báo cáo ảnh hưởng của cao thế chụp ct lên chất lượng hình ảnh petct và liều bức xạ

MỤC TIÊU CỦA KHÓA LUẬN Khảo sát ảnh hưởng của cao thế chụp CT lên chất lượng hình ảnh PET/CT  Khảo sát sự thay đổi của liều bức xạ khi thay đổi giá trị của cao thế chụp CT... 2.2 VAI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM

NỘI DUNG

1 MỤC TIÊU CỦA KHÓA LUẬN

2 TỔNG QUAN MÁY PET/CT VÀ VAI TRÒ CỦA CT

3 THỰC NGHIỆM

4 KẾT QUẢ

5 KẾT LUẬN

2

1 MỤC TIÊU CỦA KHÓA LUẬN

 Khảo sát ảnh hưởng của cao thế chụp CT lên chất

lượng hình ảnh PET/CT

 Khảo sát sự thay đổi của liều bức xạ khi thay đổi giá

trị của cao thế chụp CT

Ghi hình truyền qua

(CT scanner) Ghi hình phát xạ positron

Kỹ thuật chụp hình CT:

- Tia X phát ra từ đầu bóng.

- Đầu bóng xoay quanh cơ thể bệnh nhân.

- Còn gọi là ghi hình truyền qua.

2.1 TỔNG QUAN MÁY PET/CT

Ghi hình PET (Positron Emission Tomography)

PET: Positron Emission Tomography

  hủy cặp (511 keV) phát ra từ cơ thể bệnh nhân

 Đầu dò bao quanh bệnh nhân

6

2.1 TỔNG QUAN MÁY PET/CT

Ảnh CT,

ảnh giải phẫu

Ảnh PET, ảnh chuyển hóa

Ảnh PET/CT, Chuyển hóa + Giải phẫu

2.1 TỔNG QUAN MÁY PET/CT

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

thì để hiệu chỉnh suy giảm cho ảnh PET người ta thường sử dụng phương thức ghi hình truyền qua với một nguồn phát tia gamma bên ngoài:

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 Hệ số suy giảm ACF (Attenuation Coefficient Factor) được cho bởi:

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

10

Sau năm 2000, với máy ghi hình PET/CT kết hợp thì hình ảnh CT có hai vai trò chính

 Cung cấp thông tin hình ảnh giải phẫu rõ nét.

 Hình ảnh CT được dùng để hiệu chỉnh độ suy giảm cho ảnh PET.

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 Người ta dùng ảnh CT để làm bản đồ hiệu chỉnh suy giảm cho ảnh PET Tuy nhiên do sự khác nhau giữa hai mức năng lượng của tia X từ 80-140 keV trong chụp hình CT và gamma hủy cặp 511 keV nên hệ số suy giảm µ(x, E) tại một năng lượng CT phải được chuyển đổi sang các giá trị phù hợp tại

511 keV trước khi được dùng làm bản đồ hiệu chỉnh suy giảm.

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

Sơ đồ khối của quá trình chuyển đổi này được minh hoạ trong hình sau.

 Ước lượng tỷ lệ

 Có ba phương pháp phổ biến để chuyển đổi từ bản

đồ dữ liệu suy giảm CT sang hệ số suy giảm khối lượng ở 511 keV như sau:

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 Phương pháp phân đoạn

 Phương pháp kết hợp

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 Hiệu chỉnh sự suy giảm hình ảnh ở 511 keV của hãng Siemens được ước tính như sau:

 Biến đổi số CT (HU) µ 70 𝑘𝑒𝑉 thành µ 511 𝑘𝑒𝑉 511 keV theo công thức:

µ 𝑷𝑬𝑻 = ( 𝑪𝑻 𝒏𝒖𝒎𝒃𝒆𝒓

𝟏𝟎𝟎𝟎 + 𝟏 )µ 𝑯𝟐𝐎,𝟕𝟎𝒌𝒆𝑽

 Phân đoạn giá trị µ theo mô nước CT < [200 - 300], sau đó hệ số suy giảm

µ 𝑃𝐸𝑇 511 keV sẽ được nhân với hệ số:

µ 𝐱ươ𝐧𝐠, 𝟓𝟏𝟏 𝒌𝒆𝑽

µ 𝐱ươ𝐧𝐠, 𝟕𝟎 𝒌𝒆𝑽

µ 𝑯𝟐𝐎, 𝟓𝟏𝟏 𝒌𝒆𝑽

µ 𝑯𝟐𝐎, 𝟕𝟎 𝒌𝒆𝑽

 Phân đoạn giá trị µ theo mô xương CT > [200 300], sau đó hệ số suy giảm

µ 𝑃𝐸𝑇 511 keV sẽ được nhân với hệ số:

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 Đối với hãng General Electric, thì công thức được áp dụng để hiệu chỉnh là như sau:

 Số CT  0 HU thì hệ số hiệu chỉnh suy giảm được áp dụng theo công thức:

µ PET = CTnumber

1000 + 1 ∗ µ H2O,80keV ∗ µH2O, 511 keV

µH2O, 80 keV

 Số CT  0 HU thì hệ số hiệu chỉnh suy giảm được áp dụng theo công thức:

µ PET = µ H2O,511keV + CT number

1000 ∗ µ H2O,80keV ∗ µ xương, 511 keV − µ H2O, 511 keV

µ xương, 80 keV − µ H O, 80 keV

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

Ảnh PET đã hiệu chỉnh bằng CT

120 kV Ảnh PET khi chưa hiệu chỉnh.

