BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LƯƠNG QUANG HẢI NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ẢNH DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG MÔ ĐUN ĐÀN HỒI TRONG MÔ SINH HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2019 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LƯƠNG QUANG HẢI NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ẢNH DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG MÔ ĐUN ĐÀN HỒI TRONG MÔ SINH HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Mã số: 52 02 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS TRẦN ĐỨC TÂN PGS TS NGUYỄN LINH TRUNG HÀ NỘI – NĂM 2019 luan an LÍI CAM OAN Tổi xin cam oan cĂc kát quÊ trẳnh by luên Ăn l cổng trẳnh nghiản cựu cừa tổi dữợi sỹ hữợng dăn cừa cĂc cĂn bở hữợng dăn CĂc số liằu, kát quÊ trẳnh by luên Ăn l ho n to n trung thüc v ch÷a ÷đc cỉng bè bĐt ký cổng trẳnh no trữợc Ơy CĂc kát quÊ sỷ dửng tham khÊo Ãu  ữủc trẵch dăn Ưy õ v theo óng quy ành H Nëi, ng y 30 thĂng nôm 2019 TĂc giÊ Lữỡng Quang HÊi luan an LI CM èN Trong suốt quĂ trẳnh hồc têp, nghiản cựu v hon thnh luên Ăn tián sắ, nghiản cựu sinh  nhên ữủc nhiÃu sỹ hộ trủ, giúp ù v õng gõp quỵ bĂu Ưu tiản, nghiản cựu sinh xin b y tä láng c£m ìn v tri ¥n sƠu sưc án cĂc thƯy giĂo hữợng dăn PGS.TS TrƯn ực TƠn v PGS.TS Nguyạn Linh Trung - Trữớng Ôi hồc Cổng nghằ - Ôi hồc Quốc gia H Nởi Trản vai trỏ l cĂn bở hữợng dăn khoa hồc, cĂc ThƯy khổng ch l ngữới hữợng dăn, giúp ù nghiản cựu sinh hon thnh nởi dung luên Ăn m cỏn l ngữới nh hữợng, truyÃn cÊm hựng, sỹ am mả v ỵ chẵ quyát tƠm trản ữớng nghiản cựu khoa hồc Ưy gian khõ Nghiản cựu sinh xin chƠn thnh cÊm ỡn cĂc ThƯy giĂo Ban chừ nhi»m Khoa Kÿ thuªt i·u khiºn, Ban chõ nhi»m v têp th cĂn bở giĂo viản Bở mổn iằn tû Y Sinh, Khoa Kÿ thuªt i·u khiºn, Håc vi»n K thuêt QuƠn sỹ, nỡi nghiản cựu sinh hồc têp v lm viằc,  tên tẳnh giúp ù nghiản cựu sinh suốt thới gian thỹc hiằn luên Ăn Nghiản cựu sinh cụng chƠn thnh cÊm ỡn Phỏng Sau Ôi hồc, Hằ quÊn lỵ hồc viản sau Ôi hồc - Hồc viằn K thuêt QuƠn sỹ  tÔo iÃu kiằn thuên lủi v giúp ù nghiản cựu sinh hon thnh luên Ăn ny Cuối cũng, nghiản cựu sinh xin gỷi lới cÊm ỡn sƠu sưc tợi gia ẳnh, bÔn b v ỗng nghiằp  luổn ởng viản, chia s nhỳng khõ khôn hồc têp, cổng viằc v cuởc sống, giúp nghiản cựu sinh hon thnh nhiằm vử v Ôt ữủc nhỳng kát quÊ nhữ hổm luan an MệC LÖC MÖC LÖC DANH MÖC CC TØ VIT TT iii DANH MÖC HNH V DANH MÖC BNG v viii DANH MÖC KÞ HIU TON HÅC ix MÐ U Chữỡng TấNG QUAN V PHìèNG PHP TO NH SIU M O ậ N HầI Mặ 1.1 Mởt số phữỡng phĂp chân oĂn hẳnh Ênh in hẳnh y tá 1.2 Phữỡng phĂp tÔo Ênh n hỗi sõng trữủt chân o¡n b»nh 1.3 Têng quan c¡c nghi¶n cùu v· ữợc lữủng v tÔo Ênh n hỗi mổ 13 1.4 Kát luên 21 Chữỡng ìẻC LìẹNG V TO NH N HầI Mặ S DệNG Bậ LC KALMAN MÐ RËNG 23 2.1 Nhúng ki¸n thùc cì b£n v· sü lan truy·n sâng tr÷đt 23 2.1.1 Nguyản lỵ tÔo v o vên tốc hÔt cừa sõng trữủt 23 2.1.2 Tẵnh toĂn Module shear phực theo mổ hẳnh KelvinVoigt 26 2.1.3 Lỵ thuyát và bở lồc Kalman m rởng 27 2.2 ìợc lữủng CSM sỷ dửng bở lồc Kalman mð rëng 29 luan an i 2.3 TÔo Ênh hai chiÃu CSM 31 2.3.1 TÔo Ênh hai chiÃu CSM mổ bơng