Chụp cắt lớp vi tính và những điều cần biết

CHỤP CT SCAN

Hình 10.1. Giản đồ hình học của ống chụp CT scan và đầu dò.

Năm 1917, Johann Radon, nhà toán học người Áo đã đưa ra thuyết dựng hình từ nhiều phép chiếu khác nhau của vật. Đến năm 1972, Godfrey Hounsfield đưa máy chụp cắt lớp vi tính (CT scan) ứng dụng vào lâm sàng và cho thấy tiềm năng của máy CT scan trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh. Các thế hệ máy CT scan đầu tiên mất khoảng 6 phút cho mỗi lát cắt và 20 phút để dựng lại hình ảnh. Mặc dù hiện nay, các kỹ thuật chụp có tiến bộ hơn nhưng vẫn dựa vào cùng một nguyên lý.

CT scan là một tên gọi được đặt cho một kỹ thuật hình ảnh, trong đó một ống tia X và một chuỗi các đầu dò tia X nằm ở phía đối diện trong một cấu trúc cố định. Toàn bộ cơ chế của nó (xem Hình 10.1) là vừa xoay quanh BN, thường ở một tốc độ rất cao, vừa liên tục phát tia X (từ tomography có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, tomos nghĩa là lát hay lớp và graphy mang nghĩa là hình ảnh đại diện của một vật thể đã được định rõ).

Một lát cắt có thể chia thành nhiều khối vuông nhỏ, độ dày của lát cắt sẽ xác định thể tích của khối, những khối nhỏ đó gọi là voxel. Sử dụng thuật toán, mức độ hấp thu tia X của các voxel ta được một giá trị trung bình của khối gọi là đơn vị Hounsfield (HU), cũng được gọi là đơn vị CT. Giá trị này có tỉ lệ thuận với mật độ của đơn vị thể tích và cũng là một hằng số, ví dụ như nếu cùng một mẫu mô được chụp bởi một máy CT khác trong cùng điều kiện giống nhau thì giá trị của Hounsfield sẽ đồng nhất. Giá trị này sau đó được hiển thị bằng thang xám trên màn hình và thang xám này được áp dụng để miêu tả mật độ của mô được quét bằng mắt thường.

Thang điểm Hounsfield được xây dựng quanh giá trị 0 đối với nước, với các mô có mật độ cao sẽ có các giá trị cao hơn và với các mô có mật độ thấp hơn sẽ có các giá trị thấp hơn hoặc giá trị âm. Một số giá trị HU của một số mô, mô gan nằm trong khoảng 30

– 50 HU, máu tụ khoảng 80 HU và xương đặc từ 1500 đến 4000+ HU. Mỡ thì khoảng chừng – 90 HU và không khí thì khoảng – 1000 HU phụ thuộc vào áp suất khí quyển lúc chụp. Bằng việc sử dụng giá trị HU của các mô trong hình ảnh, có thể giúp phân biệt các mô khác nhau và/hoặc các bệnh lý khác nhau. Tuy nhiên, có khá nhiều sự chồng chéo các giá trị HU giữa các mô mềm khác nhau và do đó việc sử dụng những giá trị này có thể chỉ được dùng để hỗ trợ chẩn đoán chứ không phải là một công cụ để chẩn đoán xác định.

Các máy CT scan trước đây ghi từng lát cắt đơn trước khi di chuyển BN một khoảng cách nhất định và tiếp tục ghi những lát cắt tiếp theo. Trải qua sự phát triển của công nghệ, các máy CT scan thế hệ sau có thể thu nhận dữ liệu theo hình xoắn ốc bằng cách vừa di chuyển BN một cách từ từ qua máy quét vừa liên tục phát tia X. Các máy mới nhất hiện nay sử dụng nhiều dãy đầu dò riêng biệt để thu thập cùng lúc nhiều dữ liệu theo hình xoắn ốc, ví dụ như máy chụp cắt lớp vi tính đa lát cắt (MSCT). Điều này đã làm cho những chiếc máy này hoạt động nhanh hơn nhiều, khi việc hoàn tất chụp toàn bộ ngực, bụng và khung chậu chỉ mất vài giây (xem Hình 10.2).

