiện bằng sóng vô tuyến điện hoăc bằng dây. Trong trường hợp này, có thể đấu nhiểu màn truyền 'hình vào một lúc và đạt các màn này ở những phòng khác nhau. Đó là một điều kiện rất thuận lọi cho viêc giảng dạy và cho việc theo dõi trên màn truyền hình tình hình các cơ quan trong khi đang mổ. 3. Đặc tính của cᣠloại quét Vấn đề quét có một tầm quan trọng đặc biệt đối vói giá trị của hình truyền hình. Sự quét là do di động của vật sáng trên tấm màn, và độ tinh vi của ảnh phát ra phụ thuộc vào sô vạch trên một đơn vị diện tích. Có nhiều kiểu quét: quét vạch ngang, quét theo đường hình sin, theo hình xoáy ốc (hình 1.37). Trên thế giới hiện nay chỉ dùng kiểu quét vạch ngang là kiểu tốt nhất. Lọai quét này tương ứng với sự di chuyển của vết sáng trên màn ghi hình theo từng đường ngang như ta gạch trên một tờ giấy. Ở trên màn huỳnh quang của máy truyền hình chiếu hình lên cho người xem, cũng có một vết sáng kích thước đúng như thể chạy đồng bộ với vết Sáng ở máy phát và vạch những đường in hệt như thế. 49 Hinh 1.37. Các kiểu quét I .Quét xoắn ốc 2.Quét hình sin 3.Quét vạch thảng Biết sô' vạch là bao nhiêu, người ta tính được dẻ dàng khoang cách giữa các vạch ò màn ghi hình cùa máy phát và độ tinh vi cuà hình chiêu lèn màn truyén hình cùa máy thu. Sô' vạch quét là 441 ờ châu âu, 505 ở Mỹ và sau này là 625 ớ cát máy truyền hình công nghiệp quốc tế, kể cả của Liên Xô. Sô vạch ở Pháp đã lèn đến 819. Trong trường hợp đó tín hiệu bé nhất trên màn ghi là 9mm: 819=l/100mm. ờ màn truyén hình cao 30cm, nó tương ứng với một điểm khoảng 4/1 Omm. Kích thước đó nhìn dưới một góc phát đạt mức khả năng phân ly của mặt đứng cách khoảng lm nhìn giữa ánh sáng. Dưới khoảng cách đó mắt sẽ thấy rõ những đường vạch. Vết sáng phải tắt đi khi đến cuối mỗi đường vạch, đé xuống dòng, và vạch tiếp đường dưới hoặc khi đi đến cuối đường vạch cuối cùng của hình để nhảy lẻn phía trén hình và vạch lại từ trên xuống dưới. Thời gian tất vết sáng đó cực kỳ nhanh, nó chiếm chỉ 1/10 thời gian của tín hiệu nên mắt không thấy được do hiện tượng hình kéo dài của võng mạc. Tổng sô thời gian chuyển một hình đi là 1/25 giây. Nó tương ứng với một chu kỳ của dòng điện thành phố. ffl. CHỤP X QUANG ĐIỆN ẢNH - CHỤP ẢNH HÌNH TẢNG SÁNG (Radiocinématographie- Ampliphotographie) Vấn đề chụp X quang điện ảnh đã được nghiên cứu từ 25 nãm nay, nhưng không có kết quả, mãi đến nay nhờ sự ra đời của máy tăng sáng X quang mới đựoc giải quyết. Khó khăn từ trước đến nay là do hình chiếu ở màn huỳnh quang quá mờ, không dủ sáng để chụp với tốc độ của phim chụp cinê, đòi hỏi chụp tối thiểu 16 ảnh một giầy. Người ta đã dùng những ông kính rất sáng (F: 0,75 đến 0,55) nhưng két quả vản kém, còn muốn tăng cường độ tia X lên thì không thể được vì bóng không thể chiu được một cường độ cao như thế kéo dài, và cũng nguy hiểm cho bẻnh nhân. Còn phương pháp chụp trực tiếp như chụp sêri X quang thông thttòng nhung với một nhịp độ rất nhanh rồi chụp lại các phim đó vào một cuộn phim ãn ô đế chiếu, cũng không thực hiộn được vì nhiều lý do: cường độ tia X phát n không đủ sáng, phim to, phải dùng tấm tăng quang khi thay cat-sét không làm ^ những khó khẩn nói trên, phương pháp chụp X quang chỉ nằm trong phạm vi nghteo cúu, không áp dụng được trong thực tế. 50 Nhưng hiện nay với máy tăng sáng, độ sáng của hình X quang phát ra cho phép chụp ciné được một cách dễ dàng. Người ta chup tốc độ bình thường: 16 đến 24 anh một giây, tốc độ nhanh : 64 ảnh, tốc độ cực nhanh: 200 ảnh. Có thể dùng phim cinê 16 hoặc 35mm. Ngoài ra người ta còn dùng máy ảnh với cỡ phim lOxlOcm để chụp lại hình trong bóng tăng sáng với tốc độ nhanh để ghi hình. IV. ÁP DỤNG MÁY TẢNG SÁNG XQUANG TRƯYỂN h ì n h v à c h ụ p X QUANCỈ ĐIỆN ẢNH Hiện nay máy này được áp dụng rộng rãi trong kỹ thuật chẩn đoán xquang hiện đại cũng như trong nghiên cứu. Áp dụng chủ yếu của Xquang truyền hình là trong kỹ thuật thông tim và chụp tim mạch bơm thuốc cản quang. Nhờ máy truyền hình, người ta có thể theo dõi rõ ràng giữa ánh sáng đường đi của ống thông cho vào tim hay vào các động mạch, theo dõi được khi bơm thuốc cản quang vào. Kỹ thuật chụp động mạch chọn lọc, nhờ có máy truyền hình, hiện nay được áp dụng rất phổ biến. Không phải chỉ để chẩn đoán các bộ máy tuần hoàn, mà chủ yếu các bệnh ở các phủ tạng (các khối u...) ở thận, gan, lách, não...Ngoài ra máy truyền hình còn giúp các nhà phảu thuật theo dõi được giữa ánh sáng hình các cơ quan trong khi mổ (ví dụ như các ống mật bơm thuốc cản quang...), hoặc tìm các vật lạ, hay nắn xương gãy.... Máy truyền hình còn có một thuận lợi nữa là nó cho phép nhiều người cùng theo dõi được tình hình các cơ quan trong khi chiếu; hoặc giúp giảng dạy sinh viên với một màn hình đặt ở lớp học xa máy Xquang. Kết hợp với phương pháp chụp điện ảnh Xquang, máy này là một công cụ quí giá để chẩn đoán, nghiên cứu và giảng dạy .Ta có thể theo dõi được vận động của các cơ quan trong trạng thái sinh lý bình thường cũng như trong trạng thái bệnh lý, mà với phương pháp Xquang thông thường không thấy rõ được. Ngoài ra có những cơ quan hoặc vận động quá chậm, hoặc quá nhanh, mắt thường không thấy được rõ các vận động đó, ví dụ :đối với một cơ quan vận động nhanh, ta có thể chụp nhanh và khi chiếu cho tốc độ chậm lại, nhờ đó ta có thể phân tích được các chi tiết của vận động đó, như vận động của thanh quản khi phát âm, khi hát, của hạ họng khi nuốt,... Nhờ phương pháp chụp điộn ảnh Xquang, người ta biết rõ hơn sinh lý của nhiều cơ quan mà trước đây người ta chỉ có một khái niệm thô sơ; ví dụ: nhu động của đường mật, của bể thận, niệu quản, ống dần trứng, tử cung,w..., trên ống tiêu hoá, dạ dày, ruột, thực quản..., ta có thể phát hiộn được những vùng cứng không có sóng nhu động và chẩn đoán sớm được ung thư. Phim chụp cinê Xquang còn cho ta nghiên cứu được sự vận động của các cơ quan sau khi mổ. Ví dụ như: cắt dạ dày và nối vị tràng, ghép thực quản hay bàng quang bằng ruột, ghép niệu quản,.. Trên đây chỉ nêu một sô' ví dụ điển hình ưong những áp dụng rộng rãi của máy Xquang truyền hình và chụp cinê. Đây chỉ mới là bưóe đầu, và chắc chắn trong tương lai có nhiểu áp dụng thiết thực hơn nữa vào việc nghiên cứu và chẩn đoán bệnh hàng ngày. 51 Chương V CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH VÀ TẠO ẢNH BÀNG CỘNG HƯỞNG TỪ I. CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH 1. Đại cương 1.1. Lược sử Máy chụp cắt lợp vi tính( Computer Tomography Scanner) do nhà vật lý người Mỹ A.M.Cormack và kỹ sư người Anh G.M hounsfield phát minh năm 1971. Phát minh này có tầm quan trọng ngang phát minh ra tia X của Roentgen năm 1895 nên đã được giải thưởng Nobel vế y học năm 1979. Năm 1963 Cormack chứng minh có thể tính được hệ sô' hấp thụ của một cấu