Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy chụp cắt lớp

Chụp cắt lớp vi tính được thực hiện trong các tình huống khẩn cấp và yêu cầu phân tích chuyên sâu về tình trạng, qua đó bác sĩ có thể đưa ra phương pháp điều trị phù hợp cho từng bệnh nhân. Ngày nay, công nghệ chụp CT còn được ứng dụng trong sàng lọc giúp sàng lọc bệnh nhanh và hiệu quả hơn.

Máy chụp cắt lớp vi tính là gì?

Máy chụp cắt lớp vi tính hay còn gọi là CT scanner, máy chụp CT là một thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại sử dụng tia X xuyên qua các mô mềm bên trong cơ thể để tái tạo lại hình ảnh từ hình chiếu thu được. Với sự hỗ trợ của thuật toán máy tính, máy chụp CT dựa vào độ tương phản cực cao để thể hiện hình ảnh từng lớp một cách rõ ràng, tỉ mỉ và sắc nét.

Cũng sử dụng tia X giống như máy chụp X-quang, tuy nhiên máy chụp cắt lớp vi tính có hệ thống đầu dò phát ra tia X được tăng số dãy lên, từ đó thu được hình ảnh chụp cắt lớp hơn, kết hợp phần mềm kết xuất máy tính có thể tạo ra nhiều lát ảnh sắc nét. Hiện nay, số lát cắt trong máy chụp CT dao động từ 2, 4, 8, 16, 32, 64 đến 128, 256 và 512.

Tùy theo từng đơn vị sản xuất, mỗi hãng máy máy chụp cắt lớp sẽ có tốc độ quét và độ dày lát cắt khác nhau, cũng như phần mềm dựng hình sẽ cho ra chất lượng hình ảnh khác nhau, cụ thể:

• Tốc độ quét: Tốc độ quét cao hơn có nghĩa là thời gian quét nhanh hơn và bệnh nhân không cần phải nín thở lâu hoặc nhiều lần trong quá trình quét.
• Độ dày lát cắt: Các lát cắt càng mỏng và càng gần nhau thì càng có nhiều hình ảnh và hình ảnh càng rõ nét thì việc sàng lọc càng tốt vì nó giúp hạn chế bỏ sót tổn thương.

Cấu tạo của máy chụp cắt lớp

Máy chụp CT cắt lớp bao gồm các bộ phận sau:

Máy phát tia X

Cấu tạo chính của máy phát tia X là một ống tia X, phát ra các chùm tia X mỏng có cường độ tiêu chuẩn đến các bộ phận, cơ quan cần được kiểm tra trong cơ thể.

Bộ phận xử lý

Cấu trúc chính của bộ phận xử lý là cảm biến nhạy tia X, có chức năng hấp thụ chùm tia X phát ra từ ống tia X và đi qua cơ thể để tiếp nhận và xử lý hình ảnh trên hệ thống máy. Tùy vào từng máy chụp CT mà chất lượng và số lượng cảm biến khác nhau sẽ cho ra những hình ảnh khác nhau. Để bóng X-quang và máy dò chuyển động, máy còn có khung, ray dẫn hướng và hệ thống động cơ...

Hệ thống bàn

Hệ thống bàn bao gồm bàn để bệnh nhân nằm, mạch điều khiển và động cơ bước. Hệ thống bàn có chức năng di chuyển tiến lùi và điều khiển nâng hạ các lệnh của hệ thống và trung tâm xử lý.

Hệ thống điều khiển và hiển thị hình ảnh

Hệ thống điều khiển và hiển thị hình ảnh của máy chụp CT trông giống như một máy tính nhưng có chức năng điều khiển máy quét, quản lý và hiển thị các hình ảnh thu được, xử lý cũng như thông tin bệnh nhân để bác sĩ làm cơ sở chẩn đoán.

Máy in phim

Giống như các máy làm sạch phim kỹ thuật số thông thường khác, hình ảnh chụp được sẽ được máy in ra, cung cấp cho bác sĩ kết quả cần thiết để chẩn đoán.

Máy chụp cắt lớp vi tính hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của máy chụp cắt lớp vi tính tương tự như máy chụp X-quang nhưng có một số cải tiến và bao gồm các bước hoạt động như sau:

• Bệnh nhân nằm trên bàn trượt và được đặt vào máy chụp.
• Máy phát ra chùm tia X để quét toàn bộ cơ thể và đến các cơ quan, bộ phận cần kiểm tra.
• Bộ phận thu và xử lý tín hiệu chuyển đổi, tái tạo và hiển thị hình ảnh trên màn hình máy tính chuyên dụng dùng trong chụp cắt lớp.

