BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NHIỄU TRONG ẢNH CỦA THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ - MRI CHUYÊN NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN XUÂN TOÀN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hong Lan H Ni, 2006 Tóm tắt luận văn Luận văn Nghiên cứu giải pháp xử lý nhiễu ảnh thiết bị chẩn đoán ảnh cộng hởng từ đà đề cập đến vấn đề: - Đặc điểm phạm vi ứng dụng loại ảnh y tÕ - HƯ thèng céng h−ëng tõ víi c¸c nguyên lý phơng pháp tạo ảnh Với u nhợc điểm thiết bị tạo ảnh cộng hởng từ đợc nghiên cứu Từ đó, ta đa giải pháp phần mềm làm giảm nhiễu để cải thiện nâng cao chất lợng ảnh kết trình thực nghiệm đợc ứng dụng cách có hiệu so với ban đầu loại bệnh lý cho thầy thuốc chẩn đoán Việc xử lý ¶nh nãi chung vµ xư lý ¶nh y tÕ nãi riêng đà sử dụng phần mềm chuyên dụng Luận văn đà đạt đợc kết định việc cải thiện, nâng cao chất lợng ảnh xung FLAIR Đồng thời đa hớng phát triển cho luận văn Từ khoá: Cộng hởng từ, flair, radio frequence, bé läc, tõ tr−êng summary The Essay “Study of image diffaction proccessing solotions to MRI equiment ” refers: - Feartures and applying scope’s healthcare image - MRI and image making principles and methods From the study of weaknesses and stregths of MRI I have made software solotion to reduce diffaction, improve FLAIR image computerizingly in order to increase FLAIR image quality The results of this experimenting proccess have been applied to pathological signs for doctors more effectively than befor Image proccessing generally, heathcare image proccessing particulaly have been used with specilized softwares This essay has achieved some sinificant proccesses in order to improve image quality Key word: Magnetic resonance imaging, radio frequence, FLAIR, filter, field Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu giải pháp xử lý nhiễu ảnh thiết bị chẩn đoán ảnh cộng hởng từ - MRI ngành: Xử lý thông tin truyền thông m số: Nguyễn Xuân toàn Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS nguyễn thị hoàng lan Hà Nội 2006 -1- Giíi thiƯu chung Khoa häc kü tht ci kỷ 20 đà có bớc tiến vĩ đại tạo tảng vững để xây dựng hạ tầng sở xà hội thông tin Trong đó, công nghệ thông tin công nghệ điện tử đóng vai trò quan trọng mở đầu cho giai đoạn hình thành phát triển kinh tế tri thức giới Việc tác động ngành khoa học nh: Vật lý, Hoá học, Sinh học, vào lĩnh vực công nghệ thông tin, công nghệ điện tử, tự động hoá, khí xác, công nghệ sinh học,là tích cực Chúng đợc ứng dụng rộng r·i nhiỊu lÜnh vùc Mét nh÷ng øng dơng mang tính tích cực hiệu y học Công nghệ chẩn đoán hình ảnh y học đợc sử dụng việc thăm khám ngời bệnh Bởi mạnh quan sát trực tiếp mắt tổ chức bên thể mà không cần có tác động häc Céng h−ëng tõ y häc lµ kü thuËt chẩn đoán hình ảnh đại, có khả chẩn ®o¸n sím, chÝnh x¸c víi ®é tin cËy cao nhÊt nay, không gây nhiễu xạ hoàn toàn không gây độc hại cho thể Thăm khám kỹ thuật cộng hởng từ ngày trở nên thông dụng nhiều chuyên khoa, nh: thần kinh, xơng khớp,nó thật tiêu chuẩn vàng việc đánh giá tổn thơng bệnh lý Tuy nhiên, giống nh hình ảnh đại khác, ảnh cộng hởng từ có nhiễu ảnh vấn đề thu nhận, số liệu điều chỉnh trình sinh học bệnh nhân Thờng gặp là: kỹ thuật, số liệu điều chỉnh bao gồm lỗi làm ngắn xoắn dòng điện xoay chiều Lỗi cắt bớt xảy bề mặt đối quang cao xuất nh dạng vòng hay song song gần bờ hình ảnh Hiện tợng đối quang cao phức tạp nhất, để tính toán yêu cầu số liệu phải lớn -2- Đôi làm rút gọn số liệu dùng để tạo số liệu hoàn thành Mất số liệu kết lỗi tơng đơng bộc lộ nh nhiễu hình ảnh Luận văn cao học nhằm nghiên cứu kỹ thuật tạo ảnh cộng hởng từ giải pháp xử lý nhiễu Để nâng cao chất lợng ảnh thiết bị cộng hởng từ đợc sử dụng trung tâm y tế, bệnh viện Trong trình làm luận văn đà tìm hiểu, tiếp thu kiến thức xử lý ảnh để thực luận văn theo hớng nghiên cứu thử nghiệm xử lý nhiễu ảnh cộng hởng từ Luận văn gồm chơng với nội dung : Chơng 1: Tổng quan xử lý ảnh y tế Chơng 2: Tìm hiểu hệ thống tạo ảnh