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 So sánh ảnh của 2 phương pháp hiệu chỉnh suy giảm ảnh PET

2.2 VAI TRÒ CỦA CT TRONG MÁY PET/CT

 Các lợi thế của việc sử ảnh CT để hiệu chỉnh suy giảm cho ảnh PET là:

 Hình ảnh CT không chịu ảnh hưởng của photon 511 keV

 Các dữ liệu CT sẽ có sai số thống kê thấp

 Sử dụng ảnh CT để hiệu chỉnh suy giảm làm rút ngắn thời gian ghi hình bổ sung so với phương pháp sử dụng nguồn chiếu ngoài

 Chất lượng hình ảnh PET/CT có độ phân giải tốt

 Tuy nhiên kết hợp PET/CT cũng có những khuyết điểm sau:

 Tốn kém chi phí đầu tư.

 Liều bức xạ mà bệnh nhân nhận được sẽ cao hơn.

3 THỰC NGHIỆM

3.1 THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM

Các thiết bị để tiến hành làm thực nghiệm thu thập dữ liệu gồm có:

 Hình nộm giả người (Nema

IEC Body Phantom)

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của phantom: NEMA IEC Body

Chiều dài bên trong 194 mmChiều dài toàn bộ 216 mm

Đường kính các quả cầu 37 mm, 28 mm, 22 mm, 17 mm,

13 mm và 10 mmKhoảng cách từ mặt dưới quả cầu

đến đáy phantom 100 mmThể tích của toàn bộ quả cầu

(Torso)

~ 10 L

Bề dày của các quả cầu 1 mm

Kích thước của thanh hình trụ bên trong quả cầu

3.1 THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM

 Máy đo hoạt độ phóng xạ (Capintec 25 PET)

 Dụng cụ pha chế liều, kim tiêm, xi lanh,…

3.1 THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM

 Máy ghi hình PET/CT

(Biograph 64 True Point w

True V)

Bảng 3.3: Đặc điểm của máy PET/CT Biograph

64 True Point with TrueV

Hệ PET/CT

Hãng sản xuất SiemensDòng máy

Biograph 64 True Point withTrueV

Thời gian ghi hình PET/CTtoàn thân

15 – 20 phút (3 phút/vị trígiường)

Máy PET

Dòng máy Biograph True Point with TrueV

Tinh thể đầu dò (PET detector) LSOTrường nhìn FOV (Field ofview) theo trục ghi hình 21,6 cmChế độ ghi hình 3 chiềuĐường kính thân máy (Bore) 70 cm

3.2 QUI TRÌNH THỰC NGHIỆM

 Pha trộn thuốc phóng xạ và đưa vào hình nộm theo tỷ lệ sau:

hình PET/CT, với các thông số cao thế chụp CT được thay đổi lần lượt là 80 kV, 100 kV, 120 kV và 140 kV

 Nồng độ phóng xạ trong Torso (phông) là 0,1315  Ci/ml.

 Nồng độ phóng xạ trong các quả cầu (tín hiệu) là 2,652  Ci/ml.

 Tỷ số tín hiệu/phông (Signal to Noise Ratio, SNR) = 20,17 lần

1 Đánh giá chất lượng hình ảnh qua phương pháp là trực quan.

ẢNH CT (AXIAL)

24

Cao thế 80 kV

Cao thế 140 kV Cao thế 120 kV

Cao thế 100 kV

ẢNH CT (CORONAL)

Cao thế 80 kV

Cao thế 140 kV Cao thế 120 kV

Cao thế 100 kV

ẢNH KẾT HỢP PET/CT (AXIAL)

26

Cao thế 80 kV

Cao thế 140 kV Cao thế 120 kV

Cao thế 100 kV

2 Giá trị phân tích bán định lượng SUV

 SUV là một tham số không có thứ nguyên, nó thể hiện mức độ hấp thu thuốc phóng xạ trên từng phần thể tích của vật thể cần quan tâm

SUV = Độ tập trung hoạt độ trung bình trong ROI(

MBq

ml ) Liều tiêm vào (MBq)

2 Giá trị phân tích bán định lượng SUV

Biểu đồ biểu diễn sự thăng giáng của Max SUV theo cao thế chụp CT cho các

quả cầu đường kính 37 mm, 28 mm, 22 mm, 13 mm và 10 mm.

3 Đánh giá liều bức xạ sẽ được thực hiện thông qua chỉ số CTDIVOL và

chỉ số độ dài DLP.

