TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Bộ môn Công nghệ điện tử và kỹ thuật y sinh BÁO CÁO CÔNG NGHỆ CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I Đề tài Công nghệ tạo ảnh X quang kỹ thuật số Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thái Hà Sinh viên thực hiện Trịnh Hải Đăng MSSV 20130906 ĐTVT 05 K58 Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2016 Mục lục CHƯƠNG 6 THIẾT BỊ BĂNG CASSETTE VÀ THU NHẬN ẢNH 1 A Các vấn đề được thể hiện trong chương 1 B Mục tiêu của chương 1 C Từ khóa 1 D Nội dung 1 1 Tấm thu dạng phẳng 1 2 Công nghệ CMOS 1 3 Hiệu.
THIẾT BỊ BĂNG CASSETTE VÀ THU NHẬN ẢNH
Các vấn đề được thể hiện trong chương
Công nghệ chế tạo mạch tích hợp CMOS
Thám hiệu suất lượng tử
Độ phân giải không gian
Kích thước điểm ảnh và kích thước ma trận
Hệ số kĩ thuật và các thiết bị lựa chọn
Khả năng lỗi băng cassett thu nhận ảnh
Mục tiêu của chương
1 Mô tả cấu trúc của các hệ thống băng cassett trực tiếp và gián tiếp
2 Phân biệt giữa hình ảnh chụp trực tiếp và gián tiếp
3 Danh sách các bước để tia X chuyển đổi kỹ thuật số với máy dò silicon vô định hình
4 Thảo luận về các chức năng của một thiết bị tích điện kép
5 So sánh hiệu quả dò thám lượng tử của các hệ thống băng cassett trên
6 Giải thích tầm quan trọng của kích thước đầu dò và định hướng
7 Thảo luận về các yếu tố ảnh hướng đến độ phân giải không gian trong các hệ thống băng cassett
Từ khóa
Complementary metal oxide silicon (CMOS)
Tạo bộ nhớ điện tử
Tạo ảnh X quang kỹ thuật số (DR) là phương pháp ghi lại hình ảnh tia X sau khi chúng đi qua cơ thể bệnh nhân Chụp X quang kỹ thuật số bao gồm cả kỹ thuật chụp X quang điện toán và các phương pháp chụp ảnh kỹ thuật số trực tiếp hoặc gián tiếp.
DR là công nghệ ghi hình ảnh trên thiết bị điện tử có khả năng đọc được, khác với CR vì DR kết nối trực tiếp với hệ thống xử lý hình ảnh và băng cassette Trong đầu thu DR, vật liệu thu nhận tín hiệu tia X và các cảm biến được bảo vệ trong một hộp cứng Mảng máy dò transistor màng mỏng (TFT) có thể được áp dụng cho cả hai loại máy chuyển đổi trực tiếp và gián tiếp.
Nội dung
1 Tấm thu dạng phẳng Đầu dò màn phẳng bao gồm một màng quang dẫn, selen vô định hình (a-Se), cái này có thể giữ lại năng lượng trên bề mặt nó mà sau đó có thể được đọc bởi TFT. Đầu dò này cũng bao gồm silicon và tấm thu CCD a Chuyển đổi trực tiếp
Trong chuyển đổi trực tiếp, photon tia X được hấp thụ bởi vật liệu phủ và ngay lập tức chuyển thành tín hiệu điện Các tấm DR sử dụng chất phóng xạ như Selen vô định hình để chuyển đổi tia X thành electron, lưu trữ trong các đầu dò TFT TFT là IC điện tích rộng, chế tạo từ chất bán dẫn, với nhiều pixel chứa photodiode để tạo ra điện tích Mỗi pixel được cách ly bởi transistor hiệu ứng trường (FET), gửi tín hiệu điện đến bộ xử lý hình ảnh Hơn 1 triệu điểm ảnh có thể được đọc và chuyển đổi thành hình ảnh kỹ thuật số trong chưa đầy 1 giây Trong chuyển đổi gián tiếp, photon tia X được chuyển thành ánh sáng qua lớp chất nhấp nháy, sau đó ánh sáng được chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi các thiết bị như CCD Mỗi pixel trong mảng quang chuyển đổi ánh sáng thành điện tích, tương tự như chuyển đổi trực tiếp, với khả năng tổng hợp hình ảnh nhanh chóng.
