Chẩn đoán Hình ảnh Nhập môn, Ấn bản thứ 5. Chương 1. NHẬN BIẾT MỌI THỨ: QUÁ KHỨ, HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI

Chẩn đoán Hình ảnh Nhập môn: Các Nguyên lý và Dấu hiệu Nhận biết, Ấn bản thứ 5
Tác giả: William Herring, MD, FACR – © 2024 Nhà xuất bản Elsevier
Ths.Bs. Lê Đình Sáng (Chủ biên Bản dịch tiếng Việt)

CHƯƠNG 1: NHẬN BIẾT MỌI THỨ: QUÁ KHỨ, HIỆN TẠI VÀ TƯƠNG LAI
Recognizing Anything : Past, Present, and Future
William Herring, MD, FACR
Learning Radiology, 1, 1-10

Chương này sẽ giới thiệu ngắn gọn đến bạn các phương thức hình ảnh học chính: X-quang quy ước, chụp cắt lớp vi tính, siêu âm, chụp cộng hưởng từ, và nội soi huỳnh quang. Y học hạt nhân có một chương riêng trực tuyến (xem Phụ lục điện tử A).

Trong mỗi chương của cuốn sách này, sẽ có một “Câu hỏi Tình huống” dựa trên nội dung của chương đó. Đáp án cho mỗi câu hỏi sẽ được tìm thấy trong một hộp đặc biệt ở cuối chương. Đừng lo lắng nếu bạn không biết câu trả lời đúng cho các câu hỏi tình huống—bạn sắp bắt đầu học những câu trả lời đó và nhiều hơn thế nữa.

QUÁ KHỨ: SỰ KHÁM PHÁ

Năm 1895, Wilhelm Röntgen (hoặc Roentgen), khi đang làm việc trong một phòng thí nghiệm tối ở Würzburg, Đức, đã nhận thấy một màn hình được sơn bằng vật liệu huỳnh quang và đặt cách đó vài feet bắt đầu phát sáng (huỳnh quang) khi ông cấp năng lượng cho một ống tia âm cực đã được che kín. Ông cũng nhận thấy rằng nếu ông giữ bàn tay của mình trước màn hình huỳnh quang, hình ảnh các xương của bàn tay ông sẽ hiện lên. Ban đầu, ông nghĩ rằng mình đang bị ảo giác (Hình 1.1).

Sau khi lặp lại thí nghiệm, ông nhận ra rằng màn hình đang phản ứng với sự sản sinh ra một dạng năng lượng vô hình truyền đi trong phòng. Ông đặt tên cho các tia mới này là tia X—sử dụng ký hiệu toán học “x” cho một điều chưa biết. Không lâu sau đó, gần như mọi người đều chụp X-quang cho gần như mọi thứ có thể tưởng tượng được (xem Phụ lục điện tử E. Lịch sử Sơ khai và Sự Háo hức của Công chúng về Phát hiện Tia X).

Wilhelm Konrad Roentgen (1845-1923), German experimental physicist and discoverer of X-rays. While using a discharge tube (in which an electric discharge is passed through a gas at low pressure) in a darkened room, Roentgen noticed that a card coated with barium platinocyanide glowed when the tube was switched on. The effect was not blocked by an intervening wall, or even a thin sheet of metal. Roentgen termed this newly discovered phenomenon X-ray radiation, and suggested that it consisted of electromagnetic rays with a shorter wavelength than light. He was awarded the first Nobel Prize for Physics in 1901. Photograph taken circa 1895.

Hình 1.1 Wilhelm Roentgen Khám phá ra Tia X. Wilhelm Roentgen trong phòng thí nghiệm của ông ở Đức được thể hiện trong bức ảnh này từ năm 1895, năm mà (vào ngày 8 tháng 11) ông đã phát hiện ra một nguồn bức xạ điện từ mới, vô hình mà ông gọi là “tia X”. Với khám phá của mình, ông đã được trao giải Nobel Vật lý đầu tiên vào năm 1901. (Sử dụng lại với sự cho phép của Thư viện Công cộng New York/Nguồn Khoa học.)

HIỆN TẠI: CÁC PHƯƠNG THỨC HÌNH ẢNH NGÀY NAY

X-quang Quy ước (Conventional Radiography – CR, Plain Films)

Các hình ảnh được tạo ra thông qua việc sử dụng bức xạ ion hóa, tức là sự sản sinh tia X, nhưng không có thêm chất cản quang như bari hoặc iod, được gọi là X-quang quy ước hoặc, thường hơn, phim thường hoặc phim X-quang, như trong phim X-quang ngực.

Các hình ảnh như vậy đòi hỏi một nguồn để tạo ra tia X (“máy X-quang”), một phương pháp để ghi lại hình ảnh (phim, cassette, hoặc tấm cảm quang) và một cách để xử lý hình ảnh đã ghi (sử dụng hóa chất hoặc đầu đọc kỹ thuật số).

