Hình ảnh x quang là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Các kỹ thuật chụp X quang

Chụp thẳng (plain radiography) là kỹ thuật cơ bản nhất, trong đó tia X chiếu qua cơ thể và in lên phim hoặc detector số hóa để tạo ảnh mặt phẳng. Kỹ thuật thường dùng tư thế thẳng đứng hoặc nằm ngửa, tùy vị trí cơ thể, để đánh giá gãy xương, tổn thương đường hô hấp hoặc ổ bụng.

Chụp cắt lớp vi tính (CT) thu nhận nhiều lát cắt mỏng quanh trục cơ thể bằng detector quay 360°, sau đó tái tạo ảnh 2D hoặc 3D với độ tương phản và phân giải mô mềm cao. CT đa lát (multislice CT) cho phép thu thập đồng thời 16–640 lát cắt, giảm thời gian scan và tăng tốc độ chụp .

• CT lồng ngực: chẩn đoán phổi thâm nhiễm, thuyên tắc động mạch phổi.
• CT sọ não: phát hiện xuất huyết, nhồi máu não.
• CT mạch (CTA): dùng thuốc cản quang tĩnh mạch, tái tạo đồ họa mạch máu.

Fluoroscopy cung cấp hình ảnh động, sử dụng xung tia X liên tục hoặc gián đoạn để quan sát chuyển động của cấu trúc giải phẫu và dụng cụ can thiệp. Kỹ thuật phổ biến trong đặt stent mạch, chụp thực quản nuốt barie và kiểm tra chức năng khớp .

Yếu tố ảnh hưởng chất lượng ảnh

Độ phân giải không gian (spatial resolution) quyết định khả năng phân biệt hai điểm gần kề, phụ thuộc vào kích thước detector, khoảng cách bệnh nhân–detector và chất lượng bộ lọc. Detector số hóa hiện đại đạt 3–5 line pairs/mm.

Độ tương phản (contrast resolution) phản ánh khả năng phát hiện chênh lệch cường độ giữa các mô. Window width/level trong phần mềm PACS điều chỉnh dải giá trị pixel để tối ưu hiển thị tổn thương. Tăng kVp làm giảm tương phản quang điện, tăng Compton, phù hợp quan sát mô mềm.

Yếu tố	Ảnh hưởng	Khắc phục
kVp	Độ xuyên thấu, tương phản	Tối ưu hóa theo vùng cơ thể
mA & thời gian	Độ ồn, chuyển động mờ	Tăng mA, rút ngắn thời gian
SID/SOD	Độ nét	Giảm khoảng cách
Chuyển động bệnh nhân	Ảnh mờ	Hướng dẫn thở, cố định

Những hiện tượng nhiễu (artifact) như vòng kim loại, băng nhựa, hoặc dữ liệu thiếu lát cắt có thể che lấp tổn thương. Phần mềm giảm nhiễu và thu lại dữ liệu (reconstruction) nhiều lần giúp cải thiện chất lượng ảnh.

Ứng dụng lâm sàng

Chẩn đoán gãy xương, trật khớp và bệnh lý cột sống bằng radiography là tiêu chuẩn đầu tay vì nhanh gọn và chi phí thấp. X quang ngực (chest X-ray) là xét nghiệm khởi đầu cho viêm phổi, tràn dịch màng phổi, tim to hoặc suy tim.

CT được ưu tiên trong cấp cứu như xuất huyết não, chấn thương sọ não, gãy phức tạp, hoặc đánh giá tổn thương nội tạng sau tai nạn. CTA cho phép khảo sát mạch vành, mạch cảnh, mạch phổi mà không cần xâm lấn.

• Chụp thực quản nuốt barie: phát hiện hẹp, dị vật, trào ngược dạ dày–thực quản.
• Chụp DEXA (Dual-energy X-ray Absorptiometry): đo mật độ xương chẩn đoán loãng xương.
• Fluoroscopy trong nội soi rối loạn vận động thực quản, thông tim can thiệp.

An toàn bức xạ và liều lượng

Nguyên tắc ALARA (As Low As Reasonably Achievable) yêu cầu tối thiểu hóa liều bệnh nhân trong khi vẫn đảm bảo chất lượng ảnh. Sử dụng tấm chì bảo hộ, che bảo vệ tuyến sinh sản và mắt, giảm thiểu tia tản.

Liều tương đương (equivalent dose) tính bằng Sievert (Sv) phản ánh nguy cơ tổn thương sinh học, trong đó 1 chest X-ray khoảng 0.1 mSv, CT ngực ~7 mSv. Tài liệu IAEA khuyến cáo giới hạn liều cho kỹ thuật viên nhắc nhở tuần hoàn giám sát liều cá nhân .

