Đo các kích thước hộp sọ dựa trên hệ thống điểm tham chiếu chuẩn và so sánh kích thước giữa hai nhóm khỏe mạnh và bị hội chứng rượu thai nhi trên chuột sử dụng ảnh cắt lớp điện toán

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Đo kích thước hộp sọ dựa hệ thống điểm tham chiếu chuẩn so sánh kích thước hai nhóm khoẻ mạnh bị hội chứng rượu thai nhi chuột sử dụng ảnh cắt lớp điện toán NGUYỄN ĐỨC TRUNG TRUNG.ND2022M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Y sinh Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thu Vân Trường: Điện – Điện tử HÀ NỘI, 2023 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Đo kích thước hộp sọ dựa hệ thống điểm tham chiếu chuẩn so sánh kích thước hai nhóm khoẻ mạnh bị hội chứng rượu thai nhi chuột sử dụng ảnh cắt lớp điện toán NGUYỄN ĐỨC TRUNG TRUNG.ND2022M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Y sinh Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thu Vân Trường: Điện – Điện tử HÀ NỘI, 2023 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyễn Đức Trung Đề tài luận văn: Đo kích thước hộp sọ dựa hệ thống điểm tham chiếu chuẩn so sánh kích thước hai nhóm khoẻ mạnh bị hội chứng rượu thai nhi chuột sử dụng ảnh cắt lớp điện toán Chuyên ngành: Kỹ thuật Y sinh Mã số SV: 20202766M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 26/04/2023 với nội dung sau: - Đã chỉnh sửa lỗi tả tên đề tài luận văn với tên đề tài định bảo vệ - Đã chỉnh sửa lỗi tả, cụm từ phù hợp sử dụng luận văn - Đã chỉnh sửa làm rõ thích hình vẽ - Đã chỉnh sửa, trình bày lại luận văn theo form mẫu quy định - Đã chỉnh sửa trình bày tài liệu tham khảo theo quy định Ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Nguyễn Thu Vân Nguyễn Đức Trung CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GS.TS Nguyễn Đức Thuận LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn cô TS Nguyễn Thu Vân hướng dẫn, hỗ trợ động viên q trình thực đề tài Cơ dành nhiều thời gian tâm huyết để giúp tơi hồn thành nghiên cứu Những kiến thức kinh nghiệm quý báu mà cô chia sẻ giúp nắm bắt nhiều thơng tin hữu ích tiếp cận với phương pháp nghiên cứu đề tài dễ dàng Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến chuyên gia, nhà nghiên cứu, quan tổ chức có liên quan đến đề tài nghiên cứu cung cấp tài liệu thông tin quý báu giúp tiến hành nghiên cứu cách xác hiệu Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân yêu động viên, hỗ trợ tạo điều kiện cho tơi hồn thành đề tài nghiên cứu cách hồn thiện Hà Nội, ngày tháng Tác giả năm 2023 Nguyễn Đức Trung Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn "Đo kích thước hộp sọ dựa hệ thống điểm tham chiếu chuẩn so sánh kích thước hai nhóm khoẻ mạnh bị hội chứng rượu thai nhi chuột sử dụng ảnh cắt lớp điện toán" tập trung vào nghiên cứu việc sử dụng phương pháp đo kích thước hộp sọ chuột ảnh cắt lớp điện tốn CT đối chiếu kích thước hai nhóm chuột: nhóm chuột khoẻ mạnh nhóm chuột bị hội chứng rượu thai nhi Trong luận văn này, tác giả trình bày