Các hình ảnh X-quang quy ước được tạo ra khi đó, cũng như ngày nay, bằng sự kết hợp của bức xạ ion hóa và ánh sáng chiếu vào một bề mặt cảm quang, từ đó tạo ra một hình ảnh ẩn sau đó được xử lý để trở nên hữu hình. Trong khoảng một trăm năm sau khi phát hiện ra tia X, các hình ảnh X-quang quy ước tồn tại trên một tấm phim.

Ban đầu, việc xử lý phim được thực hiện trong một phòng tối chứa các khay hóa chất khác nhau và các tấm phim sau đó được treo lên để khô. Thuật ngữ đọc phim ướt, nay được thay thế bằng cụm từ “đọc phim cấp cứu”, xuất phát từ việc các phim ban đầu được đọc khi vẫn còn ướt đẫm hóa chất xử lý và nước.

Các phim đã xử lý sau đó được xem trên các hộp đèn (nếu hình ảnh được sử dụng trong một bộ phim hoặc chương trình truyền hình, nó gần như luôn được đặt ngược hoặc lộn ngược). Ở một vài nơi, phim vẫn là phương tiện được sử dụng, nhưng nó ít phổ biến hơn nhiều vì có một số nhược điểm lớn.

• Việc lưu trữ phim của mỗi bệnh nhân đòi hỏi một không gian vật lý rất lớn. Mặc dù mỗi tấm phim rất mỏng, nhưng nhiều phim trong hàng ngàn hồ sơ bệnh nhân chiếm rất nhiều không gian.
• Nhược điểm khác là các phim X-quang chỉ có thể ở một nơi tại một thời điểm, không nhất thiết là nơi chúng có thể cần thiết để hỗ trợ chăm sóc bệnh nhân.

Cuối cùng, X-quang kỹ thuật số ra đời, trong đó phim ảnh được thay thế bằng một cassette hoặc tấm cảm quang có thể được xử lý bởi một đầu đọc điện tử, và hình ảnh đó sau đó có thể được lưu trữ ở định dạng kỹ thuật số. Quá trình xử lý điện tử này không còn cần phòng tối để rửa phim hay một phòng lớn để lưu trữ chúng. Vô số hình ảnh có thể được lưu trữ trong không gian của một đĩa cứng đang quay trên máy chủ máy tính. Quan trọng hơn, các hình ảnh có thể được xem bởi bất kỳ ai có quyền, ở bất kỳ đâu trên thế giới, vào bất kỳ lúc nào.

Ngày nay, các phim hình ảnh học chủ yếu được lưu trữ trên các máy chủ máy tính, nơi hình ảnh có thể được lưu trữ lâu dài, từ đó chúng có thể được truyền đến người khác và được lưu trữ. Hệ thống này được gọi là hệ thống PACS, viết tắt của Hệ thống Lưu trữ, Truyền thông và Giao tiếp Hình ảnh (Picture Archiving, Communications and Storage system). Với hệ thống PACS (thường được rút ngắn thành “PACS”), hình ảnh từ tất cả các phương thức có thể được lưu trữ và truy xuất bao gồm X-quang quy ước (CR), chụp cắt lớp vi tính (CT), siêu âm (US), chụp cộng hưởng từ (MRI), nội soi huỳnh quang, và y học hạt nhân (NM).

Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng của X-quang Quy ước

Ưu điểm chính của X-quang quy ước là hình ảnh được thu nhận tương đối nhanh, chi phí sản xuất thấp và có thể được thực hiện ở hầu hết mọi nơi bằng máy di động. Chúng vẫn là các phim hình ảnh học được thực hiện rộng rãi nhất.

Nhược điểm chính của X-quang quy ước là dải độ đậm mà nó có thể thể hiện bị hạn chế và nó phụ thuộc vào bức xạ ion hóa.

• Mặc dù X-quang quy ước được tạo ra bởi bức xạ ion hóa ở liều tương đối thấp, bức xạ có khả năng gây ra các đột biến tế bào có thể dẫn đến nhiều dạng ung thư hoặc dị tật. Dữ liệu y tế công cộng về các mức bức xạ thấp hơn có sự khác biệt trong đánh giá rủi ro, nhưng người ta thường cho rằng chỉ nên thực hiện các thăm khám chẩn đoán cần thiết về mặt y tế và nên tránh các phim sử dụng tia X trong các thời kỳ có khả năng gây quái thai, chẳng hạn như mang thai (xem Phụ lục điện tử C. Liều lượng và An toàn Bức xạ).

Các ứng dụng phổ biến của X-quang quy ước bao gồm phim X-quang ngực phổ biến, phim bụng không chuẩn bị, và gần như mọi hình ảnh ban đầu của hệ xương để đánh giá gãy xương hoặc viêm khớp.

Năm Độ đậm Cơ bản

X-quang quy ước bị giới hạn trong việc thể hiện năm độ đậm cơ bản, được sắp xếp trong Hình 1.2 từ ít đậm nhất đến đậm nhất.

