Chụp x quang cắt lớp vi tính Dựa vào lý thuyết về tái tạo ảnh cấu trúc của một vật thể 3 chiều, Hounsfield thiết kế một máy chụp cắt lớp vi tính gồm có hệ thống phát xạ QTX và những đầu dò đặt đối diện với bóng X quang
x quang cắt lớp vi tính
Đại cương
Năm 1979, giải thưởng Nobel về y học đã được trao cho hai chuyên gia vật lý học là Cormack (Mỹ) và Hounsfield (Anh) vì những đóng góp của hai ông cho sự thành công của phương pháp chụp cắt lớp vi tính. Sự kiện này nói lên những cống hiến to lớn của vật lý cho y học, đồng thời cũng thể hiện giá trị của phương pháp chụp cắt lớp vi tính trong chẩn đoán, điều trị và nghiên cứu khoa học y học.
Kỹ thuật máy
Về mặt kỹ thuật, cho đến nay đã hình thành 4 thế hệ máy dựa trên 4 nguyên tắc kỹ thuật về phát tia X và kết quả khác nhau.
Dựa vào lý thuyết về tái tạo ảnh cấu trúc của một vật thể 3 chiều, Hounsfield thiết kế một máy chụp cắt lớp vi tính gồm có hệ thống phát xạ QTX và những đầu dò đặt đối diện với bóng X quang. Hệ thống này quay quanh một đường tròn của một mặt phẳng vuông góc với trục của cơ thể.
Chùm tia đi qua một cửa sổ rất hẹp (vài milimet) qua cơ thể bị hấp thu một phần, phần còn lại sẽ được đầu dò ghi lại. Kết quả ghi được ở rất nhiều vị trí khác nhau của bóng X quang (cũng có nghĩa là nhiều hình chiếu của nhiều lớp cắt cơ thể) sẽ được chuyển vào bộ nhớ của một máy vi tính để phân tích. Phương pháp này cho phép phân biệt các cấu trúc cơ thể trên cùng một mặt phẳng có độ chênh lệch tỷ trọng 0,5%.
Thế hệ 1
Máy chụp có 1 đầu dò (detector), ứng dụng nguyên tắc quay và tịnh tiến. Chùm QTX cực nhỏ chiếu qua cơ thể tới 1 đầu dò để thu nhận kết quả. Bóng QTX phải quay quanh cơ thể 1800, khi quay được 10 thì quét ngang cơ thể và phát tia để đo, thời gian chụp một quang ảnh mất vài phút.
Thế hệ 2
Máy chụp có nhiều đầu dò, quay và tịnh tiến.
Chùm QTX có góc mở rộng khoảng 100 đối diện với một nhóm từ 5 – 50 đầu dò. Máy cũng hoạt động theo nguyên tắc quay và tịnh tiến như trên nhưng do chùm QTX rộng hơn nên giảm được số lần quét ngang. Thời gian chụp 1 quang ảnh là 6 – 20 giây.
Thế hệ 3
Máy chụp có nhiều đầu dò dùng nguyên tắc quay đơn thuần chùm QTX có góc mở rộng hơn, chùm hết lên cơ thể cần chụp 200 – 600 đầu dò ghép thành một cung đối diện X quang. Bóng QTX vừa quay vừa phát tia, dãy đầu dò quay cùng chiều với bóng và ghi kết quả. Thời gian chụp 1 quang ảnh từ 1 – 4 giây, độ dày lớp cắt đạt tới 2mm.
Thế hệ 4
Máy chụp hệ thống đầu dò tĩnh, gá cố định vào 3600 của đường tròn, số lượng đầu có thể lên tới 1000 bóng QTX quay quanh trục cơ thể và phát tia. Thời gian chụp 1 quang ảnh có thể đạt tới 1 giây, rất thuận lợi cho khám xét các tạng chuyển động.