phữỡng phĂp qut tia 31 2.3.2 NƠng cao chĐt lữủng Ênh nhên ữủc sau quĂ trẳnh tÔo Ênh 33 2.4 Mổ phọng v cĂc k¸t qu£ 34 2.4.1 Xªy düng kàch b£n mỉ phäng 34 2.4.2 C¡c k¸t qu£ ÷ỵc l÷đng 36 2.4.3 Ănh giĂ cĂc kát quÊ thỹc hiằn ữủc 42 2.4.4 So sĂnh kát quÊ nhên ữủc sỷ dửng phữỡng phĂp EKF vợi phữỡng phĂp MLEF 44 2.5 Bn luên và phữỡng phĂp ữợc lữủng CSM sû dưng EKF v qu²t tia 48 2.6 K¸t luªn Chữỡng 50 XY DĩNG Mặ HNH TRUYN SNG TRìẹT TRONG Mặ MM S DệNG PHìèNG PHP FDTD V TO NH ậ N HầI NHẻT CếA MỈ 51 3.1 X¥y düng mổ hẳnh truyÃn sõng trữủt mổi trữớng 1D sỷ dửng phữỡng phĂp sai phƠn hỳu hÔn miÃn thới gian 52 3.2 ìợc lữủng 1D ở n hỗi nhợt sỷ dửng bở lồc thẵch nghi Bẳnh phữỡng trung bẳnh tối thiu kát hủp thuêt toĂn Bián ời ngữủc Ôi số Helmholtz 54 3.2.1 TiÃn xỷ lỵ dỳ liằu thu thêp sỷ dửng bở lồc thẵch nghi Bẳnh phữỡng trung bẳnh tối thiu (LMS) luan an 54 ii 3.2.2 ìợc lữủng CSM sỷ dửng thuêt toĂn thẵch nghi Bẳnh phữỡng trung bẳnh tối thiu/Bián ời ngữủc Ôi sè Helmholtz (LMS/AHI) 57 3.3 Mæ phäng v cĂc kát quÊ ữợc lữủng 1D CSM 59 3.4 TÔo Ênh hai chiÃu ở n hỗi nhợt cừa mổ 65 3.4.1 X¥y düng mổ hẳnh 2D truyÃn sõng trữủt mổ sỷ dửng ph÷ìng ph¡p FDTD 65 3.4.2 ìợc lữủng v tÔo Ênh 2D ở n hỗi nhợt cừa mỉ sû dưng LMS v AHI 67 3.4.3 Kát quÊ tÔo Ênh hai chiÃu ở n hỗi nhợt 69 3.4.4 Ănh giĂ nh lữủng kát quÊ tÔo Ênh 2D CSM sỷ dửng LMS/AHI 74 3.5 Kát luên 77 KT LUN V HìẻNG NGHIN CU TìèNG LAI 79 DANH MƯC CC CỈNG TRNH CỈNG BÈ 81 TI LIU THAM KHO 83 luan an DANH MƯC CC TØ VIT TT Tø vi¸t tưt Nghắa Tiáng Anh Nghắa Tiáng Viằt 1D OneDimemsional Mởt chi·u 2D TwoDimemsional Hai chi·u 3D ThreeDimemsional Ba chi·u AHI Algebraic Helmholtz In- Bián ời ngữủc Ôi số version Helmholtz ARF Acoustic Radiation Force Lỹc bực xÔ Ơm CSM Complex Shear Modulus Module Shear phùc CT Computed Tomography Chöp ct lợp vi tẵnh EKF Extended Kalman Filter Bở lồc Kalman mð rëng EnKF Ensemble Kalman Filter Bë låc Kalman tê hđp FHO Forced Harmonic Oscilla- Dao ëng i·u háa c÷ïng tor bực Finite Difference Time Sai phƠn hỳu hÔn Domain mi·n thíi gian FDTD HFVS HyperFrequency Vis- Phê n hỗi nhợt siảu tƯn coelastic Spectroscopy HMI Harmonic Motion Imag- TÔo Ênh chuyn ởng iÃu ing hỏa iii luan an iv KVFD LMS KelvinVoigt Fractional Ôo hm phƠn số Kelvin Derivative Voigt Least Mean Square Bẳnh phữỡng trung bẳnh tối thiºu MLEF MSE Maximum Likelihood En- Bë låc tê hñp hủp l cỹc semble Filter Ôi Mean Square Error Sai số trung bẳnh bẳnh phữỡng MRI Magnetic Resonance TÔo Ênh cởng hững tứ Imaging NLMS Normalized Least Mean Bẳnh phữỡng trung bẳnh Square tối thiu chuân hõa SNR Signal to Noise Ratio T số tẵn hiằu trản nhiạu SPECT Single Photon Emission Chửp cưt lợp vi tẵnh phĂt Computed Tomography xÔ ỡn photon SWE Shear Wave Elasticity n hỗi sõng trữủt SWEI Shear TÔo Ênh n hỗi sõng PET PSNR WHO Wave Elasticity Imaging tr÷đt Photon Emission Tomog- Chưp ct lợp phĂt xÔ pho- raphy ton Peak Signal to Noise Ra- T số tẵn hiằu cỹc Ôi trản tio nhiạu World Health Organiza- Tờ chực y tá thá giợi tion luan an DANH MệC HNH V 1.1 nh siảu Ơm n hỗi [4] 11 1.2 Thiát b siảu Ơm EPIQ (trĂi) v ACUSON (phÊi) 1.3 ìợc lữủng tốc ở sõng trữủt bơng cĂch phĂt hiằn pha [6] 