Hình 1.2: Năm Độ đậm Cơ bản trên Phim X-quang Quy ước

Chụp Cắt lớp Vi tính (Computed Tomography – CT, CAT Scans)

• Máy quét CT hoặc CAT, được giới thiệu lần đầu vào những năm 1970, đã mang lại một bước nhảy vọt cho hình ảnh y học.

• Bằng một giàn máy chứa một chùm tia X quay và nhiều đầu dò trong các mảng khác nhau (chúng cũng quay liên tục quanh bệnh nhân), cùng với các thuật toán máy tính phức tạp để xử lý dữ liệu, một bộ hình ảnh ba chiều hoàn chỉnh có thể được thu nhận (Hình 1.3).
  Hình 1.3. Máy chụp cắt lớp vi tính xoắn ốc (CT xoắn ốc).

Máy quét CT được kết nối với một máy tính xử lý dữ liệu thông qua các thuật toán khác nhau để tạo ra hình ảnh chất lượng chẩn đoán.

• Một hình ảnh CT bao gồm một ma trận hàng ngàn ô vuông nhỏ gọi là pixel, mỗi pixel được máy tính gán một số CT từ -1000 đến +1000 được đo bằng đơn vị Hounsfield (HU), theo tên của Sir Godfrey Hounsfield, người được ghi nhận đã phát triển máy quét CT đầu tiên (và ông đã giành giải Nobel Y học năm 1979 cùng với Allan Cormack).

Số CT sẽ thay đổi tùy theo độ đậm của mô được quét và là một thước đo về mức độ hấp thụ chùm tia X của các mô tại mỗi điểm trong quá trình quét. Theo quy ước, nước được gán số Hounsfield là 0 và các mô khác được gán một dải số/đơn vị Hounsfield tùy thuộc vào độ đậm của chúng (Hình 1.4).

Hình 1.4: Thang Đơn vị Hounsfield

ĐIỂM QUAN TRỌNG

Hình ảnh CT được hiển thị hoặc xem bằng cách sử dụng một dải số Hounsfield được chọn trước để thể hiện tốt nhất các mô đang được nghiên cứu (ví dụ: dải chỉ những độ đậm từ -100 đến +300). Bất cứ thứ gì trong dải số CT đó đều được hiển thị trên thang màu xám có sẵn. Dải độ đậm được hiển thị này được gọi là cửa sổ.

Các phim CT cũng có thể được đặt cửa sổ theo cách tối ưu hóa khả năng hiển thị của các loại bệnh lý khác nhau sau khi chúng được thu nhận, một lợi ích được gọi là xử lý hậu kỳ mà hình ảnh kỹ thuật số nói chung đã thúc đẩy đáng kể. Xử lý hậu kỳ cho phép thao tác thêm dữ liệu thô để thể hiện tốt nhất sự bất thường mà không cần lặp lại một phim và không phơi nhiễm lại cho bệnh nhân (Hình 1.5).

Hình 1.5. Kỹ thuật Cửa sổ ở Lồng ngực

Theo truyền thống, hình ảnh CT chủ yếu được xem ở mặt phẳng ngang (axial). Hiện nay, do việc thu nhận dữ liệu theo thể tích, hình ảnh CT có thể được hiển thị ở bất kỳ mặt phẳng nào: phổ biến nhất là ngang, dọc (sagittal), hoặc vành (coronal) (Hình 1.6). Dữ liệu thể tích bao gồm một bộ dữ liệu phong phú đến mức nó có thể được máy tính lắp ráp lại để tái tạo 3D. Việc dựng hình bề mặt và thể tích trong 3D có thể tạo ra hình ảnh CT với chất lượng thực tế đáng kinh ngạc (Hình 1.7).

Hình 1.6. Các mặt phẳng hình ảnh quy ước

Hình 1.7. Ảnh dựng hình 3D của CT Lồng ngực

Do các mảng đầu dò ngày càng tinh vi và việc thu nhận đồng thời một bộ lớn các điểm dữ liệu, máy quét CT đa lát cắt cho phép chụp ảnh rất nhanh (từ đầu đến chân trong vòng chưa đầy 10 giây), điều này đã cho phép phát triển các ứng dụng mới cho CT như nội soi đại tràng ảo và nội soi phế quản ảo, chấm điểm canxi mạch vành, và chụp CT mạch vành.

Các thăm khám này có thể chứa một nghìn hình ảnh trở lên, do đó phương pháp cũ là in từng hình ảnh ra phim để hiển thị trên hộp đèn đã trở nên không thực tế và các thăm khám như vậy hiện được xem trên các trạm làm việc máy tính, nơi có thể nghiên cứu nhiều hình ảnh bằng cách cuộn chuột.

Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng của Chụp Cắt lớp Vi tính

Chụp CT mở rộng đáng kể thang màu xám, cho phép chúng ta phân biệt nhiều hơn năm độ đậm cơ bản có trên X-quang quy ước. Phim CT giảm đáng kể sự chồng chéo của các cấu trúc có thể che khuất bệnh lý bên dưới. Bệnh nhân có các thiết bị cấy ghép có thể cấm thực hiện MRI, chẳng hạn như máy tạo nhịp tim, có thể được quét an toàn bằng CT. Mặc dù máy quét CT có sẵn rộng rãi, chúng không thực sự di động.