Tấm thu silicon vô định hình là cảm biến hình phẳng sử dụng màng mỏng silicon kết hợp với các mảng photodiode Những photodiode này được phủ bằng tinh thể Cesium Iodide (CsI) hoặc lớp chất nhấp nháy đất hiếm, như terbi pha tạp gadolinium dioxide sulfur Khi tiếp nhận tia X, lớp chất nhấp nháy phát ra ánh sáng nhìn thấy tương ứng với năng lượng tia X, và các photon ánh sáng này sau đó được chuyển đổi thành điện bởi các mảng photodiode Khác với hệ thống chuyển đổi trực tiếp dựa trên selen vô định hình, công nghệ đầu thu chuyển đổi gián tiếp yêu cầu quá trình hai bước để phát hiện tia X, trong đó các chùm tia X được chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy trước khi được biến đổi thành tín hiệu điện bởi bộ dò ánh sáng như diode tách sóng quang silic vô định hình.
Tấm thu CsI là một loại máy dò silicon vô định hình mới, sử dụng lớp chất nhấp nháy CsI được phát triển từ tinh thể rất mỏng, hoạt động như ống dẫn sáng Thiết kế này giúp phát hiện hiệu quả hơn tia X với sự lan truyền ánh sáng tối thiểu Chất nhấp nháy hấp thụ photon tia X và chuyển đổi chúng thành năng lượng ánh sáng, sau đó năng lượng này được truyền đến các mảng diode tách sóng quang silic vô định hình Khi ánh sáng tác động lên mảng, tín hiệu sẽ giảm tương ứng với lượng ánh sáng nhận được Mỗi photodiode tương ứng với một điểm ảnh, và năng lượng nạp vào sẽ được chuyển đổi thành dữ liệu số Quá trình này diễn ra với độ nhiễu rất thấp và tốc độ nhanh, đạt khoảng 30 triệu điểm ảnh mỗi giây.
Thiết bị chuyển đổi điện tích (CCD) là công nghệ cũ nhất trong hệ thống chuyển đổi gián tiếp, sử dụng các thiết bị tích điện kép Khi photon tia X tương tác với vật liệu như phospho photostimulable, tín hiệu thu được được kết hợp qua ống kính hoặc sợi quang, hoạt động như một máy ảnh Những máy ảnh này giảm kích thước hình ảnh ánh sáng nhìn thấy và chuyển hình ảnh đến một hoặc nhiều CCD nhỏ hơn, nơi ánh sáng được chuyển đổi thành điện tích Năng lượng này được lưu trữ theo mô hình tuần tự và gửi đến bộ chuyển đổi tương tự-số Mặc dù các máy dò CCD yêu cầu cách ly quang và giảm kích thước hình ảnh, chúng vẫn được sử dụng rộng rãi và có chi phí thấp.
2 Công nghệ CMOS Được phát triển bởi NASA, CMOS sử dụng cảm biến điểm ảnh chuyên dụng, khi va chạm với photon tia X thì chuyển đổi năng lượng đó thành photon ánh sáng và lưu trữ chúng trong tụ điện Mỗi điểm ảnh có một bộ khuếch đại, nó bật tắt bởi mạch bên trong các điểm ảnh, chuyển đổi các photon ánh sáng thành điện tích. Điện áp từ bộ khuếch đại được biến đổi bởi một bộ chuyển đổi tương tự sang tín hiệu số Hệ thống này có hiệu quả cao và tiêu tốn ít diện tích hơn CCD
3 Hiệu quả thám tử học lượng tử
Hiệu quả thám tử học lượng tử (DQE) là một chỉ số quan trọng đo lường khả năng của hệ thống chuyển đổi tín hiệu tia X thành hình ảnh DQE thể hiện tỷ lệ phần trăm tia X được hấp thụ khi tiếp xúc với màn thu Hệ thống CR (chuyển đổi kỹ thuật số) có DQE rộng hơn so với hệ thống màn hình/phim, cho phép chuyển đổi hiệu quả hơn các tia X hữu ích sang đầu ra tiếp xúc Điều này có nghĩa là CR có khả năng ghi lại toàn bộ lân quang ở đầu ra và tạo ra hình ảnh chất lượng cao hơn với liều tia X thấp hơn.
Công nghệ chụp ảnh DR, cả gián tiếp và trực tiếp, đã cải thiện DQE so với CR Đặc biệt, công nghệ DR trực tiếp không trải qua bước chuyển đổi thành ánh sáng, giúp loại bỏ hiện tượng lan ánh sáng và đạt DQE cao nhất Hệ thống này không chỉ cung cấp tín hiệu đầu ra rõ ràng mà còn giảm liều phóng xạ so với CR, mang lại chất lượng hình ảnh vượt trội Với công nghệ CMOS, hệ thống chụp gián tiếp DR có khả năng thu nhận ảnh trực tiếp nhờ vào các ống ánh sáng tinh thể, đồng thời ngăn chặn hiện tượng lan ánh sáng.
