TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ CHẨN ĐOÀN HÌNH ẢNH I HỌC KỲ 20161 ĐỀ TÀI X quang điện toán và hệ thống lưu trữ và truyền tải hình ảnh PACS GVHD TS Nguyễn Thái Hà SVTH Phạm Văn Kiệt 20132171 ĐTTT 01 Hà Nội, 122016 MỤC LỤC 1 TÓM TẮT 3 2 GIỚI THIỆU 3 3 COMPUTED RADIOGRAPHY (CR) 4 4 CATHODE RAY TUBE (CRT) DIAGNOSIS 9 5 ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM PACS 11 6 THIẾT KẾ PACS MỚI 12 7 HỆ THỐNG THÔNG TIN X QUANG THÔNG MINH 14 8 TÀI LIỆU THAM KHẢ.
GIỚI THIỆU
Những tiến bộ trong công nghệ hình ảnh hiện đại đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể dữ liệu hình ảnh trong bộ phận X quang, như được thể hiện trong bảng 1 về dung lượng dữ liệu tại bệnh viện Nagoya Univ Để quản lý khối lượng dữ liệu lớn này, cần thiết phải có một hệ thống lưu trữ và kiểm soát hình ảnh y tế, trong đó hệ thống lưu trữ và truyền tải hình ảnh (PACS) đóng vai trò quan trọng Các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh số mới nhất cho phép chuyển đổi, lưu trữ, tải về và hiển thị nhiều loại hình ảnh một cách tối ưu Ngoài ra, X-quang chiếu thường quy với hệ thống màn phim có thể được số hóa bằng bộ chuyển đổi số/tương tự chuyên dụng, và X-quang điện toán có thể số hóa trực tiếp thông qua tấm tạo ảnh.
Sự phát triển của X-quang điện toán đã giúp hệ thống lưu trữ và truyền tải hình ảnh PACS trở nên dễ dàng hơn trong việc thực hiện và quản lý.
COMPUTED RADIOGRAPHY (CR)
X-quang điện toán với tấm tạo ảnh đã được triển khai ở Nhật Bản từ năm 1980, với các thành phần cơ bản gồm bộ cảm biến hình ảnh, máy đọc hình ảnh, bộ xử lý ảnh và bộ phận thu ảnh Tấm tạo ảnh, có độ dày dưới 1mm và được phủ lớp chống trầy xước, có thể thay thế cho hệ thống màn-phim trong chẩn đoán hình ảnh thông thường Tấm phim khô phốt pho có khả năng lưu trữ năng lượng hấp thụ ổn định khi bị kích thích bởi tia X.
Tấm phim khô phát quang (PSL) hoạt động dựa trên sự hấp thụ năng lượng từ tia X, tia cực tím và bức xạ ánh sáng Khi được kích thích bởi bức xạ có thể nhìn thấy hoặc hồng ngoại, tấm phim phát ra bức xạ PSL tương ứng Sau khi lưu trữ hình ảnh tia X, tấm phim có thể được tái sử dụng bằng cách xóa bỏ năng lượng tia X còn lại bằng ánh sáng Quá trình quét hình ảnh sử dụng chùm tia laser He-Ne với bước sóng 633 nanometer, tạo ra bức xạ PSL tương ứng với năng lượng đã hấp thụ Tín hiệu đầu ra từ đầu dò là tín hiệu tương tự theo thời gian, sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu số và xử lý qua bộ xử lý hình ảnh Cuối cùng, tín hiệu ảnh thu được được chuyển đổi từ xử lý tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.
Hệ thống CR (Computed Radiography) mang lại nhiều lợi thế so với hệ thống màn-phim truyền thống Đặc biệt, tấm tạo ảnh trong hệ thống CR phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng bức xạ và cho thấy sự tuyến tính tích cực trên một phạm vi rộng, với tỉ lệ lên đến 1:104 từ liều thấp đến liều cao Điều này cho phép đạt được điều kiện tối ưu nhờ vào số lượng tia X được sử dụng.