Khi con số các dãy đầu dò tăng lên thì khối lượng giải phẫu được ghi nhận hình ảnh qua mỗi lần tiếp xúc với tia cũng tăng lên. Khi nhiều lát cắt được thực hiện cùng một lúc và liên tục với các lát cắt kế cận nghĩa là máy quét thực sự thu được một khối lượng dữ liệu tương ướng với khối lượng của mô được quét (Hình 8.3).

Hình 10.2. Giản đồ của máy chụp CT scan đơn lát cát và đa lát cắt.

Hình 10.3. Sơ đồ của dữ liệu chụp hình xoắn ốc thu được bằng máy quét CT scan hiện đại.

Công nghệ đã tiến đến điểm mà các máy CT scan hiện đại ngày nay, tức là có khả năng sử dụng một lượng lớn các dãy đầu dò cho phép thu được hình ảnh của toàn bộ vùng giải phẫu được quét một cách nhanh chóng. Điều này có nghĩa là các cơ quan như tim, hiện nay có thể tiếp cận một cách dễ dàng để thu được hình ảnh trên CT scan vì mức độ bao phủ các dãy đầu dò lớn đến nổi toàn bộ cơ quan này có thể nằm trọn trong một lần quét và hình ảnh thu được ở tốc độ rất cao nên các chuyển động giả từ quả tim đang đập hầu như được loại bỏ hoàn toàn.

Các đầu dò rất nhỏ và những lát cắt mỏng thu được từ máy CT scan đa lát cắt dẫn đến việc sử dụng các đơn vị thể tích (voxel) rất nhỏ mà đẳng hướng, có nghĩa là chúng có cùng kích thước trong không gian ba chiều. Điều này có nghĩa là không làm giảm độ phân giải hình ảnh khi xem dữ liệu ở bất kỳ mặt phẳng nào. Các hình ảnh có thể được xem theo mặt phẳng ngang, mặt phẳng đứng dọc, mặt phẳng đứng ngang hay ở bất cứ mặt phẳng chéo nào mà không làm giảm độ phân giải của hình ảnh (xem Hình 10.4).

Một số lượng lớn các lát cắt mỏng được tạo ra bởi các máy CT scan hiện đại sẽ thu được một khối lượng dữ liệu hiệu quả. Những dữ liệu này sau đó có thể trở thành là lượng dữ liệu được kết xuất lại để tái tạo các hình ảnh 3D của cấu trúc giải phẫu tương ứng (xem Hình 10.5). Điều này đặc biệt hữu ích trong hình ảnh học chuyên khoa chấn thương chỉnh hình và nó cũng được sử dụng hiệu quả trong các khoa lâm sàng khác.

Hình 10.4. Ví dụ về hình ảnh chất lượng cao của CT scan mặt phẳng ngang (A), đứng dọc (B) và đứng ngang (C).

Hình 10.5. Ví dụ về tái tạo 3D các cấu trúc xương của lồng ngực.

Hình 10.6. Đây là hai hình ảnh tương tự nhau của nhu phổi được xử lý với độ phân giải cao (a) và mô mềm (b). Điều này chứng tỏ nhiều thông tin chi tiết trong nhu mô phổi có thể quan sát rõ khi được xử lý bằng những kỹ thuật có độ phân giải cao hơn.

Hình 10.7. Đây là hai hình ảnh tương tự nhau của các cơ quan mô mềm được xử lý với độ phân giải cao (a) và mô mềm (b). Điều này cho thấy hình ảnh bị nhiễu và mất đi sự chi tiết của các cơ quan mô mềm khi sử dụng kỹ thuật phân giải cao.