DQE của các thiết bị thu thay đổi điện áp đỉnh (kVp) thường cao hơn ở các hệ thống dựa trên selenium và phosphor so với CR, CCD và hệ thống CMOS Đặc biệt, CCD gặp khó khăn khi chụp trong điều kiện ánh sáng yếu.
Diện tích của mảng TFT bị hạn chế bởi cấu trúc ma trận, ảnh hưởng đến kích thước và số lượng điểm ảnh có sẵn Yếu tố này làm tăng diện tích vùng diode tách sóng quan TFT, giúp phát hiện nhiều bức xạ hơn và tạo ra số lượng tín hiệu lớn hơn Vì vậy, các mảng TFT lớn hơn thường có DQE cao hơn.
Kích thước đầu thu rất quan trọng trong chụp X quang Đầu thu cần đủ lớn để bao phủ toàn bộ khu vực chụp, nhưng cũng phải đủ nhỏ để thuận tiện trong quá trình làm việc Đối với chụp X quang ngực, kích thước tối thiểu của đầu thu là 17*17 inch, đảm bảo phù hợp cho cả chiều dọc và chiều ngang của cơ thể Ngoài ra, những trường hợp đặc biệt như chụp chân hoặc bệnh nhân bị vẹo cột sống có thể cần sử dụng đầu thu chuyên dụng.
5 Độ phân giải không gian
Độ phân giải không gian của đầu thu phụ thuộc vào đặc tính vật lý của nó, trong đó Selen vô định hình cho đầu thu trực tiếp và CsI cho đầu thu gián tiếp có độ phân giải cao hơn so với đầu dò CR và phim/màn hình chụp X quang thông thường Quá trình xử lý hình ảnh nhằm cải thiện độ sắc nét có thể gây ra nhiễu quá mức, mặc dù hình ảnh kỹ thuật số có thể được điều chỉnh để tăng cường độ sắc nét Tuy nhiên, việc xử lý quá mức có thể làm tăng nhiễu, do đó, đạt được độ phân giải tốt nhất yêu cầu sử dụng các yếu tố kỹ thuật và vật liệu phù hợp.
6 Kích thước điểm ảnh và kích thước ma trận Độ phân giải của một hình ảnh được xác đinh bởi kích thước của các điểm ảnh và khoảng cách giữa chúng hoặc khoảng cách vật lý giữa các điểm ảnh Nhiều điểm ảnh không luôn luôn có nghĩa là độ phân giải tốt hơn vì số lượng tán xạ tia X, tán xạ ánh sáng tăng lên trong tụ cảm Ma trận lớn hơn kết hợp với kích thước điểm ảnh nhỏ sẽ làm tăng độ phân giải nhưng nó có thể không được thực hiện để sử dụng ma trận lớn Ma trận lớn hơn dẫn đến kích thước của hình ảnh lớn hơn và nhiều hơn không gian cần thiết cho mạng truyền dẫn và lưu trữ hình ảnh (PACS). Thông thường, 2000 điểm ảnh/hàng là đủ cho hầu hết các chẩn đoán, kích thước điểm ảnh nhỏ hơn có thể cần thiết cho chụp X quang vú Kích thước điểm ảnh trong màn hình TFT có liên quan đến việc thiết kế các yếu tố điện dung và các yếu tố khác của thiết bị
7 Thông số kỹ thuật và các thiết bị điều chỉnh.
Việc chọn lựa kVp, mAs, khoảng cách, chuẩn trực và đánh dấu giải phẫu là yếu tố quan trọng cho các hệ thống băng cassette không Mặc dù thường chỉ thực hiện một lần tiếp xúc trên các thụ thể hình ảnh, nhưng chuẩn trực vẫn cần thiết, thậm chí có thể còn quan trọng hơn do các hệ thống này nhạy cảm với bức xạ tán xạ Lưới lọc, được sử dụng trong mọi hệ thống hình ảnh, có thể gây ra lỗi mẫu Moire và làm giảm chất lượng hình ảnh Do đó, cần thận trọng trong việc lựa chọn loại lưới lọc phù hợp để đảm bảo kết quả hình ảnh tốt nhất.