trúc phẳng và đo được sự thay đổi cường độ của chùm tia được truyền đi. Ông xây dựng một mô hình thực nghiệm trong đó sử dụng một nguồn nhỏ thu hẹp tia gama rồi dùng máy đếm Geiger Muller đo cường độ chùm tia phát đi đã bị hấp thụ một phần. Theo ông, những kết quả trên có thể áp dụng được vào Y khoa. Năm 1967 Hounsfield nghiên cứu những hình ảnh và kỹ thuật lưu trữ số liệu ờ máy tính. Lúc đó ông phụ trách bộ phận y học của Labô trung tâm nghiên cứu của công ty E.M.I (Electro - Musical instruments). Mục đích phần nghiên cứu của E.M.I do ông phụ trách là đo sự truyền tia X qua một bộ phận cơ thể theo tất cả mọi hướng và chú ý tới các thông tin liên quan vói thành phần cấu tạp củafcơ thể đó. Ông thấy rằng chỉ có máy vi tính mới có khả năng thực hiên được điều đó. X) . Ngày 1/10/1971 hình sọ não đầu tiên chụp bằng-máy cắt lợp vi tính được thục hiện ở một bệnh viên ở Luân Đôn. Thcri gian chụp và tính toán để có được một quang ảnh lúc này phải mất hai ngày. Các tiến bộ về kỹ thuật phát triển rất nhanh. Năm 1974 Ledley (Mỹ) hoàn thành chiếc máy chụp cắt lớp vi tính toàn thân đầu tiên. Thời gian để có một quang ảnh phải mất vài phút vẫn chưa thuận tiện cho việc ứng dụng trong lấm sàng. Năm 1977 máy chụp cắt lớp vi tính, một quang ảnh chỉ còn mất 20 gi&y. Hiện nay (1995) vói máy thông thường, một quang ảnh phải mất 3 giây, vói máy hiện dại hơn chỉ mất 1 giây và với máy tối tân, chụp được nhanh chỉ mất 1/10 giây đốn 1/30 giây. Vể tên gọi máy chụp cắt lớp vi tính: người Anh, Mỹ gọi IỀiSỊT Scanner (Computer Tomography hoặc Computer Tomography Scanner), PMp thơờng gọi là Tomodensitometrie hoặc Scanner. ii0^ 52 Ớ Việt Nam máy chụp cắt lớp vi tính đầu tiên có vào 2/1991 đặt ờ bênh viện Hữu nghị Việt Xô và số lượng máy ngày càng nhiều. 1.2. Nguyên lý cấu tạo Trong máy chụp cắt lớp vi tính người ta vẫn dùng quang tuyến X, nhưng phim X quang được thay bằng bộ cảm biến điện tử (electronic dectector) nhạy cảm hơn phim X quang gấp hàng trăm lần. Vì vậy với sọ não, máy chụp cắt lớp vi tính có thể phân biệt được rất rõ các thành phần cấu tạo bên trong như chất trắng, chất xám, các não thất, các khối u, các khối máu tụ... mà vói phim X quang thông thường ta không biết được (hình 1.39) PM im J< auANũ SỔcÁm B iÊ n &IẸN t J ( c ie c T R O K iic D c re c ro M ; <Õ Máy ohpp X quang Mầy chyp o ắ t lốp vl t í n h Sau khi chùm tia này đi qua cơ thể bệnh nhân, bộ cảm biến điện tư sẽ iru>ẽn tín hiệu về trung tâm hệ thóng thu nhận dữ kiện (data acquisition system : D.A.T) dé mã hóa và truyền vào m áy tính với một độ chính xác rất cao độ hấp thụ cùa ch ù m lia này. Hình chiếu của một chùm tia sau khi đi qua một bộ phận cùa cơ thé vào bộ cám biên khỏng đủ để có thể tạo được hình ảnh cấu trúc cùa một mặt cắt. Sự di chuyển vòng quanh bệnh nhân cùa chùm tia này theo một măt phảng cắt thực hiện một loạt các phép đo. Ở mỗi vị trí cùa chùm tia, một mã sô về độ suy giảm tuyến tính (linear attenuation) được ghi nhớ trong bộ nhớ. Khi chuyển động quét kẽt thúc, bộ nhớ đã ghi nhận được một số rất lớn những số đo tương ứng với những góc khác nhau trong mặt phảng quét. Tổng hợp những sô đo đó và nhờ máy vi tính xứ lý các sô liệu dó ta có những kết quả bằng số. Nhờ những bộ phận tinh vi khác có trong máy, các sô' đó được biến thành hình ảnh và hiện trên màn ảnh máy thu hình. 1.3. Nguyên lý tái tạo lại hình theo ma trận. Đơn vị Hounsfield Máy vi tính với các phương pháp toán học phức tạp, dựa vào sự hấp thụ tia X ờ mặt cắt, tạo nên hình cấu trúc mặt cắtỗ Nguyên lý việc tái tạo lại thành hình từ các số phụ thuộc vào các con sỏ chứa trong ma trận tức là các cột và các dẫy. Những cột và những dẫy này tạo nên các đơn vị thể tích cơ bản gọi là Voxel (Volume element), chiều cao của mỗi Voxel phụ thuộc vào chiều dày của lớp cất, thường là từ 1 đến 10 mm. Mỗi Voxel hiện lên ảnh như một đơn vị ảnh cơ bản hay là Pixel (Picture element), cũng có nghĩa là Voxel trong ma trận biến thành Pixel trên ảnh. Tổng các ảnh cơ bản đó hợp thành một quang ảnh. Tùy theo mức độ hấp thụ tia X cùa mỗi Voxel mà mỗi Voxel có một mật độ hay tỷ trọng quang tuyến X (Radiologic density) khác nhau và thể hiện trên màn hình là các Pixel có độ đậm nhạt khác nhau. Hỉnh 1.40 Câu trúc hâp thụ tia X càng nhiều thì mật độ hay tv trọng quang tuyến X càng cao, vì vậy người ta còn gọi phương pháp chụp cắt lợp vi tính là chụp cắl lớp đo tý ưọng (tomodensitmetrie). Dựa và hệ số suy giảm tuyến tính (linear attenuation coefficient) của chùm tia X khi đi qua một cấu trúc, người la có thể tính ra tỷ trọng của cấu trúc đó theo đơn vị Hounsfield qua công thức 54 M (x)-M (H 20) N(H) = ------------------- X K M(H20) N(H) là tỷ trọng của một cấu trúc X tính theo đơn vị X tính theo đơn vị Hounsíìeld. M(x) là hệ số suy giảm tuyến tính của quang tuyến X khi đi qua một đơn vị thê tích cấu trúc X. K là hệ số có giá trị bằng 1.000 theo Hounsfield đưa ra và đã được chấp nhận. Theo công thức trên thì tỷ trọng theo đơn vị Hounsfield của: - Nước tinh khiết (H 20) là o đơn vị Hounsfield - Không khí là -1.000 đơn vị Hounsfield - Xương đặc là +1.000 đơn vị Hounsfield Máy chụp cắt lớp vi tính hiện nay thường có nhiều ma trận : 252 X 252, 340 X 340 và 512 X 512. Máy thế hệ 4 có cả ma trận 1.024 X 1.024 = 1.048.575 đơn vị thể tích(Voxel). Điều này chứng tỏ con số đo lường rất lớn và độ phân giải rất cao của hình chụp cắt lớp vi tính. Thí dụ với ảnh chụp trong ma trận 512 x512, Pixel có diện tích bé hom 1 mm2 rất nhiều, với cạnh có chiều dài 0,2 mm. Ma trận tái tạo càng lớn thì cho ảnh càng chi tiết, nghĩa là trong ma trận 512x512 sô' lượng thông tin cần xử lý và lưu trữ tăng so với khi dùng ma trận 340x340. Tuy nhiên lọai ma trận 512x512 cần nhiều thời gian hơn loại 340x340 để tạo ảnh và chiếm khoảng rộng hơn trong bộ nhớ để lưu giữ ảnh trong đĩa từ. Như vậy với một đĩa từ nhất định và chỉ dể lưu trữ một loại ảnh thì số lượng ảnh lọai ma trận 512x512 được lưu trữ sẽ ít hơn so với lọai 340x340. Trong khám xét hàng ngày thì dùng loại ma trận 340x340 là đủ, nhưng muốn khám xét những chi tiết nhỏ như tai trong hoặc tổn thương rất nhỏ trong não thì nên sử dụng loại ma trận 512x512 họăc 1024x1024. 1.4. Đặc điểm hình ảnh Máy chụp cắt lớp vi tính cho phép phân biột được những sự khác biệt rất nhỏ của những tổ chức có tỷ trọng khác nhau. Trong cơ thể con người nó có thể mã hóa khoảng từ hai nghìn đến bốn nghìn mức độ khác nhau (tùy loại máy) về tỷ trọng giữa cấu trúc có tính chất khí và cấu trúc có tính chât xương. Một máy thu hình được biến thành hình ảnh những mã số đã có. Tuy nhiên với mắt thường ta chỉ có thể phân biệt được từ đen đến trắng khoảng 12 đến 20 mức độ khác nhau. Như vậy có một sự bất cân xứng giữa số lượng thông tin chứa trong bộ nhớ có hàng nghìn mức độ về tỷ trọng với mắt thường chi cho phép phân biệt được dưới hai mươi mức độ. Để giải quyết vấn đề này người ta phải áp dụng phương pháp mờ cửa sổ gắn với bậc thang xám trên màn hình để nghiên cứu. Cửa sổ được xác định bằng điểm giữa của cửa sổ (Center hoặc Level) và độ mở rộng của cửa sổ (Width) trên giải đơn vị Hounsfield. 