Giống như X-quang quy ước, máy quét CT cũng phải sử dụng bức xạ ion hóa (tia X) để tạo ra hình ảnh. Để tạo ra hình ảnh CT, cần có một máy quét đắt tiền, một không gian dành riêng cho việc lắp đặt nó, và sức mạnh xử lý máy tính tinh vi.

Phim CT là nền tảng của hình ảnh cắt ngang, hiện có khả năng hiển thị bất kỳ bộ phận nào của cơ thể ở bất kỳ mặt phẳng nào, bao gồm cả dựng hình ba chiều có màu.

Siêu âm (Ultrasound – US)

Đầu dò siêu âm sử dụng năng lượng âm thanh trên tần số nghe được của con người để tạo ra hình ảnh, thay vì sử dụng bức xạ ion hóa như cả X-quang quy ước và CT (xem Chương 18).

• Một đầu dò siêu âm vừa tạo ra tín hiệu siêu âm vừa ghi lại nó. Tín hiệu được xử lý các đặc tính của nó bởi một máy tính tích hợp. Hình ảnh siêu âm được ghi lại kỹ thuật số và dễ dàng lưu trữ trong hệ thống PACS.
• Hình ảnh được hiển thị dưới dạng hình ảnh tĩnh hoặc dưới dạng video (cine).

Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng của Siêu âm

Máy siêu âm tương đối rẻ so với máy quét CT và MRI. Chúng có sẵn rộng rãi và có thể được làm di động đến mức có thể cầm tay. Vì siêu âm không sử dụng bức xạ ion hóa, nó đặc biệt hữu ích trong việc chụp ảnh phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ, trong thai kỳ và ở trẻ em.

Siêu âm không thể xuyên qua xương và sự hiện diện của các cấu trúc chứa nhiều khí làm gián đoạn tín hiệu siêu âm. Có thể khó hình dung các cấu trúc sâu ở bệnh nhân béo phì. Cuối cùng, nó phụ thuộc vào người thực hiện, nghĩa là người thực hiện quét phải có đủ trình độ đào tạo và kiến thức để hướng đầu dò một cách chính xác để hình dung sự bất thường.

Siêu âm được sử dụng rộng rãi trong hình ảnh y học. Nó thường là phim được lựa chọn đầu tiên trong việc chụp ảnh khung chậu nữ và ở bệnh nhân nhi, trong việc phân biệt các tổn thương dạng nang và dạng đặc ở bệnh nhân mọi lứa tuổi, trong hình ảnh mạch máu không xâm lấn, trong việc chụp ảnh thai nhi và nhau thai trong thai kỳ, và trong việc chọc hút dịch và sinh thiết có hướng dẫn bằng hình ảnh theo thời gian thực (Hình 1.8). Các ứng dụng phổ biến khác là đánh giá các khối u vú, nốt tuyến giáp và gân, và trong việc đánh giá não, hông và cột sống ở trẻ sơ sinh. Siêu âm có thể được sử dụng ở mọi nơi từ phòng mổ trong bệnh viện đến lều y tế trên chiến trường và ở những địa điểm xa xôi như Nam Cực.

Siêu âm thường được coi là một phương thức hình ảnh rất an toàn mà không có tác dụng phụ lớn nào được biết đến khi được sử dụng ở các mức chẩn đoán y tế.

Hình 1.8 Siêu âm, Nang thận. Đây là hình ảnh cắt dọc từ một cuộc siêu âm thận phải (mũi tên liền). Có hai nang nằm ở cực dưới của thận này (mũi tên đứt). Các nang chứa đầy dịch, điều này giải thích tại sao chúng không có bất kỳ dấu hiệu nào (Echo) (xem Chương 18). 

Chụp Cộng hưởng từ (Magnetic Resonance Imaging – MRI)

Chụp cộng hưởng từ sử dụng năng lượng tiềm năng được lưu trữ trong các nguyên tử hydro của cơ thể, chủ yếu là trong nước. Các nguyên tử hydro, có hạt nhân chứa một proton duy nhất có thể được làm cho hoạt động giống như một nam châm nhỏ, được điều khiển bởi các từ trường cực mạnh của máy quét và các xung tần số vô tuyến để tạo ra đủ năng lượng định vị và đặc trưng cho mô để cho phép các chương trình máy tính rất tinh vi tạo ra hình ảnh 2 hoặc 3 chiều từ năng lượng đó (xem Chương 20).

Một số bệnh nhân trải qua quét MRI có thể nhận được một liều tiêm tĩnh mạch của một dạng chelat của một kim loại đất hiếm gọi là gadolinium. Gadolinium được sử dụng chủ yếu để phát hiện tốt hơn các tổn thương như khối u, áp xe, hoặc di căn và để chụp ảnh các mạch máu như trong chụp cộng hưởng từ mạch máu (MR angiography).

Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng của Chụp Cộng hưởng từ

• MRI không sử dụng bức xạ ion hóa. Nó cung cấp độ tương phản vượt trội giữa các mô mềm so với CT và có thể phân biệt tốt hơn giữa mỡ, nước, cơ và các mô mềm khác. Nó có thể mô tả và phân biệt giữa các mô bằng cách sử dụng các đặc tính vật lý và sinh hóa của chúng (ví dụ: nước, sắt, mỡ, và máu ngoại mạch và các sản phẩm phân hủy của nó). Dòng máu, dòng dịch não tủy, và sự co và giãn của các cơ quan, cả sinh lý và bệnh lý, đều có thể được đánh giá.
• Vì canxi không phát ra tín hiệu trên hầu hết các hình ảnh MRI, các mô được bao quanh bởi xương, chẳng hạn như các thành phần của hố sọ sau và cột sống, có thể được chụp ảnh. MRI có thể tạo ra hình ảnh có độ phân giải bằng nhau ở bất kỳ hình chiếu nào mà không cần di chuyển bệnh nhân, điều này làm tăng thêm tiện ích chẩn đoán của nó và mang lại những lợi thế đặc biệt cho việc lập kế hoạch điều trị bằng xạ trị và/hoặc phẫu thuật.
• Các quy trình MRI có thể được lập trình để thu thập dữ liệu về các hiện tượng sinh lý như vận tốc của máu đang di chuyển hoặc sự khuếch tán của nước (hữu ích trong việc phát hiện đột quỵ).
• Máy quét MR không phổ biến như máy quét CT. Chúng đắt tiền để mua và đòi hỏi việc xây dựng địa điểm cẩn thận để hoạt động đúng cách. Nói chung, chúng cũng có chi phí vận hành liên tục tương đối cao.
• Có các vấn đề an toàn liên quan đến từ trường cực mạnh của máy quét MRI, cả đối với các vật thể bên trong cơ thể (ví dụ: máy tạo nhịp tim) và đối với các vật thể sắt từ trong môi trường máy quét MRI (ví dụ: bình oxy kim loại trong phòng, do sức mạnh của nam châm, có thể trở thành “tên lửa” bay trong không khí). Cũng có các tác dụng phụ đã biết từ các sóng tần số vô tuyến mà các máy quét như vậy tạo ra, và các tác dụng phụ có thể có từ một số chất cản quang MRI.

MRI được sử dụng rộng rãi trong hình ảnh thần kinh và đặc biệt nhạy trong việc chụp ảnh các mô mềm như cơ, gân và dây chằng (Hình 1.9).

Hình 1.9 MRI Cắt dọc Cột sống Thắt lưng. Đây là hình ảnh MRI ở mặt phẳng cắt dọc của năm đốt sống thắt lưng (1-5), thân đốt sống có thể nhìn thấy do tủy xương chúng chứa. Xương vỏ (mũi tên trắng liền) bao quanh mỗi thân đốt sống có màu đen vì nó không phát ra tín hiệu cạnh tranh, làm cho MRI trở thành một phương thức tuyệt vời để hình dung các cấu trúc mô mềm như đĩa đệm (mũi tên trắng đứt), dịch như dịch não tủy (CSF) trong ống sống dưới, và các dây thần kinh của chùm đuôi ngựa (mũi tên đen).

Nội soi Huỳnh quang (Fluoroscopy – Fluoro)

• Nội soi huỳnh quang là một phương thức sử dụng bức xạ ion hóa (tia X) để thực hiện việc hình dung cơ thể theo thời gian thực theo cách cho phép đánh giá chuyển động của các bộ phận cơ thể và sự thay đổi vị trí của xương và khớp. Hình ảnh có thể được xem theo thời gian thực trên màn hình video và được ghi lại để lưu trữ dưới dạng một loạt hình ảnh tĩnh hoặc hình ảnh chuyển động (video).

Nội soi huỳnh quang đòi hỏi một máy X-quang được trang bị đặc biệt để cho phép chuyển động có kiểm soát không chỉ của nguồn tia X, mà còn của cảm biến hình ảnh và bệnh nhân để tìm ra hình chiếu tốt nhất để thể hiện bộ phận cơ thể đang được nghiên cứu. Để làm điều này, các bàn nội soi huỳnh quang được làm để có thể nghiêng và ống nội soi huỳnh quang có thể di chuyển tự do qua lại để chụp ảnh bệnh nhân (Hình 1.10).

Hình 1.10. Một phòng X-quang tiêu chuẩn được trang bị để thực hiện cả chụp X-quang quy ước và chiếu X-quang.

Các “ảnh chụp nhanh” tức thời trong một thủ thuật được gọi là phim chụp tại chỗ (thường được thực hiện bởi bác sĩ X-quang) và chúng được kết hợp với các hình ảnh khác được thực hiện bởi một máy X-quang trên cao ở nhiều hình chiếu (thường được thực hiện bởi một kỹ thuật viên X-quang) trong quá trình thực hiện các phim bari cho bất kỳ phần nào của đường tiêu hóa đang được nghiên cứu, tùy thuộc vào bản chất của sự bất thường và khả năng di chuyển của bệnh nhân (Hình 1.11).