kiến thức chung ảnh chụp cắt lớp điện toán CT, cắt lớp điện toán vi mô micro CT, đồng thời áp dụng kiến thức với phương pháp landmark micro CT thực xử lý số liệu để đạt kết đo kích thước điểm tham chiếu hộp sọ chuột nghiên cứu Bước nghiên cứu tiến hành thu thập ảnh CT hộp sọ chuột từ hai nhóm, nhóm chuột khoẻ mạnh nhóm chuột bị hội chứng rượu thai nhi Sau đó, tác giả sử dụng phương pháp landmark để xác định điểm tham chiếu hộp sọ Các điểm tham chiếu xác định cách xác đồng dựa công cụ xử lý ảnh CT micro CT chuyên nghiệp để đảm bảo tính quán đáng tin cậy kết đo lường Tiếp theo, tác giả thực xử lý số liệu từ điểm tham chiếu để tính tốn kích thước hộp sọ hai nhóm chuột Kết cho thấy có số khác biệt đáng kể kích thước khoảng hộp sọ hai nhóm Đặc biệt, nhóm chuột bị hội chứng rượu thai nhi có số kích thước hộp sọ lớn so với nhóm chuột khoẻ mạnh Điều cho thấy ảnh hưởng hội chứng rượu thai nhi theo liều lượng giai đoạn thai kỳ mà nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng đến phát triển kích thước hộp sọ Để đảm bảo tính xác đáng tin cậy kết quả, tác giả sử dụng phương pháp kiểm định t-Test để thống kê phân tích liệu Kết kiểm định cho thấy có khác biệt có ý nghĩa kích thước hộp sọ hai nhóm chuột (pvalue < 0.05), chứng minh hội chứng rượu thai nhi gây biến đổi kích thước hộp sọ Nghiên cứu đóng góp vào việc hiểu rõ tác động hội chứng rượu thai nhi đến phát triển sọ não Nó cung cấp cách tiếp cận để đo kích thước hộp sọ phân tích bệnh lý não sử dụng tốn ảnh cắt lớp Kết góp phần quan trọng vào việc hiểu sâu ảnh hưởng rượu thai nhi đến phát triển hộp sọ cung cấp sở khoa học cho việc nghiên cứu xử lý vấn đề liên quan đến hội chứng rượu thai nhi người HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG KIẾN THỨC CHUNG VỀ HỆ THỐNG CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN VÀ TẠO ẢNH CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN 1.1 Tổng quan hệ thống chụp cắt lớp điện toán 1.1.1 Lịch sử phát triển CT 1.1.2 Nguyên lý tạo ảnh CT 1.1.3 Các hệ máy chụp cắt lớp điện toán 1.2 Cấu tạo hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán 15 1.2.1 Giàn quay 17 1.2.2 Bàn bệnh nhân 27 1.2.3 Hệ thống máy tính 28 1.2.4 Hệ thống tạo điều khiển nguồn cao áp 29 1.2.5 Bàn điều khiển 30 1.3 Quy trình tạo ảnh CT thơng tin ảnh CT đem lại 30 1.3.1 Tái tạo ảnh từ hình chiều 30 1.3.2 Đặc điểm ảnh CT thông tin mà ảnh CT đem lại 33 1.4 Kết chương 35 CHƯƠNG CẮT LỚP ĐIỆN TỐN VI MƠ TRONG NGHIÊN CỨU ĐỘNG VẬT CĨ KÍCH THƯỚC NHỎ 37 2.1 Công nghệ Micro-CT 37 2.2 Các phương pháp phổ biến sử dụng phân tích liệu từ ảnh micro-CT 44 2.3 Kết chương 51 CHƯƠNG THU NHẬN VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU ẢNH MICRO-CT VỚI ĐỐI TƯỢNG CHUỘT Ở TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP LANDMARK ĐỂ SO SÁNH CÁC KÍCH THƯỚC GIỮA HAI NHÓM KHOẺ MẠNH VÀ BỊ HỘI CHỨNG RƯỢU THAI NHI TRÊN CHUỘT… 52 3.1 Đặt vấn đề 52 3.1.1 Hội chứng rối loạn phổ rượu thai nhi - Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASD) 52 