55 Nếu cửa sổ mỡ rộng hết mức, xương thể hiện bảng hình tráng, không khi hình đen và cấu trúc có tính chất dịch có hình xám, hình ảnh thu được gióng như hình môt phim X quang thông thường. Trái lại nếu ta chọn điểm giữa cùa cửa sổ là sổ đo tỳ trong trung binh của cấu trúc cần khám xét, sau đó điểu chinh cửa sổ hẹp lại một cách thích hơp sẽ ihấy trên màn thu hình sự sai biột về đậm độ rất rõ của những bộ phận phía trẽn cửa sô sẽ có hình trắng và những cấu trúc có tỷ trọng ờ phía dưới cừa sổ sẽ có hình đen. Thí dụ trên một mặt cắt ở sọ nêu chọn diêm giữa của cửa sổ là 35 đơn vị Hounsfieid. độ mở cùa cửa sổ là 100 đơn vị Hounsíìeld, ta có thể thấy rõ hình các não thất với dịch não tủy và hình của các chất xám, chất trắng của não, hình của khối u, khôi máu tụ, khối áp xe... với đậm độ rất khác nhau. Nếu ta muốn tìm vỡ, gãy xương ờ sọ thì ta phải chọn diểm giữa của cửa sổ là 240 đơn vị Hounsíìeld và độ mở của cửa sổ là 2.000 đơn vị Hounsíìeld. Còn ờ phổ, tùy nơi ta muôn khám xét là nhu mô phổi, trung thất hoặc xương... mà ta phải chọn điểm giữa của cửa sổ và độ mờ cửa số khác nhau. -r -iooo- ♦ Boo. *6oo- + 4oo. + 30A.------ 0. - 200. - 400 . -Ẩoo. -ỠO0- . I- 4000 4 * 0.00 70 50 54. (0 , u -lo %N\ -lo o J C  U T R Ó C Ạ V _ y » A M R Õ l f“VA£M VỔ, M a u C u e MAU T ụ ►*•>«*> C H Â Í x Á m »*^ __ * ' C H A -r T R Ả M O P H Ũ I W > MCVKC H O Ạ .I t J pií"“.(ịũ« 1 cÂ.Ú TR ức MƠ .......... i ----- Bậc thang hấp thụ cúa Hounsfiel Khác với chụp X quang thường quy, trong đó tất cả các thông tin đếu nàm trên phim còn trong thăm khám bằng chụp cắt lớp vi tính thì toàn bộ thông tin chúa trong bộ nhớ và người điều khiển chỉnh lý máy để chọn các hình ảnh có ý nghĩa cho chẩn đoán. Những hình ảnh hiện trên màn hình của máy thu hình được trình bảy dưới dạng như người quan sát nhìn mặt cắt thăm dò từ dưới chân bệnh nhân nhìn Iẽo: dó ỉằ nhflng mặt cắt chụp cắt lớp theo trục ngang, thảng góc với trục của cột sống. 56 Tuy nhiên những mật cắt này thường liên tiếp và sát nhau, nên máy tính có kha nãng ráp những mặt cất này lại và tái tạo đế cho ta những hình anh tương ứng theo các mặt pháng tự chọn như mặt phắng đứng dọc giữa (plan sagittal) hoặc theo mặt phăng đứng ngang (plan frontal)..ỗ Như vậy máy chụp cắt lớp vi tính không phải chỉ là máy đơn thuán cho ta hình ảnh cắt lớp theo trục ngang mà còn có khả nãng cho ta những hình ảnh cắt lớp theo cả trục đứng nữa, tuy hình ảnh cắt lớp theo trục đứng không có chất lượng tốt như trục ngang. Độ phân giải của hình ảnh tái tạo phụ thuộc vào chiều dày và khoảng cách giữa các mặt cắt theo trục ngang. Hiện nay với máy chụp cắt lớp vi tính xoắn ốc (Helical Scanner hoặc Balayage spirale volumique), bóng phát tia X và bộ cảm biến quay liên tục trong khi bệnh nhân chuyển dần vào khung máy, sơ đồ quét và tạo ảnh sẽ là một hình xoắn ốc liên tục và các ảnh tái tạo sẽ có độ phân giải cao hơn. Hình 1.41. Tái tạo hlnh ỉn h từ m ft phẳng ngang thành m ft phẳng đứng k.Heĩ« kíM Hình 1.42. Sd đồ chụp cắt lớp vi tính theo hinh xoắn ốc Người ta có thể sử dụng máy chụp cắt lớp vi tính để có một hình toàn thể như phim chụp X quang ồ tư thế thẳng hoặc chếch hoặc nghiêng, bằng cách đi này thường mờ đầu cho khám xét bằng chụp cắt lóp vi tính và để thầy thuốc có một hình ảnh tổng quát về khu vưc muốn thăm khám và trên cơ sở đó phân chương trình quét, đặt độ dày cũng như khoảng cách giữa các tóp cắt... ảnh này có tên gọi khác nhau: ảnh định khu (Topogram m e), ảnh hướng dỉn (Scout-viẹw), ảnh X quang vi tính (Comuted radiography). S7 Tùy theo khu vực muốn thám khám ta phải chọn các móc giải phàu thích h(tp cho các lớp cắt. Thí dụ ờ sọ thông thường là các mật cắt song song với đường khóe mãt-ló tai ngoài (ligne orbio-meatale). ở ngực và ở bụng cũng là những lớp cầt theo true ngang (coupe axiale transverse) và các mốc giải phẫu là mũi kiếm xương ức (xyphoide) và mào chậu. Các lớp cắt thường dày từ 1 đến 10 mm và lớp nọ liên tiếp với lớp kia. Khi đã có những hình ảnh cần thiết và hữu ích cho việc chẩn đoán bệnh, nhờ một bộ phận chụp ảnh có trong máy, người ta có thể chụp những hình ảnh trên với những kích thước khác nhau. Máy chụp cắt lớp vi tính lưu trữ các hình ảnh trong các băng họăc đĩa từ. Khi cán thiết, sau này người ta có thể sử dụng, máy đê nghiên cứu các hình ảnh đã lưu trữ đó vào bất cứ lúc nào. 1.5. Nhiều ảnh Hình ảnh già tạo hay nhiễu ảnh (artefact) thường làm cho ảnh thu được không có giá trị chẩn đoán. Nguyên nhân có thể do: - Trong khu vực thăm khám có những vật bàng kim lọai như mảnh đạn, rãng giả, kẹp sắt... đã hấp thụ toàn bộ tia X khi đi qua và tạo nên một hình tăng tỷ trọng (hyperdense) phát ra các tia khuyếch tán như mặt trời làm cho phim không sao đọc được. Một xương dày đặc cũng cô' thể gây nên nhiễu ảnh như ờ hố sau của sọ, của cột sống, của vai... - Bệnh nhân là trẻ em họăc bệnh nhân bị hôn mê luôn luôn cử động, không nằm im cũng làm cho hình ảnh bị mờ, bờ không rõ nét. Các cơ quan luôn luôn chuyên động như tim, ống tiếu hóa, cơ hoành...cũng có thể cho những hình ảnh bị mờ như vậy. - Nhiễu ảnh có thể do máy: trong quá trình chuyển động xoay tròn quanh bộnh nhân của bóng phát tia X và bộ cảm biến đôi khi thiếu nhịp nhàng và không đểu cũng gây nên nhiễu ảnh. - Cuối cùng nhiễu ảnh có thể do hệ quả mảnh thể tích (volume partiel). Máy vi tính cung cấp cho mỗi Voxel một số đo về tỷ trọng trung bình. Nếu bề dày của lớp cắt có đồng thời cả chất khí, chất lỏng, xương...thì trị số cung cấp cho mỗi Voxel là sô' trung bình cộng các tỷ trọng khác nhau nên hình không chính xác Đé giảm lối đa hậu quả của hiện tượng mảnh thể tích, khi thăm khám một số vùng như hố yên, đường tai trong...lớp cắt phải thật mỏng (lm m ) và nên dùng ma trận tái tạo lớn (512x512 hoặc 1024x1024). 