ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu hiệu quả mơ hình hiệu chỉnh
nhiễu suy giảm trong chụp xạ hình tưới máu
cơ tim bằng máy SPECT
Chu Minh Đức


Ngành Kỹ thuật Hạt nhân

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Văn Thái
Chữ ký của GVHD

Viện:

Viện Vật lý Kỹ thuật

HÀ NỘI, 07/2023
1


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Chu Minh Đức
Đề tài luận văn: Nghiên cứu hiệu quả mô hình hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trong

chụp xạ hình tưới máu cơ tim bằng máy SPECT
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hạt nhân.
Mã số SV: 20212074M
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 11/07/2023 với
các nội dung sau:
1.
2.
3.
4.

Bổ sung bản cam kết.
Sửa bảng viết tắt và lỗi văn bản.
Thêm nội dung về mơ tả về hệ thống SPECT/CT.
Chỉnh sửa hình vẽ bảng biểu trong luận văn.
Ngày 24 tháng 07 năm 2023

Giảng viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn: “Nghiên cứu hiệu quả mơ hình hiệu chỉnh nhiễu
suy giảm trong chụp xạ hình tưới máu cơ tim bằng máy SPECT” là của cá nhân tôi và
chưa được công bố. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hồn tồn

trung thực và hồn tồn khơng sao chép hoặc sử dụng kết quả của đề tài tương tự.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thơng
tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép cơng bố.
Nếu phát hiện có sự sao chép kết quả của đề tài nghiên cứu nào khác, tôi hoàn toàn
xin chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 24 tháng 7 năm 2023
Tác giả luận văn

Chu Minh Đức
3


LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận văn thạc sỹ này tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến TS.
Nguyễn Văn Thái hiện đang công tác tại viện Vật lý kỹ thuật đã tận tình hướng dẫn
tơi trong q trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cám ơn các bác sỹ, kỹ thuật viên, cán bộ làm việc tại Khoa Y
học hạt nhân bệnh viện Trung ương Quân Đội 108 đã luôn tạo điều kiện cho tôi trong
q trình thu thập dữ liệu thực hiện luận văn.
Tơi cũng xin cám ơn các các thầy cô trong viện Vật lý kỹ thuật, Đại học Bách
Khoa Hà nội đã hết lòng giảng dạy, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho
tơi trong q trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng tôi xin kính chúc thầy, cơ dồi dào sức khỏe và thành cơng trong sự
nghiệp. Đồng kính chúc các anh, chị cán bộ làm việc tại Khoa Y học hạt nhân và Khoa
Trang bị Bệnh viện Trung ương quân đội 108 dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều
thành công trong cuộc sống.

Hà Nội, ngày 24 tháng 07 năm 2023
Học viên.


Chu Minh Đức

4


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Bệnh động mạch vành là một trong những bệnh lý đáng quan tâm trong xã hội
hiện đại ngày nay bởi số lượng bệnh nhân mắc bệnh đang ngày một gia tăng. Bệnh
động mạch vành có thể dẫn đến nhiều di chứng nguy hiểm như nhồi máu cơ tim, đột
quỵ, phình mạch và thậm chí có thể dẫn đến tử vong. Bên cạnh đó, chi phí điều trị
bệnh động mạch vành là rất cao, đặc biệt đối với những bệnh nhân nặng hay có tiền
sử bệnh lý phức tạp. Do đó, chẩn đốn và phát hiện sớm bệnh động mạch vành giúp
điều trị hiệu quả, tăng khả năng sống sót và giảm thiểu chi phí cho bệnh nhân.
Phương pháp chẩn đoán phát hiện bệnh động mạch vành thường dựa trên kỹ
thuật chụp xạ hình tưới máu cơ tim MPI (Myocardial Perfusion Imaging) sử dụng
thiết bị chụp ảnh SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). Tuy
nhiên, độ chính xác trong việc chẩn đốn có bệnh hay khơng có bệnh của bác sĩ dựa
trên nhiều yếu tố, trong đó một số yếu tố quan trọng có thể kể đến như: chất lượng
hình ảnh chụp, trình độ, kinh nghiệm của bác sĩ. Một trong những yếu tố ảnh hưởng
đến chất lượng ảnh chụp SPECT là hiệu ứng suy giảm của bức xạ khi đi qua các tế
bào, mô, cơ quan cơ thể gây ra nhiễu suy giảm trên ảnh. Nhiễu suy giảm gây ra các
vùng khuyết xạ trên hình ảnh SPECT MPI, gây khó khăn trong phân biệt khuyết xạ
do bệnh động mạch vành hay do nhiễu suy giảm, làm giảm độ đặc hiệu của phương
pháp và dẫn đến dương tính giả trong chẩn đoán.
Phương pháp hiệu quả nhất trong hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trên ảnh chụp
SPECT xạ hình MPI hiện nay là trang bị thêm một thiết bị chụp cắt lớp CT. Bên cạnh
việc cung cấp hình ảnh cấu trúc có độ phân giải cao (thơng tin giải phẫu bổ sung), kỹ
thuật này có thể tạo bản đồ hiệu chỉnh suy giảm cho từng bệnh nhân với độ nhiễu
tương đối thấp và chất lượng hình ảnh cao. Tuy nhiên, các bản đồ hiệu chỉnh suy giảm

này thường xuất hiện sai lệch giữa quá trình chụp ảnh phát xạ và chụp ảnh truyền qua
do chuyển động không đồng bộ của các khối ghi nhận hình ảnh hoặc do chuyển động
tự phát của bệnh nhân, hơn nữa còn gây tăng liều cho bệnh nhân cũng như giá thành
thiết bị. Bên cạnh đó, theo thống kê số lượng hệ thiết bị kết hợp chụp SPECT và CT
cũng chỉ chiếm khoảng 20% tổng số các thiết bị chụp ảnh SPECT trên thế giới.
Gần đây, các phương pháp tiếp cận dựa trên trí tuệ nhân tạo, đặc biệt là các
thuật toán học sâu, đã cách mạng hóa việc tạo ra bản đồ hiệu chỉnh suy giảm cho từng
bệnh nhân mà khơng cần hình ảnh giải phẫu từ thiết bị chụp cắt lớp CT. Do vậy đề tài
nghiên cứu trong luận văn được thực hiện nhằm khảo sát hiệu năng và đánh giá khả
năng áp dụng một số mơ hình học sâu tự tạo bản đồ hiệu chỉnh nhiễu suy giảm ứng
dụng trong chụp xạ hình tưới máu cơ tim bằng thiết bị SPECT tại Bệnh viện Trung
ương Quân đội 108. Chương 1 của luận văn trình bày tổng quan về kỹ thuật xạ hình
tưới máu cơ tim ứng dụng trong chẩn đoán các bệnh lý động mạch vành, các phương
pháp hiệu chỉnh nhiễu suy giảm, từ đó tập trung phân tích tổng quan tình hình nghiên
cứu áp dụng mơ hình học sâu để hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trong kỹ thuật xạ hình
5