Giải thích và báo cáo ảnh

Quy trình đọc phim bao gồm xác thực thông tin bệnh nhân, kỹ thuật chụp, kiểm tra chất lượng ảnh và phát hiện dấu hiệu bất thường. Phân tích theo hệ thống: đánh giá xương – mô mềm – khí – tim mạch – bất thường khác.

Báo cáo y khoa sử dụng ngôn ngữ chuẩn mực (structured reporting) với các mục: chỉ định, kỹ thuật, phát hiện chính, kết luận và khuyến nghị khảo sát bổ sung. Hệ thống BI-RADS (vú), PI-RADS (tiền liệt tuyến) và LI-RADS (gan) tiêu chuẩn hóa đánh giá tổn thương theo mức độ nghi ngờ .

Hướng phát triển và xu hướng tương lai

Photon-counting CT là công nghệ mới sử dụng detector đếm photon riêng lẻ, cải thiện độ phân giải năng lượng và giảm liều. Hệ thống này cho phép phân tích vật liệu, tách mô mỡ và tạo ảnh với tương phản cao hơn .

Ứng dụng AI và deep learning trong tự động phát hiện nốt phổi, chẩn đoán gãy xương, giảm thời gian đọc phim và hỗ trợ điều trị. Các thuật toán segmentation và classification đang được tích hợp vào PACS để cảnh báo sớm tổn thương nguy hiểm.

Thiết bị X quang di động và cánh tay rô-bốt tăng cường khả năng tiếp cận tại giường bệnh, phòng cấp cứu và vùng xa. Công nghệ IoT kết nối thiết bị với hệ thống EMR giúp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh chóng, tối ưu quy trình khám chữa bệnh.

References

• RadiologyInfo.org: Computed Tomography (CT)
• RadiologyInfo.org: Fluoroscopy
• IAEA: Radiation Protection Guidance
• American College of Radiology: Reporting & Data Systems
• PMC: Photon-Counting CT: Current Status and Future Perspectives

Các kỹ thuật chụp X quang

Chụp thẳng (plain radiography) là phương pháp cơ bản, trong đó tia X đi qua cơ thể và tạo ảnh mặt phẳng bằng phim hoặc detector số hóa. Tư thế chụp thường bao gồm thẳng trước–sau (PA), bên (lateral) và chế độ nghiêng (oblique) để tối ưu hóa hình ảnh cấu trúc giải phẫu.

Chụp cắt lớp vi tính (CT) sử dụng detector quay quanh cơ thể, thu nhận hàng trăm lát cắt mỏng cho khả năng tái tạo 3D với độ tương phản mô mềm vượt trội. CT đa lát (multislice CT) với 16–640 dãy detector cho phép scan toàn thân trong vài giây, giảm chuyển động mờ và liều bệnh nhân RadiologyInfo.org.

Fluoroscopy cung cấp hình ảnh động thời gian thực bằng xung tia X liên tục hoặc gián đoạn, hữu ích trong can thiệp tim mạch, đặt catheter và khảo sát nhu động tiêu hóa. Hệ thống C-arm di động cho phép linh hoạt trong phòng mổ và phòng khẩn cấp, hỗ trợ hướng dẫn dụng cụ dưới quan sát trực tiếp.

• Digital Radiography (DR): detector phẳng thay phim, độ nhạy cao, giảm liều.
• Computed Radiography (CR): dùng cassette chứa phosphor plate, chi phí thấp hơn DR.
• Tomosynthesis: chụp nhiều góc, tái tạo ảnh lát cắt mỏng, ứng dụng trong phát hiện ung thư vú.

Yếu tố ảnh hưởng chất lượng ảnh

Độ phân giải không gian phụ thuộc vào kích thước pixel của detector, khoảng cách nguồn–bề mặt bệnh nhân (SID) và chất lượng lưới chống tán xạ. Detector DR hiện đại đạt 3–5 line pairs/mm, đáp ứng yêu cầu chẩn đoán tổn thương nhỏ như vết nứt vi mô.

Độ tương phản được xác định bởi sự chênh lệch hấp thụ tia X giữa các mô, có thể điều chỉnh bằng điện áp ống (kVp) và dải cửa sổ (window width/level) trong hậu xử lý số. Tăng kVp giảm tương phản xương–mô mềm, tạo ảnh sáng hơn nhưng phù hợp cho các vùng dày như ngực.

Yếu tố	Ảnh hưởng	Biện pháp tối ưu
kVp	Độ xuyên thấu & tương phản	Chọn 60–80 kVp cho khớp chi, 110–130 kVp cho ngực
mA & thời gian	Độ ồn & chuyển động mờ	Tăng mA, rút ngắn thời gian
SID	Độ nét & biến dạng phóng đại	Giữ SID 100–150 cm
Lưới tán xạ	Giảm tương phản	Sử dụng lưới 8:1–12:1 phù hợp

Artifact do kim loại, chuyển động bệnh nhân hoặc lỗi receptor có thể che khuất tổn thương. Sử dụng phần mềm giảm nhiễu và chụp lại vị trí cần thiết giúp tối ưu hóa chất lượng ảnh.