8 Khả năng lỗi băng cassett thu nhận ảnh.
Mặc dù quá trình chuyển đổi từ tia X sang tín hiệu số diễn ra nhanh chóng, nhưng từng bước chuyển đổi có thể dẫn đến mất tín hiệu Nhiễu điện tử là nguyên nhân chính gây ra sự suy giảm chất lượng hình ảnh, khi truyền tín hiệu điện không đầy đủ có thể dẫn đến sai lệch trong giá trị điểm ảnh Thêm vào đó, nếu các bước chuyển năng lượng diễn ra quá nhanh, có thể không đủ thời gian để truyền toàn bộ tín hiệu Để khắc phục vấn đề này, đầu đọc phát hiện được thiết kế đặc biệt có thể bảo vệ khỏi mất tín hiệu Tuy nhiên, không phải tất cả các hệ thống cassetteless đều phù hợp với tốc độ cao và khả năng chụp liên tục nhanh chóng như trong kỹ thuật huỳnh quang.
Có 2 loại hệ thống hình ảnh số Cassetteless: trực tiếp và gián tiếp
Cảm biến trực tiếp là mảng TFT silic vô định hình được phủ selen vô định hình
Cảm biến trực tiếp hấp thụ photon tia X và ngay lập tức chuyển đổi chúng sang tín hiệu điện tích
Đầu thu chuyển đổi gián tiếp sử dụng chất nhấp nháy có thể chuyển đổi tia
X thành ánh sáng nhìn thấy, sau đó chuyển thành tín hiệu điện
CCDs hoạt động như máy thu ảnh nhỏ, chuyển đổi ánh sáng được tạo ra bởi sự tương tác tia X với chất lân quang photostimulable thành điện tích.
THAO TÁC VÀ XỬ LÝ ẢNH X QUANG KỸ THUẬT SỐ
Thao tác và xử lý ảnh X quang kỹ thuật số
Khi photon tia X được chuyển đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này sẽ được xử lý và thao tác Điều này áp dụng cho cả hai loại băng không có cassette và có cassette Quy trình xử lý số và điều khiển thao tác hình ảnh cũng tương đồng giữa hai hệ thống này.
Tiền xử lý hình ảnh diễn ra trong máy tính, nơi các thuật toán xác định biểu đồ hình ảnh Sau đó, kỹ thuật viên thực hiện xử lý thông qua các chức năng khác nhau Phương pháp tiền xử lý kỹ thuật số thay đổi tùy theo từng mặt hàng cụ thể, vì vậy chỉ có thông tin chung được đề cập ở đây.
Chức năng đọc chụp X quang điện toán
Chụp X quang điện toán (CR) là tấm ảnh ghi lại một loạt các tiếp xúc của tia
X Nếu toàn bộ vùng tiếp xúc được số hóa, dẫn đến mật độ phân giải thấp Để tránh điều này, quy trình nhận dữ liệu tiếp xúc chỉ trong phạm vi tiếp xúc với mật độ tối ưu Các chương trình nhận dữ liệu tìm kiếm giải phẫu được ghi tên các tấm ảnh bằng cách tìm cạnh các chuẩn trực, và sau đó loại bỏ phân tán bên ngoại chuẩn trực Sai sót của hệ tống trong việc tìm cạnh chuẩn trực có thể dẫn đến thu thập dữ liệu không chính xác và hình ảnh có thể quá sáng hoặc quá tối Các dữ liệu trong khu vực chuần trực tạo ra một đại diện đồ họa của mật độ tối ưu được gọi là một biểu đồ Bởi vì thông tin trong khu vực chuần trực là tín hiệu đó sẽ được sử dụng cho các dữ liệu hình ảnh, thông tin này là nguồn gốc của các chỉ số dữ liệu tiếp xúc với nhà cung cấp cụ thể.
Lấy mẫu ảnh CR
Bằng cách sử dụng hình ảnh lấy mẫu, các tấm được quét và xác định vị trí cùng định hướng Độ lớn tín hiệu được xác định và gán cho từng điểm ảnh, từ đó tạo ra một biểu đồ từ dữ liệu hình ảnh Biểu đồ này cho phép hệ thống tìm kiếm các tín hiệu hữu ích bằng cách xác định vị trí tối thiểu (S1) và tín hiệu tối đa (S2) trong khu vực hình ảnh giải phẫu Trục X của biểu đồ đại diện cho số lượng tiếp xúc, trong khi trục Y thể hiện số lượng điểm ảnh tương ứng Mỗi phần cơ thể có các đỉnh và vùng thấp khác nhau, với năng lượng thấp (kVp) tạo ra biểu đồ rộng hơn, còn năng lượng cao (kVp) cho biểu đồ chi tiết hơn Biểu đồ này phản ánh sự phân bố giá trị điểm ảnh cho các tiếp xúc.