tưới máu cơ tim MPI sử dụng thiết bị SPECT để đưa ra luận chứng luận cứ cho mục
tiêu và đối tượng của đề tài. Chương 2 tập trung trình bày các mơ hình kiến trúc mạng
học sâu đã được sử dụng trong các nghiên cứu trước đây để hiệu chỉnh nhiễu suy giảm
trong xạ hình tưới máu cơ tim, trong đó có đi sâu phân tích ưu nhược điểm của từng
phương pháp từ đó lựa chọn cấu trúc mạng phù hợp với dữ liệu bài tốn nghiên cứu,
các thơng số và phương pháp đánh giá độ đặc hiệu của phương pháp. Chương 3 trình
bày các kết quả phân tích và đánh giá các thông số, so sánh độ đặc hiệu các mơ hình
học sâu tiên tiến với mơ hình lựa chọn, từ đó đưa ra các khuyến cáo và đề xuất cho
các nghiên cứu và ứng dụng tiềm năng trong tương lai.
Từ khố: Xạ hình tưới máu cơ tim, mạng học sâu, nhiễu suy giảm.

6



MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................................... 9
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................... 11
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 12
CHƯƠNG I. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN............................................................................. 14
1.1.

Bệnh lý tim mạch và phương pháp xạ hình tưới máu cơ tim. ......................................... 14

1.1.1.

Bệnh lý tim mạch .................................................................................................. 14

1.1.2.

Xạ hình tưới máu cơ tim........................................................................................ 17

1.2.

Hệ thống gamma camera SPECT. ................................................................................. 20

1.2.1.

Cấu tạo của hệ thống SPECT................................................................................. 21

1.2.2.

Nguyên lý hoạt động. ............................................................................................ 24


1.3.

Suy giảm bức xạ và phương pháp hiệu chỉnh hình ảnh tưới máu cơ tim. ........................ 25

1.3.1.

Suy giảm bức xạ.................................................................................................... 25

1.3.2.

Phương pháp hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trong xạ hình tưới máu cơ tim ................. 28

1.4.

Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu. ............................................................................... 33

CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ..................................................................... 35
2.1.

Quy trình xạ hình tưới máu cơ tim và thơng số đánh giá. ............................................... 35

2.2.

Mơ hình hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trong xạ hình SPECT tim. ...................................... 37

2.2.1.

Mơ hình máy học hiệu chỉnh suy giảm ................................................................. 37


2.2.2.

Các mơ hình máy học tiêu biểu............................................................................. 40

2.3.

Thiết lập bài toán và phương pháp nghiên cứu .............................................................. 47

2.3.1.

Lựa chọn kiến trúc mạng ....................................................................................... 47

2.3.2

Phương pháp huấn luyện và thử nghiệm ................................................................ 49

2.3.3.

Phương pháp đánh giá kết qủa ............................................................................... 51

2.3.4.

Đánh giá giá trị hình ảnh hiệu chỉnh trong hình ảnh lâm sàng ................................ 53

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 56
3.1.

Kết quả và đánh giá. ..................................................................................................... 56

3.2.


Bàn luận ....................................................................................................................... 68

Kết luận. ..................................................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................... 71

7


DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
AC
AI
ANT
BMI
CAD
CAE
CNN
CT
DCPX
DICOM
ĐVPX
ECG
GAN
LAD
LCX
MPI
MIBI
MSE
NC

PET
POS
PSNR
RCA
SA
SDS
SEP
SPECT
SSIM
SSS
TPD
VLA

Tên tiếng anh
Attenuation Correction
Artificial Intelligence
Anterior
Body Mass Index
Coronary Artery Disease
Convolutional Autoencoder
Convolutional Neural Network
Computerized Tomography
Digital Imaging and
Communications in Medicine
Electrocardiogram
Global Area Network
Left Anterior Descending
Left Circumflex
Myocardial Perfusion Imaging
99m


Tên tiếng việt
Hiệu chỉnh suy giảm
Trí tuệ nhân tạo
Chụp phía trước
Chỉ số khối cơ thể
Bệnh động mạch vành
Bộ mã tự động tích chập
Mạng tích chập
Chụp cắt lớp vi tính
Dược chất phóng xạ
Hình ảnh kỹ thuật số và truyền
thơng trong y học
Đồng vị phóng xạ
Điện tâm đồ
Kiến trúc mạng GAN
Nhánh tim trước trái
Nhánh tim mũ trái
Kỹ thuật xạ hình tưới máu cơ tim
99m

Tc-sestamibi

Tc-sestamibi

Mean Square Error
Non-Attenuation Correction
Positron Emission
Tomography
Posterior

Peak Signal-to-Noise Ratio
Right Coronary Arteries
Short Axis
Summed Differences Score
Septal
Single Photon Emission
Computed Tomography
Structural Similarity Index
Measurement
Summed Stress Score
Total Perfusion Deficit
Vertical Long Axis

8

Sai số tồn phương trung bình
Khơng hiệu chỉnh suy giảm
Chụp cắt lớp phát xạ positron
Chụp từ phía sau
Tỉ số tín hiệu cực đại trên nhiễu
Nhánh tim phải
Lát cắt trục ngắn
Tổng điểm khuyết xạ
Vách
Chụp cắt lớp phát xạ đơn photon
Chỉ số cấu trúc tương đồng
Tổng điểm tưới máu pha gắng sức
Tổng lượng máu thiếu hụt
Lát cắt dài dọc



DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bệnh động mạch vành ............................................................................... 15
Hình 1.2. Phương pháp điện tâm đồ.......................................................................... 16
Hình 1.3. Phương pháp siêu âm tim .......................................................................... 17
Hình 1.4. Hình ảnh các lát cắt tim cắt theo các trục của một người bình thường, theo
3 trục khơng gian: trục ngắn (Short Axis), trục dài nằm ngang (Horizontal Long
Axis), trục dài đứng dọc (Vertical Long Axis). Ghi hình bằng máy SPECT với
99mTc - MIBI, ở hai pha: Pha gắng sức (stress) và pha nghỉ (rest). ........................ 19
Hình 1.5. Các trục cắt theo cấu trúc tim ................................................................... 20
Hình 1.6. 17 phân bố vùng tim (bull’s eye). LAD = left anterior descending (nhánh
xuống trước trái), LCX = left circumflex (nhánh mũ trái), RCA = right coronary
arteries (các động mạch vành phải) ........................................................................... 20
Hình 1.7. Phát triển y học hạt nhân ở Việt Nam giai đoạn 2012-2020 .................... 21
Hình 1.8. Sơ đồ khối hệ thống SPECT ..................................................................... 21
Hình 1.9. Cấu tạo khối đầu đo................................................................................... 22
Hình 1.10. Các loại ống chuẩn trực........................................................................... 22
Hình 1.11. Cấu tạo ống nhân quang .......................................................................... 23
Hình 1.12. Đường tín hiệu từ PMT tới bộ tiền khuyếch đại ..................................... 24
Hình 1.13. Hệ số suy giảm khối (μm) cho xương và cơ trong khoảng 10 đến 1000
keV [5]....................................................................................................................... 26
Hình 1.14. Hình ảnh khuyết xạ do nhiễu suy giảm khi chụp xạ hình tim................. 27
Hình 1.15. Hình ảnh các lát cắt tim bình thường và bất thường ............................... 27
Hình 1.16. Hình ảnh máy SPECT/CT discovery 670 của hãng Ge health care ........ 29
Hình 1.17. Hình ảnh sinh ra từ các mơ hình học máy so với ảnh hiệu chỉnh từ CT . 31
Hình 1.18. Gia tăng tỉ lệ phát hiện các nhánh không tổn thương khi hiệu chỉnh suy
giảm hình ảnh ............................................................................................................ 33
Hình 2.1. Quy trình chụp xạ hình tưới máu cơ tim 2 ngày sử dụng TC99m............... 35
Hình 2.2. Giao diện làm việc với hình ảnh SPECT tim ............................................ 36
Hình 2.3. Hình ảnh bệnh nhân với tim bình thường. ................................................ 36