cộng hởng từ Chơng 3: Nghiên cứu phơng pháp xử lý giảm nhiễu ảnh xung FLAIR Chơng 4: Xây dựng giải pháp phần mềm giảm nhiễu, cải thiện ảnh xung FLAIR Kết thử nghiệm, đánh giá, nhận xét Mặc dù đà cố gắng nhng hạn chế kiến thức, thời gian tài liệu nên đồ án nhiều thiếu sót Tôi kính mong nhận đợc hớng dẫn, góp ý bảo thêm thầy cô giáo bạn để giúp hoàn thiện đề tài -3- Danh mục chữ viết tắt CT: Computer Tomography FA: Flip Angle FID: Free Free Induction Decay FIR: Finite Impulse Respone FLAIR: Fluid Attenuated Inversion Recorvery FOV : Field of View GE: Gradient Echo IIR: Infinite Impulse Respone IR: Invertion Recovery LMS: Least Mean Squaer MP: Magnetization Preparation MRA: Magnetic Resonance Angiography MRI: Magnetic Resonance Imaging MSE: Mean Square Error NMR: Nuclear Magnetic Resonance PC: Personal Computer PEAR: Phase Encoded Artifact Reduction PSF: Point Spread Function REST: Regional Saturation Techique RF: Radio frequence SAGE: Small Angle Gradient Echo SE: Spin Echo SNR: Signal to Noise Ratio SPIR: Spectral presaturation with inversion recorvery STIR: Short TI Inversion Recovery TE: Echo Time -4- TI: Inversion Time TR: Repetition Time TV: Television -5- Danh mơc c¸c bảng, hình vẽ Bảng 2.1 Tổ hợp trờng gradient - 26 B¶ng 4.1 Đánh giá kết thử nghiệm - 92 Hình 1.1 Sơ đồ khèi hƯ thèng xư lý ¶nh - Hình 1.2 ảnh chụp X quang th−êng - Hình 1.3 ảnh chụp nÃo máy cắt lớp - 10 H×nh 1.4 ảnh siêu âm vùng bụng máy siêu âm - 10 Hình 1.5 ảnh chụp n·o cđa m¸y céng h−ëng tõ - 12 Hình 2.1 Trạng thái hạt nhân từ trờng B0 hình thành véctơ từ hoá - 17 Hình 2.2 Trạng thái véctơ từ hoá có tác động xung vô tuyến - 18 Hình 2.3 Quá trình dÃn hồi - 19 Hình 2.4 Tín hiệu suy giảm cảm ứng tự - 20 H×nh 2.5 TiÕng väng spin - 20 Hình 2.6 Sơ đồ mạch tách sóng cầu phơng - 22 Hình 2.7 Biểu đồ xung dÃy xung bÃo hoà phục hồi - 25 Hình 2.8 Trạng thái spin lớp cắt tác động xung - 27 Hình 2.9 Mô tả phân bố tần số pha đặc trng spin - 28 Hình 2.10 Biểu đồ dÃy xung phơng pháp tiếng vọng spin - 30 Hình 2.11 Xác định độ tơng phản ảnh - 31 Hình 2.12 Phơng pháp phục hồi đảo nghịch - 34 Hình 2.13 ảnh hởng xung kích động tạo góc lệch nhỏ véctơ từ hoá däc - 35 H×nh 2.14 Quan hƯ cờng độ tín hiệu góc lệch - 36 Hình 2.15 ảnh hởng góc lệch đến độ tơng phản - 37 - -6- Hình 2.16 Phơng pháp chuẩn bị véctơ từ hoá - 38 Hình 2.18 Các đặc tính vật lý mô đợc hiển thị ảnh MRI - 43 Hình 2.19 Sơ đồ chuỗi xung - 46 Hình 2.20 Các yếu tố ảnh hởng đến tỷ lệ tín hiệu nhiễu ảnh MRI.53 Hình 3.1 Phơng sai ảnh tỷ lệ nghịch số điểm ảnh - 61 Hình 3.2 Dạng bé läc Gausse - 63 Hình 3.3 Sơ đồ lọc tuyến tÝnh Wiener - 65 Hình 3.4 Hàm truyền đạt lọc Wiener - 68 H×nh 3.5 Kü thuật giảm nhiễu nhân lọc đồng hình - 70 Hình 3.6 Kỹ thuật giảm nhiễu nhân chËp - 70 H×nh 4.1 Minh hoạ hệ thống thu nhận ảnh cộng hởng tõ - 72 H×nh 4.2 CÊu h×nh hƯ thèng thu nhËn ¶nh céng h−ëng tõ - 73 Hình 4.3 Sơ đồ chức hƯ thèng läc nhiƠu - 73 Hình 4.4 Giao diện xử lý ảnh cộng hởng từ xung FLAIR - 79 Hình 4.5 ảnh xung FLAIR thu nhận đợc định dạng *Bitmap - 81 Hình 4.6 Lọc trung vị với cửa sỉ kh¸c - 85 Hình 4.7 Lọc Gausse với cửa sổ khác - 86 H×nh 4.8 Läc đồng hình với cửa sổ khác - 86 H×nh 4.9 Läc Gausse - đồng hình với cửa sổ khác - 86 Hình 4.10 ảnh bệnh lý khác lÉn nhiÔu - 87 Hình 4.11 Lọc trung vị 3x3 - 88 H×nh 4.12 Läc Gausse 3x3 - 89 Hình 4.13 Lọc đồng hình 3x3 - 90 Hình 4.14 Lọc Gausse đồng hình 3x3 - 91 - ... văn Nghiên cứu giải pháp xử lý nhiễu ảnh thiết bị chẩn đoán ảnh cộng hởng từ đà đề cập đến vấn đề: - Đặc điểm phạm vi ứng dụng loại ảnh y tế - Hệ thống cộng hởng từ với nguyên lý phơng pháp. .. néi - luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu giải pháp xử lý nhiễu ảnh thiết bị chẩn đoán ảnh cộng hởng từ - MRI ngành: Xử lý thông tin truyền thông m số: Nguyễn Xuân toàn Ngời... nhiễu hình ảnh Luận văn cao học nhằm nghiên cứu kỹ thuật tạo ảnh cộng hởng từ giải pháp xử lý nhiễu Để nâng cao chất lợng ảnh thiết bị cộng hởng từ đợc sử dụng trung tâm y tế, bệnh viện Trong trình