1.6. S ử dụng chất đối quang Trong chụp cắt lớp vi tính nhiều khi phải dùng đến chất đối quang. Cỗ hai hình thức chính để đưa chất đôi quang vào cơ thể : đưa và khoang tự nhiên và đưa và lòng mạch. 1.6.1, Đưa vào khoang tự nhiên như ống tiêu hóa, các tạng rỗng, khoang dưới nhện.... với mục đích làm tăng đối quang với các tạng chung quanh, th íy fõ hơn hình dáng đường bờ, các thành phần bên trong của tạng muốn thăm khám cững như liên quan của chúng với các cấu trúc lân cận. Đối với khoang dưới nhện, tìr éột sống lên não, vào các 58 não thất và bể não : tiêm thuốc cản quang (10ml lọai không lon. hàm lượng dưới 200mg/ml) vào vỏ tủy sổng (injection intrathécale) rồi cho bệnh nhân năm theo tư thê Trendelenbourg. Ọua các lớp cắt ở các thời điểm khác nhau ta có thể biết được thuốc cản quang chuyển dịch nhanh hay chậm hoặc vị trí ncri tắc nghẽn làm cho thuốc không chuyển dịch được. Ngoài ra trong trường hợp chân thương, nước não tùy chảy ra theo đường mũi, phương pháp này có thê phát hiện được ra nơi nứt rách của xương - màng cứng (ostéo-dural). Khi dùng chất đối quang là dung dịch cản quang trong chụp cắt lớp vi tính ta cần phải chú ý: - Dung dịch cản quang phải có độ cản quang ổn định, chất cản quang phải được hòa tan đều trong dung dịch, không có hiện tượng lắng, kết tủa. - Dung dịch cản quang phải có áp lực thẩm thấu cân bằng với cơ thể (330 mosmol/kg) để tránh hiện tượng cô đặc hoặc hòa loãng thuốc cản quang do trao đổi dịch với cơ thể. - Độ cản quang của dung dịch không được cao quá để tránh hình thành các nhiễu ảnh nhân tạo như trong trường hợp có kim loại trong cơ thể. Độ cản quang thích hợp của dung dịch là 150 đơn vị Hounsfield. 1.6.2. Đưa thuốc vào lòng mạch: Hình thức chủ yếu là tiêm vào tĩnh mạch lọai thuốc cản quang thải trừ qua đường thận. Dựa vào những hiểu biết về dược động học của thuốc cản quang trong cơ thể để quyết định lượng thuốc, tốc độ bơm và thời điểm chụp cắt lớp vi tính so với thời điểm bom thuốc. Với phương pháp này người ta có thêm những yếu tố để xác định chẩn đoán một sô' tổn thương do tổn thương ngấm thuốc cản quang nhiều hay ít hoặc không ngấm thuốc cản quang. Các hình thái ngấm cũng có thể khác nhau: ngấm đều, ngấm thành đám, ngấm thành vành chung quanh tổn thương. Các hình ảnh trên thể hiộn sự khác biệt về mức độ và kiểu tưới máu cũng như tình trạng của hàng rào máu - não (barriere hémato-encépha-lique) bị mất hay bị vỡ của tổn thương so với mô lành cùng tạng. t h í dụ : - u màng não (ménigniome), u thần kinh (Neurinome) ngấm mạnh và đồng đều thuốc cản quang, u thần kinh đệm (Gliome) ngấm thuốc thành đám Khối áp xe mới hình thành do tổ chức hạt bao quanh áp xe rất giàu tuần hòan nên ngấm thuốc cản quang manh ở vành chung quanh. u tế bào hình sao (astrocytome) bậc thấp, khối máu tụ không ngấm thuốc cản quang Dung dịch thuốc cản quang ta có thể dùng với liều lượng l-2mmg/kg cân nặng loại thuốc chứa từ 30 đến 38% iốt. Theo một số tài liêu nước ngoài thì tùy từng nơi, có khoảng tò 50% đến 90% bệnh nhân được khám xét bằng chụp cắt lóp vi tính có sử dụng thuốc đối quang trong thăm khám. Một số trường hợp chung chỉ định dùng thuốc đối quang bằng đường tiêm: bệnh nhân đái tháo đường, suy thận, nhũn não mới xẩy ra (làm tăng phù não), mất nước, suy dinh dưỡng, suy tim... còn đối với người già thì phải hết sức thận trọng và dè dặt trong khám xét bằng chụp cắt lớp vi tính có tiêm thuóc đối quang. 59 / ễ7. Các bộ phận của máy Máy chụp cắt lớp vi tính có bôn bộ phận chính: hô thống đo lường, hc thõng xử lý các dữ kiện, hệ thống điều khiển, hệ thống lưu trữ. - Hệ thống đo lường bao gồm bóng phát tia X và bộ cảm biên liên kẽt chặt chẽ với nhau và chuyển động xoay quanh bệnh nhân, hai bộ phận này có một vỏ bọc bảo vệ và có thể điểu chỉnh được để làm sao chùm tia X chiếu chuẩn xác vào phía bệnh nhân theo mặt cắt mà người điểu khiên muốn khám. Chùm tia X rất mảnh có thể thay đổi độ dày từ 1 đến 10mm. - Hệ thống xử lý các dữ kiện. Đó là máy vi tính tính tỷ trọng quang tuyến cùa các Voxel. Với máy thông dụng hiện nay việc xừ lý các dữ kiện được tiến hành ngay trong thời gian đo tạo nên ảnh ở thời gian thực tại (image entemps réel). - Hệ thống điều khiển. Gồm nhiều phím bấm để đưa vào máy các yêu cầu như: chụp hìh khu vực muôn nghiên cứu, sô lượng, độ dày, khoảng cách giữa các lớp cắt, đặt điểm giữa và độ mờ cửa sổ,do tỷ trọng ớ các bộ phận nhó, đo độ dài, rộng của tổn thương, tái tạo lại hình theo trục đứng... Tất cả các yêu cáu đó đểu được đáp ứng và thể hiện trên màn hình của máy thu hình. Cạnh đó là bộ phận chụp ảnh, nó chụp lại các hình hữu ích cho chẩn đoán theo yêu cầu cùa người điều khiển máy. - Hộ thống lưu trữ. Các dữ kiện được ghi lại và lưu trữ trong các băng từ hoặc đĩa từ và có thê cung cấp lại cho thày thuốc bất cứ lúc nào các hình ảnh tổn thương bệnh lý của bệnh nhân đã thăm khám. Hỉnh 1.43. Các bộ phận của máy Với các máy thông dụng hiện nay, tất cả các bộ phận trên có thể bố trí, xếp đặt trên một diện tích có kích thước 5mx5m = 25m2 1.8. Các thê hệ máy chụp cắt lớp vi tính 1.8.1. Thê hệ thứ nhất: Bộ cảm biến chỉ có một đơn vị f Bóng phái tia X và bộ cảm biến kết hợp với nhau rẩliehệfc>chẽ và tiến hành chẠm chạp từng bước động tác tịnh tiến rồi động tác quay. CMMỆM9Í Jất nhỏ chiếu qua một 60 bộ phận của cơ thể một phần để rồi tới bộ cảm biến. Khi bóng tia X quay được 1 độ thì phải tịnh tiến để rồi phát ra tia X quét ngang một bộ phận của cơ thể. Bóng phát tia X và bộ cảm biến phải quay quanh cơ thể 360 độ và tiến hành chậm chạp như thế nên đê có một quang ảnh phải mất vài phút. 1.8.2. T hế hệ thứ hai: Máy hoạt động vẫn theo nguyên tắc quay và tịnh tiến như trên nhưng chùm quang tuyến X có độ mở rộng hơn (khỏang 10 độ) và đối diện với độ cảm biến có nhiểu đơn vị hom (từ 5 đến 10 đơn vị). Do chùm quang tuyến X rộng hơn và độ cảm biến có nhiều đom vị hơn nên giảm bớt được số lần tịnh tiến : Thời gian để có một quang ảnh được rút ngắn hom, mất khoảng từ 6 đên 20 giây. # Ml ^ r s ế hệ 3 Thế hị 4 BÔ cẨr+ 01 Êm BÕ BIN ®imh nứỚNữ 4 Dd # N O cự c BÔ CAM b i£ n C H Ũ M T |A X Y ./•- . ó cnfỗ - SCAiínER , t Hình 1.44 CHŨM TIA Các thế hệ máy chụp cát lớp vi tính 1.8.3. T h ế hệ thứ ba: Máy hoạt động chỉ còn động tác quay xung quanh bệnh nhân, không còn động tác chuyển dịch tịnh tiến. Chùm quang tuyến X được mở rộng, có thể trùm toàn bộ bộ phận cơ thể cần chụp. Bộ cảm biến có từ 200 đến 400 đơn vị ghép thành một cung đối diện với bóng X quang. Bóng X quang vừa quay vừa phát tia, bộ cảm biến quay cùng chiểu với bóng và ghi kết quả. Thời gian để có một quang ảnh mất từ 1 đến 4 giây. 61 I Thể nê 1 và 2 rtiể hệ 3 Hlnh 1.44. Các thế hệ máy chụp cắt lóp vi tính Thế bệ 4 1.8.4. Thế hệ thứ /i£ệ Khi khám nghiệm chỉ còn bóng X quang chuyển động quay quanh bệnh nhân. Bộ cẳm biến có số lượng đem vị rất lơn, cố thể lên tới 1000 và gá vào một đường tròn cố định quanh bệnh nhân. Thời gian chụp cho một quang ảnh có thể đạt tới dưổi 1 giây, rất thuận tiện cho khám xét các tạng có chuyển động hoặc đối với bệnh nhân giãy giụa không chủ động. ỉ.8.5. Cine-Scanner là một lọai hình máy chụp cắt lớp vi tính với một kỹ thuật tiến bộ vượt bậc. Tất cả các bộ phận đều đứng yên không chuyển động trừ bộ phận di chuyến bệnh nhân (chariot). Một chùm lớn élecưon phát ra được định hướng bởi một bô bin (bobine de focalisation) tới liên tiếp bốn dương cực (hay đối âm cực) sắp xếp đéu nhau