Hình 2.4. Sơ đồ quy trình quá trình học máy sinh ra ảnh. ........................................ 38
Hình 2.5. Dữ liệu hình ảnh lưu trữ trong file DICOM .............................................. 39
Hình 2.6. Quy trình thu thập dữ liệu file DICOM. ................................................... 40
Hình 2.7. Kiến trúc tổng quát của AutoEncoder ....................................................... 40
Hình 2.8. Mơ hình AutoEncoder thơng thường ........................................................ 41
Hình 2.9. Mơ hình AutoEncoder trong lọc nhiễu. .................................................... 41
Hình 2.10. Mơ hình AutoEncoder trong nghiên cứu nhóm tác giả Murata 2021 ..... 42
Hình 2.11. Kiến trúc mạng U-Net ............................................................................. 43
Hình 2.12. Mơ hình U-Net trong nghiên cứu nhóm tác giả Sakaguchi 2021 ........... 44
Hình 2.13. Mơ hình Unet trong nghiên cứu nhóm tác giả Yang 2021...................... 45
Hình 2.14. Quy trình huấn luyện mạng GAN ........................................................... 46
Hình 2.15. Kiến trúc 3DUnet-GAN trong hiệu chỉnh suy giảm ............................... 48
9


Hình 2.16 : Sơ đồ huấn luyện mơ hình học máy hiệu chỉnh suy giảm ..................... 49
Hình 2.17. Quy trình huấn luyện mơ hình học máy .................................................. 50
Hình 2.18. Giao diện phần mềm hiệu chỉnh suy giảm trên ảnh SPECT. .................. 54
Hình 2.19. Giao diện phần mềm đọc ảnh SPECT tim .............................................. 54
Hình 3.1. Biểu đồ kết quả ME và MAE .................................................................... 58
Hình 3.2. Biểu đồ RMSE .......................................................................................... 59
Hình 3.3. Biểu đồ kết quả SSIM và PSNR ............................................................... 59
Hình 3.4. Kết quả định lượng về chỉ số SSS của hình ảnh xạ hình tim đối với các mơ
hình hiệu chỉnh suy giảm .......................................................................................... 61
Hình 3.5. Kết quả định lượng về chỉ số TDP (%) của hình ảnh xạ hình tim đối với
các mơ hình hiệu chỉnh suy giảm .............................................................................. 61
Hình 3.6. Kết quả định lượng về chỉ số SS (%) của hình ảnh xạ hình tim đối với các
mơ hình hiệu chỉnh suy giảm .................................................................................... 62
Hình 3.7. Hình ảnh cực so sánh giữa ảnh NAC- AC- và Gen AC ............................ 62
Hình 3.8. Khuyết xạ của bệnh nhân có BMI lớn trên hình NC và AC ..................... 65

Hình 3.9. Hình ảnh lát cắt dài dọc (VLA) và lát cắt trục ngắn (SA) của tim khiếm
khuyết. ....................................................................................................................... 65
Hình 3.10. Hình ảnh lát cắt tim của bệnh nhân nữ có khuyết xạ tại LCX ............... 66
Hình 3.11. Bảng kết quả độ nhạy và đồ đặc hiệu của bác sỹ với các bộ ảnh dữ liệu 68

10


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Giá trị các phương thức xét nghiệm kiểm tra bệnh lý tim [20] ................ 37
Bảng 2.1. Một số đặc điểm của nhóm bệnh nhân đánh giá....................................... 56
Bảng 3.1. Thống kê tổn thương tim .......................................................................... 56
Bảng 3.2. Bảng chia mẫu. ......................................................................................... 56
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá…………………………………………………………57
Bảng 3.4. Thống kê mơ tả phân tích q trình tưới máu tim qua hình ảnh MPISPECT cho các mơ hình hiệu chỉnh suy giảm bằng phần mềm Xeleris...………….60
Bảng 3.5. Thống kê chẩn đoán trên tập ảnh chưa hiệu chỉnh...…………………….63
Bảng 3.6. Thống kê chẩn đốn trên tập ảnh có hiệu hình bằng máy CT và mô hiệu
chỉnh suy giảm. ....................................................................................................... 666

11


MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu
Bệnh động mạch vành là một trong những bệnh lý đáng quan tâm trong xã hội
hiện đại ngày nay bởi số lượng bệnh nhân mắc bệnh đang ngày một gia tăng. Bệnh
động mạch vành có thể dẫn đến nhiều di chứng nguy hiểm như nhồi máu cơ tim, đột
quỵ, phình mạch và thậm chí có thể dẫn đến tử vong. Bên cạnh đó, chi phí điều trị
bệnh động mạch vành là rất cao, đặc biệt đối với những bệnh nhân nặng hay có tiền
sử bệnh lý phức tạp. Do đó, chẩn đoán và phát hiện sớm bệnh động mạch vành giúp

