Ảnh giả trong CT
Ảnh giả (artifact) là vấn đề vô cùng quan trọng trong quá trình tái tạo ảnh y học. Ảnh giả đều có thể gặp trong ảnh siêu âm, ảnh CT, ảnh MRI… Ảnh giả làm suy giảm đáng kể chất lượng ảnh thu được. Ảnh giả cũng có thể gây ra chẩn đoán sai. Vì vậy, tìm hiểu nguyên nhân và đề ra các phương pháp ngăn ngừa hoặc khử ảnh giả là những việc quan trọng để thu được ảnh đúng và có chất lượng cao.
4. Ảnh giả do lấy trung bình thể tích từng phần
Trong chụp cắt lớp điện toán CT, ảnh giả là thuật ngữ được dùng để biết sự khác nhau giữa số CT trong ảnh được tái tạo và hệ số suy giảm thực tế của vật. Một ảnh giả (artifact) là bất kì nhiễu hay lỗi trong ảnh mà không phải của bộ phận đang được chụp. Ảnh CT có đặc điểm là dễ xảy ra ảnh giả hơn so với ảnh X-quang, do ảnh CT được tái tạo từ các thông tin thu được từ đầu dò. Có nhiều nguyên nhân gây ra ảnh giả như: sự làm cứng chùm tia, sự chuyển động, do lấy trung bình thể tích từng phần, do có kim loại bên trong hoặc trên người bệnh nhân, do ngoài trường nhìn thấy của máy quét…
Tia X dùng trong CT là dải photon có năng lượng từ 25 keV đến 120 keV. Khi chiếu tia X qua một lớp mô hoặc xương, phần photon năng lượng thấp sẽ bị hấp thụ nhiều hơn phần năng lượng cao. Vì vậy, năng lượng trung bình của chùm tia X sẽ tăng lên. Người ta nói rằng chùm tia đã bị “làm cứng”. Hệ số hấp thụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp thụ tia bức xạ của vật. Xương có cấu trúc đặc hơn mô, nên hệ số hấp thụ tia X của nó cũng lớn hơn. Do đó, xương làm cứng chùm tia mạnh hơn so với mô ở cùng độ dày.
Hiện tượng làm cứng chùm tia (beam hardening) sẽ tạo ra ảnh giả do chùm tia ở các hướng khác nhau bị làm cứng khác nhau. Điều này sẽ gây ra sự nhầm lẫn trong thuật toán tái tạo ảnh (hình 1).
Để khắc phục hiệu ứng này, người ta có thể dùng tấm kim loại phẳng để lọc bỏ phần tia X năng lượng thấp, trước khi chiếu vào bệnh nhân. Quá trình này gọi là “tiền làm cứng” (pre-harden). Một cách khác là cân chỉnh (calibration correction) bằng cách dùng các mẫu (phantom) giống như bộ phận của cơ thể. Cũng có thể loại trừ hiệu ứng này bằng các phần mềm máy tính.
Ảnh giả chuyển động (motion artifact) gây ra do sự chuyển động của bệnh nhân trong quá trình quét. Chuyển động có thể do bệnh nhân thở, do nhịp tim, do sự cục cựa của bệnh nhân… Kết quả là ảnh thu được có bóng mờ hoặc các vết đen như hình 2.
Để khắc phục ảnh giả chuyển động có một số phương pháp sau:
+ Giảm thời gian quét: thời gian quét có thể chấp nhận được là 50ms.
+ Đồng bộ quá trình thu dữ liệu với nhịp tim, nhịp thở.
+ Xử lý tín hiệu: dùng phương pháp synthetic aperture để hiệu chỉnh.
Ảnh giả do sự cục cựa của bệnh nhân thì không có cách hiệu chỉnh. Và buộc phải thực hiện chụp lại trong trường hợp ảnh không rõ.
4. Ảnh giả do lấy trung bình thể tích từng phần:
Ảnh giả do thể tích từng phần (partial volume artifact) xuất hiện khi một đơn vị thể tích chứa nhiều loại mô (hình 4).
Mỗi loại mô khác nhau sẽ cho số CT khác nhau. Số CT thu được trong trường hợp này sẽ là trung bình của các các số CT. Đây là nguyên nhân làm cho ảnh xuất hiện vết hay dải (hình 5).
Cách khắc phục loại ảnh giả này là phải giảm bề dày lát cắt ở các vùng tiếp giáp.
Sự có mặt của vật bằng kim loại có thể tạo ra ảnh giả dạng vệt (hình 6a). Nguyên nhân là do vật vượt quá giá trị suy giảm cực đại (maximum attenuation value) mà hệ thống CT có thể tạo ảnh. Vì vậy ảnh thu được có màu trắng và nhiều vệt trắng.
Cách khử ảnh giả trong trường hợp này là mở rộng thang số CT. Thông thường giá trị số CT cao nhất là 1000. Trong trường hợp này, nhiều máy CT có thang số CT đến 4000. Một cách khác là dùng các thuật toán xử lý ảnh tiền tái tạo. Tuy nhiên, khả năng của nó cũng bị giới hạn. Và điều chú ý khi chụp CT là phải tháo tất cả các vật kim loại trên cơ thể có thể tháo được.
Sự thiếu photon có thể xảy ra ở vùng có hệ số suy giảm lớn như vai. Khi tia X đi theo phương ngang, hệ số suy giảm lớn nhất và photon không đủ để đến đầu dò. Quá trình tái tạo ảnh sẽ gây ra vệt ngang trên ảnh thu được (hình 8).
Nếu cường độ phát tia tăng lên trong quá trình quét, vấn đề thiếu photon sẽ được giải quyết; nhưng bệnh nhân sẽ nhận liều chiếu cao hơn. Vì vậy, nhiều nhà sản xuất đã phát triển nhiều kỹ thuật để giảm đến mức thấp nhất ảnh hưởng của sự thiếu photon.
Mô hình tự động điều chỉnh dòng phát tia X: Trong một số đời máy CT, dòng của ống phát tia tự động điều chỉnh trong mỗi vòng quay. Máy sẽ tăng cường độ dòng phát tia khi chiếu qua vùng dày và giảm khi qua vùng mỏng hơn (hình 9). Điều này cho phép photon đủ để đi xuyên qua các phần rộng nhất của cơ thể mà không phải cung cấp liều chiếu không cần thiết cho các phần hẹp hơn.
Ảnh giả là một trong những vấn đề quan trọng trong thu ảnh CT. Ảnh giả có thể do rất nhiều nguyên nhân gây ra cùng lúc. Vì vậy, phải sử dụng kết hợp nhiều phương pháp loại trừ ảnh giả cùng lúc. Điều này giúp ta thu được hình ảnh chẩn đoán chính xác. Đồng thời cũng tiết kiệm được thời gian, công sức và giảm liều chiếu lên bệnh nhân khi không phải chụp lại nhiều lần.
Nguyễn Kim Khánh
Các bài viết liên quan:
