Nghiên cứu, tìm hiểu máy x quang kỹ thuật số và các vấn đề về an toàn bức xạ trong quá trình sử dụng

Ngày nay, nhờ sự phát triển của điện tử và kỹ thuật số, máy X-quang đã được sản xuất với công nghệ mới hiện đại với rất nhiều loại, các công nghệ tạo ảnh X- quang cũng được cải tiến qua

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Hà Nội, 2023

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Hà Nội, 2023

Chữ ký của GVHD

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Vũ Thị Lan, mã số sinh viên 20211102M, sinh viên lớp KTYS, khóa 2021A Người hướng dẫn là TS Nguyễn Thái Hà Tôi xin cam đoan

21A-ET-toàn bộ nội dung được trình bày trong đồ án Nghiên cứu, tìm hiểu máy X-quang

kỹ thuật số và các vấn đề về an toàn bức xạ trong quá trình sử dụng là kết quả

quá trình tìm hiểu và nghiên cứu của tôi Các dữ liệu được nêu trong đồ án là hoàn toàn trung thực Mọi thông tin trích dẫn đều tuân thủ các quy định về sở hữu trí tuệ; các tài liệu tham khảo được liệt kê rõ ràng Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong đồ án này

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2022

Người cam đoan

Vũ Thị Lan

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS.Nguyễn Thái Hà đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn này với sự nhiệt tình và ân cần chỉ bảo, đồng thời cung cấp cho em những kiến thức chuyên môn để em có thể hoàn thiện luận văn tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn đến tất cả thầy cô giáo, các đồng nghiệp và các bạn học viên cao học Kỹ thuật y sinh - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp em hoàn thành luận án tốt nghiệp này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và người thân, những người luôn bên cạnh và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong lĩnh vực y tế, máy X-quang giữ vai trò quan trọng trong chẩn đoán

và điều trị Máy X-quang giúp cho y bác sỹ chẩn đoán bệnh một cách dễ dàng, chính xác và nhanh chóng thông qua hình ảnh X- quang Nó được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước, bất cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương

Ngày nay, nhờ sự phát triển của điện tử và kỹ thuật số, máy X-quang đã được sản xuất với công nghệ mới hiện đại với rất nhiều loại, các công nghệ tạo ảnh X- quang cũng được cải tiến qua các thời kỳ ngày càng hiện đại hơn Các thiết bị X- quang hiện nay bao gồm: Máy X-quang cao tần, máy CT scanner, máy X-quang chụp mạch, máy X-quang chụp tuyến vú, máy X-quang chụp xóa nền DSA… Một công nghệ hiện đại và phổ biến hiện nay là X- quang kỹ thuật

số Nhờ sử dụng công nghệ kỹ thuật số mà hình ảnh mà có thể truyền đi xa qua internet, kết nối với hệ thống PACS/RIS, hỗ trợ chẩn đoán từ xa, tiến tới xây dựng bệnh án điện tử EMR, và cùng với xu hướng tất yếu phát triển trong tương lai nhờ vào hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo AI trong y tế thì việc sử dụng X-quang kỹ thuật số là điều thực sự cần thiết

Máy X-quang kỹ thuật số hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ảnh bằng phát

xạ tia X và thu ảnh trên tấm thu số, giúp chẩn đoán các bệnh lý về xương, phổi và

cơ quan khác Tuy nhiên, tia X là bức xạ ion hoá, ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ của người chụp cũng như của bác sĩ làm việc trong môi trường y tế Chụp X-Quang cần được tiến hành trong điều kiện an toàn, phòng chụp, thiết bị chụp phải đạt các tiêu chuẩn an toàn do Bộ Y tế và tổ chức Y tế thế giới đề ra Đội ngũ bác

sĩ và kỹ thuật viên chụp X-Quang cần được trang bị đầy đủ kiến thức về tác hại của tia X đối với cơ thể và các ảnh hưởng tới sức khoẻ Điều này tác động trực tiếp lên người bệnh, những người xung quanh như các y bác sĩ hoặc người thân của bệnh nhân gần đó vì khả năng đâm xuyên của tia X là rất mạnh… Nắm vững được các quy định, nguyên tắc, biện pháp đảm bảo an toàn bức xạ trong quá trình

sử dụng máy X-quang nói chung và máy X-quang kỹ thuật số nói riêng sẽ giúp giảm thiểu được những tác hại của tia X đối với con người

Cùng với nhu cầu khám chữa bệnh ngày càng tăng ở Việt Nam, cũng như

xu thế phát triển hiện nay, công nghệ X-quang kĩ thuật số sẽ được phổ biến rộng rãi ở nước ta Xuất phát từ thực tế này, tôi quyết định thực hiện luận văn:

“Nghiên cứu, tìm hiểu máy X-quang kỹ thuật số và các vấn đề về an toàn bức xạ trong quá trình sử dụng” Trong bản luận văn này tôi xin trình bày chi tiết về máy X- quang số, và các quy định, nguyên tắc cũng như các biện pháp bảo vệ an toàn bức xạ trong quá trình sử dụng máy X-quang Mục đích của luận văn này bản

thân cũng muốn nghiên cứu sâu hơn cơ bản hơn về X- quang số, các vấn đề liên quan về an toàn bức xạ và để nâng cao trình độ, đem những kiến thức của mình

đã học được vào áp dụng thực tế, góp phần nhỏ bé trong công tác khám và điều trị bệnh cho bệnh nhân ngày càng tốt hơn Với những ý nghĩa trên đây và được

sự định hướng của TS Nguyễn Thái Hà tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, tìm hiểu máy X-quang kỹ thuật số và các vấn đề về an toàn bức xạ trong quá trình sử dụng” Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Thái Hà và một số đồng nghiệp, đến nay tôi đã hoàn thành luận văn của mình Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian có hạn nên không tránh khỏi một số thiếu sót nhất định Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để cho luận văn hoàn thiện hơn

Để làm rõ hơn về nội dung thực hiện của đề tài này, luận văn được chia làm 3 chương, bao gồm những nội dung sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về tia X và sự phát triển của X-quang kỹ thuật số

Chương 2: Nghiên cứu về máy X-quang kỹ thuật số

Chương 3: Vấn đề an toàn bức xạ khi sử dụng máy X-quang kỹ thuật số

i

M ỤC LỤC

DANH M ỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH M ỤC HÌNH VẼ iv

DANH M ỤC BẢNG BIỂU vi

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TIA X VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA X-QUANG K Ỹ THUẬT SỐ 1