điều trị hiệu quả, tăng khả năng sống sót và giảm thiểu chi phí cho bệnh nhân.
Phương pháp chẩn đốn phát hiện bệnh động mạch vành thường dựa trên kỹ
thuật chụp xạ hình tưới máu cơ tim MPI (Myocardial Perfusion Imaging) sử dụng
thiết bị chụp ảnh SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). Tuy
nhiên, độ chính xác trong việc chẩn đốn có bệnh hay khơng có bệnh của bác sĩ dựa
trên nhiều yếu tố, trong đó một số yếu tố quan trọng có thể kể đến như: chất lượng
hình ảnh chụp, trình độ, kinh nghiệm của bác sĩ. Một trong những yếu tố ảnh hưởng
đến chất lượng ảnh chụp SPECT là hiệu ứng suy giảm của bức xạ khi đi qua các tế
bào, mô, cơ quan cơ thể gây ra nhiễu suy giảm trên ảnh. Nhiễu suy giảm gây ra các
vùng khuyết xạ trên hình ảnh SPECT MPI, gây khó khăn trong phân biệt khuyết xạ
do bệnh động mạch vành hay do nhiễu suy giảm, làm giảm độ đặc hiệu của phương
pháp và dẫn đến dương tính giả trong chẩn đốn.
Để giải quyết vấn đề này, nhiều giải pháp đã được đưa ra như chụp nằm sấp,
cải tiến thuật toán tái tạo và hiệu quả nhất bây giờ là gắn thêm một máy chụp cắt lớp
vi tính (CT) vào cùng máy SPECT. Tuy nhiên, giá thành máy SPECT sẽ tăng lên đáng
kể, kèm theo đó là các chi phí về phịng ốc và làm tăng nguy cơ mất an toàn bức
xạ…Thêm vào đó, theo thống kê, số lượng máy SPECT đơn thuần đang chiếm khoảng
80 % trên thế giới nên giải quyết được nhiễu suy giảm mà vẫn tận dụng được những
máy này có ý nghĩa quan trọng.
Gần đây, các phương pháp tiếp cận dựa trên trí tuệ nhân tạo, đặc biệt là các
thuật tốn học sâu, đã cách mạng hóa việc tạo ra bản đồ hiệu chỉnh suy giảm cho từng
bệnh nhân mà khơng cần hình ảnh giải phẫu từ thiết bị chụp cắt lớp CT. Do vậy đề tài
nghiên cứu trong luận văn được thực hiện nhằm khảo sát hiệu năng và đánh giá khả
năng áp dụng một số mô hình học sâu tự tạo bản đồ hiệu chỉnh nhiễu suy giảm ứng
dụng trong chụp xạ hình tưới máu cơ tim bằng thiết bị SPECT tại Bệnh viện Trung
ương Quân đội 108. Nội dung của luận văn được thể hiện trong 3 chương như sau:
Chương 1: Tổng Quan
Chương này trình bày tổng quan về kỹ thuật xạ hình tưới máu cơ tim ứng dụng
trong chẩn đoán các bệnh lý động mạch vành, các phương pháp hiệu chỉnh nhiễu suy
giảm, từ đó tập trung phân tích tổng quan tình hình nghiên cứu áp dụng mơ hình học

12


sâu để hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trong kỹ thuật xạ hình tưới máu cơ tim MPI sử dụng
thiết bị SPECT để đưa ra luận chứng luận cứ cho mục tiêu và đối tượng của đề tài.
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Chương này tập trung trình bày các mơ hình kiến trúc mạng học sâu đã được sử
dụng trong các nghiên cứu trước đây để hiệu chỉnh nhiễu suy giảm trong xạ hình tưới
máu cơ tim, trong đó có đi sâu phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp từ đó
lựa chọn cấu trúc mạng phù hợp với dữ liệu bài tốn nghiên cứu, các thơng số và
phương pháp đánh giá độ đặc hiệu của phương pháp.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương này trình bày các kết quả phân tích và đánh giá các thơng số, so sánh
độ đặc hiệu các mơ hình học sâu tiên tiến với mơ hình lựa chọn, từ đó đưa ra các
khuyến cáo và đề xuất cho các nghiên cứu và ứng dụng tiềm năng trong tương lai.

13


CHƯƠNG I. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. Bệnh lý tim mạch và phương pháp xạ hình tưới máu cơ tim.
1.1.1. Bệnh lý tim mạch
Tại các quốc gia trên thế giới, nguyên nhân gây tử vong và tàn phế hàng đầu
phải kể đến đó là bệnh về tim mạch. Tại các nước đang phát triển, bệnh tim mạch
cũng có xu hướng gia tăng, chiếm 34,2% số tử vong chung trên toàn thế giới mỗi năm
cho dù đã có nhiều phương pháp điều trị hữu hiệu. Ở Việt Nam, số người chết vì bệnh
tim mạch khoảng 200.000 người, chiếm ¼ tổng số ca tử vong hằng năm. Theo thống
kê, cứ 3 người trưởng thành thì có 1 người có nguy cơ tim mạch. Số liệu trên được
đưa ra tại tọa đàm "Vì trái tim khỏe Việt Nam" diễn ra tại bệnh viện Tim Hà Nội năm
2015. Bệnh động mạch vành là bệnh lý phổ biến về tim mạch và là nguyên nhân gây

tử vong hàng đầu ở cả hai giới tính, chiếm khoảng một phần ba số ca tử vong. Tỷ lệ
tử vong do bệnh động mạch vành ở những người đàn ông da trắng khoảng 1/10.000 ở
tuổi 25-34 và gần 1/100 ở độ tuổi 55-64. Tỷ lệ tử vong do bệnh động mạch vành ở
những người đàn ông tuổi từ 35 đến 44 gấp 6,1 lần so với phụ nữ có độ tuổi tương
ứng. Tỷ lệ tử vong ở phụ nữ tăng lên sau khi mãn kinh, và ở tuổi 75, bằng hoặc thậm
chí cao hơn nam giới. Ở hầu hết các nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam, bệnh
động mạch vành CAD (coronary artery disease) là vấn đề quan tâm hàng đầu của y
học hiện đại vì tỷ lệ mắc ngày càng cao và là một trong những nguyên nhân chính gây
tử vong và mất sức lao động.
Thơng thường, nguyên nhân mắc bệnh động mạch vành thường do xơ vữa mạch
vành (sự lắng đọng cục bộ của các khối lipid trong các động mạch vành lớn và trung
bình), ít phổ biến hơn là do co thắt mạch vành (Hình 1.1). Sự rối loạn nội mạc mạch
máu có thể làm tăng xơ vữa động mạch và góp phần làm co thắt động mạch vành. Với
tầm quan trọng ngày càng tăng, rối loạn chức năng nội mạc mạch máu hiện tại cũng
được công nhận là nguyên nhân gây ra chứng đau thắt ngực do khơng có hẹp động
mạch vành hoặc co thắt mạch vành. Nguyên nhân hiếm gặp bao gồm tắc mạch động
mạch vành do huyết khối, tách động mạch vành, phình mạch (ví dụ như trong bệnh
Kawasaki) và viêm mạch máu (ví dụ như ở bệnh lupus ban đỏ hệ thống, giang mai).
Xơ vữa động mạch làm dày thành động mạch, xâm lấn dần vào trong lòng mạch
gây hẹp khẩu kính, dẫn đến giảm lưu lượng dịng chảy gây triệu chứng thiếu máu cục
bộ cơ tim. Thêm nữa, mảng xơ vữa cũng có thể bị rách, vỡ tạo điều kiện hình thành
huyết khối gây bít tắc lịng mạch, dẫn đến biến chứng nặng nề là nhồi máu cơ tim cấp.

