Giải SGK Chuyên đề Vật lí 12 Bài 6. Chụp X-quang. Chụp cắt lớp

Nguyên lí chụp X - quang: Máy chụp cảnh X - quang được đặt sao cho bộ phận phát tia X nằm phía trên vùng cơ thể cần chụp. Khi vận hành, chùm tia X có cùng cường độ từ bộ phận phát tia X xuyên qua vùng cần chụp. Các cơ quan khác nhau của cơ thể có khả năng hấp thụ tia X khác nhau, cường độ của chùm tia X sau khi đi qua các cơ quan này cũng sẽ suy giảm khác nhau. Từ đó, ảnh chụp X - quang được thể hiện trên phim hoặc được tái tạo trên máy tính. Càng có nhiều tia X chiếu được đến phim thì hình ảnh thu được càng tối. Do đó, những bộ phận cơ thể rỗng hoặc đầy khí thì sẽ cho màu đen; chất béo và cơ bắp cho hình ảnh màu xám, các mô đặc như xương sẽ cản trở nhiều tia X và cho ra hình ảnh trắng trên phim

Nguyên lí chụp cắt lớp: Để chuẩn bị chụp, bệnh nhân được nằm trên bàn trượt và được đưa vào trong máy chụp. Bàn trượt được điều khiển để vùng cần chụp của bệnh nhân nằm giữa vùng đầu dò và ống phát tia X.

Trong quá trình chụp, ống phát tia X quay xung quanh bệnh nhân. Các chùm tia X sau khi xuyên qua cơ thể bệnh nhân được ghi bởi hệ thống đầu dò tia X. Dữ liệu thu được từ hệ thống đầu dò tạo ra một loạt ảnh X - quang hai chiều ở nhiều góc độ khác nhau.

1. Máy chụp cảnh X - quang được đặt sao cho bộ phận phát tia X nằm phía trên vùng cơ thể cần chụp. Khi vận hành, chùm tia X có cùng cường độ từ bộ phận phát tia X xuyên qua vùng cần chụp. Các cơ quan khác nhau của cơ thể có khả năng hấp thụ tia X khác nhau, cường độ của chùm tia X sau khi đi qua các cơ quan này cũng sẽ suy giảm khác nhau. Từ đó, ảnh chụp X - quang được thể hiện trên phim hoặc được tái tạo trên máy tính. Càng có nhiều tia X chiếu được đến phim thì hình ảnh thu được càng tối. Do đó, những bộ phận cơ thể rỗng hoặc đầy khí thì sẽ cho màu đen; chất béo và cơ bắp cho hình ảnh màu xám, các mô đặc như xương sẽ cản trở nhiều tia X và cho ra hình ảnh trắng trên phim.

2. Các cơ quan khác nhau của cơ thể có khả năng hấp thụ tia X khác nhau, cường độ của chùm tia X sau khi đi qua các cơ quan này cũng sẽ suy giảm khác nhau. Càng có nhiều tia X chiếu được đến phim thì hình ảnh thu được càng tối. Do đó, những bộ phận cơ thể rỗng hoặc đầy khí thì sẽ cho màu đen; chất béo và cơ bắp cho hình ảnh màu xám, các mô đặc như xương sẽ cản trở nhiều tia X và cho ra hình ảnh trắng trên phim.

3. Ưu điểm của chụp X - quang:

- Không xâm lấn, không đau.

- Kỹ thuật đơn giản, dễ sử dụng.

- Sử dụng liều bức xạ thấp hơn chụp cắt lớp vi tính (CT Scan).

- Quá trình chụp nhanh chóng. Các kỹ thuật X - quang vi tính hóa đã giúp xử lý và cho ra kết quả nhanh chóng, lưu trữ dễ dàng.

- Chi phí thấp hơn so với các phương pháp khác như CT hay MRI.

b. Hạn chế của chụp X - quang:

- Hình ảnh X - quang không chi tiết, rõ nét bằng CT và MRI.

- Không cung cấp hình ảnh 3D.

- Chụp X - quang thông thường không hiển thị tốt hình ảnh các mô và cơ quan, cần sử dụng chất cản quang khi muốn chụp các vùng như đường tiêu hóa, buồng tử cung – vòi trứng…

- Sử dụng bộ phận tăng cường X - quang giúp liều chiếu tia X lên bệnh nhân giảm 100 - 500 lần, vì cấu tạo của bộ phận tăng cường X - quang gồm:

· Màn huỳnh quang đầu vào: hấp thụ chùm tia X tới và phát xạ chùm tia có năng lượng thấp hơn.

· Cathode quang: hấp thụ các tia phát ra từ màn huỳnh quang và phát ra các electron. Các electron này được gia tốc bởi điện trường giữa anode và cathode.

· Hệ thống hội tụ electron: nơi các electron được điều khiển để quỹ đạo của chúng hội tụ lại.

· Màn huỳnh quang đầu ra: được các electron đập vào và phát ra chùm ánh sáng nhìn thấy. Sau đó các tia sáng này sẽ chiếu tới kính ảnh hoặc màn dò với cường độ tỉ lệ thuận với cường độ của tia X tới, tạo nên ảnh chụp X - quang.

- Sử dụng thêm tấm vật liệu có chứa phosphorus là chất phát ra ánh sáng nhìn thấy khi nó hấp thụ tia X. Phim được kẹp giữa hai tấm vật liệu này, mỗi photon tia X bị hấp thụ tạo ra vài nghìn photon ánh sáng, sau đó làm đen phim. Điều này làm giảm mức độ phơi nhiễm của bệnh nhân xuống hàng trăm lần.

Điều kiện để thu được hình ảnh sắc nét khi chụp X - quang là cần phải tạo ra chùm tia X song song và hẹp.

Để cải thiện độ rõ nét của hình ảnh, người ta sử dụng một tấm chống tán xạ để hấp thụ chúng. Tấm chống tán xạ được làm bằng vật liệu mà tia X khó có thể xuyên qua (chẳng hạn như chì), đan xen với vật liệu mà tia X dễ dàng đi qua (chẳng hạn như nhôm). Tấm chống tán xạ tia X được đặt ngay phía trên của máy thu tín hiệu, nhờ đó chì sẽ hấp thụ các tia X tán xạ, không cho phép các tia X này tới bộ phận nhận tín hiệu.