Đơn vị thể tích, đơn vị ảnh, tỷ trọng
Một lớp cắt chia ra nhiều đơn vị thể tích vẽ số đơn vị thể tích của lớp cắt lớp, trong đó a = b là cạnh vuông đáy của một đơn vị thể tích thường từ 0,54 – 2mm, d là độ dày của lớp cắt đồng thời là chiều cao của đơn vị thể tích (từ 1 – 10mm). Mỗi đơn vị thể tích sẽ hiện lên ảnh như một điểm nhỏ, tổng các điểm họp thành 1 quang ảnh (volume element – picture element). Dựa vào độ hấp thu tia X của từng đơn vị thể tích, máy tính sẽ tính ra tỷ trọng trung bình của mỗi thể tích và ghi nhớ lại. Cấu trúc hấu thu càng nhiều tia X thì tỷ trọng càng cao. Vì vậy, người ta còn gọi phương pháp chụp cắt lớp vi tính là chụp cắt lớp vi tính đo tỷ trọng (tomodensitometrie). Dựa vào hệ số suy giảm tuyến tính của chùm QTX người ta tính ra tỷ trọng của cấu trúc theo đơn vị Hounsfield qua công thức:
M(X) – M(H2O)
N(H) = ———————————- x K
H (H2O)
Trong đó:
N(H): trị số tỷ trọng tính bằng đơn vị Hounsfield của cấu trúc X
M(X): hệ số suy giảm tuyến tính của QTX khi qua đơn vị X
H2O: nước tinh khiết
K: hệ số 1000 theo Hounsfield đưa ra và được chấp nhận
Theo công thức trên, nếu X là:
Nước (H2O) có tỷ trọng khối 1,000g/cm3» 0 đơn vị H.
Không khí có tỷ trọng khối 0,003g/cm3» -1000 đơn vị H.
Xương đặc có tỷ trọng khối 1,700g/cm3» 1700 đơn vị H.
Xuất huyết, tụ máu: 55 – 75HU; chất xám: 35 – 45HU; chất trắng: 20 – 40HU; dịch não tủy: 0 – 10HU; mỡ : 0 đến – 100HU.
Áp dụng chụp cắt lớp vi tính trong chẩn đoán
Chụp cắt lớp vi tính không dùng thuốc cản quang
Hầu hết các khám xét cắt lớp vi tính đều bắt đầu bằng chụp không có thuốc cản quang. Dựa vào các dấu hiệu lâm sàng, X quang và siêu âm… để chọn vùng đưa vào cắt lớp vi tính. Tất cả các lớp vi tính đều vuông góc với trục của cơ thể (trừ sọ não có thể cắt theo mặt phẳng chính diện nếu cần thiết). Độ dày của cắt lớp thường dùng là 10mm với bước chuyển (step) 10mm. Đối với nền sọ, hố yên, xương đá, thượng thận phải dùng cắt lớp mỏng hơn (2 hoặc 5mm), có thể dùng bước chuyển nhỏ hơn độ dày của lớp cắt để không bỏ lọt hình bất thường ở nơi tiếp giáp giữa hai lớp.
Tái tạo ở những mặt phẳng khác (reformating): sau khi đã có kết quả của những lớp cắt trong bộ nhớ, có thể xây dựng lại hình ảnh theo những mặt phẳng do thầy thuốc tự chọn, ví dụ: cắt lớp nghiêng, cắt lớp chính diện, chếch…
Hiện ảnh không gian 3 chiều: những máy sản xuất gần đây thường cho ghép chương trình này. Có thể yêu cầu máy cho ảnh 3 chiều với những khoang mở tự chọn (three – dimensional display), các ảnh này rất quan trọng đối với các phẫu thuật viên sọ não.
Đánh giá cấu trúc trên các lớp cắt
Đánh giá cấu trúc trên các lớp cắt thường là gọi ra số đo trung bình theo tỷ trọng Hounsfield để nhận xét. Dựa vào số đo trung bình của mô lành, có 3 loại cấu trúc dựa theo tỷ trọng:
Tăng tỷ trọng hoặc tăng độ đậm (hyperdense): kết quả cao hơn mô lành của tạng đó trên cùng người.