14


Hình 1.1. Bệnh động mạch vành
Có nhiều phương pháp để chẩn đốn bệnh động mạch vành, có thể chia ra đối
với các phương pháp lâm sàng và các phương pháp cận lâm sàng. Đối với chẩn đoán
trên lâm sàng, bác sĩ sẽ đánh giá các dấu hiệu và triệu chứng, nhận diện cơn đau thắt

ngực không ổn định hoặc các dạng khác của hội chứng mạch vành cấp. Điều này được
thực hiện thông qua việc thăm hỏi xác định các vấn đề như:
• Tính chất cơn đau ngực
• Tiền sử bệnh
• Yếu tố nguy cơ (chẳng hạn như tiền sử gia đình mắc bệnh tim sớm, rối
loạn lipid máu, đái tháo đường, tăng huyết áp, hút thuốc lá…)
Tính chất cơn đau ngực (một cơn đau ngực điển hình) cần có đủ 3 tiêu chí:
• Xuất hiện khi gắng sức.
• Giảm trong vòng 5 phút sau khi nghỉ hoặc sử dụng viên ngậm nitrate.
• Đau kiểu bóp nghẹt hoặc đè nặng sau xương ức, có thể lan lên cổ, hàm
dưới, vai hoặc cánh tay.
Trường hợp có 2 trong 3 tiêu chí trên sẽ được gọi là đau thắt ngực khơng điển
hình. Nếu chỉ có 1 trong 3 tiêu chí thì đây không phải đau thắt ngực.
Các phương pháp cận lâm sàng có để kể đến như:
Điện tâm đồ: Đây là biện pháp đơn giản nhất giúp phát hiện những dấu hiệu
của bệnh mạch vành. Điện tâm đồ là những tín hiệu xung điện trong quá trình hoạt
động của quả tim (Hình 1.2). Thông qua điện tâm đồ, bệnh nhân sẽ được phát hiện
những biểu hiện của thiếu máu cơ tim, hoại tử cơ tim cũng như những biến chứng của
bệnh tim mạch như dày thành tim, dãn buồng tim và rối loạn nhịp.

15


Hình 1.2. Phương pháp điện tâm đồ
Điện tâm đồ là xét nghiệm khơng xâm lấn, đơn giản, ít tốn kém và được thực
hiện rất nhanh. Tuy nhiên, sự tương quan của điện tâm đồ và bệnh mạch vành không
phải lúc nào cũng chính xác. Có những trường hợp bệnh nhân bị bệnh mạch vành
nhưng điện tâm đồ không cho thấy dấu hiệu bất thường hoặc những trường hợp không
mắc bệnh nhưng điện tâm đồ lại có sự thay đổi
Điện tâm đồ gắng sức: Bệnh nhân được yêu cầu chạy hay đi bộ trên máy đi bộ

và gắn vào cơ thể thiết bị đo điện tim. Lúc này, cơ thể bệnh nhân phải hoạt động gắng
sức nên làm tăng nhu cầu máu ở tim. Nếu bệnh nhân không thể đi bộ hay chạy, bác sĩ
sẽ chỉ định sử dụng thuốc làm tăng nhịp tim. Biện pháp điện tâm đồ gắng sức nhằm
mục đích kiểm tra tình trạng tim có được nhận đủ lượng máu cần thiết hay không.
Siêu âm tim: Đây là xét nghiệm với nguyên lý hoạt động dựa trên sóng siêu âm
để tạo ra những hình ảnh của trái tim khi tim hoạt động, biện pháp này nhằm mục đích
khảo sát vận động của thành tim, chức năng tim cũng như van tim. Khi một bệnh nhân
bị bệnh mạch vành, cơ tim được cấp máu bởi nhánh mạch vành đó sẽ rơi vào tình
trạng thiếu oxy và rối loạn vận động như giảm vận động hoặc không vận động. Siêu
âm tim thường phát hiện được bệnh mạch vành ở giai đoạn mn vì lúc này đã xuất
hiện những rối loạn vận động của buồng tim (Hình 1.3). Đây là kỹ thuật khơng xâm
lấn nhưng cần có phương tiện máy móc đầy đủ, hiện đại và những bác sĩ có chun
mơn. Những kỹ thuật này sẽ cho ra hình ảnh giải phẫu mạch vành, mức độ vơi hóa
mạch vành, mức độ hẹp mạch vành, vị trí hẹp mạch vành, dị dạng mạch vành, mức
độ sống còn cơ tim.

16


Hình 1.3. Phương pháp siêu âm tim
Thăm dị chẩn đốn hình ảnh: Những thăm dị chẩn đốn hình ảnh bao gồm:
Chụp cắt lớp vi tính đa dãy động mạch vành.
Chụp cộng hưởng từ tim.
Chụp xạ hình tưới máu cơ tim.
Các phương pháp nói trên mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng.
Tuy nhiên, phương pháp xạ hình tưới máu cơ tim (MPI -Myocardial Perfusion
Imaging) được sử dụng phổ biến hơn cả trong các trường hợp nguy cơ trung bình và
cao vì những giá trị trong chẩn đốn nó mang lại.
1.1.2. Xạ hình tưới máu cơ tim.
Phương pháp ghi hình tưới máu cơ tim (sau khi thực hiện với pha gắng sức) sử

dụng K, lần đầu tiên được tiến hành vào năm 1973 để chẩn đoán thiếu máu cơ tim.
Kali là cation chủ yếu trong tế bào cơ và được tích luỹ trong tế bào cơ tim sống bình
thường. Năm 1975, chất tương đồng với Kali là Thalium-201 có những đặc trưng
trong phóng xạ thích hợp hơn với các máy chụp hình hiện đại được dùng phổ biến để
ghi hình tưới máu cơ tim (Myocardial perfusion scintigraphy) cho đến ngày nay [1].
43

Phương pháp ghi hình tưới máu cơ tim dựa trên nguyên lý máu kèm theo dược
chất phóng xạ (DCPX) nuôi dưỡng cơ tim và được phân bố trong đó. Những vùng
được tưới máu bình thường sẽ thể hiện trên hình ghi nhận là những vùng có tập trung
hoạt độ phóng xạ. Ngược lại, những vùng được tưới máu kém (máu đến ít) hoặc khơng
được tưới máu sẽ giảm hoặc mất hoạt độ phóng xạ do các ĐVPX hoặc các DCPX nói
trên khơng đến được hoặc đến ít. Để đánh giá chính xác tình trạng tưới máu cơ tim,
người ta thường tiến hành ghi hình ở hai trạng thái: nghỉ (rest) và gắng sức (stress).
Như vậy ghi hình tưới máu cơ tim sẽ giúp ta đánh giá tình trạng tưới máu, tình trạng
hoạt động và khả năng sống của từng vùng cơ tim. Hiện nay có nhiều DCPX sử dụng
cho kỹ thuật này, mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng của mình. Ghi hình tưới
máu cơ tim được ứng dụng rộng rãi trong lâm sàng ghi hình bằng các máy như Gamma
17