Dữ liệu hình ảnh thu được mỗi khi BN được chụp có thể được cho ra dưới nhiều loại thông tin hình ảnh khác nhau với những kỹ thuật dựng hình khác nhau, ví dụ như thuật toán độ phân giải cao có thể được dùng cho các dữ liệu “thô” để cho ra những hình ảnh có độ phân giải rất cao. Những điều này thực sự hữu ích trong khảo sát hình ảnh hai phế trường và phần giải phẫu xương (hiệu quả này sẽ kém đi khi chúng ta phân tích mô mềm). Các thuật toán riêng biệt cho mô mềm được áp dụng cho các dữ liệu chưa qua xử lý để đạt được những hình ảnh có nhiều điểm khác biệt nhau đối với các mô khác nhau, từ đó cho phép chúng ta đánh giá các cơ quan khác một cách đầy đủ và chi tiết (xem Hình 10.6 và Hình 10.7).

Hình 10.8. Những ví dụ về các cửa sổ trên CT scan: cửa sổ mô mềm (a), cửa sổ phổi (b), cửa sổ rộng (c). Cho phép chúng ta thu nhặt hoặc loại bỏ đi một số hình ảnh trên CT scan.

Sau khi hình ảnh được xử lý có thể được xem trên màn hình và ta có thể chọn “cửa sổ” để xem. Thuật ngữ “cửa sổ” đề cập đến việc thay đổi các cài đặt của chế độ xem hình, cho phép các điểm ảnh với giá trị HU được chọn thấy được trên màn hình. Khi chúng ta lựa chọn cửa sổ chỉ bao gồm các điểm ảnh với các giá trị HU của nhu mô phổi có nghĩa là chúng ta sẽ quan sát rõ ràng nhu mô phổi trên phim. Nếu chúng ta muốn xem các mô mềm khác thì cửa sổ được chọn phải cài đặt làm sao chứa điểm ảnh với các khoảng giá trị HU của mô mềm. Khi chúng ta thiết lập cửa sổ với khoảng HU quá lớn, nó sẽ tạo ra hình ảnh với ít sự tương phản vì các mô phải có giá trị HU khác biệt nhau rất lớn mới có thể tạo được sự khác biệt trong bảng màu tương phản (xem Hình 10.8).

Một tác dụng khác của việc tăng số lượng đầu dò trong các máy CT scan hiện đại là sự gia tăng lớn số lượng hình ảnh được chụp trên một BN. Mặc dù ngày nay, hệ thống lưu trữ và trao đổi hình ảnh (PACS) thường được thiết lập với hệ thống lưu trữ như vậy, nhưng sự gia tăng số lượng BN được chụp và sự gia tăng hình ảnh trên một BN đã tác động ngày càng nhiều trên hệ thống này.

CẢN QUANG ĐƯỜNG TĨNH MẠCH

Cản quang Iod đường tĩnh mạch thường được sử dụng khi khảo sát hình ảnh mô mềm của ngực và trung thất vì nó giúp phân biệt mạch máu từ các cấu trúc mô mềm và mô bệnh, ví dụ như các mạch máu trên mặt phẳng cắt có thể cho hình ảnh gần giống với sự phì đại của hạch lympho. Bằng cách sử dụng chất cản quang bằng đường tĩnh mạch, các

mạch máu sẽ bắt cản quang và tăng đậm độ, từ đó giúp chúng ta phân biệt đó là mạch máu hay hạch lympho phì đại (xem Hình 10.9).

Hình 10.9. Hình ảnh cắt qua trung thất không cản quang (a) và có cản quang (b). Cản quang Iod đường tĩnh mạch thường được bơm qua kim luồn ở tĩnh mạch ngoại biên, các mạch máu ở trước cẳng tay là lựa chọn đầu tiên. Thời điểm chụp và thời điểm