1 1 Gi ới thiệu về tia X 1

1.1.1 Khái niệm tia X 1

1.1.2 Ph ổ của tia X 4

1.1.3 Tính ch ất của tia X 5

1.2 Gi ới thiệu về máy X-quang 6

1.2.1 C ấu tạo cơ bản của máy chụp X-quang 7

1.2.2 Nguyên lý ho ạt động 12

1.3 L ịch sử phát triển của X-quang kỹ thuật số 13

1.3.1 L ịch sử phát triển ngành X-quang 13

1.3.2 S ự khác nhau của X-quang cổ điển và X-quang kỹ thuật số 16

1.4 Th ực trạng việc sử dụng máy X-quang hiện nay tại Việt Nam 16

1.4.1 Ứng dụng công nghệ thông tin trong chẩn đoán bệnh đối với máy X-quang 16

1.4.2 M ột số khả năng ứng dụng công nghệ thông tin trong chẩn đoán hình ảnh 17

1.4.3 Các sai ph ạm về an toàn bức xạ trong việc sử dụng máy X-quang 19

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VỀ MÁY X-QUANG 23

K Ỹ THUẬT SỐ 23

2.1 Khái ni ệm, phân loại và chức năng của máy X- quang kỹ thuật số 23

2.1.1 Khái ni ệm 23

2.1.2 Phân lo ại 23

2.1.3 Ch ức năng máy X­Quang kỹ thuật số 23

2.2 C ấu tạo và nguyên lí làm việc của máy X-quang kỹ thuật số gián tiếp CR 24

2.2.1 C ấu tạo 24

2.2.2 Nguyên lý làm vi ệc 25

2.2.3 Ưu ­ nhược điểm của CR 33

2.3 Máy X-Quang k ỹ thuật số trực tiếp DR 34

2.3.1 Gi ới thiệu về DR 34

2.3.2 T ạo ảnh dựa trên bộ ghép điện tích CCD (charge coupled device) 37

2.3.3 Nguyên lý, c ấu tạo và hoạt động của DR gián tiếp 39

ii

2.3.4 Nguyên lý, c ấu tạo và hoạt động của DR trực tiếp 43

2.4 So sánh máy X-quang s ố CR và DR 47

2.5 Ứng dụng của X-quang kỹ thuật số 48

CHƯƠNG 3 VẤN ĐỀ AN TOÀN BỨC XẠ KHI SỬ DỤNG MÁY X-QUANG KỸ THUẬT S Ố 52

3.1 Nh ững ảnh hưởng tiêu cực của tia X với cơ thể con người 52

3.1.1 Có kh ả năng gây ung thư 53

3.1.2 Ảnh hưởng tới da 53

3.1.3 Ảnh hưởng tới các cơ quan khác của cơ thể 54

3.1.4 Ảnh hưởng tới trẻ sơ sinh 55

3.1.5 Ảnh hưởng tới sức khỏe của thai nhi 56

3.1.6 Các hi ệu ứng bức xạ ở mức tế bào 57

3.2 Quy định về an toàn bức xạ trong sử dụng máy X-quang 59

3.3 Các nguyên t ắc bảo vệ an toàn bức xạ 61

3.4 Gi ải pháp bảo vệ an toàn bức xạ 62

3.4.1 Bi ện pháp kĩ thuật: 62

3.4.2 Bi ện pháp kiểm soát hành chính cơ bản 65

3.4.3 Gi ải pháp về quản lý 65

3.4.4 Gi ải pháp tăng cường phối hợp hoạt động của cơ quan quản lý nhà nước 69

3.5 Ki ểm định, kiểm chuẩn, bảo dưỡng thiết bị 70

3.6 Quy chu ẩn quốc gia về an toàn bức xạ tia X 71

K ẾT LUẬN 75

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 76

iii

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CR Computed Radiography

DR Digital Radiography

CCD Charge Coupled Device

FPD Flat Panel Detector

PSP Photostimulable Storage Phosphor

a-Si Amorphous Silicon

a-Se Amorphous Selenium

TFT Thin Film Transitor

iv

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Phổ bức xạ điện từ 1

Hình 1.2: Khả năng đâm xuyên của bức xạ ion hóa 2

Hình 1.3: Tương tác của electron với nguyên tử tấm đích 3

Hình 1.4: Phổ bức xạ tổng hợp 5

Hình 1.5: Bóng X-quang 7

Hình 1.6: Bàn điều khiển máy X-quang 9

Hình 1.7: Bộ chuẩn trực 10

Hình 1.8: Xử lý phim đối với Xquang cổ điển 11

Hình 1.9: Máy đọc CR 12

Hình 1.10: Máy DR 12

Hình 1.11: Quá trình tạo ảnh của máy Xquang 12

Hình 1.12: Sự khác nhau giữa các loại máy X-quang cổ điển và X-quang kỹ thuật số 16

Hình 1.13: Chất lượng thực hiện đảm bảo an toàn bức xạ năm 2020 21

Hình 1.14: Số cơ sở y tế bị xử phạt do vi phạm về an toàn bức xạ 22

Hình 1.15: Số lượng cơ sở y tế được kiểm tra về thực hiện an toàn bức xạ 22

Hình 2.1: Các thành phần cơ bản của hệ thống máy CR 24

Hình 2.2: Sơ đồ khối máy X­Quang kĩ thuật số gián tiếp CR 25

Hình 2.3: Chu trình của tấm tạo ảnh 26

Hình 2.4: Cấu tạo tấm tạo ảnh trong máy CR 27

Hình 2.5: Bao bì đóng gói của tấm thu nhận ảnh Hoạt động: 27

Hình 2.6: Sơ đồ năng lượng thu ảnh CR 28

Hình 2.7: Sơ đồ năng lượng của quá trình thu ảnh CR 29

Hình 2.8: Máy đọc CR 29

Hình 2.9: Tương tác giữa tia laser với lớp photpho 30

Hình 2.10: Quá trình mã hóa ảnh 31

Hình 2.11: Máy in phim khô 32

v

Hình 2.12: Các phương pháp tạo ảnh DR 35

Hình 2.13: Cấu tạo tấm cảm biến phẳng 36

Hình 2.14: Mảng TFT (thin- film transistor) 36

Hình 2.15: Công nghệ tạo ảnh CCD 38

Hình 2.16: Sơ đồ chất nhấp nháy phi cấu trúc (trái) và chất nhấp nháy cấu trúc (phải) 39

Hình 2.17: Cấu trúc chất nhấp nháy 40

Hình 2.18: Mặt cắt ngang mảng đầu dò CsI 42

Hình 2.19: Công nghệ DR gián tiếp 43

Hình 2.20: DR bản phẳng FPD 44

Hình 2.21: Mặt cắt ngang của mảng đầu dò a-Se 45

Hình 2.22: Quá trình đọc dữ liệu 46

Hình 2.23: Sơ đồ nguyên lý X-quang cắt lớp tuyến vú 48

Hình 2.24: Hình ảnh chụp X-quang cắt lớp tuyến vú 49

Hình 2.25 Hình ảnh phát hiện tổn thương lành tính khi chụp X-quang căt lớp tuyến vú 49

Hình 2.26 Hệ thống chụp Xquang tuyến vú hãng FUJIFILM có chức năng Tomosynthesis tại Bệnh viện Bạch Mai 50

Hình 2.27 Ảnh minh họa khối u vú phải với tư thế chụp từ trên xuống, trước và sau tiêm thuốc cản quang, xuất hiện nốt ngấm thuốc nhỏ hơn phía trước, ngay sau núm vú Kết quả mô bệnh học là ung thư biểu mô ống xâm nhập 51

Hình 3.1: Tia X gây đứt gẫy ADN 53

Hình 3.2: Tia X gây ban đỏ da 54

Hình 3.3: Tia X gây đục thủy tinh thể 55

Hình 3.4: Tia X ảnh hưởng tới trẻ nhỏ 55

Hình 3.5: Ảnh hưởng đến thai nhi 56

Hình 3.6: Các biển cảnh báo an toàn bức xạ 59

Hình 3.7 : Vị trí điều khiển chụp X-quang được bảo vệ bằng kính chì chắn tia X 60

Hình 3.8: Phòng chụp Xquang được trang bị cửa chì chắn tia X, kèm đèn và biển cảnh báo, nội quy an toàn 60

vi

Hình 3.9: Liều xạ kế trang bị cho nhân viên y tế 61

Hình 3.10: Áo choàng, choàng cổ chì 63

Hình 3.11: Bình phong chì 63

Hình 3.12: Cửa phòng chì 64

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: So sánh máy X-quang CR và DR 47

Bảng 3.1: Diện tích phòng chụp X-quang đảm bảo theo tiêu chuẩn 65

1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TIA X VÀ SỰ PHÁT

TRIỂN CỦA X-QUANG KỸ THUẬT SỐ

Từ khi phát hiện ra lợi ích của tia X và được ứng dụng trong máy X-quang

chẩn đoán, đến nay đã có nhiều thế hệ máy X-Quang ra đời ngày càng nâng cao

hiệu quả trong chẩn đoán hình ảnh, giúp cho bác sỹ chẩn đoán nhanh chóng, phục

vụ đắc lực cho điều trị bệnh, nâng cao sức khỏe của người dân

1 1 Giới thiệu về tia X

1.1.1 Khái niệm tia X

Tia X được nhà bác học người Đức Roentgen phát hiện ra vào năm 1895, với phát minh này ông nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1901 Tia X được sinh ra từ sự thay đổi quỹ đạo của electron khi nó đang chuyển động có gia tốc đến gần 1 hạt nhân, khi quỹ đạo của tia X thay đổi, 1 phần động năng (là phần năng lượng của vật thể có được khi chuyển động) của electron sẽ bị mất đi và chính năng lượng này chuyển thành bức xạ điện tử, phát ra tia X

Bản chất của tia X là 1 dạng của sóng điện từ có bước sóng trong khoảng 0,01 đến 10nm tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz và năng lượng 120eV đến 120KeV Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia gamma

2

Tia X là một dạng bức xạ ion hóa, sinh ra do sự chuyển đổi năng lượng qua nhiều bước: Từ điện năng sang động năng rồi cuối cùng là nhiệt năng và bức xạ tia

X

Nguồn điện năng: Nhờ một điện trường rất mạnh tạo ra do một điện áp cao thế (cỡ khoảng từ vài chục đến 150kV) đặt vào giữa hai cực a-nốt và ca-tốt của bóng X-quang Nguồn điện năng này truyền cho chùm tia điện tử bức xạ từ ca-tốt khiến cho chùm tia điện tử được gia tốc, đạt được động năng rất lớn từ vài chục đến hàng trăm keV và chuyển động với vận tốc rất cao Mối quan hệ giữa vận tốc

và động năng của điện tử theo công thức:

Điện tử gia tốc có thể va chạm với nhiều điện tử khác nằm trên các quỹ đạo của hạt nhân nguyên tử tấm đích, tạo ra bức xạ kích thích Bức xạ này chủ yếu là bức xạ nhiệt (99%)

Điện tử gia tốc có thể tương tác với một hạt nhân nguyên tử tấm đích tạo ra bức xạ tia X có năng lượng bằng năng lượng của điện tử gia tốc

Điện tử gia tốc có thể tương tác với một số hạt nhân nguyên tử tấm đích tạo

ra bức xạ tia X có năng lượng thấp hơn năng lượng của điện tử gia tốc theo mức độ tùy vào số lần tương tác

3

Điện tử gia tốc có thể đẩy một điện tử trên quỹ đạo của nguyên tử tấm đích

ra khỏi quỹ đạo của nó Tương tác này tạo ra bức xạ tia X có năng lượng đặc trưng cho vật liệu chế tạo tấm đích

Phần lớn động năng của các electron gia tốc được chuyển thành nhiệt qua các tương tác với các electron ở lớp ngoài của nguyên tử đích Những tương tác này chủ yếu là kích thích.[1]

Bức xạ ion hoá khi đi vào vật chất sẽ truyền năng lượng, kích thích và ion hoá các nguyên phân tử Kích thích là quá trình nguyên tử hoặc phân tử hấp thụ năng lượng, chuyển về trạng thái năng lượng mới không bền vững (trạng thái kích thích) mà không có bất cứ điện tử nào bị bứt ra khỏi nguyên phân tử Nguyên tử hoặc phân tử kích thích dễ dàng và nhanh chóng phát xạ năng lượng đã hấp thụ được dưới dạng photon, bức xạ nhiệt hoặc phản ứng hoá học để trở về trạng thái ban đầu Ion hoá là quá trình làm bật điện tử quỹ đạo của nguyên tử hoặc phân tử

Tương tác của photon tia X với vật chất: Tia X dùng trong chẩn đoán có mức năng lượng từ 50keV-150keV, sẽ có 2 quá trình tương tác xảy ra: Tán xạ Compton, hấp thụ quang điện

4

Hiệu ứng quang điện: Tia X tương tác với điện tử quỹ đạo lớp trong (K hoặc L), truyền toàn bộ năng lượng (hn) làm cho điện tử bị bắn ra khỏi nguyên tử (gọi là quang điện tử) với động năng Ed: Eg = hn = Eq – Ed (Eq là công thoát; Ed là động năng) Chỗ trống trên lớp điện tử được lấp đầy bởi các điện tử ở lớp quỹ đạo

có năng lượng cao hơn Quá trình này kèm theo bức xạ tia X đặc trưng

Tán xạ Compton: Thuật ngữ “tán xạ” nói lên trạng thái photon khi va chạm với vật chất bị chuyển hướng Tán xạ compton xảy ra khi photon tương tác với một điện tử ở lớp ngoài của nguyên tử Photon sẽ truyền cho điện tử năng lượng đủ để điện tử bật ra khỏi nguyên tử, còn bản thân photon bị giảm năng lượng và lệch hướng với một góc nhất định.[2]

1.1.2 Phổ của tia X

Bức xạ tia X do các loại tương tác nêu trên tạo ra có thể chia làm hai loại với những đặc trưng riêng biệt là bức xạ kìm hãm còn gọi là bức xạ liên tục và bức

xạ đặc trưng còn gọi là bức xạ rời rạc

Bức xạ kìm hãm: Bức xạ sinh ra nhiệt năng (chiếm tới 99% động năng của chùm tia X) và tia X với mức năng lượng biến thiên liên tục từ thấp đến cao do vậy loại bức xạ này còn gọi là bức xạ liên tục

Bức xạ đặc trưng: Nếu điện tử gia tốc có năng lượng đủ lớn, khi tương tác với tấm đích nó có thể đẩy bật khỏi quỹ đạo những điện tử nằm trên các quỹ đạo bên trong của nguyên tử tấm đích Khi đó những điện tử tại các quỹ đạo có mức năng lượng cao hơn sẽ tự động chuyển chỗ, chiếm lấy vị trí này để lấp đầy lại quỹ đạo Quá trình chuyển mức năng lượng sẽ bức xạ ra tia X Những tia X này có mức năng lượng đặc trưng cho nguyên tố của vật liệu chế tạo tấm đích Bức xạ đặc trưng chỉ sinh ra tia X có mức năng lượng rời rạc và phổ tia X cũng là phổ rời rạc

Năng lượng của tia X đặc trưng là sự chênh lệch về năng lượng liên kết giữa hai quỹ đạo khi điện tử chuyển mức

Bức xạ tổng hợp: Bức xạ đặc trưng kết hợp với bức xạ liên tục tạo thành bức xạ tia X tổng hợp.[1]

phần cứng như: răng, xương, không dùng chụp mô Tia X được chia làm 2 loại là tia X cứng và tia X mềm, tuy nhiên tia X cứng thường được sử dụng rộng rãi hơn

vì nó có năng lượng photon cao hơn và có thể nhìn thấy được hình ảnh bên trong các vật thể Những tia X nằm trong vùng bước sóng dài có năng lượng và khả năng đâm xuyên thấp, nhiều tia không xuyên thấu được tới phim và không có tác dụng

tạo ảnh, những tia này được gọi là tia mềm, ngược lại gọi là tia cứng Trong số tia

mềm, những tia có bước sóng dài nhất là tia có hại, chũng chỉ làm tăng liều vô ích trên cơ thể người bệnh do vậy người ta phải lọc những tia này bằng cách đặt những

tấm nhôm dày khoảng 2mm hoặc vật liệu khác có độ hấp thụ tương đương trên đường đi của tia X, thương các tấm lọc được bố trí ngay tại của sổ bóng X quang

- Tính bị hấp thụ: Sau khi xuyên qua vật chất thì cường độ chùm tia X bị giảm xuống do một phần năng lượng bị hấp thụ Đây là cơ sở của các phương pháp chẩn đoán X­quang và liệu pháp X­quang Sự hấp thụ này tỷ lệ thuận với:

+ Thể tích của vật bị chiếu xạ: Vật càng lớn thì tia X bị hấp thụ càng nhiều + Bước sóng của chùm tia X: Bước sóng càng dài tức là tia X càng mềm thì

- Tính chất gây phát quang: Dưới tác dụng của tia X một số muối trở nên phát quang như clorua, Na, Ba, Mg, Li… và có chất trở nên sáng như Tungstat cadmi, platino-cyanua Bari, các chất này được dùng để chế tạo màn huỳnh quang dùng khi chiếu X-quang, tấm tăng quang

- Tính chất hóa học: Tính chất hóa học quan trọng nhất của tia X là tác dụng lên muối bromua bạc trên phim và giấy ảnh làm cho nó biến thành bạc khi chịu tác dụng của chất khử trong thuốc hiện hình Nhờ tính chất này mà nó cho phép ghi hình X- quang của các bộ phận trong cơ thể lên phim và giấy ảnh

- Tác dụng sinh học: Khi truyền qua cơ thể tia X có những tác dụng sinh học Tác dụng này được sử dụng trong điều trị đồng thời nó cũng gây nên những biến đổi có hại cho cơ thể Tuy việc sử dụng phương pháp chụp X-quang có thể mang lại nhiều lợi ích trong chẩn đoán, phát hiện tình trạng bệnh, song những nghiên cứu khoa học cũng chỉ ra rằng việc tiếp xúc nhiều với phương pháp chụp X-quang có thể gây ra những tổn thương cho các tế bào trong cơ thể Do bản thân tia X là một loại sóng điện từ bước sóng ngắn, mang năng lượng nên khi hấp thụ vào cơ thể con người, chúng có khả năng gây ion hóa làm thay đổi cấu tạo các phân tử trong các tế bào sống của cơ thể, cụ thể làm thay đổi DNA trong các tế bào sống, kết quả là làm gia tăng nguy cơ đột biến dẫn tới bệnh ung thư.[3]

1.2 Giới thiệu về máy X-quang

Máy chụp X-quang là loại máy có khả năng phát ra tia X Tia X có khả năng xuyên qua các mô mềm hay các dịch lỏng và giúp tái hiện hình ảnh của các

bộ phận như xương để giúp chuẩn đoán các các bộ phận trên cơ thể Bên cạnh máy siêu âm thì máy chụp X-quang là thiết bị chuẩn đoán hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn đoán bệnh chính xác

7

Về cấu tạo, máy X- quang có sự khác nhau tương đối giữa các thế hệ X- quang, cơ bản gồm các bộ phận:

- Khối phát tia X: Bóng X-quang

Tia X dùng trong tạo ảnh chẩn đoán được tạo ra từ bóng X-quang, bao gồm

2 loại: Tia X đặc trưng và tia X rời rạc Trong thực tế, để tạo ra tia X, trong máy X-quang gồm các bộ phận không thể thiếu được là: Bộ phận cấp nguồn đốt tim đèn X-quang, bộ cấp điện cao thế vào dương cực và âm cực, bộ điều khiển thời gian phát tia và bộ phận quan trọng nhất đó là bóng X-quang

Trong máy X-quang, bộ phận phát tia X là bóng X-quang, những phần chính của bóng X-quang bao gồm: ca-tốt, a-nốt, rô to, stato, vỏ bọc kim loại, vỏ bọc bóng X-quang Giữa âm cực (ca-tốt) và dương cực (a-nốt) là một điện thế gia tốc rất lớn từ 20-300 kV, các electron được phát ra từ âm cực sẽ đốt nóng và được gia tốc bằng điện trường, chúng sẽ va chạm vào a-nốt với 1 động năng nào đó, hầu như tất cả động năng (99%) sẽ chuyển thành nhiệt năng, nên cực dương là nơi các electron từ cực âm bay đến sẽ rất nóng Chỉ khoảng 1% động năng được biến đổi thành năng lượng tia X trong suốt quá trình xảy ra va chạm

Hình 1.5: Bóng X-quang

Âm cực của bóng X-quang thường là 1 dây tóc tungsten có hình lò xo xoắn thẳng đứng là nguồn phát ra các electron Chén hội tụ xoay quanh tim đèn để làm hội tụ chùm âm điện tử, chén hội tụ thông thường được làm từ Nikel Trong những bóng đèn X-quang hiện đại sẽ có 2 tim đèn: 1 tim đèn lớn công suất cao dùng chụp

bộ phận lớn, 1 tim đèn nhỏ dùng chụp hình ảnh cần độ phân giải cao

Dương cực chia làm 2 loại: Loại quay và loại không quay Loại không quay gồm 1 bia Tungsten gắn chặt vào 1 khối đồng, nó đóng vai trò là vật mang cực

8

dương và vật tải nhiệt Khuyết điểm của loại dương cực không quay là: Nó dễ bị

ăn mòn và giới hạn cường độ dòng điện tia X Loại không quay được dùng để chụp X-quang ở các cơ quan như hàm, răng, X-quang xách tay Loại quay thì được dùng cho hầu hết các chẩn đoán, cái chính là do tản nhiệt tốt hơn, vì thế chất lượng tia X

sẽ tốt hơn

Bộ phận làm cho dương cực quay chính là rô to Rô to bao gồm cuộn dây đồng bao quanh lõi sắt hình trụ, nhiều nam châm điện quấn quanh bên ngoài rô to bên ngoài bóng X-quang làm thành stato, tốc độ quay 3000-3600 vòng/ phút (chậm) và nhanh nhất là 9000-10000 vòng/ phút Giá đỡ rô to phải chịu được nhiệt, đây là nguyên nhân làm hỏng bóng X-quang, dầu thường được dung làm chất giải nhiệt Hầu hết các a-nốt có hình dạng của các đĩa vát và được gắn vào trục của động cơ điện, chúng quay với tốc độ tương đối cao trong quá trình phát xạ tia X Mục đích của luân chuyển là loại bỏ nhiệt

- Khối tạo cao thế

Khối cao thế trong bóng X-quang có chức năng cung cấp điện áp cao thế cho bóng X-quang Điện áp cao thế là điện áp một chiều, có trị số có thể điều khiển trong phạm vi từ 40-150 kVp Dòng điện cao thế do khối cung cấp phải bảo đảm công suất lớn nhất tương ứng với từng loại máy.[2]

Khối cao thế bao gồm nguồn cấp điện, biến áp cao thế và chỉnh lưu cao thế,

những linh kiện này được bố trí trong thùng cao thế để đảm bảo độ cách điện và

toả nhiệt

Biến đổi điện áp từ trị số điện áp nguồn (220V hoặc 380V) lên 40kV đến 150kV Công suất của biến áp cao thế phải bảo đảm công suất thiết kế của máy

Biến áp cao thế: Là biến áp 1 pha hoặc 3 pha tuỳ nguồn Lõi sắt là tôn Silic

Chỉnh lưu cao thế: Biến nguồn điện xoay chiều (tần số thấp hay là nguồn cao tần) thành nguồn một chiều để cung cấp cho bóng X quang hoạt động Các loại

chỉnh lưu cao thế: Chỉnh lưu một pha nửa sóng, chỉnh lưu một pha cả sóng, chỉnh lưu ba pha

- Khối điều khiển: Điều khiển các tham số: Điện áp cao thế kVp, dòng cao thế mA, thời gian phát tia s và các thiết bị bảo đảm an toàn

để điều chỉnh kích thước và định vị chùm tia X [2]

Hệ thống đèn định vị này tạo ra trường sáng trùng với trường bức xạ tia X

cả về kích thước và hình dạng (sai số cho phép ±2%) Tại trường sáng có 2 vạch vuông góc tạo thành hình chữ thập để xác định tâm điểm của trường sáng cũng như trường bức xạ

- Máy X- quang cổ điển: Dùng hệ thống phim/bìa tăng quang để chụp các

bộ phận của cơ thể Phim được chứa trong cassette Cassette được đặt sau vật cần chiếu, tia X sau khi xuyên qua được vật sẽ đến đập vào phim Phim sau khi được phô xạ, sẽ được đưa vào phòng tối để xử lý bằng hóa chất hiện hình và định hình Khi rửa phim người ta dùng AgCl, những nơi nào tác dụng với tia X khi rửa sẽ không bị mất (có màu đen) còn nơi nào không tác dụng với tia X (đối với xương, tia X bị cản lại), khi rửa sẽ bị trôi (có màu trắng) Sau đó sẽ được đọc trên 1 hộp

11

đèn đọc phim Đây là một hình vĩnh viễn, không sửa đổi được, khó lưu trữ, sao lục

và truy tìm

X-quang kỹ thuật số là quá trình chuyển đổi hình ảnh X- quang quy ước thành số hóa (digitalization), sử dụng các kỹ thuật số hóa để tối ưu chất lượng hình ảnh tùy theo nhu cầu chẩn đoán, lưu trữ gọn, truy cập nhanh, chuyển tải đi xa qua mạng, sao chép ra đĩa hoặc in ra thành phim

12

Hình 1.10: Máy DR

Ngày nay, nhờ sự phát triển của ngành điện tử và kỹ thuật số, máy X- quang

đã được sản xuất với công nghệ mới hiện đại như: máy X-quang cao tần, máy CT scanner, máy X-quang chụp tuyến vú, máy X- quang chụp mạch xóa nền DSA…

Hiện nay các dòng máy chụp X-quang kỹ thuật số được sử dụng phổ biến hơn và ưa chuộng hơn nhờ tính an toàn hơn, xử lý ảnh tiên tiến hơn, chất lượng hình ảnh thu được tốt hơn và có thể lưu lại trên bộ nhớ máy tính

Tia X từ máy chụp X-quang có khả năng truyền thẳng và đâm xuyên qua vật chất, ở đây cụ thể là cơ thể con người Cường độ tia càng tăng thì sự đâm xuyên này càng trở nên dễ dàng Chính nhờ tính chất xuyên sâu của tia X mà thông thường người ta chỉ dùng để chụp các mô cứng như răng, xương

Bên cạnh đó, tia X còn có tính bị hấp thu nên sau khi xuyên qua vật chất, một phần năng lượng bị hấp thu khiến cho cường độ chùm tia X giảm xuống dần

13

Sau khi chùm tia X xuyên qua khu vực cần chiếu chụp trên cơ thể thì sẽ suy giảm do bị các cấu trúc hấp thụ Tùy thuộc vào độ dày và mật độ cấu trúc tia X đi qua mà sự suy giảm này cũng sẽ có sự khác nhau nhất định Cuối cùng, chùm tia X gặp bộ phận thu nhận (film, detector, màn chiếu ) và trải qua quá trình xử lý hình ảnh để cho ra kết quả cuối cùng

Trong chẩn đoán y học để thu nhận được tia X người ta sử dụng phim âm bản chứa trong cassette Cassette được đặt sau vật cần chiếu, tia X sau khi xuyên qua được vật sẽ đến đập vào phim Khi rửa phim người ta dùng AgCl, những nơi nào tác dụng với tia X khi rửa sẽ không bị mất (có màu đen), còn nơi nào không tác dụng với tia X (đối với xương tia X bị cản lại) khi rửa sẽ bị trôi (có màu trắng) Chính vì độ xuyên sâu của tia X cao nên người ta dung để chụp những vật cứng như xương, răng, không dùng để chụp mô Hiện nay người ta không dùng phim âm bản bởi vì bất tiện, người ta đã tiến đến sử dụng X-quang kỹ thuật số Ảnh thu được dưới dạng số hóa, lưu vào máy tính và được chỉnh sửa rất dễ dàng

Một trong những điểm khác biệt lớn nhất giữa các thế hệ máy chụp quang chính là bộ phận thu nhận và xử lý hình ảnh

X-Tùy thuộc vào bộ phận cần thăm khám mà người bệnh sẽ được yêu cầu giữ

cơ thể ở những tư thế khác nhau như nằm, ngồi hoặc đứng Đối với chụp X-quang phổi thì để ghi lại được rõ nét hình ảnh, người bệnh có thể phải nín thở trong một vài giây Phía sau bộ phận cơ thể cần chụp sẽ đặt bộ phận ghi nhận hình ảnh hoặc phim X-quang Tia X khi đi qua cơ thể sẽ có một phần được giữ lại và phần còn lại

sẽ đi xuyên qua để đến bộ phận ghi nhận hình ảnh và cho ra hình ảnh hiển thị cuối cùng Như đã nói ở trên về nguyên lý chụp X-quang, càng có nhiều tia X chiếu được đến phim thì hình ảnh thu được càng đen Do đó mà những bộ phận cơ thể rỗng hoặc đầy khí (ví dụ như phổi) thì sẽ cho hình ảnh đen, trong khi các mô đặc (như xương) sẽ cản trở nhiều tia X và cho ra hình ảnh trắng Còn các cơ, các tạng hoặc các mô mềm trong cơ thể thì hình ảnh ghi lại được có màu xám, tùy thuộc vào độ đậm đặc của chúng

Một điều cần chú ý để hiểu hơn về hình ảnh được ghi trên tấm phim hoặc máy tính, Khi tia X được chiếu qua cơ thể sẽ dễ dàng xuyên qua những mô mềm

và để lại hình ảnh đen, những phần cứng sẽ để lại hình ảnh trắng hơn trên phim, vì

vậy chụp X- quang thường được ứng dụng trong chuẩn đoán các bệnh liên quan đến xương khớp, tim mạch, hoặc chụp X- quang đầu…

1.3 L ịch sử phát triển của X-quang kỹ thuật số

Trong hơn một thế kỷ qua đã có nhiều phát minh được ứng dụng trong ngành X-quang, cùng với sự tiến bộ của công nghệ thông tin, công nghệ ứng dụng

14

tia laser, nhiều hệ thống chẩn đoán hình ảnh đã và đang phát triển, các thông tin

chẩn đoán hình ảnh được tối ưu hóa đồng thời lại giảm liều tia X

Năm 1981, Fujifilm đã có một đóng góp quan trọng cho bước phát triển

mới trong ngành X-quang đó là việc sản xuất ra tấm tạo ảnh IP (Image Plate) lần đầu tiên trên thế giới, một sản phẩm của kỹ thuật tiên tiến nhất, một bước tiến vĩ đại trong việc nâng cao khả năng chẩn đoán hình ảnh bằng tia X Sự phát minh ra

tấm tạo ảnh IP giúp việc sản xuất các máy X-quang kỹ thuật số trở thành hiện

thực

Năm 1895 lần đầu tiên tia X được phát hiện bởi nhà bác học Roentgen

Năm 1920 East Kodak sử dụng phim 2 lớp và hệ thống màn tăng quang Năm 1940 sử dụng phim nhạt (gold Agfa sensitized film)

Năm 1970 Lockheed phát minh màn tăng quang đất hiếm (Rare earth screen)

Năm 1981 Fuji phát minh và sản xuất ra tấm tạo ảnh IP lần đầu tiên trên thế

chụp xóa nền DSA… Hiện nay có 2 loại hệ thống chụp X- Quang được sử dụng

phổ biến là X- quang cổ điển, và X-quang kỹ thuật số (CR và DR) Hiện đại nhất

hiện nay là máy X- quang kỹ thuật số, đã ngày càng phổ biến trong các phòng khám, cơ sở y tế Hiện nay các dòng máy chụp X-quang kỹ thuật số được sử dụng

phổ biến hơn và ưa chuộng hơn nhờ tính an toàn hơn, xử lý ảnh tiên tiến hơn, chất lượng hình ảnh thu được tốt hơn và có thể lưu lại trên bộ nhớ máy tính

Với sự phát triển của khoa học và công nghệ hiện đại, chụp X-quang kỹ thuật số ra đời giúp công tác chẩn đoán và điều trị được chính xác, hiệu quả hơn

X­Quang kỹ thuật số là sự phát triển hiện đại của X­Quang thường ở thời đại hiện nay X­Quang số cũng là hệ thống thu nhận và xử lý ảnh, điểm hiện đại hơn ở X­Quang thường là dưới dạng kĩ thuật số, hình ảnh X­Quang số rất dễ được

xử lí, hiển thị, quản lí thông tin, lưu trữ, in ấn, thậm chí là truyền tải qua mạng nội

bộ hoặc internet, bởi hệ thống máy tính, thiết bị phụ trợ, cổng giao tiếp và các phần

15

mềm tiện ích PACS (Picture Archiving & Communications Systems)

Chụp X-quang số có tiền thân là X-quang cổ điển Kỹ thuật này ra đời

nhằm khắc phục những nhược điểm của công nghệ chụp X-quang thời kỳ đầu

X-quang cổ điển được phát minh bởi nhà khoa học Wilhelm Roentgen từ năm 1895 Ở thời kỳ đầu này, công nghệ chụp X-quang còn khá thô sơ và quy trình thực hiện cũng rất phức tạp

Để có thể thu được hình ảnh chụp X-quang hoàn chỉnh và rõ nét, kỹ thuật

chụp X-quang cổ điển phải được thực hiện trong phòng tối và tuân thủ nghiêm

ngặt các quy định về không gian, độ ẩm, ánh sáng, nhiệt độ, đồng thời phải trang bị đầy đủ các công cụ như phim X-quang, đèn buồng tối, máy rửa phim,

Do phim chụp rất nhạy cảm với các yếu tố bức xạ và ánh sáng, kết quả chẩn đoán có thể bị ảnh hưởng nếu để xảy ra bất cẩn nhỏ khiến phim chụp bị trắng hoặc đen quá Như vậy, quá trình rửa phim đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật viên phải có trình

độ chuyên môn cao và sự cẩn thận, tỉ mỉ

Trong quá trình chụp và rửa phim, việc thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất độc hại có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Bên cạnh

đó, X-quang cổ điển cũng gây khó khăn cho các bác sĩ trong tiến trình điều trị bởi không lưu giữ được phim chụp

Thời gian để nhận được kết quả phim chụp X- Quang thời kỳ này khá chậm, từ 7-15 phút tùy vào vị trí cần chẩn đoán và điều kiện trang thiết bị

Như vậy, nhằm khắc phục những nhược điểm và khó khăn của việc chụp quang cổ điển thì chụp X-quang kỹ thuật số đã ra đời

X-16

Bảng 1: Sự khác biệt giữa X-quang cổ điển và X-quang kỹ thuật số

Có khả năng hội chuẩn qua mạng

Thời gian Cần nhiều thời gian cho công đoạn rửa phim trong phòng tối in phim khô Nhanh hơn vì chỉ cần in phim bằng máy

chất thải sau khi rửa phim Hạn chế các chất thải

1.4 Thực trạng việc sử dụng máy X-quang hiện nay tại Việt Nam

Y học hiện đại chẩn đoán bệnh dựa vào các triệu chứng lâm sàng (chẩn đoán lâm sàng) và các triệu chứng cận lâm sàng (chẩn đoán cận lâm sàng) Trong

17

chẩn đoán cận lâm sàng thì chẩn đoán dựa trên hình ảnh thu được từ các thiết bị, máy y tế (chẩn đoán hình ảnh) ngày càng chiếm một vai trò quan trọng, nhất là ngày nay với sự trợ giúp của các thiết bị, máy y tế hiện đại, công nghệ cao có các phần mềm tin học hỗ trợ khiến cho hình ánh rõ nét và chính xác hơn

Chẩn đoán hình ảnh đã góp phần quan trọng nâng cao tính chính xác, kịp thời và hiệu quả cao trong chẩn đoán bệnh Các thiết bị và máy y tế về chẩn đoán hình ảnh ngày càng ứng dụng nhiều hơn về công nghệ thông tin, các phần mềm cho các máy y tế ngày càng được nâng cấp, nhất là khi kỹ thuật số ra đời và phát triển đã ghi nhận và phân tích tín hiệu rất tốt, cho hình ảnh sâu hơn, chất lượng ảnh tốt hơn