Phân tích biểu đồ có thể rất phức tạp, nhưng cần hiểu rằng hình dạng của biểu đồ phản ánh cấu trúc cụ thể và thường ổn định cho các phần tiếp xúc.
Hình dạng của biểu đồ từ chụp X quang ngực của bệnh nhân người lớn khác với biểu đồ từ ảnh chụp đầu gối nhi Do đó, việc chọn khu vực giải phẫu chính xác trước khi chụp là rất quan trọng Dữ liệu thô để tạo biểu đồ được so sánh với biểu đồ bình thường của cùng một phần cơ thể qua máy tính Theo định lý Nyquist, tần số lấy mẫu phải lớn hơn gấp đôi dải chiều rộng của tín hiệu đầu vào để tái tạo hình ảnh gần như hoàn hảo Trong hình ảnh kỹ thuật số, cần ít nhất gấp đôi số điểm ảnh để tạo thành hình ảnh được lấy mẫu, nếu không, hình ảnh sẽ có độ phân giải kém.
Trong quá trình chuyển đổi từ điện tử thành ánh sáng, từ ánh sáng thành thông tin số, và từ tín hiệu số thành tín hiệu tương tự, có sự mất mát các thành phần chi tiết Photon ánh sáng không truyền theo một hướng cố định, dẫn đến việc một phần ánh sáng bị mất trong quá trình chuyển đổi này do sự trải ra của các photon Khoảng cách nhỏ giữa bề mặt tấm phosphor và diode quang cũng góp phần làm mất thông tin khi ánh sáng bị lan tỏa ra ngoài Mặc dù các tấm ảnh có thể lưu trữ điện tử lâu dài, nhưng vẫn có hiện tượng mất năng lượng Khi tia laser kích thích các điện tử, một số điện tử năng lượng thấp có thể thoát ra khỏi các lớp đang hoạt động, và nếu năng lượng bị mất quá nhiều, thông tin sẽ bị mất Do đó, các nhà sản xuất khuyến nghị nên đọc các tấm ảnh càng sớm càng tốt để giảm thiểu sự mất mát này.
Lấy mẫu hình ảnh chụp X quang kỹ thuật số
Mặc dù chụp X quang trực tiếp và gián tiếp đều gặp phải tình trạng mất tín hiệu ánh sáng, nhưng định lý Nyquist đảm bảo rằng tín hiệu vẫn được lấy mẫu đủ Việc xử lý mẫu ngay lập tức bằng máy tính giúp giảm thiểu tình trạng mất tín hiệu, mặc dù vấn đề này vẫn tồn tại.
Khi tần số không gian vượt quá tần số Nyquist và lẫy mẫu xảy ra ít hơn hai lần mỗi chu kỳ, thông tin sẽ bị mất, dẫn đến sự xuất hiện của một tín hiệu biến động Hiện tượng này tạo ra một hình ảnh trông như hai hình ảnh chồng lên nhau nhưng lệch nhau, gây ra hiệu ứng Moire, có thể do lưới gây ra Kỹ thuật viên cần chú ý đến cả hai hình ảnh (Hình 7-2) và thực hiện thay đổi tỉ lệ tự động.
Khi sự tiếp xúc không đạt yêu cầu để sản xuất hình ảnh, việc thay đổi tỉ lệ tự động được thực hiện để hiển thị các điểm ảnh cho các khu vực quan tâm Tuy nhiên, sự thay đổi tỉ lệ này có thể gây ra vấn đề nếu chiếu xạ quá ít dẫn đến đốm lượng tử, hoặc chiếu xạ quá nhiều làm mất độ tương phản và làm mờ các cạnh Thay đổi tỉ lệ không thể thay thế cho các yếu tố kỹ thuật thích hợp, và việc phụ thuộc vào nó để sửa chữa hình ảnh có thể dẫn đến việc sử dụng mAs cao hơn mức cần thiết, tạo ra những rủi ro không đáng có.
Biểu đồ tham chiếu (LUT) là một công cụ quan trọng trong quá trình thu ảnh, giúp đánh giá và sửa đổi các giá trị độ sáng LUT thực hiện chức năng lập bản đồ, chuyển đổi các điểm ảnh với giá trị độ tối cụ thể thành giá trị màu xám mới, từ đó tạo ra hình ảnh với độ sáng và độ tương phản phù hợp Mỗi giải phẫu sẽ có một LUT riêng, được vẽ trên đồ thị với các giá trị ban đầu từ 0-255 trên trục ngang và các giá trị mới tương ứng trên trục dọc Độ sáng có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ dốc của đồ thị, cho phép tăng hoặc giảm độ sáng bằng cách di chuyển các dòng trên trục Y.
