Báo cáo: Nghiên cứu phát triển kỹ thuật Spect/CT trên cơ sở thiết bị CT công nghiệp một nguồn một đầu dò quy mô phòng thí nghiệm

Đề tài được đặt ra với mục tiêu chính là nghiên cứu tiếp cận kỹ thuật Spect phục vụ hướng nghiên cứu về hình ảnh hạt nhân của trung tâm ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp, xây dựng cấu hình thiết bị và phần mềm tái tạo hình ảnh Spect/CT.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo: Nghiên cứu phát triển kỹ thuật Spect/CT trên cơ sở thiết bị CT công nghiệp một nguồn một đầu dò quy mô phòng thí nghiệmNGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT SPECT/ CT TRÊN CƠ SỞ THIẾT BỊ CT CÔNG NGHIỆP MỘT NGUỒN - MỘT ĐẦU DÒ QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM PHẠM VĂN ĐẠO, ĐẶNG NGUYÊN TUẤN, ĐẶNG NGUYỄN THẾ DUY, BÙI TRỌNG DUY, PHAN QUỐC MINH Trung tâm Ứng dụng Kỹ thuật Hạt nhân trong Công nghiệp. 13 Đinh Tiên Hoàng, Đà Lạt, Lâm Đồng. E-mail: office@canti.vn Tóm tắt: Đề tài “Nghiên cứu phát triển kỹ thuật SPECT/CT trên cơ sở thiết bị CT công nghiệp một nguồn – 1 đầu dò quy mô phòng thí nghiệm” là nghiên cứu tiếp sau đề tài “Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị CT công nghiệp loại 1 nguồn – 1 đầu dò quy mô phòng thí nghiệm”. Đề tài được đặt ra với mục tiêu chính là nghiên cứu tiếp cận kỹ thuật SPECT phục vụ hướng nghiên cứu về hình ảnh hạt nhân của Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp, xây dựng cấu hình thiết bị và phần mềm tái tạo hình ảnh SPECT/CT. Với mức độ và kinh phí của đề tài, sản phẩm của đề tài được đặt ra là một cấu hình thiết bị SPECT (2 đầu dò) kết hợp CT (1 nguồn - 1 đầu dò) có thể chụp ảnh SPECT/CT ở trạng thái tĩnh. Hình ảnh SPECT/CT được tái tạo bằng 3 phương pháp là Chiếu ngược có lọc (FBP), Đại số (ART) và Tối đa hóa kỳ vọng (EM). Hình ảnh SPECT được hiệu chỉnh hấp thụ thông qua hệ số hấp thụ tuyến tính từ hình ảnh CT được ứng dụng với thuật toán Đại số (ART).Keywords: SPECT/CT, SPECT, chuẩn đoán hình ảnhI. GIỚI THIỆU Kỹ thuật SPECT/CT là sự kết hợp giữa hai kỹ thuật tái tạo hình ảnh SPECT (SinglePhoton Emission Computed Tomography) và CT (Computed Tomography). Do những đặc tínhưu việt của kỹ thuật này nên chúng đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi không nhữngtrong y học mà còn trong các ngành khác như công nghiệp, sinh học, nghiên cứu khoa học …Mỗi kỹ thuật có những ưu điểm riêng và mục đích sử dụng khác nhau, trong khi CT cung cấphình ảnh về cấu trúc bên trong của cơ thể theo mật độ thì SPECT cung cấp hình ảnh về sự phânbố hoạt độ của chất đánh dấu phóng xạ bên trong đối tượng, vật thể. Trong chuẩn đoán và điều trị ung thư, kỹ thuật SPECT/CT giúp xác định chính xác vị trígiải phẫu (từ hình ảnh CT) các tổn thương chức năng (từ hình ảnh SPECT). Trong lĩnh vực côngnghiệp cũng như trong nghiên cứu khoa học – kỹ thuật khác, chụp cắt lớp hình ảnh được sử dụngnhư là một công cụ khảo sát không phá hủy tiên tiến. Kỹ thuật này giúp đo đạc phân bố mật độvật chất bên trong vật thể cũng như khảo sát phân bố các pha bên trong các thiết bị, đối tượng đapha mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị, đối tượng đó. 1II. NGUYÊN LÝ CHUNG Phương pháp chụp ảnh cắt lớp chophép xác định phân bố mật độ vật chất hoặcphân bố hoạt độ phóng xạ trong mặt cắt củavật thể dựa trên tính toán tập số liệu cácphép đo phóng xạ. Giả sử chia một lát cắt vật thể thànhnhiều đơn vị vật chất với kích thước nhấtđịnh. Khi chùm tia photon quét qua lớp vậtchất đó (ngang hoặc dọc) thì nó sẽ lần lượtxuyên qua các đơn vị vật chất. Tín hiệutruyền qua mỗi đơn vị vật chất sẽ khácnhau do có độ suy giảm tuyến tính khác Hình 1: Nguyên lý của chụp cắt lớp điện toán CT,nhau, tuỳ thuộc vào góc quay, độ lớn của SPECTgóc nhìn trong mặt phẳng quét và khoảngcách của nó tới đầu dò. Các tín hiệu thu được với các góc quay khác nhau trong mặt phẳng tươngứng. Các tín hiệu này là cơ sở để tái tạo hình ảnh trên máy tính thông qua phần mềm được hỗ trợcác thuật toán về ma trận. Đối với CT Xét trường hợp một chùm bức xạ cócường độ ban đầu I0 thì cường độ chùm bứcxạ sau khi đi qua đối tượng như sau: I  I 0e   f ( x , y ) ds (1) Với s là quãng đường chùm bức xạ điqua trong đối tượng tại vi trí có hệ số hấp thụf(x,y). Tổng tia (ray sum) tại t1 được cho bởicông thức:  I  P (t1 )   f ( x, y )ds   ln   ( ,t1 ) line  I0  (2) Dữ liệu hình chiếu của vật thể ghi nhậntại góc θ : P (t )   f ( x, y ) (3)với ℜ là toán tử biến đổi ℜadon. Để tái tạo hình ảnh, ta cần một phépbiến đổi ℜadon ngược như sau: f ( x, y )   1 P (t ) (4) Hình 2: Vật thể f(x,y) và hình chiếu của nó P(t 1) tại góc xoay  2 Hì ...