1.4 TÔo sâng tr÷đt sû dưng ARF [18] 16 1.5 TÔo sõng trữủt sỷ dửng kim rung v Ph÷ìng ph¡p SWEI 12 15 dịng ch©n o¡n b»nh gan [9] 20 2.1 TÔo v o sõng trữủt mổ 24 2.2 Nguyản lỵ hoÔt ởng cừa Bở lồc Kalman m rởng [43] 29 2.3 CĐu hẳnh im v tia cõa ph÷ìng ph¡p qu²t tia 32 2.4 C¡c £nh ë n hỗi v ở nhợt lỵ tững ban Ưu 35 2.5 C¡c trẵ o vên tốc hÔt cừa sõng trữủt theo phữỡng ph¡p qu²t tia 36 2.6 Vên tốc hÔt cõ nhiạu (yn Phữỡng trẳnh (2.21)) v vên tốc hÔt ữủc ữợc lữủng (vbn Phữỡng trẳnh (2.23)) theo thới gian tÔi v trẵ j = 10 cừa tia i = 60 (vỵi SNR = 30 dB) 37 2.7 Vên tốc hÔt theo khổng gian, ữủc ữợc lữủng dồc c¡c tia i = v i = 60 (vỵi SNR = 30 dB) Vên tốc hÔt lỵ tững l Phữỡng trẳnh (2.1) v (2.21), vên tốc hÔt cõ nhiạu l yn Phữỡng trẳnh (2.21), vên tốc hÔt ữủc ữợc lữủng l vbn Phữỡng trẳnh (2.23) 38 v luan an 63 0.4 ideal LMS/AHI without cutting the transient LMS/AHI with cutting the transient 0.35 Viscosity [Pa.s] 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 20 40 H¼nh 3.7: 60 Spatial location 80 100 120 ở nhợt ữủc ữợc lữủng õ à v l sai số chuân hõa cừa viằc ữợc lữủng ở n hỗi v ở nhợt, L l tờng số v trẵ khÊo sĂt trản tia, ài v i l ở n hỗi lỵ tững v ở n hỗi ữủc ữợc lữủng tÔi v trẵ thự i, i v i l ở nhợt lỵ tững v ở nhợt ữủc ữợc lữủng tÔi v trẵ thự i CĂc kát quÊ tẵnh toĂn sai số chuân hõa cừa viằc ữợc lữủng CSM ữủc ch BÊng 3.2 Cõ th thĐy rơng cưt bọ phƯn chuyn tiáp vên tốc hÔt ữủc lồc thẳ chĐt lữủng cừa viằc ÷ỵc l÷đng ÷đc c£i thi»n ¡ng kº so vỵi khổng cưt bọ phƯn chuyn tiáp Lỵ l vẳ phƯn chuyn tiáp văn cỏn b Ênh hững bi nhiạu, õ s Ênh hững án viằc ữợc lữủng CSM Hiằu quÊ cừa thuêt toĂn LMS/AHI  à xuĐt ữủc xĂc nhên bi sai số ny Nhữ ữủc ch B£ng 3.2, sû dưng thuªt to¡n LMS/AHI sau cưt bọ phƯn chuyn tiáp, sai số trung bẳnh cõ th nhên ữủc cừa viằc ữợc lữủng CSM l 3.14% (0.64% cho ữợc lữủng ở n hỗi v 5.64% luan an 64 cho ữợc lữủng ở nhợt) BÊng 3.2: Sỷ dửng LMS/AHI Khổng loÔi bọ phƯn chuyn tiáp Cưt bọ phƯn chuyn tiáp Sai số cừa ữợc lữủng CSM Sai số cho ữợc lữủng ở n hỗi [%] 1.27 0.64 Sai số cho ữợc lữủng ở nhợt [%] 10.39 5.64 Nghiản cựu sinh  so sĂnh kát quÊ nhên ữủc nhớ phữỡng phĂp ữủc à xuĐt phƯn ny vợi cĂc kát quÊ cừa cĂc nghiản cựu trữợc Ơy Trong [12, 35] v [24], c¡c t¡c gi£ sû döng MLEF (Maximum Likelihood Ensemble Filter) ữợc lữủng CSM Sai số ÷ỵc l÷đng [12, 35] l nhä hìn 10% cho cÊ ở n hỗi v ở nhợt, trong [24], sai số cừa ữợc lữủng ở n hỗi l nhọ hỡn 2% v sai số cừa ữợc lữủng ở nhợt l nhọ hỡn 5% Tuy nhiản, cĂc nghiản cựu [12, 35] v [24], vên tốc hÔt cừa sõng trữủt l ữủc mổ hẳnh hõa theo phữỡng trẳnh truyÃn sõng cỡ bÊn (Phữỡng trẳnh (2.1)) ch phũ hủp vợi mởt mổi trữớng ỗng nhĐt Trong phƯn ny, nghiản cựu sinh  Ăp dửng phữỡng phĂp FDTD mổ hẳnh hõa vên tốc hÔt cừa sõng trữủt v iÃu ny úng vợi mởt mổi trữớng khổng ỗng nhĐt (nhữ l c¡c mỉ sinh håc) Ngo i ra, mët bë låc th½ch nghi LMS ữủc Ăp dửng cho viằc giÊm nhiạu vên tốc hÔt o ữủc cừa sõng trữủt trữợc ữợc lữủng CSM sỷ dửng thuêt toĂn AHI Trong PhƯn 3.4.4, kát quÊ ữợc lữủng CSM nghiản cựu ny cụng ữủc so sĂnh vợi kát quÊ nhên ữủc theo phữỡng ph¡p [26] ¡p dưng thuªt to¡n AHI v mởt bở lồc thổng thĐp ữợc lữủng CSM luan an 