Vĩ độ đề cập đến số lượng lỗi có thể xảy ra, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh Biểu đồ DR cho thấy phạm vi tiếp xúc rộng nhờ vào khả năng tự động điều chỉnh tỉ lệ điểm ảnh Vĩ độ phơi sáng lớn hơn so với màn hình hoặc phim chiếu xạ Trong CR, nếu mức chiếu xạ vượt quá 50% so với mức lý tưởng, sẽ xuất hiện hiện tượng đốm lượng tử Khi chiếu xạ vượt quá 200% so với mức lý tưởng, độ tương phản sẽ bị mất Sự khác biệt chính giữa chụp X-quang kỹ thuật số và phim/màn hình là khả năng thao tác các giá trị điểm ảnh số hóa, cho phép chiếu xạ bề rộng hơn Sử dụng KVp và mAs đúng cách sẽ giúp ngăn chặn hiện tượng đốm lượng tử và mất độ tương phản.
Kodak (Rochester, NY) đã giới thiệu tính năng xử lý hình ảnh trực quan nâng cao (EVP) cho hệ thống CR, giúp chẩn đoán chất lượng hình ảnh ở mức độ cao hơn Tính năng này tăng cường vĩ độ mà vẫn duy trì độ tương phản chi tiết, đồng thời giảm số cửa sổ và làm phẳng các chi tiết trên mô dầy tại các máy trạm.
Chức năng chuyển giao điều chế
Khả năng ghi lại tần số không gian của một hệ thống được gọi là chức năng chuyển chế (MTF), và tổng các thành phần trong hệ thống không thể vượt quá khả năng của toàn bộ hệ thống Khi một thành phần gặp phải nhiễu, chất lượng tổng thể của hệ thống sẽ bị ảnh hưởng MTF giúp xác định mức độ đóng góp của từng thành phần vào hiệu quả chung của hệ thống Trong đầu dò kỹ thuật số, năng lượng photon tia X kích thích phosphor để tạo ra ánh sáng, nhưng sự lan truyền ánh sáng này sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống, dẫn đến việc MTF bị thấp đi.
Chức năng quản lý công việc trạm
a Các thông số xử lý ảnh
Các hệ thống kỹ thuật số có khả năng hiển thị dải động lớn hơn so với phim và màn hình hình ảnh Những hình ảnh kỹ thuật số đầu tiên được tạo ra với độ sắc nét cao nhờ vào việc hiển thị tất cả các sắc thái màu xám, mang lại chiều sâu cho hình ảnh Tuy nhiên, nếu thiếu màu sắc, độ tương phản sẽ giảm, khiến cho các chi tiết trở nên khó phân biệt Để khắc phục vấn đề này, các hệ thống kỹ thuật số áp dụng nhiều phương pháp nâng cao độ tương phản Mặc dù được gọi bằng những tên khác nhau bởi các nhà cung cấp khác nhau, nhưng chúng đều có chung mục đích nâng cao chất lượng hình ảnh.
Các thao tác chỉnh tương phản chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số để tạo ra hình ảnh với mật độ và độ tương phản phù hợp Độ tương phản được kiểm soát thông qua tham số thay đổi độ dốc tiếp xúc, cho phép điều chỉnh mật độ giữa các vùng khác nhau như ngón chân và vai Việc sử dụng đường cong giúp loại bỏ các giá trị mật độ cực thấp và cực cao Một tham số khác có thể giữ mật độ không đổi trong khi thay đổi độ tương phản Những thông số này cần được áp dụng để nâng cao chất lượng hình ảnh, đồng thời cần cân nhắc kỹ lưỡng các điều chỉnh kỹ thuật để đạt được kết quả tốt nhất.
Độ phân giải tần số không gian là yếu tố quyết định độ sắc nét của hình ảnh trong phim và màn hình chụp X quang, chịu ảnh hưởng bởi kích thước tiêu cự, tốc độ phim và khoảng cách đối tượng đến ảnh (OID) Tiêu điểm và OID đều tác động đến độ sắc nét trong cả phim và công nghệ DR Đối với hình ảnh số hóa, độ sắc nét có thể được cải thiện thông qua việc điều chỉnh các thông số xử lý, bao gồm việc chọn cấu trúc để nâng cao, kiểm soát mức độ sáng và giảm độ hạt ảnh Tuy nhiên, cần theo dõi cẩn thận khi điều chỉnh các thông số này, vì nếu thuật toán không được áp dụng đúng cách, chất lượng hình ảnh có thể bị suy giảm.