bơm cản quang cũng rất quan trọng. Nếu cần tăng quang ở động mạch, ví dụ để chẩn

đoán bóc tách động mạch chủ, thì cần phải chụp thật nhanh sau khi bắt đầu tiêm thuốc để đảm bảo có thuốc cản quang xuất hiện trong lòng mạch máu cần quan tâm. Để đánh giá các mạch máu lớn trong lồng ngực, chúng ta sẽ chụp trì hoãn từ 15 – 20 giây đối với động mạch phổi và 20 – 30 giây đối với động mạch chủ ngực. Những khoảng thời gian trì hoãn đó tùy thuộc vào tình trạng cung lượng tim của BN. Nếu cần đánh giá hệ thống tĩnh mạch thì quá trình chụp được trì hoãn lâu hơn do phải cần nhiều thời gian để thuốc cản quang lưu thông qua giường mao mạch về lại tĩnh mạch, thời gian trì hoãn ấy vào khoảng 60 – 80 giây (xem Hình 10.10).

Các máy chụp CT scan hiện đại có phần mềm đặc biệt cho phép chụp với liều bức xạ thấp mà cũng có thể quan sát được thuốc cản quang đến nơi mà chúng ta mong muốn và do đó, cho phép chúng ta tối ưu hóa việc chụp đúng thời điểm.

Các cơ quan và các bệnh lý khác nhau hấp thu các tác nhân cản quang theo những cách khác nhau và đó chính là dấu hiệu đắc lực hỗ trợ cho việc chẩn đoán và phân tích hình ảnh. Vì tác nhân cản quang sẽ được phát tán đi xa khi được đưa vào máu, điều đó làm mất hiệu quả của liều bolus và làm giảm khả năng tăng quang mạch máu. Nó sẽ tiếp tục yếu đi khi thận thải các chất cản quang từ máu và đưa vào hệ thống bài niệu để thải ra ngoài cùng nước tiểu. Sau vài phút, hiệu quả chẩn đoán của thuốc cản quang mất dần từ hầu hết mạch máu và cơ quan trong cơ thể.

Chụp CT scan phổi đơn độc thường không cần thiết phải sử dụng cản quang iod đường tĩnh mạch vì sự tương phản tự nhiên giữa khí và nhu mô phổi đủ để chúng ta quan sát một cách chi tiết. Sử dụng thuốc cản quang đường tĩnh mạch chỉ cung cấp cho chúng ta thêm ít thông tin nhưng lại làm tăng nguy cơ khi tiêm thuốc.

Mặc dù thuốc cản quang có iod chứa iod trong cấu trúc hóa học của nó nhưng những BN dị ứng với iod hiếm khi chống chỉ định, các dẫn xuất iod bị dị ứng có thể dẫn đến các phản ứng với iod ngoài da. Không chắc rằng BN đó sẽ có phản ứng dị ứng với thuốc cản quang tiêm tĩnh mạch và chỉ tiền sử nhạy cảm với iod cản quang tĩnh mạch nên được xem xét chống chỉ định cho sau này.

Thận trọng sử dụng thuốc cản quang iod có khả năng trên BN tổn thương thận vì nó có thể thúc đẩy quá trình suy thận trên BN có độ lọc cầu thận kém dẫn đến bệnh thận do chất cản quang (CIN).

Hình 10.10. Hình ảnh cắt ngang trung thất với cản quang thì động mạch (a) và cản quang thì tĩnh mạch (b).

CHUẨN BỊ BỆNH NHÂN VÀ TƯ THẾ

BN thường được mặc trang phục của bệnh viện để tránh những vật cản tia xạ làm ảnh hưởng đến hiệu quả phim chụp, ví dụ như áo ngực. Cản quang đường uống có thể được đề nghị sử dụng tùy thuộc vào cấu trúc của lồng ngực hoặc/và cơ quan khác được quan tâm chính là gì. Ví dụ CT scan phổi đơn thuần nhìn chung không yêu cầu thuốc cản quang trong thực quản hoặc dạ dày vì những cấu trúc này không thuộc vùng được ưu tiên quan tâm đến. Tuy nhiên hình ảnh BN với bệnh lý thực quản hoặc các bệnh lý trực tiếp liên quan đến hoặc lan sang các tạng gần đó bao gồm đường tiêu hóa sẽ có lợi hơn nếu những cấu trúc đó có chất lỏng dễ dàng quan sát được. Chất cản quang đường uống thường được trình bày dưới dạng uống ngay lập tức trước khi chụp và có thể là chất tương phản dương tính hoặc âm tính – cản quang dương tính nếu sáng hơn mô mềm xung quanh hoặc âm tính nếu tối hơn mô xung quanh.