chung quanh bệnh nhân, từ đó lẩn lượt các chùm tia X được phát ra và chiếu xung quanh bệnh nhân, quá trìộh các sự việc ưên xẩy ra trong một thời gian rất ngắn. Vói m áy G né Scanner người ta có thể cỏ được từ 10 đến 30 quang ẳnh trong một giây. 62 1.9. ỈMơng nhiém xạ đối với chụp cắt lớp vi tính Liều nhiễm quang tuyến X tại vùng cơ thể chụp cắt lớp vi tính tương đương với liều tại chỗ của một lần khám đại tràng hoặc chụp thận tiêm tĩnh mạch (2 -3 rad). Liều sinh dục : do cấu trúc của máy bảo vệ tốt nên thường thấp hơn nhiểu so với khám X quang quy ước nếu không chụp cắt lớp vi tính trực tiếp tại vùng có cơ quan sinh dục. 1.10. Giá tiến khám nghiệm cắt lớp vi tính 9 Giá tiền khám nghiệm cắt lớp vi tính thay đổi tùy theo từng nước và từng loại thăm khám, hoặc có dùng thuốc đối quang hay không. Giá tiền thăm khám đó trung bình là từ 1000 đến 3000 Francs Pháp (tương đương 2 triệu đến 6 triệu tiền VN vào thời gian năm 1995). Ở VN theo quy định của Bộ y tế, giá tiền khám nghiệm cắt lớp vi tính là từ 500.000đ đến l.OOO.OOOđổng. 2ế Chỉ định chụp cắt lớp vi tính trên lâm sàng Chụp cắt lớp vi tính đã đem lại rất nhiều lợi ích chung trong chẩn đoán, đó là chưa kể các thủ thuật chọc dò và ứng dụng điều trị dựa vào kỹ thuật CL-VT. Ngoài viộc phát hiện các ổ bệnh lý có kích thước rất nhỏ (vài milimet), nhờ đó tỷ trọng của ổ bệnh, chụp CL-VT còn cho phép dự đoán được cấu trúc của các ổ bất thường trong cơ thể. Tuy vậy do số lượng máy còn hạn chế và giá thành cao nên ở những nước nghèo chỉ định còn thu hẹp. Dưới đây xin trình bầy chỉ định chụp sọ não và chỉ định chụp toàn thân. 2.1. Sọ não Các cấu trúc bên trong hộp sọ với X quang quy ước. X quang mạch máu và điện não đồ thường không đủ để thăm dò, nhất là về hình thái học. Do lợi ích lớn của chẩn đoán sọ não bằng chụp CL-VT, nhiều nước đã sản xuất những máy chuyên dụng cho sọ não. 2.1.1. Chấn thương Các ổ máu tụ ngoài màng cứng do chấn thương có vỡ xương thường không khó khăn trong chẩn đoán lâm sàng. Đặc biệt có ích trong các ổ máu tụ nội não, các ổ máu tụ dưới màng cứng, nhất là các ổ máu tụ mãn tính, không có vỡ xương sọ. Các ổ máu tụ mãn tính thường ở tỷ trọng bằng hoặc thấp hơn tổ chức não, đôi khi phải áp dụng thuốc cản quang tĩnh mạch để làm hiện rõ chúng. Các ổ máu tụ đồng thời cả hai phía đối diộn của hộp sọ, hoặc ở những vùng không gây chuyển dịch vị trí của động mạch não thường không thể phát hiện được bằng chụp động mạch. 2.1.2. Các tai biến mạch máu não Trên ảnh CL-VT có thể dễ dàng phân biệt ổ máu tụ do chảy máu với những ổ giảm tỷ trọng do nhồi máu hoặc tắc mạch não. Phát hiện tắc mạch não gây nhồi máu trên ảnh CL-VT thường đặt được sau đột quỵ từ 12 đến 24 giờỗ Đặc biệt có ích cho điều trị phẫu thuật sớm các trường hợp chảy máu, tụ máu. 2.1.3. Các tổn thương do viêm Nói chung các tổn thương viêm não lan tòa thường khó phát hiện trén anh CL-VT Các ổ viêm khu trú hoặc di chứng của viêm não nhiểu ổ khu trú cho thày nhũng ô giam tỷ trọng trong não. Bệnh viêm não tủy-chất trắng cũng cho thấy những hình ảnh có thể phân biệt với viêm não lan tỏa. Các ổ áp xe do nhiễm trùng dẻ dàng phát hiện bâng chụp CL-VT nhât là đối với áp xe mãn tính. Tiêm thuốc cản quang vào tĩnh mạch kêt hợp chụp CL-VT có thể làm hiện rõ bờ cùa các ổ áp xe đang thành hình. Các tổn thương khu trú từng ổ ờ não do ký sinh trùng cũng là một chi định cùa chụp CL-VT. 2.1.4. V não Chụp cắt lớp vi tính cho phép xác định vị trí. độ lớn và dự đoán cấu trúc cùa u. Để dự đoán bản chất của u thường phải tiêm cản quang tĩnh mạch để đánh giá lưới tuần hoàn trong u. Tuy vậy việc phân biệt một u não, áp xe não và nhồi máu não bao giờ cũng phải kết hợp với bệnh cảnh lâm sàng. 2.1.5. Chụp cắt lớp vi tính còn giúp phát hiện để xử lý những dị tật bẩm sinh cùa các cấu trúc bên trong hộp sọ. 2.2ẻ Chụp cắt lớp V!ể tính toàn thân Có hai loại chỉ định khám cắt lớp vi tính (CL-VT) chính: - Khám để phát hiện, chẩn đoán và chẩn đoán phân biệt. Đó là những trường hợp mà các phương pháp thăm dò khác như X quang quy ước, xét nghiệm sinh học, huyết học, siêu âm....không đưa lại được chẩn đoán dương tính. Nói chung các thãm dò khác thường đi trước chụp CL-VT. - Chụp để đánh giá sự lan rộng của ổ bệnh nhằm đạt phương pháp điểu trị thích hợp nhất, an toàn và tiết kiệm cho bệnh nhân. ' Đối với các nhân phổi có kích thước từ 3 -1 0 mm, X quang quy ước kể cả cắt lớp chỉ có thể phát hiện từ 20 - 40 %. Đối với phẫu thuật bụng và ngực, chụp CL-VT còn giúp cho phẫu thuật viên giảm được đáng kể những bất ngờ trong lúc mổ và lập được chương trình mổ thuận lợi vì nó cho thấy được mối liên quan ổ bệnh với các tạng lân cận. 64 Bàng 1.1. Dưới đây là bảng ghi tóm tắt các chỉ định chụp cắt lớp vi tính toàn thân Tên cơ quan và loại bệnh Hay dùng ít dùng Khám xét đi trước Hô mát u + Viêm -viêm giả u + Chấn thương + XQ Mát và nền sọ u + X quang Viêm + X quang CỔ u + X quang Ap xe sau họng + X quang . Trung thất Ư nguyên phát và thứ phát + X quang Hạch rốn phổi + X quang Phổng động mạch + X quang-Siêu âm Phổi u nguyên phát và thứ phát + X quang u hạt (u cao) + X quang Tim Phân biệt quá trình của tim màng tim Tràn dịch màng tim + Gan + X quang-Siẻu âm Siêu âm .* - -4Ĩ! L I * u nguyên phát và thứ phát + Siêu âm, PX Chấn thương' + Siêu âm, PX áp xe + Siêu âm, PX thoái hoá mỡ + Siêu âm, PX Đường m ật, túi m ật Chẩn đoán phân biột tắc mật + Siêu âm Xác đinh vi trí tắc mật + Siêu âm Lách u+ Siéu âm, PX Chấn thương + Siêu âm Áp xe í:„. + Siêu âm 65 Tuỵ u + Siêu âm Viêm áp xe + Siéu âm Giả kén + Siêu âm Thận va khoang quanh thán ư + Xquang. Siêu âm Kén + Siêu âm. X quang Teo, kém phát triển + Siêu âm. X quang Thận nước + Siẻu âm. X quang Chấn thương + Siêu âm. X quang Áp xe + Siẻu âm, X quang Thượng thận u + Siêu âm * Quá phat ,4i + Siêu âm Tử cungẵ Buồng trứng u + Siêu âm Bàng quang, tiền luyến liệt túi tinh u + Siêu âm Khoang sau phúc mạc u nguyên phát và thứ phát + Siêu âm Mạch máu lớn + Siêu âm 1 (Phồng động mạch) fễii r 1 Chấn thương + Siêu âm «*■ Ap xe + Siẽuâm 1 Khoang phúc mạc w Dịch màng bụng + Siêu âm 1 Ap xe + Ể- ■ i v' Siêu âm u . + Siêu âm, X quang Cột sống Hẹp ống tuỷ + X quang u cạnh cột sống + X quang Chấn thương + X quang Sa lồi đĩa đêm + ■X quang Cơ xương khớp u xương nguyên phát + X quang u xương thứ phát + X quang u phần mềm -.