Giảm tỷ trọng hoặc giảm độ đậm (hyperdense): kết quả thấp hơn mô lành của cùng tạng trên cùng người.
Đồng tỷ trọng hoặc cùng độ đậm (isodense): kết quả ghi được tương tự như mô lành của tạng đó trên cùng người.
Đối với các ổ bất thường tăng tỷ trọng hoặc giảm tỷ trọng, thì có thể nhận biết không khó khăn nhưng việc nhận biết các ổ lạ thường thuộc loại cùng tỷ trọng nhiều khi rất phức tạp, phải dựa vào các dấu hiệu gián tiếp và thường phải nhờ sự trợ giúp của thuốc cản quang.
Những biến đổi chính về bệnh học hình thái
Các cấu trúc trong cơ thể sống không thể xem xét như một vật thể có độ lớn tính được. Chúng phản ứng lại với các tác nhân như chấn thương, nhiễm trùng, sinh u và các biến đổi chuyển hoá bằng những cách khác nhau; những biến đổi này có thể thấy được một phần trên ảnh chụp cắt lớp vi tính.
Dùng trong kén, dịch viêm, dịch thấm: trong cơ thể có khi gặp những loại kén ở nhiều tạng. Dịch trong khoang kín của kén có tỷ trọng gần với nước (H20), tỷ trọng này phụ thuộc nhiều nhất vào lượng protein trong dịch, kén dịch là một khoang vô mạch nên tỷ trọng sẽ không đổi nếu đưa thuốc cản quang vào mạch máu. Dịch tiết hay dịch viêm có lượng albumin trên 30g/l có thể đạt tỷ trọng của máu sẽ giảm từ 55 đơn vị H xuống 15 – 20 đơn vị H.
Máu cục trong ổ máu tụ có tỷ trọng cao hơn máu tuần hoàn. Quá trình tiêu máu ổ tụ: tiêu sợi huyết và các phần tử hữu hình cũng như hiện tượng cơ thể hấp thụ lại albumin của ổ máu tụ làm cho tỷ trọng máu giảm dần. Hiện tượng tăng tỷ trọng tồn tại chỉ đến ngày thứ 7 sau chảy máu, sau đó tỷ trọng trở nên cân bằng với tổ chức hạt phần mềm và sau hơn 2 tuần tỷ trọng có thể thấp hơn phần mềm. Tại các ổ máu tụ lớn có thể hình thành một bao do tổ chức tạo thành, tỷ trọng giảm dần theo sự giảm albumin trong bao và cuối cùng ta có thể có một kén dịch.
Giai đoạn tăng tỷ trọng của ổ máu tụ rất quan trọng trong chẩn đoán vì nó đặc hiệu. Bỏ qua tuần lễ đầu, chẩn đoán sẽ khó khăn hơn nhiều vì phải loại trừ những quá trình khác có tỷ trọng tương tự.
Áp xe hoá: quá trình viêm không hồi phục dẫn đến hình thành ổ áp xe. Tổ chức hoại tử, dịch viêm và các bạch cầu chết là thành phần chính của mủ. Trường hợp điều trị tốt, một ổ áp xe vô trùng, sẽ tự tiêu và trên ảnh chụp cắt lớp vi tính sẽ thấy một kén mà dịch giàu albumin. Thông thường mủ có tỷ trọng 30 đơn vị H. Tổ chức hạt bao quanh áp xe rất giàu tuần hoàn nên khi đưa thuốc cản quang vào tĩnh mạch sẽ được một bao tăng tỷ trọng bao bọc quanh ổ áp xe, thể hiện trường hợp của một apxe mới hình thành. Các ổ áp xe mạn tính có vỏ hiện rõ trong áp xe theo thời gian có thể giảm xuống gần với nước.