BN thường được chụp ở tư thế nằm ngửa trên giường chụp để máy di chuyển từ đầu hoặc từ chân BN trước tùy thuộc vào mục đích và quy định tại bệnh viện. Cánh tay của BN sẽ được nâng lên bởi một cái gối hoặc để phía trên đầu BN để hạn chế tối đa tia X bị suy yếu khi đi qua các cấu trúc của chi trên dẫn đến giảm chất lượng quét, hình ảnh sẽ có những vệt mờ xuất hiện. Chụp CT scan thường được tiến hành trong cuối thì hít vào, tuy nhiên một số bệnh lý nhất định của phổi cũng có thể quan sát rõ khi được thực hiện trong cuối kỳ thở ra để kiểm tra bẫy khí chẳng hạn. Chụp ở tư thế nghiêng có thể xác định ảnh hưởng của trọng lực lên một số cấu trúc hoặc bệnh lý. Máy MSCT hiện đại có thể không gặp vấn đề trong việc ghi nhận hình ảnh của toàn bộ lồng ngực trong một lần ngưng thở duy nhất mà thường chỉ sau 2 –3 giây. Ngưng thở một lần duy nhất để chụp có thể loại bỏ các vấn đề tạo ra do thì hô hấp khác nhau trong quá trình quét liên tục, làm cho những vùng mô không được ghi ảnh một cách chính xác.

LIỀU BỨC XẠ

CT scan là một kỹ thuật dùng bức xạ liều cao. Mặc dù, đã có nhiều nỗ lực được thực hiện bởi các kỹ thuật viên để giảm liều sử dụng trong khi chụp CT scan, nhưng nó vẫn làm tăng mức độ hấp thụ liều bức xạ so với chụp X quang. Một bức xạ hiệu dụng cho một trường chụp CT scan ngực là khoảng 8 milisieverts (mSv) tương đương với 3,6 năm bức xạ tự nhiên hoặc 400 lần chụp X quang, khi so sánh X quang ngực bình thường là 0,02 mSv/3 ngày, còn bức xạ tự nhiên (ở Anh trung bình = 2,2 mSv/năm với sự chênh lệch mỗi khu vực từ 1,5 – 7,5 mSv). Rõ ràng, cách tốt nhất để giảm liều bức xạ cho BN là không chụp CT scan một cách tùy tiện, chỉ chụp CT scan khi có những lý do chính đáng trên lâm sàng cần thiết phải chụp và kết quả chụp sẽ tác động đến việc điều trị cho BN. Việc chụp CT scan cũng chỉ nên thực hiện ở những khu vực mà khám lâm sàng mang lại kết quả nghi ngờ, không chắc chắn. Nếu chụp luôn ở những khu vực khác sẽ tăng đáng kể liều bức xạ cho BN. Ví dụ, một trường hợp chụp CT scan ngực không nên chiếu vào bụng nếu không có sự nghi ngờ bệnh lý của ổ bụng.

NHỮNG ĐIỂM CHÍNH

CT scan là một cận lâm sàng có bức xạ cao, do đó chỉ nên được thực hiện khi kết quả sẽ ảnh hưởng đến việc điều trị BN.

Máy chụp MSCT hiện đại có số lượng ảnh rất lớn (thường hàng trăm hình ảnh trên một BN).

Máy chụp MSCT hiện đại cho kết quả dữ liệu có thể xem trên nhiều mặt phẳng, bao gồm hiển thị chế độ 3D.

Chụp CT scan ngực thường cần thiết phải tiêm cản quang iod đường tĩnh mạch.

Hình ảnh có độ phân giải cao có thể thấy nhu mô phổi chi tiết hơn.