Ị L.. X quang3 66 II. TAO ẢNH BÀNG CỘNG HƯỞNG TỪ Tạo ảnh băng cộng hưởng từ (imagerie par Resonnance magnétique) là một phát minh lớn sau phát minh ra tia X và máy c r Scanner (chụp cắt lớp với máy vi tính). Hình ảnh có được bằng kỹ thuật này hơn hẳn các hình ảnh về y học có từ trước tới nay như X quang, CT Scanner, Siêu âm, đồng vị phóng xạ....vì độ phân giải cao, có được các lớp cắt theo đủ mọi chiểu, không nguy hiểm......Với kỹ thuật tạo ảnh bằng cộng hường từ người ta thấy được các nội tạng, các phân của cơ thể không khác gì như nhìn vào một bức tranh giải phẫu ở các lớp cắt khác nhau. Với các cải tiến người ta hi vọng đưa dần xét nghiệm này từ một xét nghiệm đắt tiền dần trở thành thường xuyên, có thể áp dụng rộng rãi cho đa số bệnh nhân. Giá tiền một xét nghiệm rẻ dần vì có thể rút ngắn được thời gian khám xét và tiền bảo trì máy giảm dần do thời gian bổ sung thêm hê li lỏng (để làm nguội máy) vốn rất đắt tiền, từ một năm hai đến bốn lần xuống còn bảy đến mười năm mới phải bổ sung một lần ở các máy thế hệ mới. Giá tiền một máy tạo ảnh bằng cộng hưởng từ hiộn nay trung bình bằng môt lần rưỡi máy CT Scanner Nguyên lý làm cơ sở cho sự tạo hình của máy rất phức tạp, có thể trình bày tóm tắt như sau: Nguyên tử hyđro có rất nhiều trong các mô ở cơ thể con người, hạt nhân nguyên tử này chỉ có một proton Khi những proton của những nguyên tử hydro của các mô được đặt trong một từ trường có cường độ lớn và được cung cấp năng lượng dưới dạng những sóng có tần số radio (radiofrequence) thì khi ngừng cung cấp những sóng đó, hệ thống sẽ hồi trả lại năng lượng và các proton sẽ phát ra các tín hiệu. Các tín hiệu này được các bộ phận tinh vi trong máy và máy vi tính xử lý để biến thành hình ảnh. Để có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy một cách chi tiết hơn, có những điều ta cần phải biết như sau. ị ễ Hai đám proton và hiện tượng hấp thụ cộng hưởng Những proton của hạt nhân nguyên tử hydro lúc nào cũng quay nhanh chung quanh trục của nó gọi là quay hạt nhân (spin nucléaire) và được thể hiện bằng một mômen động (moment cinéque). Điện tích dương của proton do sự quay quanh trục của nó sẽ hình thành một kim nam châm nhỏ và tạo nên một từ trường nhỏ, được biểu thị bằng một vectơ mômen từ. Tuy nhiên do chuyển động nhiột (agitation thermique) của các nguyên tử nên các mômen từ cơ bản (moment magnétique élémentaire) này có các chiều va hướng khác nhau và luôn luôn thay đổi, tổng hợp (resultante) của chúng bằng không. Khi được đặt trong một từ trường Bo có cường độ lớn từ 0,33 Tesla đến 2 Tesla (1 Tesla= 10.000 gauss) (từ trường của trái đất khoảng 0,5 gauss) thì những proton của hydro dưới tác dụng của Bo xếp hàng theo trục của Bo và có một chuyển động thứ hai nữa, ngoài chuyển động quay quanh trục của nó, gọi là chuyển động tiến động (mouvement de precession), vẽ nên một hình nón, có trục song song với trục của từ trường lớn Bo (Hình 1.45-46,47). 67 X ' « ẳ r J t Hình 1.45 Các Proton hydro khi chưa có từ trường Bo Hình 1.46 Sự xếp hàng cuà các Proton hydro trong từ trườn lớn Bo (ở đày không vẽ chuyển động tiến động) Mo tổng hợp cùa những mômen từ cơ bản Hình 1.47 Chuyển động tiến động của các proton năng lượng thấp (a) và nàng lượng cao (b) Khi đặt trong từ trường lớn Bo, người ta thấy có hai đám proton khác nhau : một đám gọi là đám năng lượng thấp song song (parallèle) với Bo và một đám gọi là đám năng lượng cao đôi song (antiparalỉèle) với Bo. Đám thứ nhất hơi nhiéu hơn chút ít so với đám thứ hai và tổng hợp những mômen từ cơ bản của hai đám trên là M o cùng chiểu với Bo. ,J Hiệu số nàng lượng AE giữa hai đám proton này xác định mức độ từ hóa của mô và tỷ lệ thuận với cường độ của Bo và thay đổi theo tùy từng mô: ,,. , r AE = aBo Tốc độ ©o của chuyển động tiến động phụ thuộc vào cường độ của từ trường Bo và tỷ số từ quay (rapport gyromagnétique) của hạt nhân. Tỷ số từ quay lại phụ thuộc vào tỷ lệ giữa môment động và mômen từ của proton hydro. Tần số F của chuyển động tiến động là một hàm số của tốc độ góc: Như vậy : F = F = 1 2Ĩ10)0 a Bo 2U F được gọi là tần số Larmor, biểu thị bằng Hertz. 68 Khi những sóng tần số radio được sử dụng để tác động vào mômen tổng hợp Mo. tức là lúc cung cấp năng lượng cho hệ thống thì ta có thể làm Mo lệch ra khỏi trục cùa nó. Đó là hiện tượng hấp thụ cộng hưởng (absorption resonante). (hình 1.48) Hỉnh 1.48 Cung cấp năng lượng bằng sóng tần số radio: Mo bị lệch ra khỏi trục cũ (hấp thụ cộng hưởng) Năng lượng được đưa vào hệ thống phải đáp ứng hai điều kiện cơ bản sau đáy: - Nó phải được cung cấp bởi một từ trường BI quay quanh Bo với một tốc độ góc bằng tốc độ góc tiến động coo của proton hydro Từ trường BI do một máy phát ra sóng tần số radio được đặt trong một mặt phẳng thẳng góc với Bo. Tần số sóng mà máy phát ra phải bằng tần số của chuyển động tiến động Larmor. Điểu kiộn này rất cần thiết để duy trì hiộn tượng cộng hưởng. - Lượng năng lượng được cung cấp cho hệ thống phải thật chính xác vì nó quyết định độ lệch của Mo. - Ở trạng thái nghỉ (không có kích thước của sóng tần sô radio), Mo có thành phần dọc (composante longitudinale) cực đại và thành phần ngang (composante transversale) bằng không. - Khi năng lượng được cung cấp bằng AE, hai đám proton năng lượng thấp và có cân bằng nhau và thành phần dọc của Mo biến mất, thành phần ngang của Mo được hình thành và vectơ Mo lệch đi một góc 90 độ so với Bo. - Khi năng lượng được cung cấp nhỏ hơn AE, đám proton năng lượng thấp giảm đi nhưng vẫn còn trội hơn đám năng lượng cao. Vec tơ Mo có vị trí trung gian, lệch một góc nhỏ hom 90 độ. , - Khi năng lượng được cung cấp cho hệ thống bằng AE, đám proton có năng lượng cao trội hom và thành phần dọc của Mo ở vị trí có chiều ngược chiều vói Bo. Vectơ Mo lệch đị một góc 180 độ (hình 1.49). * 8* r• >H| A Hình 1.49 Nghỉ: không bị kích thích Năng luọng cung cấp bằng AE 69 A s. / ' So / J Hình 1.50 Năng lượng cung cấp nhỏ hdn AE Nâng lượng cung cấp bằng 2AE Những chuyên động lệch đi của vectơ Mo trên thực tê rất phức lạp. Là vì. dưới tác động phối hợp của những từ trường Bo và BI mỏmen từ tổng hợp Mo xa dần Bo và vẽ nên một đường xoắn ốc nội tiếp trong một hình cầu (hình 1.6). 