65 3.4 TÔo Ênh hai chiÃu ở n hỗi nhợt cừa mổ Trong cĂc phƯn trản cừa Chữỡng 3, tø vi»c mỉ h¼nh hâa sü truy·n sâng cõa sâng trữủt mổ cho án viằc ữợc lữủng CSM cừa mỉ ÷đc ¡p dưng cho mỉi tr÷íng 1D Vi»c ¡p dửng mổi trữớng 1D vợi mửc ẵch chẵnh nhơm Ănh giĂ hiằu quÊ cừa phữỡng phĂp ữủc à xuĐt Trong thỹc tá ựng dửng, ữợc lữủng 1D CSM l chữa ừ Ănh giĂ tẳnh trÔng bằnh Trong phƯn ny, nghiản cựu sinh thỹc hiằn viằc ữợc lữủng 2D CSM m kát quÊ l tÔo cĂc Ênh 2D ở n hỗi v ở nhợt Dỹa vo Ênh 2D, vi»c quan s¡t ph¡t hi»n c¡c khèi u s³ d¹ dng hỡn KhĂc vợi viằc tÔo Ênh 2D CSM ữủc à cêp Chữỡng l sỷ dửng phữỡng phĂp qut tia sau  ữợc lữủng ữủc CSM trản mởt tia, phƯn ny, Ênh 2D CSM ữủc ữợc lữủng trỹc tiáp dỹa trản dỳ liằu 2D cừa vên tốc hÔt cừa sõng trữủt thu nhên ữủc 3.4.1 XƠy dỹng mổ hẳnh 2D truyÃn sõng trữủt mổ sỷ dửng phữỡng phĂp FDTD PhƯn 3.1  trẳnh by mội quan hằ giỳa vector vên tốc hÔt vz theo hữợng truy·n sâng x v tensor ë n²n σzx mæi tr÷íng 1D Trong mỉi tr÷íng 2D, méi quan h» n y ữủc biu diạn bi cĂc phữỡng trẳnh t vz = ∂x σzx + ∂y σzy , (3.13) ∂t σzx = (µ + η∂t ) ∂x vz , (3.14) ∂t σzy = (µ + η∂t ) ∂y vz (3.15) Sû dửng phữỡng phĂp FDTD bián ời cĂc Phữỡng trẳnh (3.13), (3.14) v (3.15), kát hủp vợi cĂch kỵ hiằu cừa vector vên tốc hÔt vz v tensor ở luan an 66 nn tữỡng tỹ nhữ  biu diạn bi cĂc Phữỡng trẳnh (3.4) v (3.5), ta nhên ữủc cĂc Phữỡng trẳnh (3.16), (3.17) v (3.18), tữỡng ựng 1 vzn+1 |i,j = vzn |i,j + ∆t ρ∆x n+ n+ σzx |i+ 21 ,j − σzx |i− 12 ,j (3.16) n+ n+ µ∆t ∆x vzn+1 |i+1,j − vzn+1 |i,j ∆t + ρ∆y σzy |i,j+ 21 − σzy |i,j− 12 , n+ n− σzx |i+ 21 ,j = σzx |i+ 21 ,j + η + ∆x vzn+1 |i+1,j − vzn+1 |i,j (3.17) η (vzn |i+1,j − vzn |i,j ) , − ∆x n+ n− σzy |i,j+ 21 = σzy |i,j+ 21 + µ∆t ∆y vzn+1 |i,j+1 − vzn+1 |i,j η + ∆y vzn+1 |i,j+1 − vzn+1 |i,j (3.18) η − ∆y (vzn |i,j+1 − vzn |i,j ) â ∆x l kho£ng c¡ch giúa hai iºm li¶n ti¸p khỉng gian theo trưcX, ∆y l kho£ng c¡ch giỳa hai im liản tiáp khổng gian theo trửcY, t l chu ký lĐy mău, ch số i l bữợc khổng gian theo trửcX, ch số j l bữợc khổng gian theo trửcY, ch số n l bữợc thới gian Hẳnh 3.8 minh hồa v trẵ cĂc nút vên tốc hÔt vz v tensor ở nn (zx v zy ), c¡c tham sè m°t ph¯ng (x, y) luan an 67 ∆x ∆y y z H¼nh 3.8: y σ zyn |i , j +1 vzn |i , j +1 σ zyn |i +1, j σ zxn |i , j σ zxn |i , j +1 x y σ zyn |i , j z vzn |i , j x σ zxn |i +1, j z vzn |i +1, j x MÔng lữợi cĂc nút vên tốc hÔt sõng trữủt v tensor ở nn mt phng(X,Y) 3.4.2 ìợc lữủng v tÔo Ênh 2D ở n hỗi nhợt cừa mổ sỷ dửng LMS v AHI nh 2D CSM ữủc tÔo nản dỹa trản viằc ữợc lữủng CSM cừa tĐt cÊ cĂc tr½ m°t ph¯ng khỉng gian 2D cõa mỉ Trữợc tiản, dỳ liằu vên tốc hÔt cừa sõng trữủt o ữủc tÔi mội v trẵ ữủc lồc nhớ sỷ dửng bở lồc thẵch nghi LMS, tữỡng tỹ nhữ PhƯn 3.2.1 Tuy nhiản, so sĂnh vợi mổi trữớng 1D, sỹ suy giÊm cừa vên tốc hÔt cừa sõng trữủt theo khổng gian l rĐt lợn mổi trữớng 2D Lỵ l vẳ mở trữớng 2D, nông luan an 68 lữủng cừa vên tốc hÔt b hĐp thử nhiÃu hỡn quĂ trẳnh lan truyÃn Vợi viằc vên tốc hÔt b suy giÊm mÔnh ỗng nghắa vợi mực ở Ênh hững cừa nhiạu cng lợn Chẵnh vẳ vêy thuªt to¡n LMS ¡p dưng cho dú li»u 2D, trång sè cõa bë låc ÷đc i·u ch¿nh º phị hủp hỡn (thẵch nghi) bơng