Hơn nữa việc giao diện giữa các thiết bị và máy y tế kỹ thuật cao với hệ thống máy tính dùng trong quản lý tại bệnh viện và giữa các bệnh viện với nhau ngày một nhiều, nên các giao thức truyền ảnh trên mạng được đưa ra (có một chuẩn chung thống nhất, chất lượng ảnh đủ để chẩn đoán, giảm nhẹ gánh nặng đường truyền), tạo nên phòng “hội chẩn ảo" giữa các chuyên gia y tế ở xa nhau, truyền ảnh số giữa các vùng với nhau để trợ giúp chẩn đoán

Việc truyền ảnh này giúp cho hỗ trợ chẩn đoán từ xa, cho các thầy thuốc, học viên, sinh viên học tập và nghiên cứu

Hiện tại việc ứng dụng lưu trữ ảnh theo các chuẩn nhất định ở Việt Nam vẫn chỉ được lưu trữ trên một máy mà không có sự giao lưu giữa các máy với nhau, như vậy dung lượng lưu trữ không cao và không có khả năng trợ giúp trong chẩn đoán và không thể là dữ liệu dùng chung trong bệnh viện Một số nơi có các MINI-PACS mang tính chất thử nghiệm truyền qua lại trong một mạng LAN hoặc Intranet (mạng ở Bệnh viện chợ Rẫy, Trung tâm chấn thương chỉnh hình Thành phố Hồ Chí Minh) Việc ứng dụng rộng rãi trợ giúp từ xa qua Telemedicine ở Việt Nam còn hầu như chưa được ứng dụng, trong khi đó các nước đã và đang ứng dụng tương đối rộng rãi kỹ thuật này nhất là các nước phát triển

Các máy y tế đời cũ không có cổng giao diện, không có tín hiệu ảnh số, việc nghiên cứu chế tạo ADC card chuyển đổi ở một số máy đã được nghiên cứu nhưng chưa nhiều và các phần mềm xử lý ảnh chuyển đổi chất lượng chưa cao

1.4.2.1 Ứng dụng công nghệ thông tin trong X- quang (Teleradiology)

Việc trợ giúp chẩn đoán, lưu trữ tư liệu và nghiên cứu hình ảnh X- quang là một trong những ứng dụng tin học phổ biến nhất trong các mạng PACS và Telemedicine Việc chuyển tín hiệu từ máy chụp X -quang lên phòng mổ Chấn thương chỉnh hình đã được nhiều nước áp dụng phổ biến, ở Việt Nam một số cơ sở

18

đã áp dụng phương pháp này, việc ứng dụng này đã cung cấp cho phẫu thuật viên trong khi mổ có hình ảnh trực tiếp giúp cho việc mổ được tiến hành hiệu quả hơn, tốt hơn

1.4.2.2 Telemedicine

Sử dụng Internet hoặc các mạng riêng của từng chuyên khoa như chấn thương, X-quang, hoặc giải phẫu bệnh các ứng dụng của Telemedicine được tiến hành với nhau mục đích: trợ giúp chẩn đoán từ xa, truyền ảnh cho nhau giữa các mạng cục bộ, hội chẩn qua mạng, họp giao ban y tế qua mạng các tài liệu được truyền có thể là văn bản, hình ảnh, âm thanh Telemedicine ở Việt Nam chưa phát triển do cơ sở hạ tầng và chi phí đường truyền quá đắt, đường truyền trên Internet

ở Việt Nam dùng hiện nay đường ADSL tốc độ cao nhất 100Mbps và internet cáp quang cao nhất khoảng 1000Mbps Trong danh sách do BroadBandChoices, chất lượng Internet tại Việt Nam xếp ở vị trí thứ 71, với tốc độ trung bình đạt 6,1Mb/s, giảm đáng kể so với năm 2021 khi Việt Nam đang tốc độ Internet trung bình 9,87Mb/s Còn ở trên thế giới, các trung tâm kết nối với nhau bằng đường truyền tốc độ cao, hỗ trợ đọc phim hình ảnh y tế giữa các bệnh viện với nhau đặc biệt ở các nước phát triển Telemedicine sử dụng rất rộng rãi và có hiệu quả tốt

- Chuyển ảnh giữa các chuyên khoa liên quan đến nhau:

Khoa chấn thương cần ảnh chẩn đoán trên mạng bệnh viện của khoa quang

X-1.4.2.3 Trợ giúp chẩn đoán, điều trị và đào tạo chỉnh hình từ xa cho tuyến trước

Hình ảnh X-quang, hình ảnh lâm sàng lúc bệnh nhân vừa bị xảy ra tai nạn (dùng máy ảnh số chụp) từ địa phương khác nhau, các tuyến chuyên khoa khác nhau được truyền lên tuyến trên để xin ý kiến của các chuyên gia giỏi giúp cho việc chẩn đoán và xử trí được tốt ngay từ tuyến dưới (đây thực chất là một kiểu Telemedicine), chuyển tải ảnh qua hệ thống PACS Phương thức truyền ảnh có thể dùng Email với những nơi chưa có đường truyền tốt, hoặc trong tương lai dùng đường truyền cáp quang

Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong các thiết bị và máy y tế với các phần mềm chuyên dụng đã tạo ra bước phát triển đột phá trong việc ghi hình ảnh

có chất lượng cao các cơ quan bị bệnh của cơ thể con người, giúp cho các chuyên gia y tế chẩn đoán bệnh khách quan hơn, nhanh chóng hơn và chính xác hơn nhiều Với việc lưu trữ và truyền ảnh giữa các khoa, phòng trong bệnh viện và giữa các bệnh viện với nhau đã tạo ra phòng "Hội chẩn ảo", góp phần quan trọng vào việc

sử dụng trí tuệ tập thể, đặc biệt là trí tuệ của các chuyên gia y tế giỏi, chuyên gia đầu ngành trong chẩn đoán và điều trị bệnh cho mọi người bệnh ở nhiều vùng đất

19

nước khác nhau, thậm chí giữa các nước khác nhau trên thế giới, hạn chế các chỉ định không cần thiết, tiết kiệm thời gian cũng như chi phí của bệnh nhân Ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin y tế đang là một đòi hỏi bức xúc của Ngành

Y tế Việt Nam, nhằm xây dựng nền y tế Việt Nam hiện đại, có công nghệ và kỹ thuật y học cao, đáp ứng được yêu cầu chăm sóc sức khoẻ cho nhân dân

Phương pháp sử dụng các máy phát tia-X để chiếu, chụp ảnh X-quang chẩn đoán bệnh trong Y tế ở nước ta suốt nhiều thập kỷ qua mới chỉ đơn thuần nhìn nhận ở khía cạnh lợi ích và hiệu quả có tính chất hiển thị của phương pháp Còn thì cách thức sử dụng, giới hạn sử dụng kỹ thuật này, tức là những đòi hỏi nghiêm ngặt về mặt chuyên môn và kỹ thuật của phương pháp, bao gồm nhiều yếu tố, đã không được đề cập, không được xem xét đến Qua công tác điều tra, thống kê, đánh giá thực trạng an toàn bức xạ tại nhiều địa phương trong cả nước đã cho thấy: chỉ xét riêng vấn đề bảo đảm an toàn bức xạ trong ngành Y tế, cụ thể là trong lĩnh vực chiếu, chụp X-quang chẩn đoán bệnh, đã thấy tồn tại những vấn đề mà về phương diện xã hội cũng như cuộc sống sẽ cần phải được đánh giá, xem xét một cách đúng mực và nghiêm túc Thực tế cho thấy, việc chiếu, chụp ảnh X-quang chẩn đoán bệnh trong ngành Y tế ở nước ta từ trước đến nay thực sự là chưa bảo đảm yêu cầu về an toàn bức xạ; chưa có sự giám sát, kiểm soát và quản lý mang tính pháp quy của Nhà nước đối với loại hình hoạt động này