2 Hình 1.51 Chuyển động của đầu vectơ Mo khi chịu tác dụng của hai từ trường Bo và B1 Nếu ngừng kích thích hệ thống bằng sóng tần số radio thì từ trường BI không còn nữa. Mômen tổng hợp Mo lại quay trở lại trục cũ trong khi hộ thống hoàn trả lại nảng lượng đã nhận được. Cuộn bobine phát nhận (bobine émettrice-réceptrice) được dừng để phát ra sóng tán số radio gây ra từ trường Bỉ cũng được dùng để thu nhận lại năng lượng hoàn trả dưới dạng sóng tấn số radio do Mo trở lại trục cũ (hình 1.52) Hlnh 1.52 Tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhản phát hiộ được ở những đầu cuộn bôbine được gọi lả tí hiệu của tiến động tự do(8ignal de précessio libre : free introduction decay. FID). Đó là mộ đuờng hinh sin có tín số và biôn dộ tỳ lộ thuậ VỚI th*ih *toến của Mo 70 Sự hoàn trả năng lượng tương ứng với sự thư giãn (relaxation) cùa Mo thể hiện bảng hai cách : - Giải phóng năng lượng vào môi trường bên ngoài (tức là các mô) : đó là sự thư giãn quay mạng lưới (relaxation spin reeiau). - Trao đổi năng lượng giữa những proton ờ trong cùng một hệ thống ma không truyền nâng lượng ra bên ngoài: đó là sự thư giãn quay quay (relaxation spin spin) 2Ế Ý nghĩa của thời gian thư giãn T l, T2 và m ật độ của proton Lập một trục quy chiếu theo Bo và một mặt phẳng quy chiếu thẳng góc với trục đó, lúc nào ta cũng có thể có được góc lệch của Mo và hình chiếu dọc, hình chiếu ngang của nó(hình 8) Hình 1.53 Lập một trục qui chiếu theo Bo và một mặt phảng quy chiếu thảng góc với trục đó, lúc nào ta cũng có thẻ có được góc lệch của Mo và hình chiếu dọc, hình chiếu ngang của nó Thời gian thư giãn T I: khi có tác động của sóng tần số radio dẫn đến mômen từ Mo nằm trong mặt phẳng thẳng góc với Bo, lúc đó thành phần dọc của Mo bằng không. Khi ngừng kích thích bằng sóng tần sô' đó, thành phần dọc tiến dần trở lại tối đa, với một tốc độ lúc đầu nhanh rồi sau chậm dần. Ta có thể vẽ được đường cong tiến dần ưở lại của thành phần dọc theo thòri gian (hình 1.54). Thời gian thư giãn TI của một mô là thời gian mà thành phần dọc cùa mômen tổng hợp Mo lấy lại được 63% giá trị ban đầu. Tuy nhiên nếu tốc độ vẫn giữ được không thay đổi từ đầu đến cuối thì thời gian TI là thời gian mà vectơ Mo lấy lại được 100% giá trị thành phần dọc. Tất cả các mô đều có giá trị TI khác nhau và như vậy đường cong thư giãn dọc sẽ khác nhau. Nếu sự tiến trờ lại của thành phần dọc của Mo càng nhanh bao nhiêu thì giá trị TI của mô càng ngắn bấy nhiêu. Với các mô, TI có giá trị từ 500 đến 2000 ms. 71 Thời gian thư giãn TI có liên quan đến mạng lưới (reseau) tức là các mò trong đó các proton bị kích thích. TI cho biết khả năng cùa các proton bị kích thích thu hòi lại năng lượng nên còn gọi là thời gian thư giãn hay quay lưới (relaxation spin reseau) hay thư giãn dọc (relaxation longitudinale). Khi khả năng đó cao. TI ngán và cho tín hiệu cao (hypersignal) thê hiện trên ảnh bằng hình trắng (mỡ). Ngược lại khá nãng đó thấp, TI sẽ dài và cho tín hiộu thấp (hyposignal) thê hiện trên ảnh bằng hình đen (dịch, nước tiểu, dịch não tuỷ...). Các chất như nhu mô của lách, tuỵ, gan hoặc cơ có TI trung gian sẽ cho tín hiệu có cường độ ở giữa hai loại trên (signal intermédiaire) và thê hiộn trẻn ảnh bằng hình xám. Thòi gian thư giãn T2: Sau khi ngắt kích thích bằng sóng tẩn sô radio, thành phần ngang của Mo giảm dấn tiên tới triệt tiêu. Ta có thê vẽ được dường cong biểu diẻn sự biến diễn đó, đó là đường cong dạng hàm số mũ được gọi là đường thư giãn ngang theo T2 (hình 10) Trị sô T2 cùa một mô là thời gian mà thành phần ngang của mômen tổng hợp Mo giảm tới mức 37% cùa trị số ban đầu. Nếu tốc độ cùa sự thư giãn giữ được không đổi từ đầu đên cuối thì T2 Hinh 1.55. Thời gian thư giãn T2 cũng là thời gian mà Mo đã mất toàn bộ thành phần ngang. Với các mô, T2 có giá trị từ 50 đến 150 m. 1Z la nạu qua cua sự lac aọng qua lại giữa các proton ở cạnh nhau. Mỗi proton như một nam châm nhỏ, nó gây hỗn loạn (perturber) nhiều hay ít các proton bên cạnh nên T2 còn được gọi là thời gian thư giãn quay quay (relaxation spin spin) hay thư giãn ngang (relaxation transversale). Khi viộc gây hỗn loạn ở một mô có hậu quả lớn thì T2 ngắn, thể hiộn bằng tín hiộu thấp và cho ảnh hình đen (mỡ). Ngược lại, ở mô sự hỗn loạn trên có hậu quả nhỏ thì T2 dài, thể hiện bằng tín hiệu cao và có hình trắng trên ảnh (chất dịch, các mô bệnh....) Các nhu mô của gan, tuỵ, lách.ẽ..có T2 trung bình thể hiện bằng các túi hiộu trung gian và cho hình xám trên ảnh. So sánh tóm tắt TI và T2 TI ngắn Tín hiệu cao ảnh trắng T2 ngắn Tín hiệu thấp ảnh đen (mỡ) 72 TI trung gian’ Tín hiệu trung bình ảnh xám( nhu mô) T2 trung gian Túi hiệu trung bình ảnh xám(nhu mô) TI dài Tín hiệu tháp ảnh đen (dịch) T2 dài Tín hỉêu cao rì , .iph trắng (dich) Mật độ của proton. Thể hiện số lượng của proton trong một đơn vị thê tích. Nó đóng một vai trò quan trọng đối với vỏ xương và không khí là nơi mật độ nguyên từ hydro rát thấp. Còn đối với các mô khác của cơ thể thì sự khác biệt về mật độ khác nhau khi ta dùng tham số này trong quá trình tạo ảnh, trừ ờ não người ta có thể phàn biệt được chât trắng và chất xám. Ngoài ra vế mặt kỹ thuật ta cũng cần biết thêm hai thuật ngữ nữa trong quá trình tìm hiểu vể tạo ảnh bằng cộng hưởng từ hạt nhân. Đó là: TR: thời gian nhắc lại (temps de repetition), thời gian giữa hai lần kích thích bằng sóng radio. TE: thời gian hổi âm (temps d ’echo), thời gian giữa kích thích và thu hổi tín hiệu. Tóm lại tạo ảnh bằng cộng hưởng từ là kỹ thuật tạo ảnh y học hiện đại có nhiều ưu điểm. Nó có hai đặc điểm có bản: đó là kỹ thuật sử dụng nhiều chiều (multidimensionnele) và nhiều tham số (multiparametreque) : TI và T2, mật độ proton...(không như X quang, Scanner chỉ sử dụng một tham sô' là sự hấp thụ của tia X). Cho tới nay hình ảnh của kỹ thụât tạo ảnh này vẫn đứng hàng đầu so với các kỹ thuật khác. Tuy nhiên nó vẫn còn một số nhược điểm sau: - Giá thành xét nghiệm cao - Bệnh nhân không được giữ trong cơ thể các vật bằng kim khí như máy tạo nhịp tim, một số van tim nhân tạo, các kẹp mạch máu sọ, đinh nội tuỷ xương, ống nội khí quản... Các nhược điểm trên đang dần dần được các nhà tạo máy khắc phục để tạo ảnh bằng cộng hưởng từ, là một xét nghiệm ngày càng được phổ biến rộng rãi hom. 73 C h ư ơ n g V I ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẨN ĐOÁN SIÊU ÂM LỊCH SỬ TÓM TẮT CỦA CHAN đ o á n s iê u â m Sau đây là những mốc trong lịch sử nghiên cứu siêu âm - 1889: D’arsonval (Pháp) đo sự dản truyền của siêu âm trong mô người sống. - 1900: P. Curie (Pháp) tìm ra hiệu ứng áp điện được áp dụng vào sự phát xạ của siêu âm - 1914: Longevin (Pháp) nghiên cứu sự truyền của siêu âm trong nước - 1929: Sokolov (Nga) đã mô tả một phương pháp dùng siêu âm để phát hiện các vết nứt trong kim loại. - 1945: Firestone (Mỹ) cũng dùng siêu âm để dò các vết nứt trong kim loại. Trong chiến tranh thế giới lần thứ hai (1939- 1945) siêu âm được áp dụng vào việc dò tàu ngầm, và được gọi là Sonar, trong Y học sau chiến tranh siêu âm được áp dụng vào điều trị sớm hom vào chẩn đoán: Năm 1950 hội nghị ở Erlangen (CHLB Đức) đã tổng kết những kinh gnhiộm điểu trị bằng siêu âm. Về mặt chẩn đoán, năm 1940 Dussik (Áo) đã thử ghi hình của sọ bàng năng lượng còn lại của một chùm siêu âm sau khi xuyên qua hộp sọ, nhưng không đạt kết quà mỹ mãn. Năm 1950, Viện nghiên cứu của hải quân Mỹ đã thử dò sỏi mật bằng máy Sonar. Sau đó bắt đầu có các công trình về áp dụng siêu âm bằng các kiểu khác nhau. l ễ Kiểu A và B để chẩn đoán các u ở phủ tạng đậc và dùng trong sản khoa - 1952: Công trình của Howry (Mỹ) - 1954: Tài liệu xuất bản của De Vlieger - 1958: Công trình rất lớn của Donald (Anh) - 1966: Công trình của Kratochwil và của trường phái Nhật Bản 2. Kiểu TM : Dùng để chẩn đoán các bệnh về tim - 1950: Công trình cùa Keidel. - 1953 Công trình quan trọng của Hertz và Edler. - 1957: J.Reid đã đưa phương pháp chẩn đoán siêu âm kiểu tĩnh mạch vào Mỹ. 3. Kiểu Doppler : Dùng thăm dò mạch máu - 1959: Công trình của Satomura. - 1961: Công trình của Frankin. 