Nghiên cứu và tìm hiểu về kỹ thuật xóa nền ảnh chụp mạch số trong máy chụp mạch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT XĨA NỀN ẢNH CHỤP MẠCH SỐ TRONG MÁY CHỤP MẠCH CHUYÊN NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRẦN TẤN DŨNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan Hà Ni, 2006 Tóm tắt luận văn Tên đề tài: "Nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số máy chụp mạch" Mục đích: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số Đa giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch máy chụp mạch Nội dung luận văn: Chơng 1: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh thiết bị y tế Trong chơng đà trình bày ảnh nh thiết bị chẩn đoán hình ảnh lĩnh vực y tế Luận văn đà nêu lên nhợc điểm nh u điểm loại thiết bị, từ có nhìn tổng thể lĩnh vực thiết bị chẩn đoán hình ảnh Chơng II: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số- DSA Trong chơng đà trình bày máy chụp mạch nh kỹ thuật xoá đợc ứng dụng máy chụp mạch Chơng III: Nghiên cứu tìm hiểu giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch số máy chụp mạch Trong chơng đà nêu lên vấn đề gặp phải máy chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá giải pháp khắc phục nh cải thiện ảnh máy chụp mạch Đánh giá hớng phát triển luận văn: Trong luận văn đà nêu vấn đề chủ yếu máy chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá Các giải pháp đa luận văn đà có số ứng dụng vào thực tế đà cho kết khả quan Tuy nhiên, hớng phát triển sau luận văn tiếp tục đa giải pháp cải thiện ảnh đồng thời ứng dụng vào thực nghiệm để chất lợng ảnh chụp mạch ngày tốt phục vụ cho khả thăm khám máy chụp mạch Từ khoá: Chụp mạch, xoá nền, cản quang, phép trừ, cử động Summarize of Content Name of Subject: " Research and learn about Digital Subtraction Angiography Technique" Content: Chapter1: Learn about Imaging Dianogstic Equipment Chapter 2: Angiography and Digital Subtraction Angiography Technique Chapter 3: Research and learn about Imaging better Solution Digital subtraction angiography (DSA) reconstructions and 3D Magnetic Resonance Angiography (MRA) are the modalities of choice for diagnosis of vascular diseases However, when it comes to treatment through an endovascular intervention, only two dimensional lower resolution information such as angiograms or fluoroscopic images are usually available Overlaying the pre-operative information from high resoluion acquisition onto the images acquired during intervention greatly helps physician in performing the operation We propose to register pre-operative DSA or MRS with intraoperative images to bring the two data sets into a single coordinate frame Keywordl: Angiography, Subtraction, motion, register Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số máy chụp mạch ngành: Xử lý thông tin truyền thông m số: TrÇn tÊn dịng Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS ngun thị hoàng lan Hà Nội 2006 MC LC Đề mục Trang Trang bìa Lời cảm ơn mục lục Lời nói đầu Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hình vẽ đồ thị Chơng 1: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh thiÕt bÞ y tÕ 1.1 Giíi thiƯu chung 1.2 Mét số thiết bị chẩn đoán hình ảnh 1.2.1 Máy X quang th−êng – Conventional X ray Equipment 1.2.1.1 Nguyªn lý 1.2.1.2 Ưu điểm nhợc điểm máy X quang thờng 1.2.2 Máy chụp cắt lớp điện toán Computed Tomography Scanner 1.2.2.1 Nguyên lý 1.2.2.2 u điểm nhợc điểm máy cắt lớp điện toán 1.2.3 Máy cộng h−ëng tõ – Magnetic Resonance Imaging MRI 1.2.3.1 Nguyªn lý 1.2.3.2 u điểm nhợc điểm máy cộng hởng từ 1.2.4 Máy siêu âm Untrasound System 1.2.4.1 Nguyên lý 1.2.3.2 u điểm nhợc điểm máy siêu âm 1.3 Nhận xét: chơng II: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số - DSA 2.1 Máy chụp mạch (Angiography) 2.1.1 Giới thiệu máy chụp mạch 2.1.2 Các loại thiết bị chụp mạch khác có sử dụng kỹ thuật xoá ảnh số 2.1.2.1 Chụp mạch cắt lớp điện toán ( Computed Tomography Angiography - CTA) 5 7 10 10 12 13 13 17 18 18 19 20 21 21 21 24 24 2.1.2.2 Chơp m¹ch céng h−ëng tõ (Magnetic Resonance Angiography MRA) 2.2 T×m hiĨu kü tht xoá ảnh chụp mạch số - DSA 2.2.1 Phép trõ ¶nh 2.2.2 PhÐp trõ tuyÕn tÝnh ( Linear Subtraction) 2.2.3 Phép trừ loga 2.2.4 Nhận xét Chơng III: Nghiên cứu tìm hiểu giải 26 28 28 29 29 30 31 pháp cải thiện ảnh chụp mạch số máy chụp mạch 3.1 Một số vấn đề cải thiện ảnh máy chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số: 3.1.1 Giải pháp không gian phân giải chụp mạch phơng pháp xoá 3.1.2 Nhiễu chụp mạch phơng pháp xoá 3.1.3 Nhiễu hệ thống chụp mạch phơng pháp xoá 