Phòng VT-TBYT

Tia X hay còn gọi là tia Rơnghen có bản chất là sóng điện từ như ánh sáng nhưng có bước sóng nhỏ hơn nhiều so với bước sóng ánh sáng. Ta có thể so sánh bước sóng tia Rơnghen trong dải điện từ như sau:

Tia X đã nhanh chóng trở thành công cụ chẩn đoán trong y khoa và nhiều ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ khác. Năm 1901 ông được tặng giải No-Bell đầu tiên về vật lý cho phát hiện này.

Nguyên lý hoạt động của máy X quang:

Sự phát xạ tia X gây ra do tương tác của electron có gia tốc lớn trong chân không với những nguyên tử nặng của một bia vật chất. Khảo sát phổ phát ra tia X chứng tỏ rằng phổ này tạo thành do chồng chập của một phổ liên tục và một phổ vạch tương ứng với hai cơ chế phân biệt:

Tương tác của electron, có gia tốc với nhân nguyên tử của bia vật chất.

Sự ion hóa lớp điện tử bên trong của các nguyên tử bia.

Nguồn phát tia X:

Nguồn phát tia X phổ biến nhất là kiểu bóng Cool-idge. Đó là một ổng thủy tinh dày áp suất bên trong kém, ở hai đầu có 2 điện cực: Anod và Catod.

Catod làm bằng dây tungten cuộn nhiều vòng, được đốt nóng bằng nguồn điện ngoài và nguồn phát electron. Chung quanh dây có nhiều phiến tập trung hình cầu hay elip để hướng electron từ catod phát ra tập trung vào một vùng nhỏ trên đối âm cực gọi là tụ điểm. Về phương diện chiếu điện, tụ điểm càng nhỏ thì ảnh càng rõ, có nhiều chi tiết.

Anod làm bằng thanh đồng đỏ thật to. Đầu thanh đồng, gần tâm bóng được dát phẳng và nghiêng góc 450 với chùm electron tới. Trên mặt đối diện với Catod, được gắn một bản kim loại khác có bậc số nguyên tử cao, gọi là đối âm cực hay là bia để chùm electron đập vào và sinh ra tia X. Sự va đập ấy làm nhiệt độ đối âm cực nóng lên rất nhanh nên phải dùng nhều biện pháp làm nguội anod.

Tất cả đặt trong một vỏ bằng kim loại dày có một cửa sổ nhỏ để tia X phát ra. Vỏ này có sức cản tia X tương đương 3 – 4 mm chì. Giữa bóng và vỏ có để dầu. Để tạo ra tia X, trong máy X quang gồm các bộ phận: Ống tia X là bộ phận phát tia X, bao gồm: Cathode, A node, rotor, stator, vỏ bọc kim loại, vỏ bọc tia X.

Giữa âm cực (Cathode) và dương cực (anode) là một điện thế gia tốc rất lớn, từ 200 – 300 kV, các electron được phát ra từ âm cực đốt nóng và được gia tốc bằng điện trường, chúng sẽ va chạm vào anode với 1 động năng nào đó.

Âm cực là một dây tóc tungsten có hình lò xo xoắn thằng 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 gồm 2 tim đèn: 1 tim đèn lớn công suất cao dùng chụp bộ phận lớn,1 tim đèn nhò 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 một khối đồng, nó đóng 2 vai trò là một vật mang cực dương và vật tải nhiệt. Nhưng khuyết điểm của loại dương cực không quay là: nó dễ bị ăn mòn và giới hạn cường độ dòng tia X. Loại không quay được dùng để chụp X quang ở các cơ quang như hàm, răng, X quang xách tay.

Loại quay thì được dùng hầu hết các chẩn đoán, cái chính là do tải nhiệt tốt hơn. Vì thế chất lượng tia X sẽ tốt hơn. Bộ phận làm cho dương cực quay chính là rotor. Rotor bao gồm cuộn dây đồng bao quanh lõi sắt hình trụ, nhiều nam châm điện quấn quanh bên ngoài ống tia X làm thành stator, tốc độ quay từ 3000 – 36000 vòng/ phút (chậm và nhanh nhất là 9000 – 10.000 vòng/ phút. Giá đỡ rotor phải chịu được nhiệt, đây là nguyên nhân làm hỏng ống tia X, dầu thường được dùng làm chất giải nhiệt.

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, ngưới ta dùng AgCl, nhưng nơi nào tác dụng với tia X khi rửa sẽ không bị mất (có màu đen) còn nới 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 dùng để chụp những vật cứng như: xương, răng, không dùng để chụp mô. Hiện nay, người ta không dùng phim âm bản bới vì bất tiện, người ta đã tiến đến sử dụng X-quang kỹ thuật số. Ảnh thu được dưới dạng số, lưu vào máy tính và được chỉnh sửa rất dễ dàng.

Hiện nay, máy X-quang kỹ thuật số CR được sử dụng phổ biến. CR là viết tắt của từ Computed Radiography nghĩa là X-quang có sự hỗ trợ của máy tính.

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

Hệ thống phát tia X hoàn toàn giống như hệ thống của X quang thường. Tia X sau khi chiếu qua bệnh nhân sẽ đến một tấm photpho. Tấm photpho này đóng vai trò như tấm phim trong X quang thường. Tấm photpho, sau khi đã được chiếu tia, sẽ được đưa đến máy quét ảnh (Image Scanner).

Máy quét ảnh có chức năng số hóa hình ảnh thu được và làm cho tấm photpho trở lại trạng thái ban đầu để dùng cho lần thu ảnh sau. Hình ảnh đã được số hóa (digital image) được truyền đến máy tính xử lý 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, lư trữ và truyền đi xa.

Ảnh sau khi được số hóa từ máy đọc ảnh được truyền đến máy điện toán chủ xử lý ảnh. Các phần mềm của máy chủ chỉ cần phô xạ một lần vẫn có thể khảo sát tốt phần mềm, xương hoặc phổi, trung thất.

Máy X-quang kỹ thuật số CR giúp quá trình tạo ảnh đơn giản, nhanh chóng, không cần phòng tối như X-quang cổ điển. Sử dụng máy in phim khô đơn giản và thân thiện với môi trường, không được hại. Ảnh thu được dưới dạng số nên có thể lưu trữ, truyền đi dễ dàng. Tấm thu nhận ảnh có thể tái sử dụng nhiều lần (khoảng 20.000 lần). Thế nhưng vốn đầu tư ban đầu của máy là rất lớn.