Chúng ta không phủ nhận những lợi thế và những hiệu quả thiết thực trong việc chẩn đoán bệnh cho con người do phương pháp này mang lại Tuy nhiên, nếu thực hiện việc chiếu, chụp ảnh X-quang mới dừng lại, mới chỉ biết đến khả năng chẩn đoán bệnh qua hình ảnh của phương pháp mà không biết đến, không nhìn nhận và xem xét một cách thận trọng đặc thù tác hại luôn đi kèm theo khi thực hiện kỹ thuật này thì sẽ dẫn đến những hậu quả hết sức tai hại, gây ảnh hưởng xấu cho sức khỏe, cho cuộc sống, thậm chí gây ra những rủi ro, nguy hiểm cho chính bản thân các bác sỹ, các kỹ thuật viên sử dụng máy móc chiếu, chụp X-quang; cho các bệnh nhân phải chiếu chụp để được chẩn đoán bệnh; cho cả các nhân viên không liên quan đến việc thực thi kỹ thuật này và cả với dân chúng nói chung trong khu vực tác dụng của chùm tia X phát ra từ máy phát Điều này có nghĩa là việc chiếu, chụp X-quang chẩn đoán bệnh trong Y tế phải được kiểm soát, được quản lý nghiêm chỉnh Khi thực hành chiếu, chụp phải bảo đảm đã thực sự tuân thủ những quy định nghiêm ngặt các giới hạn, các đặc trưng kỹ thuật trong phương pháp, bảo đảm thực hiện tốt các yêu cầu về che chắn an toàn bức xạ

Về mặt xã hội, để thực hiện quản lý Nhà nước trong lĩnh vực này, tại nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước công nghiệp phát triển, Nhà nước thực hiện

20

ban hành các văn bản pháp quy, các tài liệu khuyến cáo, hệ thống các tiêu chuẩn

kỹ thuật quy định cụ thể các điều kiện hoạt động, quy định bảo đảm các yêu cầu của luật pháp, các yêu cầu chuyên môn và kỹ thuật, nhằm thực hiện và thực thi quản lý an toàn bức xạ đối với một cơ sở X-quang chẩn đoán bệnh

Ở nước ta, trên thực tế hệ thống các văn bản pháp quy, các tài liệu hướng dẫn chuyên môn, hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật đáp ứng cho công tác quản lý Nhà nước về mặt này đang còn chưa đầy đủ và hoàn thiện đáp ứng cho công tác quản lý đạt được hiệu quả hơn, bảo đảm được lợi ích thiết thực đối với người bệnh, đối với môi trường sống tự nhiên cho con người nói chung, đặc biệt là bảo đảm các quyền lợi, bảo đảm sự an toàn cho các bác sỹ, các kỹ thuật viên X-quang trong ngành Y tế

Trong năm 2020, Cục An toàn bức xạ hạt nhân (ATBXHN) đã tiến hành thanh tra đối với 06 cơ sở y tế trong phạm vi cả nước, chiếm 12,5% tổng số cơ sở được Cục ATBXHN thanh tra Tất cả các cơ sở này đều sử dụng thiết bị X - quang trong chẩn đoán Kết quả thanh tra đối với các cơ sở cho thấy, hầu hết các cơ sở đã duy trì và thực hiện tương đối tốt một số quy định về an toàn bức xạ như: đề nghị

cấp giấy phép tiến hành công việc bức xạ; thực hiện kiểm định các thiết bị quang; đo đánh giá an toàn cho các phòng đặt thiết bị X-quang Tuy nhiên bên

X-cạnh những mặt đã đạt được, các cơ sở này vẫn còn tồn tại một số hạn chế, như: chưa trang bị đầy đủ liều kế cho nhân viên bức xạ, chưa đào tạo an toàn bức xạ đầy

đủ cho tất cả nhân viên, nhân viên bức xạ chưa tuân thủ đầy đủ quy trình vận hành thiết bị bức xạ.[18]

Từ kết quả báo cáo công tác thanh tra, kiểm tra chuyên ngành về an toàn

bức xạ năm 2020 của 63 Sở Khoa học và Công nghệ (KH&CN) các tỉnh, thành

phố cho thấy: trong năm 2020, trên toàn quốc có 42 Sở KHCN đã tiến hành thanh tra, kiểm tra chuyên ngành về an toàn bức xạ với tổng số 675 cơ sở, trong đó số cơ

sở được thanh tra là 484 và số cơ sở được kiểm tra là 191 Các Sở KH&CN đã ra quyết định xử phạt vi phạm hành chính đối với 32 cơ sở (chiếm 4,7% tổng số cơ sở được thanh tra, kiểm tra), tổng số tiền xử phạt là 147 triệu đồng Các lỗi vi phạm điển hình được phát hiện và xử lý là: Không tiến hành gia hạn giấy phép đúng theo quy định; không kiểm xạ định kỳ nơi làm việc của nhân viên bức xạ theo quy định; không tổ chức đào tạo kiến thức an toàn bức xạ cho nhân viên bức xạ theo quy định.[18]

Số lượng cơ sở X-quang y tế được các Sở KH&CN thanh tra, kiểm tra vẫn chiếm tỷ lệ chủ yếu trong năm 2020, chiếm 90% tổng số cơ sở được thanh tra,

kiểm tra

21

Thông qua hoạt động thanh tra, kiểm tra năm 2020, các Sở KH&CN đánh giá về tình hình thực hiện các quy định của pháp luật trong lĩnh vực an toàn bức xạ đối với các cơ sở được thanh tra, kiểm tra như sau:

Từ kết quả báo cáo công tác thanh tra, kiểm tra chuyên ngành về an toàn bức xạ năm 2021 của 63 Sở KH&CN các tỉnh, thành phố cho thấy: trong năm

2021, trên toàn quốc có 30 Sở KH&CN đã tiến hành thanh tra, kiểm tra chuyên

ngành về an toàn bức xạ với tổng số 376 cơ sở, trong đó số cơ sở được thanh tra là

250 và số cơ sở được kiểm tra là 126.[18]

Các Sở KH&CN đã ra quyết định xử phạt vi phạm hành chính đối với 21 cơ

sở (chiếm 5,6% tổng số cơ sở được thanh tra, kiểm tra), tổng số tiền xử phạt là 136,5 triệu đồng Các lỗi vi phạm điển hình được phát hiện và xử lý là: không tiến hành khai báo, gia hạn giấy phép đúng theo quy định; không kiểm xạ định kỳ nơi làm việc của nhân viên bức xạ theo quy định; không trang bị dụng cụ bảo hộ thích hợp cho người sử dụng thiết bị X-quang y tế Tình hình thanh tra, kiểm tra và xử phạt vi phạm hành chính của các Sở KH&CN qua các năm như sau:[18]

22

Do ảnh hưởng của dịch Covid-19, nhiều Sở KH&CN đã cắt giảm hoạt động thanh tra, kiểm tra (33/63 Sở KH&CN không tiến hành thanh tra, kiểm tra về an toàn bức xạ trong năm 2021).[18]

Số lượng cơ sở X-quang y tế được các Sở KH&CN thanh tra, kiểm tra vẫn chiếm tỷ lệ chủ yếu trong năm 2021, chiếm 86% tổng số cơ sở được thanh tra, kiểm tra, cụ thể như sau:

Trong lĩnh vực y tế, máy X-quang giữ vai trò quan trọng trong chẩn đoán và điều trị Máy X-quang giúp cho y bác sỹ chẩn đoán bệnh một cách dễ dàng, chính xác và nhanh chóng Công nghệ phát triển không ngừng dẫn tới sự ra đời của nhiều

hệ thống máy X-quang mới với những ưu điểm nổi bật mang lại hiệu quả chẩn đoán cao Cùng với xu thế phát triển của đời sống xã hội và yêu cầu phát triển hệ

thống y tế tiên tiến dẫn đến việc ứng dụng máy X-quang kỹ thuật số là điều tất yếu trong tương lai không xa

X-2.1 Khái ni ệm, phân loại và chức năng của máy X- quang kỹ thuật số

Khái quát chụp X-quang kỹ thuật số:

X-quang kỹ thuật số là sự phát triển của X­quang thường ở thời đại hiện nay X-quang kỹ thuật số cũng là hệ thống thu nhận và xử lý ảnh, điểm hiện đại hơn ở X­quang thường là dưới dạng kỹ thuật số, hình ảnh X­quang số rất dễ được

xử lí, hiển thị, quản lí thông tin, lưu trữ, in ấn, thậm chí là truyền tải qua mạng nội

bộ hoặc internet, bởi hệ thống máy tính, thiết bị phụ trợ, cổng giao tiếp và các phần mềm tiện ích PACS

2.1.2 Phân lo ại

X-Quang kỹ thuật số hiện nay có 2 kỹ thuật phổ biến đó là X­quang số gián tiếp CR (Computed Radiography) và X-quang số trực tiếp DR (Direct Radiography):