X được tạo ra tiếp xúc hoàn toàn
Hệ thống CR cải thiện chất lượng hình ảnh thông qua các tiến trình xử lý như phóng to, đảo chiều, nâng cao độ tương phản và tần số không gian, mặc dù có thể gặp phải nhược điểm là độ phân giải không gian giảm Tuy nhiên, nhiều báo cáo cho thấy hình ảnh chẩn đoán từ CR có thể tương đương hoặc thậm chí vượt trội hơn so với hình ảnh từ màn phim, đặc biệt trong chụp ngực và X-quang khác Điều này có thể được giải thích bởi độ nhạy tương phản cao hơn từ các kỹ thuật xử lý hình ảnh, bù đắp cho sự rõ nét không gian thấp hơn Một kỹ thuật quan trọng trong hệ thống CR là loại bỏ năng lượng kép, có thể thực hiện qua hai phương pháp: phát tia X-quang đơn và phát tia X-quang kép Phương pháp phát tia X-quang đơn đơn giản hơn vì không yêu cầu thiết bị chuyển đổi điện áp phức tạp, sử dụng bộ lọc đồng để tách năng lượng hiệu quả giữa các tấm tạo ảnh.
Hình 2-b trình bày chi tiết hình ảnh ổ bụng và ảnh chụp X-quang ngực Ảnh bên trái sử dụng thuật toán xử lý X-quang thông thường, trong khi ảnh bên phải được cải thiện bằng thuật toán nâng cao độ tương phản và tần số không gian.
Hình ảnh năng lượng thấp và cao có thể được thu nhận đồng thời, như thể hiện trong hình 3 Mọi máy tạo ảnh X-quang thông thường đều có khả năng khử một lần phát với hai mức năng lượng trong hệ thống CR.
Hình 3 One-shot dual-energy subtraction (một lần loại bỏ năng lượng kép)
Phương pháp này có ưu điểm là giảm thiểu sự ghi lệch do chuyển động Trong nghiên cứu phân tích hình ảnh X-quang ngực của 140 bệnh nhân, thông tin mới nhất cho thấy không phát hiện được trên hình ảnh CR gốc thuần túy, với 21 bệnh nhân (15%) có kết quả thu được từ ảnh trừ Đồ thị cho thấy sự vượt trội của CR trừ so với ảnh CR gốc trong việc phát hiện các khối u phổi nhỏ, đặc biệt là u dưới da của xương sườn, vôi hóa các khối u và thương tổn xương sườn.
Hình 4 cho thấy sự vượt trội của hình ảnh CR trong việc phát hiện khối u nhỏ ở phổi, cũng như các dị thường và tổn thương ở xương sườn, qua hai lần nghiên cứu khác nhau.
Hình ảnh chi tiết vùng ngực cho thấy hai khối u nhỏ nằm ở hai thùy bên trái và bên phải Cả hai khối u đều rõ ràng trên ảnh loại bỏ xương, trong khi trên ảnh loại bỏ mô mềm, vị trí của khối u bên thùy phải không rõ ràng do bị hạn chế bởi sự vôi hóa, còn khối u bên trái thì dễ dàng phát hiện.
Thứ 3, một số nhà nghiên cứu có báo cáo về khả năng thu nhỏ liều đối với hệ thống
Trong lĩnh vực X-quang ngực, tài liệu của Yamada cho thấy công nghệ CR cho phép thực hiện liều bức xạ chỉ bằng 1/20 mức độ liều thông thường Ni-shitani và các đồng nghiệp khẳng định rằng CR cung cấp hình ảnh có chất lượng tương đương và liều bức xạ giảm một nửa so với hệ thống tăng sáng truyền hình thông thường.
CR là công nghệ số thiết yếu cho việc bổ sung vào PACS, đặc biệt trong các dự án X-quang, nơi mà số lượng ảnh thu được trong chẩn đoán tại các khoa X-quang là rất lớn.
Hình 6 Hình ảnh CR ngực được chụp với những liều khác nhau
CATHODE RAY TUBE (CRT) DIAGNOSIS
Một yêu cầu quan trọng trong việc triển khai PACS là thông tin từ CR phải đạt chất lượng bằng hoặc tốt hơn so với hình ảnh trên phim hiện có Các hình ảnh cần được hiển thị trên màn hình CRT mà không bị mất mát thông tin Trước đây, chúng tôi đã báo cáo về khả năng chẩn đoán hình ảnh qua màn hình CRT sử dụng đơn vị xử lý dữ liệu hình ảnh TD1S-File 500B của Toshiba, Tokyo, với hệ thống có độ phân giải 1600.
Màn hình CRT 20-inch với độ phân giải không gian 1024 x 1536 và độ phân giải mức xám 8 bit có dung lượng lưu trữ hình ảnh là 1635 dòng, cùng với 96 MB bộ nhớ hình ảnh Hình ảnh trên màn hình không có sự khác biệt đáng kể so với hình ảnh trên phim.