Ứng dụng lâm sàng

Radiography là tiêu chuẩn vàng trong chẩn đoán gãy xương, trật khớp, viêm phổi và bệnh lý tim mạch. X quang ngực thẳng (CXR) giúp phát hiện tràn dịch màng phổi, u phổi, và đánh giá tim to trong suy tim NCBI Bookshelf.

CT cấp cứu được ưu tiên cho chấn thương sọ não, xuất huyết nội sọ, gãy xương phức tạp và đánh giá tổn thương nội tạng sau tai nạn. CT mạch (CTA) dùng thuốc cản quang tĩnh mạch để khảo sát mạch máu, phát hiện thuyên tắc hoặc dị dạng mạch máu.

• Chụp DEXA (Dual-energy X-ray Absorptiometry): đo mật độ xương, chẩn đoán loãng xương.
• Fluoroscopy nuốt barie: khảo sát thực quản, xác định hẹp và rối loạn vận động.
• Angiography kỹ thuật số (DSA): can thiệp động mạch vành, đặt stent dưới quan sát thời gian thực.

Ứng dụng lâm sàng khác bao gồm hình ảnh nha khoa, chụp mầm răng, khảo sát ổ khớp vai và hông, cũng như kiểm tra thực quản và dạ dày bằng barie.

An toàn bức xạ và liều lượng

Nguyên tắc ALARA (As Low As Reasonably Achievable) là tiêu chuẩn trong quản lý liều, yêu cầu cân bằng giữa chất lượng ảnh và liều bệnh nhân. Thiết bị phải hiệu chuẩn định kỳ, kỹ thuật viên sử dụng áo chì, tường chì và che bảo vệ vùng nhạy cảm.

Liều tương đương (equivalent dose) tính bằng Sievert (Sv) phản ánh nguy cơ tổn thương sinh học. Ví dụ, một X quang ngực khoảng 0.1 mSv, CT ngực 5–7 mSv; các khuyến cáo IAEA và AAPM đặt ngưỡng liều tham chiếu để giám sát và hạn chế tích lũy liều bệnh nhân AAPM Report No.205.

• Giảm liều: tăng kVp, giảm mAs, dùng lưới tán xạ thích hợp.
• Bảo vệ: áo chì, che bảo vệ tuyến sinh sản và mắt.
• Giám sát: dosimeter cá nhân cho nhân viên.

Giải thích và báo cáo ảnh

Quy trình đọc phim gồm xác minh thông tin bệnh nhân, kỹ thuật chụp và kiểm tra chất lượng ảnh. Báo cáo y khoa theo cấu trúc chuẩn: chỉ định, phương pháp, phát hiện chính, kết luận và khuyến nghị.

Structured reporting sử dụng các hệ thống phân loại như BI-RADS cho vú, PI-RADS cho tiền liệt tuyến và LI-RADS cho gan, giúp tiêu chuẩn hóa đánh giá mức độ nghi ngờ, hỗ trợ quyết định lâm sàng ACR RADS.

• Đánh giá xương: gãy, tổn thương tiêu xương, dị dạng.
• Đánh giá mô mềm: vôi hóa, khối u, tổn thương mạch máu.
• Đánh giá khác: khí, dịch, dị vật.

Hướng phát triển và xu hướng tương lai

Photon-counting CT (PCCT) là công nghệ đếm photon riêng lẻ, cho độ phân giải năng lượng cao và giảm liều 30–50%, đồng thời phân tách mô mỡ, canxi và máu tốt hơn PMC Advances in PCCT.

AI và deep learning tích hợp vào PACS tự động phát hiện nốt phổi, gãy xương và đánh giá mật độ xương, giảm thời gian đọc phim và tăng độ nhạy. Thuật toán segmentation cho phép phân tách cấu trúc giải phẫu, hỗ trợ lập kế hoạch phẫu thuật và điều trị bức xạ.

Thiết bị X quang di động và cánh tay rô-bốt ngày càng phổ biến trong ICU và phòng mổ, đảm bảo tiếp cận nhanh với bệnh nhân nặng. IoT kết nối thiết bị với hệ thống EMR giúp lưu trữ, truy xuất dữ liệu tức thời và hỗ trợ tele-radiology tại khu vực khó tiếp cận.

References

• RadiologyInfo.org: X-ray
• NCBI Bookshelf: Principles of Radiographic Imaging
• IAEA: Radiation Protection Guidance
• AAPM Report No.205: Diagnostic Reference Levels
• PMC: Advances in Photon-Counting CT