Camera, SPECT, PET, SPECT/CT, PET/CT để phát hiện, đánh giá, tiên lượng tình
trạng tưới máu cơ tim, một số bệnh cơ tim (cardiomyopathy).
Quá trình ghi hình tưới máu sử dụng các chất đánh dấu phóng xạ (ĐDPX) khác
nhau, được dùng cho bệnh nhân sẽ theo máu và phân phối đến các mơ. Các chất đánh
dấu phóng xạ phát ra các photon có thể phát hiện được bằng máy ảnh gamma thường
chứa đơn tinh thể Natri-Iodua (dùng trong chụp cắt lớp vi tính phát xạ photon đơn
SPECT) hoặc đa tinh thể (thường được sử dụng trong chụp cắt lớp phát xạ positron
PET). Những thiết bị ghi hình này chứa một ống chuẩn trực giúp loại bỏ phơng phóng
xạ khơng cần thiết và một bộ nhân quang có tác dụng chuyển đổi các tương tác giữa

photon và tinh thể thành các xung điện tích để tạo ra hình ảnh. Trong kỹ thuật xạ hình
SPECT, các chất đánh dấu phóng xạ phổ biến được sử dụng bao gồm các chất đánh
dấu phóng xạ dựa trên Thallium-201 hoặc Technetium, bao gồm Technetium-99m
sestamibi hoặc technetium-99m tetrofosmin. Thallium-201 được phân phối chủ yếu
vào các tế bào cơ tim, trong khi các sản phẩm dựa trên technetium được phân phối
đến tim tùy thuộc vào lưu lượng máu có thể dẫn tới cơ tim. Những chất đánh dấu
phóng xạ này được tiêm khi tim bị kích thích (stress) gắng sức, do tập thể dục hoặc
do thuốc. Mức độ hấp thụ của chất đánh dấu phóng xạ cho ta thấy được các khu vực
tưới máu khi bị stress và khi nghỉ ngơi.
Xạ hình tưới máu cơ tim đã được chấp nhận, sử dụng rộng rãi, được coi là
phương pháp chẩn đốn khơng chảy máu có vai trị quyết định trong lâm sàng [2].
Tổng hợp số liệu của nhiều nghiên cứu cho thấy phương pháp SPECT xạ hình tưới
máu cơ tim (MPI) có độ nhạy trung bình 87% (82 - 98%) và độ đặc hiệu 73% (69 94%). Sự khác biệt về độ nhạy, đặc hiệu giữa các nghiên cứu phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như đặc điểm về tuổi, giới của các đối tượng nghiên cứu, tỷ lệ bệnh đa mạch, nhồi
máu cơ tim trong nghiên cứu...Kết quả các nghiên cứu hiện nay cho rằng do tỷ lệ tai
biến tim mạch dưới 1%/năm ở nhóm bệnh nhân có kết quả xạ hình tưới máu cơ tim
âm tính, tương đương với tỷ lệ tai biến và tử vong ở cộng đồng [3]. Vì vậy, nhóm
bệnh nhân này chỉ cần theo dõi lâm sàng mà không phải làm thêm các thăm dò khác.
Trái lại, nguy cơ tai biến tăng lên nhiều lần ở các bệnh nhân có kết quả xạ hình tưới
máu cơ tim dương tính, do đó, tùy thuộc vào mức độ, độ rộng tổn thương trên MPI
mà có biện pháp điều trị thích hợp. Bệnh nhân có tổn thương nhẹ, diện hẹp trên xạ
hình chỉ cần điều trị nội khoa, trong khi nhóm bệnh nhân có tổn thương mức độ nặng,
diện rộng nên được chụp động mạch vành và can thiệp tái tưới máu động mạch vành.
Hình 1.4 minh họa ảnh SPECT tim thu được sau khi thực hiện kỹ thuật xạ hình tưới
máu cơ tim bằng máy SPECT sẽ bao gồm chuỗi hình ảnh tim được sinh ra từ các mặt
cắt từ tim.
Ghi hình tưới máu cơ tim với máy SPECT có các chương trình phân tích dữ liệu
(định tính hoặc định lượng) sẽ cho ta thấy hình ảnh thu nhận mô tả các lát cắt của tim
và sau đó nhận định được vùng giảm phân bố máu. Để phân tích định lượng người ta
phải tiến hành tái cấu trúc (reconstruction), chương trình máy tính có thể cắt theo ba

18


chiều không gian (tạo ra theo 3 trục cơ tim) là: trục ngắn (Short Axis), trục dài nằm
ngang (Horizontal Long Axis), trục dài đứng dọc (Vertical Long Axis) (Hình 1.5).

Hình 1.4. Hình ảnh các lát cắt tim cắt theo các trục của một người bình thường,
theo 3 trục khơng gian: trục ngắn (Short Axis), trục dài nằm ngang (Horizontal
Long Axis), trục dài đứng dọc (Vertical Long Axis). Ghi hình bằng máy SPECT với
99mTc - MIBI, ở hai pha: Pha gắng sức (stress) và pha nghỉ (rest).
Chương trình định lượng hình ảnh trên máy SPECT lấy trục ngắn làm chuẩn với
đỉnh ở giữa, phân chia theo vùng phân bố của động mạch vành. Trong thực hành lâm
sàng người ta dùng thuật ngữ cửa sổ tròn hay mắt bò (bull’s eye) để chỉ việc định
lượng hình ảnh này [2]. Để thuận tiện trong việc đánh giá định lượng các kết quả,
người ta thường phân vùng phâ01n bố động mạch vành, phân bố vùng tim theo cấu
trúc “cửa sổ trịn”, trong đó có các thông số cần lưu ý là các hướng: ANT = anterior
(phía trước), INF – POS = Inferoposterior (phía sau dưới), SEP = septal (vách). Phân
bố mạch vành: LAD = left anterior descending (nhánh xuống trước trái), LCX = left
circumflex (nhánh mũ trái), RCA = right coronary arteries (các động mạch vành phải).
Căn cứ vào hình ảnh và các đồ thị ta có thể biết được khu vực thiếu máu, mức độ thiếu
máu khi nghỉ và khi gắng sức (Hình 1.6).

19


Hình 1.5. Các trục cắt theo cấu trúc tim

Hình 1.6. 17 phân bố vùng tim (bull’s
eye). LAD = left anterior descending
(nhánh xuống trước trái), LCX = left

circumflex (nhánh mũ trái), RCA =
right coronary arteries (các động mạch
vành phải)

Tiêu chuẩn vàng trong xác định độ chính xác của xạ hình tưới máu cơ tim là các
hình ảnh phản ánh động mạch vành. Tuy nhiên, mức độ hẹp mạch vành ước tính trên
hình ảnh chụp mạch thường khơng tương quan chặt chẽ với mức độ nặng về chức
năng dự trữ tưới máu động mạch vành. Số lượng và mức độ bệnh động mạch vành
thường được đánh giá thấp hơn trong chụp mạch vành. Hơn nữa, hiện tượng giảm tưới
máu sinh lý có thể được quan sát thấy trên xạ hình mà khơng phát hiện có hẹp mạch
vành trên chụp mạch là do bệnh vi mạch hoặc khuyết xạ do chuyển hóa [2].
1.2. Hệ thống gamma camera SPECT.
SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) là phương pháp chụp
cắt lớp vi tính sử dụng đồng vị phát xạ photon đơn. Là một trong các phương pháp xạ
hình được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực chẩn đốn y học hạt nhân. Phương
pháp xạ hình bằng các máy gamma camera như SPECT lần đầu tiên được sử dụng
vào những năm 1960 và được ứng dụng trước đối với phương pháp chụp cắt lớp CT.
Theo thống kê tại Việt Nam, năm 2020 [4] với dân số trên 97 triệu người, Việt
Nam có tổng số 58 thiết bị xạ hình đang hoạt động tại 36 cơ sở y học hạt nhân (45
SPECT và SPECT/CT, 13 PET/CT), tương đương 0,6 thiết bị xạ hình trên 1 triệu dân,
6 cyclotron và 1 lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu (Hình 1.7).