cĂch tỹ ởng iÃu chnh hằ số bữợc nhÊy cừa bở lồc theo ở lợn cừa biản ở vên tốc hÔt cừa sõng trữủt o ữủc Ơy chẳnh l bở lồc LMS chuân hõa (NLMS) QuĂ trẳnh giÊm nhiạu trữớng hủp ny sỷ dửng NLMS ữủc ch Thuêt toĂn dữợi Ơy Thuêt toĂn Lồc NLMS cho viằc thu nhên tẵn hiằu vên tốc hÔt sõng trữủt mổi trữớng 2D Bữợc 1: Thiát lêp bữợc nhÊy ban Ưu , Bêc bở lồc L, v phữỡng sai nhiạu Bữợc 2: Khi tÔo hằ số w(n) = Bữợc 3: Cho n = 0, 1, 2, 3.1 Tẵnh Ưu bở lồc y(n) = w(n) x(n) 3.2 Tẵnh sai số ữợc lữủng e(n) = vz (n) - y(n) 3.3 T½nh to¡n trång sè bë låc w(n + 1) = w(n) + e(n)x(n) 3.4 Tẵnh toĂn tẵn hiằu  ữủc lồc vbz (n) = e(n) 3.5 iÃu chnh theo biản ở tẵn 3.6 Lp lÔi án hát tẵn hiằu bơng cĂch gĂn hiằu vên tốc hÔt o ữủc thự n + Ưu vo: v trẵ cĂc im s cƯn o vên tốc hÔt khổng gian 2D, tẵn hiằu vên tốc hÔt b nhiạu (tÔi v trẵ xĂc nh khổng gian 2D khÊo sĂt), phữỡng sai nhiạu (tÔi v trẵ xĂc ành khæng gian 2D kh£o s¡t), sè trång sè bở lồc LMS Ưu ra: tẵn hiằu vên tốc hÔt ữủc giÊm nhiạu nhớ sỷ dửng bở lồc thẵch nghi LMS (tÔi v trẵ xĂc nh khổng gian 2D khÊo sĂt) Tiáp theo, thuêt toĂn AHI ữủc Ăp dửng ữợc lữủng trỹc tiáp CSM tÔi tĐt cÊ cĂc tr½ m°t ph¯ng khỉng gian 2D(X, Y ) cừa mổ Biu diạn cĂc giĂ tr ở n hỗi v ở nhợt  ữợc lữủng ữủc cừa mổ mt phng khổng gian 2D ta nhên ữủc Ênh 2D ở n hỗi v Ênh 2D ở luan an 69 nhợt cừa mổ QuĂ trẳnh ữợc lữủng v tÔo Ênh 2D CSM ữủc ch Thuêt toĂn Thuêt toĂn CĂc bữợc ữợc lữủng v tÔo Ênh 2D CSM sỷ dửng LMS/AHI Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc Bữợc 1: Thiát lêp kch bÊn mổ phọng 2: Lỹa chồn tƯn số kẵch thẵch f0 =150Hz 3: TÔo sõng trữủt bơng viằc rung kim 4: Thu nhên vên tốc hÔt sõng trữủt tÔi mt phơng gỗm 120 ì 120 v trẵ 5: ìợc lữủng phữỡng sai nhiạu tứ tẵn hiằu o ữủc 6: Lồc nhiạu vên tốc hÔt o ữủc sỷ dửng bở lồc LMS nhữ ữủc ch Thuêt toĂn 7: LoÔi bọ phƯn chuyn tiáp v giỳ phƯn ờn nh cừa vên tốc hÔt ữủc lồc 8: Bián ời Fourier thới gian cừa phƯn ờn nh cừa tẵn hiằu ữủc lồc 9: ìợc lữủng CSM tÔi tĐt cÊ 120 ì 120 v trẵ sỷ dửng Phữỡng trẳnh (3.10) 10: Tờng hủp dỳ liằu ữợc lữủng thnh Ênh ở n hỗi, thnh Ênh ở nhợt Ưu vo: tẵn hiằu kẵch hoÔt cho kim rung vợi tƯn số v biản ở xĂc ành, tr½ cõa kim rung, tr½ c¡c iºm s cƯn o vên tốc hÔt (120), giĂ tr thỹc tá CSM mổi trữớng v CSM cừa khối u náu cõ; v trẵ cĂc im s cƯn o vên tốc hÔt khổng gian 2D, tẵn hiằu vên tốc hÔt b nhiạu (tÔi v trẵ xĂc nh khổng gian 2D khÊo sĂt), phữỡng sai nhiạu (tÔi v trẵ xĂc ành khæng gian 2D kh£o s¡t), sè trång sè bở lồc LMS Ưu ra: Ênh CSM tĂi tÔo ữủc 3.4.3 Kát quÊ tÔo Ênh hai chiÃu ở n hỗi nhợt Nghiản cựu sinh  xƠy dỹng mởt kch bÊn mỉ phäng º kiºm chùng hi»u qu£ cõa ph÷ìng ph¡p ữủc à xuĐt nhữ sau Mởt vũng mổ mÃm sinh hồc cõ kẵch thữợc 120 ì 120 mm, õ cõ mởt khối u hẳnh trỏn tÔi tồa ở (40 mm, 40 mm), b¡n k½nh khèi u l 20 mm Mổi trữớng cõ ở n hỗi à1 = 6000 P a v ë nhỵt η = 1.2 P a.s Khèi u cõ ở n hỗi à1 = 9000 P a v ở nhợt = 1.8 P a.s Mêt ở khèi cõa mỉ ρ = 1000 Kg/m3 Vªn tèc hÔt cừa sõng trữủt ữủc o trản ton bở mt phng mổ tÔi cĂc v trẵ cĂch Ãu mm theo cÊ trửcX v trửcY Nhữ vêy, số v trẵ ữủc o l luan an 70 120 ì 120 = 14400 v trẵ Hẳnh 3.9 minh hồa cĂc Ênh gốc lỵ tững theo kch bÊn mổ phọng