Hình 1.11. Thoát vị hoành, Phim chụp khu trú.

Trong X-quang can thiệp, chất cản quang iod được tiêm chọn lọc vào các mạch máu, ống, hoặc các ống dẫn khác có thể được chụp ảnh huỳnh quang để thể hiện giải phẫu bình thường, bệnh lý, hoặc vị trí của các ống thông hoặc các thiết bị khác.

Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng của Nội soi Huỳnh quang

• Các máy nội soi huỳnh quang có thể được làm di động, mặc dù chúng vẫn tương đối lớn và nặng. Chúng có thể cung cấp hình ảnh theo thời gian thực để đặt thiết bị (ví dụ: máy tạo nhịp tim) hoặc định vị dị vật để lấy ra.
• Nội soi huỳnh quang mang những cảnh báo về phơi nhiễm bức xạ như bất kỳ phương thức nào sử dụng bức xạ ion hóa. Liều bức xạ từ nội soi huỳnh quang có thể cao hơn đáng kể so với X-quang quy ước vì tương đương với nhiều hình ảnh tĩnh được thu nhận cho mỗi phút thời gian nội soi huỳnh quang. Do đó, liều được giảm bằng cách sử dụng thời gian nội soi huỳnh quang ngắn nhất có thể để có được hình ảnh chẩn đoán.

Nội soi huỳnh quang được sử dụng rộng rãi để theo dõi vị trí và đường đi của các chất cản quang bari hoặc iod được đưa vào từ bên ngoài theo thời gian thực qua đường tiêu hóa, đường tiết niệu và các mạch máu. Do khả năng thu nhận hình ảnh theo thời gian thực, nó có thể được sử dụng để định vị các mô để sinh thiết và để hướng dẫn và xác nhận việc đặt thiết bị y tế.

Y học Hạt nhân

Một đồng vị phóng xạ là một dạng không ổn định của một nguyên tố phát ra bức xạ từ hạt nhân của nó khi nó phân rã. Cuối cùng, sản phẩm cuối cùng là một đồng vị ổn định, không phóng xạ của một nguyên tố khác. Các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong y học hạt nhân lâm sàng cũng được gọi là hạt nhân phóng xạ, chất đánh dấu phóng xạ, hoặc đôi khi đơn giản là chất đánh dấu.

Các đồng vị phóng xạ có thể được sản xuất nhân tạo (thường xuyên nhất bằng cách làm giàu neutron trong một lò phản ứng hạt nhân hoặc trong một cyclotron) hoặc có thể xuất hiện tự nhiên. Các đồng vị phóng xạ tự nhiên bao gồm uranium và thorium. Phần lớn các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong y học được sản xuất nhân tạo.

Dược chất phóng xạ là sự kết hợp của các đồng vị phóng xạ được gắn vào một chất mang dược phẩm được chọn vì các đặc tính liên kết của nó, cho phép dược chất phóng xạ tập trung vào (tức là, nhắm mục tiêu) các mô cơ thể nhất định, ví dụ: phổi, tuyến giáp, hoặc xương.

Các cơ quan khác nhau trong cơ thể có ái lực cụ thể với, hoặc hấp thụ, các chất mang hoạt tính sinh học khác nhau. Ví dụ, tuyến giáp hấp thụ iod, não sử dụng glucose, xương sử dụng phosphat, và các hạt có kích thước nhất định có thể bị giữ lại trong các mao mạch phổi (Hình 1.12).

• Sau khi dược chất phóng xạ được đưa đến một mô hoặc cơ quan trong cơ thể, thường qua đường máu, các phát xạ phóng xạ của nó có thể được đo và chụp ảnh bằng một thiết bị phát hiện gọi là gamma camera (Hình 1.13).
• Chụp cắt lớp phát xạ đơn photon (SPECT) là một phim y học hạt nhân được thực hiện bằng cách sử dụng một gamma camera để thu nhận nhiều hình ảnh hai chiều (2D) từ nhiều góc độ, sau đó được máy tính tái tạo thành một bộ dữ liệu ba chiều (3D) có thể được thao tác để thể hiện các lát cắt mỏng ở bất kỳ hình chiếu nào. Để thu nhận các phim SPECT, gamma camera quay quanh bệnh nhân.

Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) hoạt động ở cấp độ phân tử để tạo ra hình ảnh 3D mô tả các quá trình sinh hóa và chuyển hóa của cơ thể. Chúng được thực hiện bằng cách sử dụng một đồng vị phóng xạ sản xuất positron (electron dương) được gắn vào một dược chất nhắm mục tiêu. Phân tử mục tiêu được sử dụng phổ biến nhất trong quét PET là một chất tương tự của glucose được gọi là fluorodeoxyglucose (FDG). Các phim PET ung thư được sử dụng trong chẩn đoán và theo dõi điều trị ung thư chiếm khoảng 90% việc sử dụng lâm sàng của PET (Hình 1.14).

Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý trong Y học hạt nhân.

Hình 1.13. Hình ảnh quét scan xương

Hình 1.14. PET Scan dương tính, Ung thư biểu mô có nguồn gốc từ phế quản.

Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng của các Phim Y học Hạt nhân

• Các phim PET thường được sử dụng để xác định vị trí các di căn ẩn hoặc để phát hiện sự tái phát từ một khối u đã biết. Các phim hạt nhân được sử dụng cho hình ảnh tim phổi để đánh giá chức năng và giải phẫu của tim và phổi. Hình ảnh hạt nhân cũng được sử dụng để đánh giá xương, đặc biệt là đối với bệnh di căn, gãy xương và nhiễm trùng. Y học hạt nhân có một lịch sử lâu dài trong việc điều trị một số bất thường tuyến giáp.
• So với các thăm khám CT và nội soi huỳnh quang, các phim y học hạt nhân nói chung tạo ra ít phơi nhiễm bức xạ cho bệnh nhân hơn. Các loại phim cung cấp liều cao nhất so với các phim hạt nhân khác là các phim tim và phim PET (xem Phụ lục điện tử A. Y học Hạt nhân: Hiểu các Nguyên tắc và Nhận biết những Điều cơ bản).
• Không giống như các phương thức khác sử dụng bức xạ ion hóa bên ngoài, bệnh nhân có thể tạm thời là nguồn phơi nhiễm bức xạ cho người khác (ví dụ: kỹ thuật viên) khi sử dụng các phim y học hạt nhân. Để hạn chế phơi nhiễm cho người khác, các nguyên tắc giảm thời gian ở gần bệnh nhân, tăng khoảng cách từ nguồn (bệnh nhân), và che chắn thích hợp được sử dụng (xem Phụ lục điện tử C. Liều lượng và An toàn Bức xạ).

TƯƠNG LAI: TRÍ TUỆ NHÂN TẠO

• Trí tuệ nhân tạo (AI) được định nghĩa là trí thông minh được thể hiện bởi một cỗ máy.

Trong chẩn đoán hình ảnh, AI theo truyền thống liên quan đến học có giám sát, theo đó một lập trình viên hoặc bác sĩ X-quang dạy máy tính, điều này được thực hiện bằng cách cung cấp cho máy tính các ví dụ về một chẩn đoán và sau đó cho phép phần mềm ngoại suy các quy tắc riêng của nó về những gì cấu thành chẩn đoán đó (Hình 1.15).

Hình 1.15. Chẩn đoán Viêm phổi COVID-19 với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo (AI)

Tương lai của AI trong chẩn đoán hình ảnh, tuy nhiên, nằm ngoài học máy, với sự phát triển của học sâu. Học sâu cho phép phần mềm tự học bằng cách sử dụng một hệ thống phức tạp phản ánh hoạt động của các mạng nơ-ron của con người.

Mặc dù đã có một số dạng công nghệ hỗ trợ máy tính được sử dụng từ những năm 1990, AI ngày càng trở thành một chủ đề nóng. Khi AI đã được cải thiện, ngày càng có nhiều câu hỏi nảy sinh về ứng dụng của nó trong chẩn đoán hình ảnh. Các bác sĩ X-quang đang sử dụng AI trong thực hành hàng ngày như thế nào? AI sẽ thay đổi thực hành chẩn đoán hình ảnh trong những năm tới như thế nào? Có lẽ câu hỏi đáng sợ nhất là vai trò của các bác sĩ X-quang con người sẽ là gì?

Nếu chúng ta bắt đầu hiểu cách sử dụng AI theo cách tốt nhất, kỹ năng diễn giải hình ảnh của chúng ta sẽ tăng lên nhiều lần.

Để biết thêm thông tin về các ứng dụng hiện tại và tương lai của AI trong chẩn đoán hình ảnh, xem Phụ lục điện tử G. Trí tuệ Nhân tạo và Chẩn đoán Hình ảnh.

CÁC QUY ƯỚC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG SÁCH NÀY

Chữ in đậm được sử dụng rộng rãi trong toàn bộ văn bản này để làm nổi bật các điểm quan trọng, và vì đây là một cuốn sách chứa đầy những điểm cực kỳ quan trọng, nên có rất nhiều chữ in đậm. Các thuật ngữ mới lần đầu tiên xuất hiện dưới dạng in đậm và nghiêng.