Nhiều cơ sở y tế ngần ngại trong việc gia công công nghệ cho hình ảnh trước khi đưa vào hệ thống lưu trữ và truyền ảnh (PACS), vì điều này có thể làm giảm số lượng thao tác cần thiết của bác sĩ X quang Khi một bức ảnh đã được lưu trữ trong PACS, mọi kết quả xử lý sau đó đều có thể dẫn đến việc mất mát thông tin từ hình ảnh gốc Tần số lọc không gian cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong quy trình này.
Mở rộng đường biên giúp rút ngắn thời gian xử lý và lưu trữ bằng cách tính trung bình tín hiệu của từng điểm ảnh với các điểm ảnh lân cận, từ đó tạo ra sự mịn màng cho hình ảnh Khi có ít điểm ảnh xung quanh, cường độ tín hiệu của điểm ảnh sẽ được tăng cường, đặc biệt khi tần số của khu vực quan tâm được xác định, cho phép khuếch đại các tần số mong muốn và giảm các tần số khác Quá trình này, còn gọi là bộ lọc thông cao, không chỉ tăng cường độ tương phản mà còn giúp làm nổi bật các cấu trúc lớn như cơ quan hay mô mềm, mặc dù có thể gây ra nhiễu và mất chi tiết nhỏ.
Làm mịn, hay còn gọi là lọc thông thấp, là một kỹ thuật lọc tần số không gian giúp giảm nhiễu và độ tương phản bằng cách trung bình tần số của mỗi điểm ảnh với giá trị của các điểm ảnh xung quanh Phương pháp này hiệu quả trong việc loại bỏ nhiễu tần số cao và thích hợp cho các cấu trúc, nhưng có thể làm mờ các chi tiết như mô xương.
Chức năng cơ bản của hệ thống xử lý
Cửa sổ và các mức là hai thông số quan trọng trong xử lý hình ảnh, bao gồm độ sáng tối và độ tương phản Mức cửa sổ giúp kiểm soát độ sáng tối, trong khi độ rộng cửa sổ điều chỉnh tỷ lệ đen trắng hoặc tương phản Người dùng có thể dễ dàng thao tác cả hai thông số này bằng chuột, với một thanh điều khiển dọc để điều chỉnh độ sáng và thanh ngang để điều chỉnh độ tương phản Để kiểm soát mật độ và độ tương phản một cách chính xác hơn, cần sử dụng các thông số nâng cao.
Loại bỏ nền và khuôn trong hình ảnh X quang là cần thiết để giảm thiểu ánh sáng dư thừa, vốn có thể gây ra tạm mù ánh sáng trắng cho người xem Khi xem hình ảnh, ánh sáng qua các cạnh chuẩn trực có thể làm giảm độ rõ nét, gây khó khăn trong việc tiếp nhận thông tin Trong công nghệ CR, việc sử dụng ván khuôn tự động giúp loại bỏ hiệu quả bức màn ánh sáng chói, trong khi loại bỏ các đường biên giới chưa phơi sáng trắng cũng góp phần giảm số lượng điểm ảnh và thông tin lưu trữ.
Định hướng ảnh: Đề cập đến cách giải phẫu được định hướng trên tấm ảnh.
Người xem hình ảnh có thể xác định vị trí của bệnh nhân qua bàn chân, phân biệt bên phải và bên trái Quá trình quét hình ảnh diễn ra từ mép chính đến điểm đối diện, đảm bảo các hình ảnh được hiển thị chính xác trừ khi có thông tin khác Các nhà cung cấp sử dụng dấu hiệu trên băng cassette để hỗ trợ kỹ sư công nghệ trong việc định hướng băng, nhằm đảm bảo hình ảnh được xử lý đúng như mong đợi.
Khâu ảnh là quá trình kết hợp nhiều hình ảnh lại với nhau khi ảnh chụp hoặc khu vực quan tâm quá lớn để hiển thị trên một cassette Việc này thường được thực hiện bằng các phần mềm chuyên ngành thông qua kỹ thuật ghép nối hình ảnh.
Chú thích hình ảnh rất quan trọng trong việc cung cấp thông tin bổ sung cho các tiêu chuẩn hình ảnh y tế Trong các màn hình chụp X quang, cần ghi rõ thời gian, ngày chụp và các dấu hiệu kỹ thuật để xác định công nghệ và vị trí Việc xác định bên trái hay bên phải của bệnh nhân không thể thay thế cho các dấu hiệu công nghệ cần thiết.