cho ở n hỗi v ở nhợt cừa mổ Idealviscosity image 20 20 40 40 Spatial location [mm] Spatial location [mm] Ideal−elasticity image 60 80 60 80 100 100 120 120 20 40 (a) 60 80 Spatial location [mm] 100 120 nh gốc ở n hỗi Hẳnh 3.9: 20 40 (b) 60 80 Spatial location [mm] 100 120 nh gèc ë nhỵt nh 2D lỵ tững cho ở n hỗi v ở nhợt cừa mổ Vên tốc hÔt lỵ tững tÔi mởt v trẵ o khổng gian mổ ữủc mổ hẳnh hõa theo phữỡng phĂp FDTD Kát hủp vợi nhiạu Gauss, nõ mổ phọng cho vên tốc hÔt o ữủc tÔi v trẵ õ bơng siảu Ơm Doppler Hẳnh 3.10 ữa ba ỗ th vên tốc hÔt cừa sõng trữủt tÔi v trẵ cõ tồa ở (56,56) Trong õ ỗ th phẵa trản biu diạn vên tốc hÔt lỵ tững ữủc mổ hẳnh hõa theo phữỡng phĂp FDTD, ỗ th giỳa minh hồa vên tốc hÔt o ữủc (cõ Ênh hững bi nhiạu), ỗ th dữợi cho thĐy vên tốc hÔt  ữủc lồc nhớ sỷ dửng thuêt toĂn NLMS Kát quÊ cho thĐy rơng vên tốc hÔt o ữủc cừa sõng trữủt  ữủc giÊm nhiạu Ăng k sau sỷ dửng thuêt toĂn NLMS CĂc Hẳnh 3.11(a) v 3.11(a) ch kát quÊ Ênh 2D ữợc l÷đng ÷đc cho luan an 71 −5 Ideal particle Velocity at the spatical location (56,56) z v (t) [m/s] x 10 −2 0.48 −5 0.52 0.5 Time [s] Filtered particle Velocity at the spatical location (56,56) 0.52 0.5 Time [s] 0.52 z v (t) [m/s] x 10 0.5 Time [s] Noisy particle Velocity at the spatical location (56,56) −2 0.48 −5 x 10 z v (t) [m/s] 2 0.48 Hẳnh 3.10: Vên tốc hÔt theo thới gian tÔi v trẵ (56,56) ở n hỗi v ở nhợt cừa mổ CĂc kát quÊ cho thĐy mởt cĂch trỹc quan, cÊ hai Ênh ở n hỗi v Ênh ở nhợt Ãu ch th ró v trẵ v hẳnh dÔng cừa khối u Ănh giĂ nh lữủng và hiằu quÊ cừa viằc ữợc lữủng 2D CSM (hay tÔo Ênh 2D ở n hỗi v ở nhợt) bơng phữỡng phĂp LMS/AHI m nghiản cựu sinh  à xuĐt trản s ữủc trẳnh by PhƯn 3.4.4 d¹ d ng quan s¡t v so s¡nh c¡c gi¡ trà Ênh ữợc lữủng vợi cĂc giĂ tr luan an 72 Estimated−viscosity image 20 20 40 40 Spatial location [mm] Spatial location [mm] Estimated−elasticity image 60 80 100 60 80 100 120 120 20 (a) 40 60 80 Spatial location [mm] 100 120 nh ữợc lữủng ở n hỗi Hẳnh 3.11: 20 (b) 40 60 80 Spatial location [mm] 100 120 nh ữợc lữủng ở nhợt nh 2D ữợc lữủng cho ở n hỗi v ở nhợt cừa mổ Ênh gốc, cĂc kát quÊ ữủc quan sĂt trản mởt ữớng thng khổng gian mổ, nhữ Hẳnh 3.12 v 3.13 cho ở n hỗi v ở nhợt, m õ cĂc kát quÊ ữủc ch th ró bơng giĂ tr cử th Hẳnh 3.12 biu diạn cĂc kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 10 v Line 40 Trong õ, Hẳnh 3.12(b) ch kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 10 (khổng i qua khối u), Hẳnh 3.12(c) cho thĐy kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 40 ( i qua khối u) Hẳnh 3.13 biu diạn cĂc kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 10 v Line 40 Trong õ, Hẳnh 3.13(b) ch kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 10, Hẳnh 3.13(c) cho thĐy kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 40 TĐt cĂc cĂc Hẳnh 3.12(b), 3.12(c), 3.13(b) v 3.13(c) Ãu cho thĐy kát quÊ ữợc lữủng l km chẵnh xĂc tÔi cĂc v trẵ xa nguỗn kẵch thẵch (phẵa phÊi cĂc hẳnh) iÃu ny cõ th giÊi thẵch nhữ sau: sõng trữủt b suy giÊm truyÃn mổ v cõ xu hữợng tưt dƯn õ, CSM ữủc ữợc luan an 73 Estimated−elasticity image Line 10 20 Spatial location [mm] 40 Line 