20


Hình 1.7. Phát triển y học hạt nhân ở Việt Nam giai đoạn 2012-2020
Với thống kê trên có thể thấy đối với các cơ sở y học hạt nhân, việc trang bị máy
xạ hình SPECT được đặt lên hàng đầu khơng chỉ vì hiệu quả về mặt kinh tế mà cịn
có tính hiệu quả cực cao và cần thiết cho lĩnh vực y học hạt nhân. Hình ảnh cho ra từ
máy SPECT có giá trị cao trong việc phát hiện sớm các tổn thương, di căn ung thư,

cũng như đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị, đánh giá tiên lượng, phân
loại giai đoạn ... từ đó giúp bác sỹ có được chẩn đốn đúng và đề ra phương pháp điều
trị phù hợp.
1.2.1. Cấu tạo của hệ thống SPECT
Một hệ thống máy SPECT sẽ được cấu tạo từ rất nhiều các bộ phận (Hình 1.8),
được liệt kê và tóm tắt trong sơ đồ khối như sau:

Hình 1.8. Sơ đồ khối hệ thống SPECT [5]
21


Hệ thống máy SPECT gồm 2 thành phần chính là khối đầu đo (Hình 1.9) thu
nhận tín hiệu và máy tính xử lý tín hiệu, tái tạo hình ảnh, lưu giữ, truyền ảnh. Phần
đầu đo gồm có ống chuẩn trực (collimator), đĩa tinh thể NaI (Tl), các ống nhân quang
(PMT: photon multitube), các tiền khuếch đại, một số mạch xử lý xung và tầng đệm
(buffer) ở lối ra cho phép dẫn tín hiệu trên cáp dài tới khối máy tính xử lý tín hiệu
(console).

Hình 1.9. Cấu tạo khối đầu đo [5]
Ống chuẩn trực: ống chuẩn trực (collimator) thường được cấu tạo từ có dạng
một tấm tổ ong bằng chì hoặc Vonfram (Hình 1.10). Collimator thường được cấu tạo
từ một số lượng lớn các lỗ. Tính chất quan trọng của ống chuẩn trực chính là khơng
cho phép các bức xạ đi xiên mà chỉ cho phép các bức xạ song song với trục ống được
đi qua.
Ống chuẩn trực thông thường là loại kênh song song, tổ hợp của rất nhiều các
ống chì nhỏ có kích thước và bề dày thành ống như nhau. Bề dày thành ống quyết
định loại ống chuẩn trực ở mức năng lượng thấp, trung bình hay cao. Số lượng các
đường dẫn (hay kích thước của đường dẫn) quyết định độ phân giải của ống chuẩn
trực là độ phân giải cao hay thấp. Một số loại ống chuẩn trực thơng thường như hình
dưới đây:


Hình 1.10. Các loại ống chuẩn trực [5]
22


Tinh thể nhấp nháy: Tinh thể dùng trong các đầu thu nhấp nháy thường là loại
sodium iodide với một lượng hoạt chất Thallium nhỏ - NaI (Tl). Nó là một chất trong
suốt với ánh sáng và phát ra các photon có bước sóng khoảng 410 nm (gần cuối phổ
ánh sáng nhìn thấy tại những nơi hấp thụ bức xạ). Tinh thể có tác dụng chuyển đổi
năng lượng tia gamma tới thành photon ánh sáng.
Ống nhân quang (PMT) (Hình 1.11): Phía sau tinh thể là một hệ các ống nhân
quang. Đường kính và số ống nhân quang phụ thuộc vào hãng chế tạo, kích thước tinh
thể và thế hệ gamma camera. Ống nhân quang là bộ phận có chức năng chuyển ánh
sáng thành tín hiệu điện và khuếch đại tín hiệu điện đó lên khoảng hàng triệu đến hàng
tỷ lần. Ống nhân quang có cấu tạo là một ống thủy tinh chân khơng chứa photocathode
ở một đầu, có 10 đến 14 điện cực gọi là dynode và một anode.
Photocathode là một điện cực mỏng đặt ở một đầu của ống nhân quang, khi có
photon ánh sáng đập vào nó sẽ phát ra electron. Một nguồn cao áp 1000V cung cấp
cao áp cho các điện cực. Một loạt điện trở mắc nối tiếp để chia cao áp thành các phần
nhỏ bằng nhau cho các dynode. Electron phát ra từ photocathode sẽ đến đập vào
dynode đầu tiên, làm bật ra khoảng 5 electron đập vào dynode tiếp theo và mỗi
electron sẽ làm bật ra khoảng 5 electron nữa. Cứ như vậy cho đến dynode cuối cùng
và sau đó electron sẽ tới anode và tạo thành dòng điện. Số electron cuối cùng xấp xỉ
5n với n là số dynode.

Hình 1.11. Cấu tạo ống nhân quang [5]
Để đảm bảo độ đồng nhất trên toàn trường nhìn (vùng ghi nhận hình ảnh của
khối đầu đo), các ống nhân quang sử dụng phải có mức nhiễu thấp và có các đặc trưng
rất giống nhau. Tạp nhiễu hoặc sự sai khác thông số đặc trưng giữa các ống nhân
quang sẽ gây ra độ không đồng nhất giữa các vùng trường nhìn khác nhau.

Bộ tiền khuếch đại: Các xung dòng ở lối ra của mỗi PMT được đưa tới bộ tiền
khuếch đại (preamp). Hình 1.12 mơ tả đường tín hiệu từ PMT tới bộ tiền khuếch đại,
tại đây chúng được khuếch đại, tạo dạng và truyền tới khối xử lý tín hiệu.
Mạch phân tích năng lượng (Pulse Height Analyzer: PHA): Mạch phân tích
năng lượng là một mạch điện tử có khả năng đặt ngưỡng giới hạn trên và giới hạn
dưới của năng lượng đỉnh ảnh và chỉ chấp nhận trong khoảng giới hạn đó. Mạch này
nhận tín hiệu từ tất cả các ống nhân quang và đo chiều cao tín hiệu cực đại. Nếu chiều
cao này nằm trong một cửa sổ năng lượng đỉnh ảnh (photo-peak energy window) thì
một tín hiệu được phát ra, cho phép các tín hiệu vị trí X,Y cùng với tín hiệu Z được
đưa tới máy tính để tạo thành hình ảnh.
23