X-Quang số gián tiếp CR: máy phát tia X­quang bình thường và phim/bìa tăng quang được thay bằng tấm tạo ảnh IP (Imaging plate) có tráng lớp phốt pho lưu trữ và kích thích phát sáng (photostimulable luminescence) Tấm tạo ảnh khi được tia X chiếu lên sẽ tạo nên 1 tiềm ảnh (latent image), sau đó tấm tạo ảnh này

sẽ phát quang lần 2 khi quét bởi 1 tia laser trong máy kỹ thuật số hóa (digitizer), ánh sáng này được bắt lấy (capture) và cho ra hình kỹ thuật số tức là có sự chuyển đổi từ hình analog ra digital Hình này sẽ được chuyển qua máy chủ để xử lý Tấm ảnh sẽ được xóa bởi nguồn ánh sáng trắng và tái sử dụng

X­Quang số trực tiếp DR: Kỹ thuật này giống máy chụp ảnh kỹ thuật số, vì cũng dùng nguyên tắc tương tự là bảng cảm ứng và cho hình ngay sau khi chụp Nguyên tắc tạo ảnh là nhờ bảng cảm ứng (sensor panel) cấu tạo do sự kết hợp của lớp nhấp nháy (Scintillator) gồm các lớp cesium iodide/thallium và tấm phim mỏng transistor (TFT) với silicon vô định hình (amorphous silicon) Bảng cảm ứng này thay thế cặp phim/bìa tăng quang cổ điển, sau khi được phô xạ, sẽ chuyển hình

và hiển thị trên màn hình máy sau 5s Và có thể chụp tiếp ngay sau không cần xóa

Máy X-Quang kỹ thuật số là thiết bị xây dựng và tái tạo lại hình ảnh cấu

CR (Computed Radiography - X-quang có sự hỗ trợ của máy tính) là hệ

thống thu nhận và biến đổi tín hiệu từ tia X thành tín hiệu số Trong khi X -quang

cổ điển phải sử dụng film, nước rửa film và buồng tối để thu nhận và xử lý hình ảnh thì CR sử dụng detector (Cảm biến) được cấu tạo từ hợp chất phốt pho để thu

nhận hình ảnh từ tia X, sau đó đưa qua một hệ thống đọc và số hóa tín hiệu, từ đó

hiển thị lên màn ảnh máy tính Những hình ảnh này được xem và xử lý lại để đạt

chất lượng cao nhất trước khi in ra hoặc lưu trữ, nâng cao hiệu quả chẩn đoán Một

hệ thống CR bao gồm:

- Cảm biến CR (CR detector) hay tấm thu nhận ảnh IP

- Thiết bị đọc CR (CR Reader) hay máy quét số hóa

- Trạm máy tính xử lý hình ảnh (CR Station)

- Máy in (Printer).[5]

Thế hệ CR đầu tiên ra đời vào năm 1981, và được sử dụng rộng rãi hiện nay

25

So với X- quang cổ điển (classical radiography), CR có nhiều ưu điểm hơn như tiết kiệm thời gian, bảo vệ môi trường, giảm liều chiếu bức xạ trên bệnh nhân Ảnh thu được dưới dạng số nên rất dễ dàng trong việc xử lý, truyền đi, lưu

trữ…Một số hãng chế tạo và cung cấp thiết bị CR nổi tiếng như Agfa, Fuji, Kodak, Konica…

CR là công nghệ sử dụng tấm detector photostimulate thay thế cho cassettes truyền thống trong phim chắn sáng Tấm phốt pho lưu trữ được gắn bên trong cassettes với kích thước phù hợp cho ảnh chụp tốt nhất và không có sự thay đổi

của điện áp, tia X,… Công nghệ CR cho phép hình ảnh có được cũng giống như hình ảnh trong hệ thống X-Quang phim chắn sáng cũ

2.2.2 Nguyên lý làm vi ệc

Quá trình thu nhận ảnh của CR

Quá trình thu nhận ảnh của hệ thống CR có thể tóm tắt trong sơ đồ sau:

Máy X­Quang kĩ thuật số gián tiếp CR có hệ thống phát tia X hoàn toàn giống như hệ thống của X­Quang thường Tia X sau khi chiếu qua bệnh nhân sẽ đến một tấm photpho

Tấm phốt pho đóng vai trò như tấm phim trong X­Quang thường Sau khi được chiếu tia, sẽ được đưa đến máy quét ảnh (Image Scanner)

26

Máy quét ảnh có chức năng số hóa hình ảnh thu được, và làm cho tấm phốt pho trở lại trạng thái ban đầu để dùng cho lần thu ảnh sau

Xử lí hình ảnh: hình ảnh sau khi được số hóa được truyền đến máy tính xử

lí ảnh Tại đây ảnh có thể được thay đổi độ sáng, độ tương phản, tạo ảnh chỉ chứa xương, ảnh chỉ chứa mô… tùy theo từng mục đích của bác sĩ

Ảnh sau khi được xử lý có thể được hiển thị, được in ra phim, được truyền qua

mạng đến nơi khác hay lưu trữ trong hồ sơ bệnh nhân Một trong những ưu điểm lớn

nhất của CR là ảnh thu được dưới dạng số, rất thuận tiện cho xử lý, lưu trữ và truyền

hệ thống laser và máy tính Phốt pho được sử dụng trong IP là hỗn hợp giữa phốt pho và các hợp chất Barium Fluorohalide, sử dụng Europium làm chất kích hoạt (BaFI:Eu2+, BaFCl:Eu2+, and BaFBr:Eu2+) IP được đặt trong cassette và được

sử dụng như cassette film chung với những thiết bị chụp X-quang bình thường.[6]

27

+ Bên ngoài tấm thu nhận ảnh của CR có dạng như một casette thường + Bên trong có 1 tấm phốt pho trắng gồm 1 lớp chống trầy xước trên cùng, tiếp đến là lớp phốt pho dày khoảng 100 µm, phía dưới là lớp phản xạ, lớp cuối cùng là lớp nâng đỡ dày khoảng 200 µm

+ Thành phần tấm phốt pho: 85% BaFBr và 15% BaFI, pha với 1 lượng nhỏ

Eu (Europium)

Hoạt động:

+ BaFBr là chất bán dẫn nên chúng có 2 vùng năng lượng là vùng lỗ trống

và vùng dẫn Khoảng năng lượng giữa 2 vùng nãy cỡ 8,3 eV

+ Khi tia X bị hấp thụ bởi hợp chất BaFBr, năng lượng của chúng sẽ kích thích làm cho các electron nguyên tử Eu bị bứt ra Các electron này sẽ chuyển động tự do trong môi trường và một phần sẽ tương tác với các nguyên tử F Các nguyên tử F giữ electron ở mức năng lượng cao hơn ở trạng thái bán ổn định, tạo

ra tiềm ảnh

+ Số lượng electron bị giữ bởi nguyên tố F trên một đơn vị diện tích sẽ tỉ lệ

28

thuận với cường độ tia X chiếu vào

Khi có sự tác động của tia X, các nguyên tử europium trong mạng tinh thể barium bị ion hóa (ion +2 thành +3) và giải phóng một điện tử Điện tử này ngay

lập tức sẽ nhảy lên mức năng lượng cao nhất và nằm trong vùng dẫn (conduction band) Khi đã ở trong vùng dẫn, điện tử này sẽ di chuyển tự do cho đến khi bị bắt

lại ở trạng thái bán ổn định ở vùng F-center với mức năng lượng thấp hơn một chút

so với mức năng lượng của vùng dẫn nhưng cao hơn so với mức năng lượng bình thường của nguyên tử europium Số lượng điện tử bị bắt lại tỉ lệ với mức năng lượng của tia X thu nhận được Chính những điện tử bị bắt lại này tạo nên hình ảnh thu được từ tia X Do có sự chuyển động nhiệt, nên các điện tử sẽ từ từ được giải phóng khỏi mức năng lượng ở vùng F-center, do đó các hình ảnh thu nhận được

phải được đọc và xử lý trong thời gian ngắn (trong khoảng 8 giờ trong nhiệt độ phòng) Để thu nhận lại hình ảnh từ tấm IP, ta sử dụng hệ thống laser helium-neon Tia laser sẽ kích thích các điện tử bị bắt trong vùng F-center lên mức năng lượng cao hơn ở vùng dẫn (conduction band), khi đó điện tử lại tiếp tục được di chuyển

tự do, và khi đó chúng có khuynh hướng nhảy trở về mức năng lượng ban đầu thấp hơn, khi đó sẽ phát ra một năng lượng dưới dạng ánh sáng Ánh sáng này sẽ được thu nhận số hóa và xuất hiện trên màn hình máy tính dưới dạng ma trận điểm Mỗi điểm ảnh được thể hiện bằng giá trị thang xám tỷ lệ với số lượng ánh sáng phát ra tương ứng với từng điểm của tấm IP Để số hóa tín hiệu ánh sáng, CCD được đặt

trực tiếp trong IP để có thể thu nhận được tín hiệu một cách tốt nhất