40 60 80 100 120 20 (a) 40 60 80 Spatial location [mm] 100 Và tr½ Line 10 v Line 40 trản Ênh ở n hỗi The elasticity on Line 10 The elasticity on Line 40 10000 10000 Ideal Estimated 9000 9000 8500 8500 8000 7500 7000 8000 7500 7000 6500 6500 6000 6000 5500 5500 (b) 20 40 60 80 Spactial location [mm] 100 120 ở n hỗi ữủc ữợc lữủng trản Line 10 Hẳnh 3.12: Ideal Estimated 9500 Elasticity [Pa] Elasticity [Pa] 9500 5000 120 5000 (c) 20 40 60 80 Spatial location [mm] 100 120 ở n hỗi ữủc ữợc lữủng trản Line 40 Kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 10 v Line 40 lữủng dỹa trản viằc o vên tốc hÔt cừa sõng trữủt é cĂc v trẵ cng xa nguỗn kẵch thẵch, vên tốc hÔt cừa sõng trữủt cng nhọ, theo õ ữợc lữủng CSM cng km chẵnh xĂc CĂc v trẵ gƯn nguỗn kẵch thẵch, kát quÊ ữợc lữủng bĂm sĂt cĂc giĂ tr lỵ tững luan an 74 Estimated−viscosity image Line 10 Spatial location [mm] 20 40 Line 40 60 80 100 120 20 (a) 40 60 80 Spatial location [mm] 100 Và tr½ Line 10 v Line 40 trản Ênh ở nhợt The viscosity on Line 10 The viscosity on Line 40 2 Ideal Estimated 1.6 1.6 1.4 1.4 1.2 0.8 1.2 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 20 (b) 40 60 80 Spactial location [mm] 100 120 ở nhợt ữủc ữợc lữủng trản Line 10 Hẳnh 3.13: Ideal Estimated 1.8 Viscosity [Pa.s] Viscosity [Pa.s] 1.8 120 0 20 (c) 40 60 80 Spatial location [mm] 100 120 ë nhỵt ữủc ữợc lữủng trản Line 40 Kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 10 v Line 40 3.4.4 Ănh giĂ nh lữủng kát quÊ tÔo Ênh 2D CSM sỷ dửng LMS/AHI Tữỡng tỹ nhữ PhƯn 3.3, sai số chuân hõa ữủc sỷ dửng Ănh giĂ nh lữủng và hiằu quÊ cừa viằc ữợc lữủng 2D CSM bơng phữỡng phĂp LMS/AHI  à xuĐt Tuy nhiản, ối vợi Ênh 2D, sai số chuân hõa ữủc luan an 75 nh nghắa à = M ìN PM PN i=1 j=1 |µi,j −ˆ µi,j | , µi,j (3.19) η = M ×N PM PN i=1 j=1 |ηi,j −ˆ ηi,j | , ηi,j â µ v η l sai số chuân hõa cừa viằc ữợc lữủng Ênh 2D ở n hỗi v ở nhợt, M ì N l kẵch thữợc Ênh, ài,j v i,j l ở n hỗi lỵ tững v ở n hỗi ữủc ữợc lữủng tÔi iºm £nh câ tåa ë (i, j), ηi,j v ηˆi,j l ở nhợt lỵ tững v ở nhợt ữủc ữợc lữủng tÔi im Ênh cõ tồa ở (i, j) Trong thỹc tá, kim rung tĂc ởng lản mổ hẳnh mởt lỹc nngiÂn dồc theo trửcZ (trũng vợi hữợng dao ởng cừa kim rung) v tÔo sõng trữủt lan truyÃn mổ, khu vỹc chuyn tiáp tứ lỹc nngiÂn sang sõng bián trữủt rĐt khõ xĂc nh cĂc c trững cừa sõng trữủt Ngoi ra, viằc ữợc lữủng CSM tÔi vũng mổ cĂch xa v trẵ kẵch thẵch km chĐt lữủng sõng trữủt b suy giÊm theo khổng gian (cõ th thĐy ró cĂc Hẳnh 3.12 v 3.13) Do õ, nghiản cựu sinh giợi hÔn kẵch thữợc Ênh CSM l 75 ì 75 (cõ tồa ở (x, y) = (5 : 79, : 79)) º Ănh giĂ chĐt lữủng ữợc lữủng Kát quÊ l, vợi SN R = 30dB , sai số chuân hõa à cho viằc ữợc lữủng Ênh 2D ở n hỗi l 1.63%, sai sè chu©n hâa η cho vi»c ữợc lữủng 2D Ênh ở nhợt l 2.49% CĂc kát quÊ ny  ữủc cÊi thiằn Ăng k so vợi kát quÊ nhên ữủc PhƯn 3.3 v cĂc nghiản cựu [12, 35] v [24] So sĂnh vợi kát quÊ nhên ữủc theo phữỡng phĂp nghiản cựu [26] Trong nghi¶n cùu [26], c¡c t¡c gi£ cơng sû dưng thuêt toĂn AHI ữợc lữủng trỹc tiáp CSM Tuy nhiản, trữợc ữợc lữủng CSM, cĂc tĂc giÊ luan an 76  sỷ dửng mởt bở lồc thổng thĐp giÊm nhiạu vên tốc hÔt o