Hình 1.12. Đường tín hiệu từ PMT tới bộ tiền khuyếch đại [5]
Khối xử lý tín hiệu: khối xử lý tín hiệu (console) có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ
các bộ khuếch đại và biến đổi thành các tín hiệu vị trí X,Y và tín hiệu năng lượng Z.
Bộ xử lý trung tâm dựa trên các tín hiệu X,Y,Z để biểu diễn ảnh kết quả trên các hệ
thống hiển thị (Display) và điều khiển cơ điện chuyển động của đầu đo và giường
bệnh nhân.
1.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Việc ghi hình của các máy gamma camera đều sẽ dựa trên việc ghi nhận mật độ
phóng xạ của bệnh nhân sau đó chuyển thành hình ảnh 3D. Bệnh nhân được sử dụng
một dược chất phóng xạ trên nguyên lý mật độ phóng xạ tập trung tại các tổ chức cần
thăm dị. Hình ảnh SPECT hoàn thiện sẽ được tổng hợp từ các điểm ảnh thành phần
too nên.
Một điểm ảnh hình thành trên máy gamma camera sẽ bao gồm 3 thông tin: thông
tin về không gian X,Y và thông tin về năng lượng Z. Các tia gamma phát ra từ các
đồng vị đánh dấu sẽ đi qua các ống chuẩn trực và đập vào đĩa tinh thể NaI (Tl). Hệ
các ống nhân quang bố trí phía sau tinh thể và các mạch logic vị trí sẽ xác định thơng
tin vị trí của mỗi chớp sáng dưới dạng các tín hiệu điện. Các tín hiệu từ các ống nhân

quang được tổng hợp và đi qua các mạch phân tích năng lượng (PHA) để lựa chọn
những tín hiệu thực sự đặc trưng cho các tia gamma phát ra từ đồng vị đánh dấu. Khi
biên độ của tín hiệu nằm trong cửa sổ phân tích ứng với đồng vị đánh dấu, chúng được
đưa tới mạch tạo dạng xung để hình thành một tín hiệu chuẩn.
Để tạo ảnh 3 chiều, máy gamma camera SPECT sẽ chụp một loạt các ảnh phẳng
2 chiều trên những góc quay khác nhau, trên cơ sở đó sẽ tái tạo ảnh 3 chiều. Máy sẽ
thu được một loạt các ảnh phẳng (như ảnh đơn chụp bởi gamma camera) khi đầu đo
quay từ 0 đến 180 độ, hoặc 360 độ quanh bệnh nhân. Các ảnh này chỉ ra phân bố hoạt
độ của các lát quanh trục của cơ quan trên bệnh nhân. Có nhiều kỹ thuật dùng để tái
tạo ảnh từ các ảnh phẳng 2 chiều thành ảnh 3 chiều cho thiết bị gamma camera SPECT
như kỹ thuật chiếu ngược, kỹ thuật tái tạo bằng đại số, kỹ thuật biến đổi Fourier. Mỗi
phương pháp đều có ưu và nhược điểm của nó. Đa số các thiết bị gamma camera
24


SPECT được sử dụng phương pháp kỹ thuật chiếu ngược tương tự như các chương
trình sử dụng trong các máy tia X cắt lớp CT (Xray Computed Tomography) và cộng
hưởng từ. [5]
1.3. Suy giảm bức xạ và phương pháp hiệu chỉnh hình ảnh tưới máu cơ tim.
1.3.1. Suy giảm bức xạ.
Chụp cắt lớp là một kỹ thuật hình ảnh khơng xâm lấn được sử dụng để tạo ra các
hình ảnh cắt ngang của một vật thể ba chiều (3D) mà khơng cần chồng lên các mơ.
Chụp cắt lớp có thể được phân loại thành chụp cắt lớp truyền dẫn như chụp cắt lớp vi
tính (CT), chụp cắt lớp phát xạ như chụp cắt lớp vi tính phát xạ photon đơn (SPECT)
và chụp cắt lớp phát xạ positron (PET). Chụp cắt lớp vi tính là một kỹ thuật dựa trên
sự truyền tia X qua bệnh nhân để tạo ra hình ảnh của các phần (lát) của cơ thể. Chụp
cắt lớp vi tính phát xạ photon và chụp cắt lớp phát xạ positron cung cấp thơng tin hình
ảnh 3D về hạt nhân phóng xạ được tiêm vào bệnh nhân cho thấy các hoạt động trao
đổi chất và sinh lý trong một cơ quan. Trong kỹ thuật chụp cắt lớp, các hình chiếu thu
được từ nhiều góc độ khác nhau xung quanh cơ thể bằng một hoặc nhiều máy dò quay.

Những dữ liệu này sau đó được xây dựng lại và ghép lại với nhau để tạo thành hình
ảnh 3D của cơ thể [6] [7]. Việc tái tạo hình ảnh chụp cắt lớp được thực hiện bằng cac
thuật toán tái tạo ảnh. Chất lượng của hình ảnh chụp cắt lớp cuối cùng bị giới hạn bởi
một số yếu tố. Một số trong số này là sự suy giảm và phân tán của các photon, làm
giảm hiệu quả phát hiện và ghi nhận của ống chuẩn trực [7]. Những yếu tố này dẫn
đến hình ảnh có độ tương phản thấp và độ nhiễu cao.
Đối với lĩnh vực Y học hạt nhân nói riêng, có thể hiểu rằng nhiễu do sự suy giảm
bức xạ trong hình ảnh xạ hình từ máy SPECT là hiện tượng photon bị suy giảm thông
lượng khi đi qua các tổ chức mơ có tỉ trọng khác nhau, làm cho các tia khơng đến
được các đầu dị của máy SPECT, dẫn đến sự phân bố phóng xạ ở cơ quan thăm dị
ghi bởi máy SPECT khơng chính xác. Trong kỹ thuật SPECT, sự tương tác của các
photon thông qua sự hấp thụ quang điện và tán xạ Compton trong bệnh nhân dẫn đến
các hình ảnh suy giảm. Xác suất của một photon di chuyển dọc theo một đường thẳng
xuyên qua vật chất là một hàm số mũ của hệ số suy giảm tuyến tính (LAC- linear
attenuation coefficient, 𝜇𝑙 , thường được biểu thị bằng cm-1 ) của chất hấp thụ và độ
dài đường đi. Trong các điều kiện của hình học chùm tia hẹp, sự truyền một photon
đơn năng lượng qua một chất hấp thụ có thể được biểu diễn theo phương trình hàm
mũ [7]:
𝐼(𝑥) = 𝐼(0)𝑒 −𝜇𝑙𝑥

(1)

Trong đó I(x) là cường độ photon truyền qua độ dày (x) của chất hấp thụ. Đại
lượng μ l liên quan tuyến tính với mật độ chất hấp thụ (ρ). Hệ số suy giảm khối (μm ,
thường được biểu thị bằng cm2/g) đối với một vật liệu cụ thể có 𝜇𝑙 cụ thể có thể được
biểu thị như sau [7]:
25