 CTDIvol mô tả liều trung bình cho bệnh nhân trong thể tích khảo sát cụ thể, đơn vị là mGy CTDIvol được dùng để tính toán sự biến thiên của liều chiếu dọc trục z khi hệ số pitch khác 1

5 KẾT LUẬN

thấp thì ta có độ tương phản hình ảnh vẫn ở mức cao tuy nhiên nhiễu cũng cao, làm cho hình ảnh nhìn chung có độ phân giải không tốt.

biệt giữa giá trị Max SUV với các mức cao thế khác nhau, nhưng rất ngẫu nhiên và có khả năng liên quan đến sai số thống kê số liệu hạt nhân hơn.

 Kết quả thực nghiệm cho thấy, với cùng một điều kiện và thông

số cài đặt thì liều bức xạ phụ thuộc mạnh vào giá trị cao thế

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

[2] Đinh Thị Thu Ngân (2014), Tính liều hiệu dụng cho bệnh nhân chụp CT, luận văn Thạc sĩ đại học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh

[3]Huỳnh Hoàng Phúc, Giới thiệu chung về máy CT xoắn ốc trong y học, khóa luận cử nhân khóa 2007 Đại học Khoa học tự nhiên

TP Hồ Chí Minh

[4]Mai Trọng Khoa (2012), Atlas PET/CT một số bệnh ung thư ở người Việt Nam, nhà xuất bản Y Học

[5] Nguyễn Tấn Châu (2013), PET-CT Vật lý và Kỹ thuật, Đơn vị PET-CT và Cyclotron bệnh viện Chợ Rẫy TP Hồ Chí Minh

[6] Nguyễn Tấn Châu (2013), Tính liều chiếu trong cho bệnh nhân ghi 18 F-FDG PET/CT bằng phương pháp MIRD, luận văn Thạc sĩ

đại học Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh

Tiếng Anh

[7] Andreas K Buck, Ken Herrmann, Tom Stargardt, Tobias Dechow, Bernd Joachim Krause and Jonas Schreyögg, Economic

Evaluation of PET and PET/CT in Oncology: Evidence and Methodologic Approaches, J Nucl Med Technol 2010;38:6-17.

[8] Frederic H Fahey, Data Acquisition in PET Imaging, J Nucl Med Technol 2002;30:39-49.

[9] P E Kinahan, D W Townsend, T Beyer, and D Sashin, Attenuation correction for a combined 3D PET/CT scanner, Department

of Radiology, University of Pittsburgh, 200 Lothrop Street, Pittsburgh, Pennsylvania 15213

[10] Peter E Valk, Dale L Bailey, David W Townsend and Michael N Maisey (2003), Positron Emission Tomography: Basic Science

and Clinical Practice, Springer, London

[11] Ronald Boellaard, Nanda C Krak, Otto S Hoekstra and Adriaan A Lammertsma (2004), Effects of Noise, Image Resolution, and

ROI Definition on the Accuracy of Standard Uptake Values: A Simulation Study, Journal of Nuclear Medicine 45, pp 1519-1527.

[12] Siemens (2010), guide to low dose - Answers for life, Siemens.

[13] Siemens (2010), Principles and Practice of PET/CT Part 1 A Technologist‘s Guide, Siemens.

[14] Simon R Cherry, James A Sorenson, and Michael E Phelps, Physics in nuclear medicine 4 th ed, Elsevier saunders ISBN:

Cảm ơn quý thầy cô và các bạn đã

theo dõi

80 keV 500 keV

Hệ số chuyển đổi

Vật liệu

Quang điện

Compton

Tổng cộng

Quang điện

Compton

Tổng cộng

80 keV:

500 keVKhông

Vùng cơ thể

Hệ số chuyển đổi (mSv/(mGy.cm))

0 tuổi 1 tuổi 5 tuổi 10 tuổi trưởng thành

ta thấy rằng, chất lượng hình ảnh thay đổi nhiều theo giá trị cao thế, với hình ảnh cao thế thấp (80 kV) thì tín hiệu nhiễu tăng làm cho hình ảnh không sắc nét so với các

hình ảnh với cao thế cao hơn như 100 kV, 120 kV, và 140 kV Điều này được giải thích như sau, khi chùm tia X có năng lượng càng cao thì khả năng đâm xuyên qua vật chất càng dễ dàng và mức độ suy giảm trong vật chất sẽ ít hơn, do vậy tín hiệu thu được cao hơn, cho hình ảnh sắc nét Ngược lại chùm tia X năng lượng càng thấp thì suy giảm càng mạnh và nhiễu hình ảnh càng cao,

Hình ảnh PET/CT với thông số 80 kV; (A, D) ảnh CT theo trục axial và coronal cho thấy tín hiệu nhiễu cao thể hiện qua độ mịn (Smooth) của hình ảnh, ngoài ra còn khó phân biệt các quả cầu theo hướng coronal (mũi tên màu đỏ).