ữủc cừa sõng tr÷đt º so s¡nh hi»u qu£ cõa ph÷ìng ph¡p ÷đc à xuĐt Chữỡng v phữỡng phĂp [26], nghiản cựu sinh  thỹc hiằn ữợc lữủng CSM theo ph÷ìng ph¡p [26] cho cịng mët kàch b£n mỉ phọng Chữỡng Kát quÊ l, sai số chuân hõa à cho viằc ữợc lữủng Ênh 2D ở n hỗi l 1.83% v sai số chuân hõa cho viằc ữợc lữủng 2D Ênh ở nhợt l 7.53% Nhữ vêy kát quÊ ữợc lữủng CSM theo phữỡng phĂp à xuĐt Chữỡng tốt hỡn so vợi phữỡng phĂp [26] Hẳnh 3.14 biu diạn cĂc kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 10 v Line 40 theo phữỡng phĂp [26] Trong õ, Hẳnh 3.14(a) ch kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 10 (khổng i qua khối u), Hẳnh 3.14(b) cho thĐy kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 40 Hẳnh 3.15 biu diạn cĂc kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 10 v Line The elasticity on Line 10 The elasticity on Line 40 7500 9500 Ideal Estimated Ideal Estimated 9000 7000 8500 8000 Elasticity [Pa] Elasticity [Pa] 6500 6000 5500 7500 7000 6500 6000 5000 5500 4500 (a) 20 40 60 80 Spactial location [mm] 100 120 140 ở n hỗi ữủc ữợc lữủng trản Line 10 H¼nh 3.14: 5000 (b) 20 40 60 80 Spatial location [mm] 100 120 140 ở n hỗi ữủc ữợc lữủng trản Line 40 Kát quÊ ữợc lữủng ở n hỗi trản Line 10 v Line 40 theo phữỡng ph¡p [26] 40 theo ph÷ìng ph¡p [26] Trong õ, Hẳnh 3.15(a) ch kát quÊ ữợc luan an 77 lữủng ở nhợt trản Line 10, Hẳnh 3.15(b) cho thĐy kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 40 The viscosity on Line 10 The viscosity on Line 40 2.4 2.5 Ideal Estimated 2.2 Ideal Estimated 2 Viscosity [Pa.s] Viscosity [Pa.s] 1.8 1.6 1.4 1.2 1.5 1 0.8 0.6 0.4 20 (a) 40 60 80 Spactial location [mm] 100 120 140 ở nhợt ữủc ữợc lữủng trản Line 10 Hẳnh 3.15: 0.5 20 (b) 40 60 80 Spatial location [mm] 100 120 ở nhợt ữủc ữợc lữủng trản Line 40 Kát quÊ ữợc lữủng ở nhợt trản Line 10 v Line 40 theo phữỡng phĂp [26] 3.5 Kát luên Trong chữỡng ny, nghiản cựu sinh  à xuĐt thnh cổng mởt phữỡng phĂp ữợc lữủng v tÔo Ênh 2D CSM cừa mổ Phữỡng phĂp à xuĐt  sỷ dửng thuêt toĂn AHI kát hủp bở lồc LMS ữợc lữủng CSM tÔi mội v trẵ khổng gian cừa mổi trữớng vợi sai số chuân hõa cừa viằc ữợc lữủng l tữỡng ối tốt (1.63% cho ở n hỗi v 2.49% cho ở nhợt) Trong thüc nghi»m ch¿ sû dưng mët t¦n sè rung (150 Hz) Sü truy·n sâng cõa sâng tr÷đt ÷đc mỉ hẳnh hõa sỷ dửng phữỡng phĂp FDTD cho cÊ mổi trữớng 1D v 2D Phữỡng phĂp FDTD cõ ở chẵnh xĂc cao v ở phực tÔp thĐp, iÃu ny  ữủc so sĂnh vợi phữỡng phĂp phƯn tỷ hỳu hÔn FEM Trong luan an ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LƯƠNG QUANG HẢI NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ẢNH DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG MÔ ĐUN ĐÀN HỒI TRONG MÔ SINH HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật... CM èN Trong suốt quĂ trẳnh hồc têp, nghiản cựu v hon thnh luên Ăn tián sắ, nghiản cựu sinh  nhên ữủc nhiÃu sỹ hộ trủ, giúp ù v õng gõp quỵ bĂu Ưu tiản, nghiản cựu sinh xin b y tä láng c£m... i»n tû Y Sinh, Khoa Kÿ thuªt i·u khiºn, Håc vi»n Kÿ thuªt QuƠn sỹ, nỡi nghiản cựu sinh hồc têp v lm viằc,  tên tẳnh giúp ù nghiản cựu sinh suốt thới gian thỹc hiằn luên Ăn Nghiản cựu sinh cụng