Chụp cắt lớp X-Ray (CT) là gì?
Chụp cắt lớp điện toán bằng tia X (CT) là một kỹ thuật không phá hủy để hiển thị các đặc điểm bên trong vật thể rắn và để có được thông tin kỹ thuật số về hình học và đặc tính 3 chiều của chúng.
Chụp cắt lớp X-Ray Synchrotron cung cấp nguồn năng lượng tia X chất lượng cao để thu nhận cấu trúc bên trong ba chiều của các vật thể thực không phá hủy và với độ phân giải không gian cao từ micromet đến nanomet. Điều này cho phép phân tích cấu trúc vi mô chi tiết của nhiều loại vật liệu khác nhau như các thành phần kỹ thuật nhỏ.
Một hình ảnh CT thường được gọi là một lát cắt, vì nó tương ứng với những gì đối tượng được quét sẽ trông như thế nào nếu nó được cắt mở dọc theo một mặt phẳng. Hãy tưởng tượng đơn giản như một lát cắt từ một ổ bánh mì, bởi vì giống như một lát bánh mì có độ dày, một lát cắt CT tương ứng với độ dày nhất định của đối tượng được quét. Vì vậy, trong khi một hình ảnh kỹ thuật số điển hình bao gồm các pixel (điểm ảnh), hình ảnh lát cắt CT được tạo thành từ voxels (điểm khối). Tiến hành tương tự thêm một bước nữa, giống như một ổ bánh mì có thể được phục hồi bằng cách xếp chồng tất cả các lát cắt của nó, một hình khối hoàn chỉnh của một đối tượng có được bằng cách có được một lát cắt CT liên tục.
Các mức độ xám trong hình ảnh lát cắt CT tương ứng với suy giảm tia X, phản ánh tỷ lệ tia X bị tán xạ hoặc hấp thụ khi chúng đi qua mỗi voxel. Sự suy giảm tia X chủ yếu phụ thuộc vào tính năng của năng lượng tia X và mật độ và thành phần của vật liệu được chụp.
Nguyên lý cơ bản của Chụp cắt lớp X-Ray (CT)
Hình ảnh chụp cắt lớp bao gồm việc chiếu tia X vào một vật thể từ nhiều hướng và đo mức giảm cường độ dọc theo một loạt các đường thẳng. Sự giảm này được đặc trưng bởi Định luật của Charlie, mô tả giảm cường độ là một hàm của năng lượng tia X, chiều dài đường đi và hệ số suy giảm tuyến tính vật liệu. Một thuật toán chuyên dụng sau đó được sử dụng để tái cấu trúc sự phân bố suy giảm tia X trong hình khối được chụp.
Thiết bị chụp cắt lớp điện toán bằng tia X (CT) hoạt động như thế nào?
Các yếu tố của chụp cắt lớp tia X là nguồn tia X, một loạt các đầu thu đo suy giảm cường độ tia X dọc theo nhiều đường tia và hình học xoay đối với vật thể được chụp. Các cấu hình khác nhau của các thành phần này có thể được sử dụng để tạo máy quét CT được tối ưu hóa cho các đối tượng hình ảnh có kích thước và bố cục khác nhau.
Phần lớn các hệ thống CT sử dụng ống tia X, mặc dù chụp cắt lớp cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ phát tia gia tốc synchrotron (Kính hiển vi X-ray gia tốc “Synchrotron”, hoặc tia gamma làm nguồn phát tia X đơn sắc. Đặc điểm ống quan trọng là phụ thuộc vào vật liệu đích và năng lượng tia X cực đại, phổ tia X được tạo ra; dòng điện, xác định cường độ tia X; và kích thước tiêu điểm mà ảnh hưởng đến độ phân giải không gian.
Hầu hết các đầu thu tia X đều sử dụng các ống nhân quang scintillators. Các thông số quan trọng là vật liệu scintillator, kích thước và hình học, và những gì mà sự nhân quang phát hiện và đếm. Nói chung, các đầu thu nhỏ hơn cung cấp độ phân giải hình ảnh tốt hơn, nhưng giảm tốc độ đếm vì diện tích thu nhận tín hiệu của chúng giảm so với các đầu thu lớn hơn. Để bù lại, thời gian thu được lâu hơn được sử dụng để giảm độ nhiễu. Các vật liệu scintillation phổ biến là Caesium iodide, gadolinium oxysulfide và natri metatungstate.
Điểm mạnh
Hạn chế
Chụp cắt lớp X-Ray (CT) có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, trong công nghiệp, y tế cũng như trong khoa học kỹ thuật và khoa học đời sống.