CR và hình ảnh CR CRT trong nghiên cứu thực hiện quan sát trong việc phát hiện các bất thường trên X-quang ngực (hình 7)
Hình 7 Đồ thị nghiên cứu việc phát hiện bất thường ở phổi của 24 người.: hình ảnh ngực trên màn hình CRT so với trên phim
Không có sự khác nhau giữa 2 hình ảnh, cả 2 đường cong đồ thị đều chồng lên nhau.
Qua bốn lần phóng đại hình ảnh phim X-quang của ống nước bọt, không có sự khác biệt đáng kể giữa hình ảnh trên phim CR và phim màn hình thông thường Hình ảnh CR CRT thể hiện ưu thế hơn so với phim màn hình thông thường, đặc biệt khi các hạch bạch huyết xuất hiện trên cột sống Mặc dù hình ảnh trên phim CR không nổi bật hơn so với phim màn hình thông thường khi xem xét hạch bạch huyết, nhưng trong nhiều trường hợp, hình ảnh CR CRT lại vượt trội hơn Màn hình CRT cho phép thể hiện hình ảnh dưới nhiều dạng khác nhau, mang lại lợi thế trong việc giải thích hình ảnh so với phim Hơn nữa, các loại xử lý hình ảnh có thể được thực hiện linh hoạt trên màn hình CRT, giúp tối ưu hóa hình ảnh thu được Khi hình ảnh CR được hiển thị trên phim, những tính năng đặc biệt của hình ảnh kỹ thuật số không thể được sử dụng hiệu quả, trong khi CRT với khả năng xử lý hình ảnh thích hợp giúp chẩn đoán ít phụ thuộc vào độ phân giải không gian cao.
Vào tháng 4 năm 1989, một hệ thống PACS đã được triển khai tại Bệnh viện Đại học Nagoya, bao gồm ba TDIS FILES và hai màn hình CRT có độ phân giải cao kết nối với mỗi TDIS FILES Hệ thống này cho phép truyền tải hình ảnh và thông tin dữ liệu giữa các đơn vị Hai trong ba TDIS-FILES được lắp đặt tại phòng khám trung tâm ngành X-quang, nơi thu thập hình ảnh từ các phương pháp như chụp cắt lớp điện toán (CT), X-quang điện toán (CR), hình ảnh đồng vị (SPECT), chụp siêu âm, và phim số hóa Một TDIS-FILE còn lại được đặt trong phòng hội thảo của bộ phận X-quang, cách trung tâm làm việc 300m Tại phòng khám ngoại trú X-quang, một giao diện điều khiển cũng được kết nối với TDIS-FILE ở các máy trạm trung tâm.
Các nghiên cứu thử nghiệm PACS đã đánh giá hiệu quả của hệ thống, cho thấy hình ảnh CR được truyền trực tiếp đến các máy trạm trong phòng khám ngoại trú X-quang chỉ trong vài phút sau khi kiểm tra Thời gian từ lúc chụp đến khi bác sĩ xem hình ảnh giảm xuống khoảng 30 phút so với hệ thống phim CR, nơi mất khoảng 30 phút để xử lý và truyền tải hình ảnh Tuy nhiên, trong quá trình thử nghiệm, việc đọc CT vẫn cần nhiều thời gian hơn so với việc đọc phim, như được chỉ ra trong bảng 2 và 3.
Thời gian trung bình để đọc hình ảnh CT của đầu và cơ thể khác nhau rõ rệt, với 14 hình ảnh cho phần đầu và 35 hình ảnh cho phần thân, khiến việc hiển thị nhiều hình ảnh trên máy trạm CRT trở nên khó khăn Việc so sánh hình ảnh CT nhanh chóng cũng bị hạn chế trên các máy trạm này, và thời gian đọc kéo dài do cần phải sắp xếp nhiều hình ảnh Độ rọi phòng ảnh hưởng đến thời gian giải thích hình ảnh CT, với thời gian đọc lâu hơn khi độ rọi từ 50 lux đến dưới 170 lux Nghiên cứu cho thấy độ rọi phòng cũng tác động đến khả năng phát hiện chi tiết tương phản thấp, đặc biệt trong việc phát hiện u phổi nhỏ từ 3 đến 10 mm dưới các mức độ rọi phòng khác nhau Do đó, mức độ ánh sáng môi trường xung quanh nên được duy trì dưới 170 lux để tối ưu hóa hiệu quả hình ảnh.
Hình 8 Đồ thị biểu diễn ý nghĩa thống kê (P