74 I. TÍNH CHÁT VẬT LÝ CỦA SIÊU ÂM Chúng ta biết âm thanh người có thể nghe được có tần số từ 16-20.000HZ, còn siêu ám có tần số trên 20.000 Hz. Sau đây là những tính chất vật lý của siêu âm. I ế Phái xạ siéu ám: Dựa trên hiện tượng áp điện của đá thạch anh. /./. Nguổn phát xạ siéu ám ẻ- (hình 1.56) Là một tấm thạch anh rất mỏng cắt thẳng góc với trục diện F cùa tinh thể, diện tích khoảng vài cm2, kẹp giữa hai điện cực nối với một nguồn điện cao tần xoay chiều. Do hiện tượng áp điện, những sự thay đổi của điện từ trường xoay chiều làm tấm thạch anh co giãn và rung: tần số rung tỷ lệ với tần số của dòng điện và phụ thuộc cả vào chiều dày. Với điện thế là lv sẽ có một sự co giãn là 1 picomat: cần hiệu điện thế l.o o o v tấm thach anh mới rung. Hiện tượng áp điện xảy ra theo hai chiều, do đó người ta có thể dùng đầu phát siêu âm làm đầu thu: sóng siêu âm gặp tấm thạch anh sẽ làm nó rung và phát ra điện, tín hiệu điện thu vào hai điện cực, được khuyếch đại và đưa vào màn giao động ký thành những xung điện Hỉnh 1.56. Nguốn phát xạ siêu âm l , * ' ì Hiện nay người ta thường dùng nhũng muối có tính chất áp điên như bari titanat zirconat. Hệ số áp điện của những chất này cao hơn hệ số của thạch anh 300 lần: chỉ cần một hiệu thế 100V là đủ để gây hiện tượng rung. 1.2. Tần số phát xạ: thay đổi tuỳ theo yêu cầu - Trong chẩn đoán người ta thường dùng tấn số siêu âm từ 1MHz đến 10MHz cường độ 5- 10 milliwatt cho mỗi cm2 - Trong điều trị tần số thường dùng là 0,5 đến 1MHz và cường độ cao hơn trong chẩn đoán nhiều: 0,5-4W cho mỗi cm2. / J ệ Cách phát xạ siêu đm ễ‘ Có hai cách - Phát xạ liên tục: Thường dùng ưong chẩn đoán và điều trị kiểu Doppler liên tục 75 - Phát xạ gián đoạn: Thường dùng trong kiểu A.B.TM. thời gian mỏi xung là 2 micro giây và mỗi giây có 500- 1000 xung. Như vậy thời gian phát xa thực sự khoảng 1-2 milli giây. 2ế Dẩn truyền siéu ám Trong sự dẫn truyền siêu âm có một vài hiện tượng liên quan đến chẩn đoán 2Ệ/. Tốc độ truyén siêu ám 2.1.1. Trong môi trường thiên nhiên: Trong không khí tốc độ truyền là 350m/s. Siêu âm truyền trong không khí rất kém: do đó giữa nguồn phát siêu âm và cơ thê phải có một môi trường dẫn truyền trung gian như dầu nưóc Trong các môi trường khác siêu âm truyền tốt: - Parafin: 1400m/s - Nước: 1500m/s - Thép 5000m/s 2.1.2. Trong môi trường sinh học - Phần mềm và mỡ 1400m/s - Cơ 1600m/s - Xương 3600- 4000m/s - Các bộ phần có nhiều khí như phổi, dạ dày, ruột siêu âm rất khó truyền qua 2.2. Phdn xạ siêu âm (hình 1.57) Khi một chùm siêu âm truyền trong một môi trường gặp một môi trường thứ hai có trở kháng âm thanh khác nhau thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ 5 Hình 1.57 a. Sự truyền của quang tuyến X b. Sự truyền của siéu ôm I: Ghi chú: ' S: nguồn phát tia X và siêu âm,RX: Chùm tia X, us, chùm sidu âm ;R: Chùm còn lại, 0 chùm khuyếch tán ;E: Chùm phản xạ; O: Vặt; F: Phim 76 2.2 /. ơ giới hạn giữa hai môi trường, một phẩn cùa chùm siêu âm sẽ phản xạ lại tạo thành những âm vang Hệ sô phản xạ R có trị số: Trong đó P1 và P2 là tỷ trọng của môi trường thứ nhất và thứ hai VI và V2 là tốc độ truyền của siêu âm trong môi trường thứ nhất và thứ hai. _ p 1 V 1 - p 2 V 2 p \ v \ + p 2 V 2 Hộ số phản xạ càng lớn nếu tổng trở âm thanh giữa hai môi trường càng khác nhau. Ví dụ : Giữa mô mỡ và cơ, hệ sô' R=0,0007, nhưng giữa xương sọ và não hệ số R= 0,36. 2.2.2. Một phần siêu ảm sẽ truyền qua môi trường thứ hai theo hướng của chùm chính. Hệ số truyền qua là: T= 1-R Trong đó: T là hệ số truyền qua R là hệ số phản xạ 2.2.3. Còn một phần siêu âm nữa sẽ thay đổi hướng, tạo thành sóng siêu âm khuyếch tán. Trong chẩn đoán bằng siêu âm, người ta thu chùm siêu âm phản xạ (còn gọi là âm vang) biến thành những tín hiệu điện trên màn hiện sóng để dùng vào chẩn đoán. Trái lại trong chẩn đoán bằng X quang (hình 1.57A) người ta dùng chùm tia còn lại sau khi đã xuyên qua cơ thể để tác dụng lên màn chiếu hay lên phim chụp. 2.3. Suy giảm của siêu ám 2.3.1. Nguyên nhân: Sau khi truyền qua một môi trường, chùm siêu âm sẽ yếu dần đi. Sự suy giảm của chùm siêu âm có 3 nguyên nhân: - Tán sắcỀ - Nhiễu xạ - Hấp thụ Đây là nguyên nhân chính của sự suy giảm siêu âm. Sau khi truyền qua một môi trường, một phần năng lượng âm sẽ bị hấp thu và biến thành nhiệt lượng. 2.3.2. Đo lường sự suy giảm: Chúng ta có thể tính cường độ siêu âm trong sâu, sau khi đã xuyên qua lớp mô. -2FX ìx - lo Trong đó: lo: Cường độ lúc ban đầu Ix: Cường độ ờ độ sâu X F: Tần số của siêu âm X: Chiều dày của mô xuyên qua, tính bằng cm 77 Thường người ta biểu hiện điểm suy giảm bâng hai cách: - Tính độ suy giảm bằng số đểxiben(NdB) NdB = Lủ^ —lo Trong đó: I là cường độ ờ điểm đo và lo là cường độ lúc ban đáu cùa chùm siêu âm. - Lớp hấp thu 50% chùm siêu âm: Edler tính độ đâm xuyên cùa chùm siêu âm bằng cách tính chiểu dầv cùa lớp mô đù để làm giảm xuống 50% cường độ ban đầu của chùm siêu âm. Ví dụ: Với chùm siêu âm có tần sô 2,25MHz và 1MHz lớp hấp thu cùa một vài mô như sau: + Huyết tương: 44,4cm 100cm + Máu 15,5cm 35cm + Mỡ 1,6cm 3,5cm + Cơ 2,0cm 4,7cm Tóm lại chẩn đoán bằng siêu âm dựa vào sự thu những âm vang phản xạ về. Tuỳ phương pháp thu tín hiệu, người ta chẩn đoán bằng siêu âm kiểu A,B,TM, Doppler mà chúng ta sẽ lần lượt nghiên cúuễ n . MÁY VÀ KỸ THUẬT SIÊU ÂM 1Ề Chẩn đoán siêu âm kiểu A 1.1. Nguyên lý Dùng một đầu dò phát siêu âm gián đoạn, kiểu thu siêu âm phản xạ. Chùm siêu âm khi xuyên qua cơ thể sẽ gặp những bộ phận có trờ kháng âm thanh (còn gọi là độ dẫn truyền) khác nhau, và sẽ cho những âm thanh phản xạ trở về tác dụng lên đẩu dò siêu âm, tạo thành nhũng túi hiệu điện, những tín hiệu này được khuyếch dại v ì được truyẻn vào màn hiện sóng của máy giao động ký, biểu hiện thành những hình xung ohọn nhô lộn khỏi đường đẳng điện. Người ta gọi kiểu này là kiểu A, do lấy chữ đáu của . amplification. Biên độ của các xung tỷ lệ với cường độ cùa các âm vang. Còn vị trí cùa các xung đánh dấu vị trí của các bộ phận đã phản xạ âm vang trở về. Trên màn hiện sóng có một thang đo chia độ: mỗi vạch nhỏ là 2mm. và mỗi vạch to là lcm. Nhờ thang đo ấv chúng ta có thê đọc ngay khoảng cách giữa các xung với nhau và với xung đánh dấu đầu siêu âm. / ệ2. Áp dụng Chẩn đoán siêu âm kiểu A ngày nay ít dùng một mình, m àlhiiteig phối hợp với kiểu B. Nó được áp dụng trong nhiều chuyên khoa: 1. Khoa sản: Đo đường kính lưỡng đỉnh của thai, đo khung chậu của sản phụ. 78