Những biến đổi khác: hiện tượng vôi hoá ổ hoại tử hoặc vôi hoá protein thoái hóa, trên phim X quang cho thấy một tỷ trọng rất cao trên hình ảnh cắt lớp vi tính; tuỳ theo mức độ thấm vôi, tỷ trọng của ổ bệnh xuất hiện cao hơn ổ máu tụ cho đến tỷ trọng của xương cứng.
Thoái hóa trong và thoái hoá bột chứa albumin trong tế bào hoặc trong tổ chức kẽ không cho thấy sự thay đổi tỷ trọng.
Các ổ hoại tử trái lại thể hiện giảm tỷ trọng rõ rệt do quá trình dịch hoá tổ chức. Thường gặp các ổ này trong viêm không hồi phục và trong các u phát triển nhanh do thiếu oxy tổ chức hoặc chảy máu trong u.
Chụp cắt lớp vi tính có áp dụng chất cản quang
Đưa thuốc cản quang vào khoang tự nhiên
Các khoang tự nhiên như ống tiêu hoá, các tạng rỗng hay chứa dịch, khoang dịch não tuỷ đều có thể đưa thuốc cản quang vào để làm rõ hơn hình dáng, đường bờ, các thành phần chứa bên trong và mối liên quan với các cấu trúc lân cận.
Khác với việc áp dụng thuốc cản quang trong X quang quy ước, chất cản quang dùng trong cắt lớp vi tính cần có những tiêu chuẩn sau:
Dung dịch phải có độ cản quang ổn định: chất cản quang phải được hoà vào dung dịch, không có hiện tượng lắng, kết tủa…
Dung dịch cản quang phải có áp lực thẩm thấu cân bằng với cơ thể (330 mosmol/kg) để tránh hiện tượng cô đặc hoặc hoà loãng thuốc cản quang do trao đổi dịch với cơ thể.
Độ cản quang của dung dịch không được cao để tránh các nhiễn nhân tạo cho ảnh giống như trường hợp kim loại trong cơ thể. Độ cản quang thích hợp của dung dịch là 150 đơn vị H.
Đưa thuốc cản quang vào lòng mạch
Hình thức chủ yếu là tiêm vào tĩnh mạch loại thuốc cản quang thải trừ qua đường thận. Dựa vào những hiểu biết về dược động học của thuốc cản quang trong cơ thể để quyết định lượng thuốc, tốc độ bơm và thời điểm chụp cắt lớp vi tính so với thời điểm bơm thuốc.
Lượng nhiễm xạ đối với chụp cắt lớp vi tính
Liều nhiễm QTX tại vùng cơ thể chụp cắt lớp vi tính tương đương với liều tại chỗ của một lần khám đại tràng hoặc chụp thận tiêm tĩnh mạch (2 – 3rad).
Liều sinh dục: do cấu trúc của máy bảo vệ tốt nên thường thấp hơn nhiều so với khám X quang quy ước nếu không chụp cắt lớp vi tính trực tiếp tại vùng có cơ quan sinh dục.
Chỉ định chụp cắt lớp vi tính trên lâm sàng
Chụp cắt lớp vi tính đã đem lại nhiều lợi ích trong chẩn đoán, đó là chưa kể đến các thủ thuật chọc dò và ứng dụng điều trị dựa vào kỹ thuật cắt lớp vi tính. Ngoài việc phát hiện các ổ bệnh lý có kích thước rất nhỏ (vài milimét) nhờ đo tỷ trọng của ổ bệnh, chụp cắt lớp vi tính còn cho phép dự đoán cấu trúc của các ổ bất thường trong cơ thể. Tuy vậy, do số lượng máy còn hạn chế và giá thành cao nên ở những nước nghèo chỉ định còn thu hẹp.
Sọ não
Các cấu trúc bên trong hộp sọ, với X quang quy ước, X quang mạch máu và điện não đồ thường không đủ thăm dò, nhất là về hình thái học. Do lợi ích lớn của chẩn đoán sọ não bằng chụp cắt lớp vi tính, nhiều nước đã sản xuất các máy chuyên dụng cho sọ não.