Ưu điểm và nhược điểm của máy chụp cắt lớp

Mặc dù là một thiết bị hiện đại nhưng chiếc máy này cũng không tránh khỏi có những ưu điểm và nhược điểm. Dưới đây là những ưu và nhược điểm cụ thể của loại máy này:

Ưu điểm

• Máy cho ra hình ảnh rõ nét, không có hình ảnh chồng chéo, giúp bác sĩ dễ dàng quan sát và chẩn đoán chính xác hơn.
• So với máy X-quang truyền thống, máy này có khả năng phân giải mô mềm cao hơn.
• Quét CT rất nhanh, chỉ mất vài phút. Vì vậy, máy chụp cắt lớp rất phù hợp cho trường hợp khẩn cấp.

• Máy này sử dụng tia X nên cũng có thể được sử dụng bởi những bệnh nhân có chống chỉ định chụp cộng hưởng từ (MRI).

Nhược điểm

• Do tia X xuyên qua cơ thể con người rất mạnh nên máy chụp cắt lớp bị hạn chế trong việc phát hiện tổn thương phần mềm.
• Các tổn thương như sụn khớp, tủy sống, chấn thương dây chằng rất khó phát hiện bằng thiết bị này.
• Máy chụp CT gặp khó khăn trong việc phát hiện và phân biệt giữa các cơ quan và tổn thương có cùng đậm độ.
• Thiết bị này sử dụng tia X và có thể tạo ra bức xạ. Tuy nhiên, mức độ bức xạ cho mỗi lần chụp CT đều nằm trong giới hạn cho phép nên bạn không cần phải lo lắng về điều này. Vẫn đảm bảo an toàn cho sức khỏe của bạn.

Các loại máy chụp cắt lớp

Các máy chụp cắt lớp đã trải qua nhiều thế hệ từ khi được phát triển, với sự cải tiến liên tục của hệ thống quét nhằm giảm thời gian tạo ảnh và tăng hiệu suất. Các thế hệ máy này có các ưu điểm và hạn chế riêng, chủ yếu phụ thuộc vào số lượng và cách bố trí cảm biến.

Máy chụp cắt lớp thế hệ 1

Cấu trúc: Bao gồm 1 đầu dò, chùm tia X hẹp và song song dạng bút chì.

Phương thức quét: Sử dụng bóng X-quang và đầu dò dịch chuyển song song vuông góc với chùm tia, bao phủ toàn bộ mặt phẳng lớp cắt. Hệ thống quay một góc và dịch chuyển song song, phát và thu tia X đều đặn trong 1 khoảng cách. Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi đủ số lượng tín hiệu để tái tạo ảnh.

Máy này hiện không còn được sử dụng nhiều do thời gian chụp lâu, công suất của bóng X-quang có hạn chế, và không thể di chuyển nhanh.

Máy chụp cắt lớp thế hệ 2

Cấu trúc: Sử dụng 1 chùm đầu dò khoảng 20 - 30 chiếc bố trí liền kề nhau, chùm tia quét hình quạt.

Phương pháp quét: Hệ thống thực hiện 2 loại dịch chuyển: song song và tịnh tiến giúp tận dụng hiệu quả nguồn bức xạ tia X, thực hiện nhiều phép chiếu, tăng góc quay và khoảng giữa hai lần chiếu, giảm tổng số lần quay của hệ thống và bước quét. Thời gian tạo ảnh cho mỗi lớp cắt khoảng 10 - 60 giây.

Máy chụp cắt lớp thế hệ 3

Cấu trúc: Tăng số lượng đầu dò lên vài trăm cái, bố trí trên một vòng cung đối diện và gắn cố định với bóng X-quang. Chùm tia X phát ra theo hình rẻ quạt theo góc 30 - 60 độ.

Phương pháp quét: Mỗi lớp cắt hệ thống quay quanh đối tượng với góc 360 độ. Hệ thống này chỉ thực hiện duy nhất một kiểu chuyển động quay liên tục nên thời gian chụp chỉ trong vài giây, tận dụng nguồn bức xạ tối ưu hơn nhiều.

Máy chụp cắt lớp thế hệ 4

Cấu trúc: Bóng X-quang và đầu dò gắn chặt với nhau, cùng quay hoặc dịch chuyển. Hệ thống đầu dò hoàn toàn tách biệt với bóng X-quang, với nhiều đầu dò bố trí trên một vòng tròn quanh khoang bệnh nhân.

Phương pháp quét: Bóng X-quang quay tròn quanh bệnh nhân để phát ra chùm tia hình rẻ quạt bao phủ vùng cần chụp.

Máy chụp cắt lớp thế hệ 4 có thời gian chụp ngắn, không bị nhiễu ảnh như thế hệ trước, nhưng hiện chỉ có vài hãng sản xuất nên ít được sử dụng.

Máy chụp cắt lớp là một thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại. Máy có khả năng quan sát và kiểm tra rõ ràng cấu trúc của các lớp cơ quan nội tạng khác nhau trong cơ thể, từ đó giúp phát hiện các tổn thương và bệnh tật.