• Các cạm bẫy chẩn đoán, các bẫy dương tính giả hoặc âm tính giả tiềm ẩn trên hành trình intrepid của bạn đến việc diễn giải đúng một hình ảnh, được báo hiệu bằng biểu tượng này: ⚠️
• Các điểm quan trọng đến mức ngay cả chữ in đậm cũng không thể diễn tả hết được báo hiệu bằng biểu tượng này: ➤
• Biểu tượng này có nghĩa là có thêm tài liệu hướng dẫn bổ sung hoặc bổ sung có sẵn trực tuyến: 💻
• Các điểm “cần nhớ” ở cuối các chương được báo hiệu bằng biểu tượng này: ✅

ĐÁP ÁN CÂU HỎI TÌNH HUỐNG 1

Chúng ta không thể nhìn thấy máu bên trong tim vì X-quang quy ước chỉ hiển thị một số lượng giới hạn các độ đậm. Dịch (máu) và mô mềm (cơ) có độ đậm gần như nhau trên X-quang quy ước nên không thể phân biệt được giữa máu và cơ của tim.

NHỮNG ĐIỂM CẦN NHỚ

• Ngày nay, hầu hết tất cả các hình ảnh được lưu trữ điện tử trên một hệ thống lưu trữ và truyền thông hình ảnh được gọi là PACS.
• X-quang quy ước (phim thường) được tạo ra bằng cách sử dụng bức xạ ion hóa được tạo ra bởi máy X-quang và được xem phổ biến nhất trên màn hình.
• Các máy X-quang như vậy tương đối rẻ, có sẵn rộng rãi và có thể được làm di động. Các hình ảnh bị giới hạn về dải độ đậm mà chúng có thể tiết lộ và do đó về phạm vi các dấu hiệu mà chúng có khả năng hiển thị.
• Có năm độ đậm X-quang cơ bản, được sắp xếp theo thứ tự ở đây từ trắng nhất đến đen nhất: kim loại, canxi (xương), dịch (mô mềm), mỡ và khí.
• Chụp cắt lớp vi tính sử dụng các mảng nguồn tia X và đầu dò quay nhanh và xử lý máy tính tinh vi để tăng dải độ đậm có thể nhìn thấy và hiển thị chúng ở bất kỳ mặt phẳng hình học nào.
• Máy quét CT đã trở thành nền tảng của hình ảnh cắt ngang. Chúng có giá vừa phải và cũng sử dụng bức xạ ion hóa để tạo ra hình ảnh.
• Siêu âm tạo ra hình ảnh bằng cách sử dụng các đặc tính âm học của mô và không sử dụng bức xạ ion hóa. Do đó, nó an toàn để sử dụng trong thai kỳ, trẻ em và phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ. Nó đặc biệt hữu ích trong việc phân tích các mô mềm và dòng máu.
• Các máy siêu âm ít tốn kém hơn, được sử dụng rộng rãi và đã được sản xuất nhỏ như các thiết bị cầm tay.
• Chụp cộng hưởng từ tạo ra hình ảnh dựa trên năng lượng có nguồn gốc từ các nguyên tử hydro được đặt trong một từ trường rất mạnh và chịu tác động của xung tần số vô tuyến. Dữ liệu được phân tích bởi các thuật toán máy tính mạnh mẽ để tạo ra hình ảnh ở bất kỳ mặt phẳng hình ảnh nào.
• Các máy MRI tương đối đắt tiền, đòi hỏi phải xây dựng địa điểm để đặt chúng và thường có chi phí vận hành cao hơn. Chúng đã trở thành nền tảng của hình ảnh thần kinh và đặc biệt hữu ích trong việc nghiên cứu cơ, dây chằng và gân.
• Nội soi huỳnh quang sử dụng bức xạ ion hóa để tạo ra hình ảnh theo thời gian thực của cơ thể, cho phép đánh giá chuyển động và định vị cũng như hình dung các chất cản quang bari hoặc iod di chuyển qua đường tiêu hóa, đường tiết niệu và các mạch máu.
• Y học hạt nhân sử dụng các đồng vị phóng xạ đã được tạo đặc tính để “nhắm mục tiêu” các cơ quan khác nhau của cơ thể nhằm đánh giá sinh lý và giải phẫu của các cơ quan đó. Không giống như các phương thức khác sử dụng bức xạ ion hóa, bệnh nhân có thể tạm thời là nguồn phơi nhiễm bức xạ trong các phim y học hạt nhân.
• Trí tuệ nhân tạo (AI) đã hỗ trợ các bác sĩ X-quang trong việc tối ưu hóa quy trình làm việc, định lượng một số quá trình bệnh lý và hỗ trợ trong một số chẩn đoán. Vai trò của nó sẽ mở rộng và được đánh giá liên tục trong những năm tới.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Fraser RS, Pare P, Fraser R, Pare PD. Synopsis of Diseases of the Chest. 2nd ed. Philadelphia: Saunders; 1994.
2. Goodman LR. Principles of Chest Roentgenology. 3rd ed. Philadelphia: Elsevier; 2007.
3. Greenspan A. Orthopedic Radiology: A Practical Approach. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins; 2000.
4. Grossman RL, Yousem DM. Neuroradiology: The Requisites. St. Louis: Mosby; 1994.
5. Guyton AC, Hall J. Textbook of Medical Physiology. 11th ed. Philadelphia: Saunders; 2005.

BẢNG CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ Y HỌC ANH-VIỆT (CHƯƠNG 1)