Các ổ máu tụ ngoài màng cứng do chấn thương: chấn thương có vỡ xương thường không khó khăn trong việc chẩn đoán lâm sàng. Đặc biệt có ích trong các ổ máu tụ nội sọ, các ổ máu tụ dưới màng cứng, nhất là các ổ tụ mạn tính, không có vỡ xương sọ. Các ổ máu tụ mạn tính thường có tỷ trọng bằng hoặc thấp hơn tổ chức não, đôi khi phải áp dụng thuốc cản quang tĩnh mạch để làm rõ chúng. Các ổ máu tụ đồng thời cả hai phía đối diện của hộp sọ, hoặc ở những vùng không gây chuyển dịch vị trí của động mạch não thường không thể phát hiện được bằng chụp động mạch.
Các tai biến mạch máu não: trên hình ảnh cắt lớp vi tính có thể dễ dàng phân biệt ổ máu tụ do chảy máu với những ổ giảm tỷ trọng do nhồi máu hoặc tắc mạch não. Phát hiện tắc mạch gây nhồi máu trên ảnh chụp cắt lớp vi tính thường đạt được sau đột quỵ từ 12 – 24 giờ; đặc biệt có ích trong điều trị phẫu thuật sớm các trường hợp chảy máu, tụ máu.
Các tổn thương do viêm: nói chung các tổn thương do viêm não lan toả thường khó phát hiện trên hình ảnh cắt lớp vi tính. Các ổ viêm khu trú hoặc di chứng của viêm não nhiều ổ khu trú cho thấy những ổ thay đổi tỷ trọng trong não.
Bệnh viêm não tuỷ chất trắng cũng cho thấy những hình ảnh có thể phân biệt được với viêm não lan toả. Các ổ áp xe não do nhiễm trùng dễ dàng phát hiện bằng chụp cắt lớp vi tính, nhất là đối với áp xe mạn tính có thể làm rõ bờ của các ổ áp xe đang hình thành.
Các ổ tổn thương khu trú từng ổ trong não do ký sinh trùng cũng là một chỉ định của chụp cắt lớp vi tính.
Do u não: chụp cắt lớp vi tính cho phép xác định vị trí, độ lớn và dự đoán cấu trúc của u. Để dự đoán cấu trúc của u thường phải tiêm cản quang tĩnh mạch để đánh giá lưới tuần hoàn trong u. Tuy vậy, việc phân biệt một u não, áp xe não và nhồi máu não bao giờ cũng phải kết hợp với bệnh cảnh lâm sàng.
Chụp cắt lớp vi tính còn giúp phát hiện để xử trí những dị tật bẩm sinh của các cấu trúc bên trong hộp sọ.
Chụp cắt lớp vi tính toàn thân
Có hai loại chỉ định khám cắt lớp vi tính chính
Khám để phát hiện, chẩn đoán và chẩn đoán phân biệt; đó là những trường hợp mà các phương pháp thăm dò khác như X quang quy ước, xét nghiệm sinh hoá, huyết học, siêu âm… không đưa lại được chẩn đoán xác định. Nói chung các thăm dò khác thường đi trước chụp cắt lớp vi tính.
Chụp để đánh giá sự lan rộng của ổ bệnh lý nhằm đưa ra phương pháp điều trị thích hợp nhất, an toàn và tiết kiệm cho bệnh nhân.
Đối với các nhân phổi có kích thước từ 3 – 10mm, X quang cắt lớp vi tính chỉ có thể phát hiện từ 20 – 40%. Đối với phẫu thuật bụng và ngực, chụp cắt lớp vi tính còn giúp cho phẫu thuật viên giảm được đáng kể những bất ngờ trong lúc mổ và lập chương trình mổ thuận lợi vì nó còn cho thấy mối quan hệ của ổ bệnh với các tạng lân cận.
Xem thêm: Triệu chứng học thần kinh