3.1.4 Các phơng pháp cải thiện đặc tính nhiễu 3.1.4.1 Việc di chuyển điểm sáng 3.1.4.2 Vai trò độ mở video camera 3.1.4.3 Sự tích hợp ảnh 3.1.4.4 Lọc nhiễu 3.2 Sự điều chỉnh cử động phía sau kỹ thuật xoá DSA 3.2.1 Giới thiệu chung 3.2.2 Mạch cử động giải pháp 3.2.3 Điều chỉnh cử động phía sau: bớc khởi đầu 3.2.4 Hiệu chỉnh cử động phÝa sau: C¸c kü thuËt 3.2.5 NhËn xÐt 3.2.6 KÕt luận đề xuất giải pháp chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số để giảm mạch cử động Kết luận TI LIU THAM KHO Tóm tắt luận văn 31 31 31 33 34 34 35 36 36 37 37 38 45 49 60 71 75 76 78 Lời nói đầu Ngày nay, cïng víi sù ph¸t triĨn nh− vị b·o cđa khoa học - công nghệ, thiết bị y tế tiến bớc dài, cho đời nhiều máy đại, trợ giúp đắc lực cho bác sĩ việc chẩn đoán điều trị bệnh Các máy chẩn đoán hình ảnh lĩnh vực thiết bị y tế đóng vai trò vô quan trọng nh: Máy X- quang thờng quy, máy chụp cắt lớp điện toán, máy cộng hởng từ hạt nhân, máy chụp mạch, máy siêu âm Máy chụp mạch thiết bị ứng dụng nhiều kỹ thuật tiên tiến, thực đợc nhiều chức thăm khám điều trị bệnh phức tạp tim hệ mạch máu, giúp giảm thiểu việc phẫu thuật bệnh nhân Trong máy chụp mạch hệ thống xử lý ảnh đóng vai trò vô quan trọng mà kỹ thuật Xoá ảnh chụp mạch số - DSA(Digital Subtraction Angiography) xơng sống hệ thống Việc ứng dụng kỹ thuật Xoá ảnh chụp mạch số bớc tiến định khả thăm khám đa dạng can thiệp chuẩn xác máy chụp mạch ứng dụng phát triển kỹ thuật Xoá ảnh chụp mạch số cách khai thác tối đa khả chẩn đoán điều trị máy chụp mạch Chính mà em đà mạnh dạn chọn đề tài "Nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số máy chụp mạch" làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp em, kỹ thuật để chẩn đoán hình ảnh mạch máu Trên sở nghiên cứu tìm hiểu, luận văn tổng hợp tài liệu nh− kinh nghiƯm cđa nhiỊu chuyªn gia lÜnh vùc chẩn đoán hình ảnh mạch máu để đa nhận xét, đánh giá nh giải pháp nhằm cải thiện ảnh chụp mạch tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số để dựng ảnh 3D 2 Nội dung luận văn đợc trình bày bao gồm chơng sau: Chơng 1: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh thiết bị y tế Chơng 2: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số Chơng 3:Nghiên cứu tìm hiểu giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch số ứng dụng kỹ thuật xóa để dựng ảnh 3D máy chụp mạch Mặc dù đà cố gắng nhng hạn chế kiến thức, tài liệu kỹ thuật phức tạp nên đồ án em nhiều thiếu sót Em kính mong nhận đợc hớng dẫn, góp ý bảo thêm thầy cô giáo bạn để giúp em hoàn thiện đề tài nµy 3 Danh mục từ viết tắt sử dụng tiểu luận Số TT Từ viết tắt Giải nghĩa CTS Computed Tomography Scanner CTA Computed Tomography Angiography CC Correlation Coefficient CBC Coincident Bit Counting DSA Digital Subtraction Angiography DSC Deterministic Sign Change DRR Digitally Recontructed Radiographs EHD Energy of the Histogram of Differences ENT Entropy of the Histogram of Differences 10 FID Free Induction Decline 11 MRI Magnetic Resonance Imaging 12 MAC Minimal Artifacts Criterion 13 MRA Magnetic Resonance Angiography 14 NCC Normalized Cross - Correlation 15 PC Phase Correlation 16 SAVD Sum of the Absolute Values of Differences 17 SSD Sum of the Squared Differences 18 SPC Sum of Positive Differences 19 SIR Sampling Importence Resampling 20 SDT Sum of the Absolute Values of Differences Above a Threshold 21 SSC Stochastic Sign - Change 22 RF Radio Frequency 23 VOD Variance of Differences Danh mục hình vẽ luận văn Hình 1.1 Ảnh chụp X quang thường Hình 1.2 Ảnh chụp não máy cắt lớp 10 Hình 1.3 Hình học ảnh hình chiếu quét tia X .11 Hình 1.4 Trạng thái hạt nhân từ trường Bo hình thành vectơ từ hố M .14 Hình 1.5 tuyến Trạng thái vectơ từ hố có tác động xung vô 15 Hình 1.6 Quá trình đàn hồi 16 Hình 1.7 Ảnh chụp vùng bụng máy MRI 17 Hình 1.8 Ảnh siêu âm vùng bụng máy siêu âm .18 Hỡnh 2.1 Biểu đồ minh hoạ cho trình chụp mạch xoá 21 Hỡnh 2.2 Minh ho¹ cho kü thuËt DSA .22 ... "Nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số máy chụp mạch" Mục đích: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số Đa giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch máy chụp mạch. .. đoán hình ảnh Chơng II: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số- DSA Trong chơng đà trình bày máy chụp mạch nh kỹ thuật xoá đợc ứng dụng máy chụp mạch Chơng III: Nghiên cứu tìm hiểu giải... xoá ảnh chụp mạch số Chơng 3 :Nghiên cứu tìm hiểu giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch số ứng dụng kỹ thuật xóa để dựng ảnh 3D máy chụp mạch Mặc dù đà cố gắng nhng hạn chế kiến thức, tài liệu kỹ thuật