Độ phóng đại trong hệ thống kỹ thuật số có hai loại kỹ thuật cơ bản: kỹ thuật phóng đại như kính lúp và kỹ thuật zoom Kỹ thuật kính lúp cho phép phóng đại một phần cụ thể, trong khi kỹ thuật zoom có thể mở rộng toàn bộ hình ảnh Điều này giúp người dùng có thể quan sát rõ ràng các bộ phận của hình ảnh, bao gồm cả những phần không nhìn thấy, thông qua menu chọn.
Quản lý hình ảnh
a Hồ sơ thông tin đầu vào bệnh nhân
Nhận dạng chính xác bệnh nhân là yếu tố quan trọng trong việc thu thập hình ảnh kỹ thuật số chất lượng cao Việc xác định đúng bệnh nhân là điều kiện tiên quyết để có được hình ảnh cần thiết Thông tin nhân khẩu bệnh nhân bao gồm tên, cơ sở chăm sóc y tế, mã số bệnh nhân, ngày sinh và ngày chụp chiếu.
Trước khi bắt đầu kiểm tra và xử lý ảnh, thông tin sẽ được nhập vào hoặc liên kết qua mã vạch Trong một số trường hợp, có thể xảy ra lỗi và cần phải thay đổi thông tin cá nhân Do đó, việc kiểm tra tính chính xác của thông tin bệnh nhân là rất quan trọng, và các thay đổi có thể được thực hiện trong giai đoạn xử lý ảnh Chức năng này cần được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo tính chính xác và trách nhiệm trong quá trình xử lý thông tin.
Máy trạm kiểm soát chất lượng (QC) kết nối với mạng PACS có khả năng gửi hình ảnh đến các máy trạm khác trong mạng nội bộ Nhãn gửi cho phép kỹ thuật viên QC lựa chọn một hoặc nhiều máy tính ở vị trí khác để nhận hình ảnh.
Khi các kỹ thuật viên cần truy cập hình ảnh lịch sử, họ có thể thực hiện truy vấn từ kho lưu trữ PACS Chức năng truy vấn này cho phép lấy lại hình ảnh từ PACS dựa trên các tiêu chí như ngày chụp, tên bệnh nhân, số hồ sơ, số lượng kiểm tra, tình trạng bệnh lý hoặc khu vực giải phẫu.
Sau khi các tấm được quét và vị trí ảnh được xác định, mỗi điểm ảnh sẽ được gán một giá trị cụ thể Kết quả này được thể hiện qua biểu đồ, cho thấy tín hiệu chẩn đoán tối thiểu và tối đa.
Biều đồ khác nhau đối với các khu vực giải phẫu cụ thể và duy trì tương đối ổn định từ bệnh nhân này đến bệnh nhân khác
Hệ thống tự động điều chỉnh tỷ lệ hiển thị điểm ảnh cho các khu vực quan tâm, bất kể số lượng chiếu xạ, trừ khi mức chiếu xạ quá thấp hoặc quá cao Khi xảy ra tình trạng này, có thể dẫn đến hiện tượng đốm lượng tử hoặc mất tương phản.
Không thể thay thế cho kVp và mAs thích hợp, photon không đủ bằng cách thay đổi, điều khiển các thông số hình ảnh
Nâng cao thông số độ tương phản giúp cải thiện chất lượng hình ảnh bằng cách điều chỉnh độ dốc của gradient tiếp xúc, tăng cường mật độ phương sai và tối ưu hóa số lượng tương phản.
Độ phân giải tần số không gian được điều khiển bởi tiêu điểm, OID và các thuật toán máy tính.
Định lý Nyquist được áp dụng cho các hình ảnh kỹ thuật số để đảm bảo đủ tín hiệu lấy mẫy cho độ phân giải tối đa.
MTF đề cập đến sự đóng góp của tất cả các thành phần hệ thống tổng độ phân giải Càng gần với giá trị 1, độ phân giải càng tốt.
Tăng cường cạnh được thực hiện bằng cách giới hạn số lượng điểm ảnh trong khu vực lân cận của ma trận Khu vực của tâm tần số có thể được khuếch đại hoặc áp dụng lọc thông cao nhằm tăng cường tương phản và cải thiện độ sắc nét của hình ảnh.
Lọc thông thấp hoặc làm mịn là quá trình trung bình tín hiệu tại các điểm ảnh nhằm loại bỏ nhiễu tần số cao Phương pháp này giúp giảm độ tương phản và nhiễu, từ đó làm nổi bật các cấu trúc nhỏ trong hình ảnh.