3.1.2 Góc nhìn nghiên cứu FASD trước người động vật 54 3.1.3 Tính cấp thiết đề tài định xây dựng thí nghiệm 56 3.2 Thiết kế thí nghiệm thu nhận liệu 58 3.2.1 3.3 Thiết kế thí nghiệm 58 Thu nhận xử lý liệu 61 3.3.1 Tiền xử lý liệu 61 3.3.2 Xử lý phương pháp Landmark 63 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 73 4.1 Kết 73 4.2 Thảo luận hướng phát triển đề tài 76 4.2.1 Thảo luận 76 4.2.2 Hướng phát triển đề tài 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Máy chụp cắt lớp điện tốn siememns somatom Hình 1-2: Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy ct Hình 1-3: Đầu khí xenon Hình 1-4: Đầu dị bán dẫn Hình 1-5: Một số góc thu máy ct Hình 1-6: Máy ct hệ thứ nhất: chùm tia hình bút chì, chuyển động tịnh tiến quay Hình 1-7: Máy ct hệ thứ với chùm tia hình rẻ quạt, đầu dị mảng, chuyển động kết hợp tịnh tiến quay 10 Hình 1-8: Máy ct với chùm tia rẻ quạt đầu dò mảng vòng cung, chuyển động quay - quay 11 Hình 1-9: Nhiễu vịng xuất máy ct hệ thứ 12 Hình 1-10: Máy ct hệ thứ tư: chùm tia rẻ quạt, đầu dò cung tròn chuyển động quay - cố định 12 Hình 1-11: Máy ct sử dụng chùm electron, lái tia điện tử 13 Hình 1-12: Mặt cắt dọc máy ct dùng chùm electron 13 Hình 1-13: Mặt cắt ngang máy ct dùng chùm electron 14 Hình 1-14: Máy ct xoắn ốc 14 Hình 1-15: Máy ct với đầu dị đa mảng 15 Hình 1-16: Hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán thực tế 16 Hình 1-17: Mơ hình hệ thống máy chụp cắt lớp điện toán 16 Hình 1-18: Bên giàn quay máy chụp cắt lớp điện toán 18 Hình 1-19: Hai loại vịng trượt hình đĩa hình trụ 20 Hình 1-20: Hai phương thức tiếp điện vòng trượt 20 Hình 1-21: Cấu trúc nguyên tắc hoạt động ống tia x 21 Hình 1-22: Bộ chuẩn trực trước bệnh nhân đặt kèm ống tia x 22 Hinh 1-23: Hai loại lưới chuẩn trực sau bệnh nhan post-patient 23 Hình 1-24: Mảng đầu dò 26 Hình 1-25: Sơ đồ khối hệ thống tích luỹ liệu das 27 Hình 1-26: Bàn bệnh nhân giàn quay 28 Hình 1-28: Mơ hình nguồn cao máy chụp cắt lớp vi tính 29 Hình 1-29: Mơ hình vật lý hệ thống x-quang 31 Hình 1-30: Mơ hình mơ hình thuật toán tái tạo ct scanner 32 Hình 1-31: Kết phương pháp chiếu lại: a single angle, b shows the effect of backprojecting over angles, (c)shows 64 angles, and (d)shows 512 angles 33 Hình 2-1.a.b: Khối vật thể micro ct 39 Hình 2-2: Hình ảnh mơ tả phương pháp phân tích đặc trưng hình học xử lý liệu ảnh micro ct 45 Hình 2-3: Mơ tả phương pháp đặc trưng cấu trúc phân tích cấu trúc thành phần xương giống chuột đực chuột thay đổi theo độ tuổi 46 Hình 2-4: Tập hợp điểm landmark (các điểm chấm đỏ) khoảng cách tuyến tính điểm tập hợp góc chiếu sagittal coronal axial mẫu vật sọ lồi cóc tái tạo hiển thị 3d phần mềm tinalandmark 47 Hình 2-5: Sự bảo tồn tiến hoá thể so sánh phân tích hình thái học giải phẫu hộp sọ loài gặm nhấm loại linh trưởng – mảng xương hộp sọ [4] 48 Hình 2-6: Bước chuẩn bị liệu hình ảnh lựa chọn điểm landmark định đánh dấu ảnh micro-ct mẫu vật nghiên cứu 49 Hình 2-7: Đánh dấu điểm landmark xác định ảnh ảnh micro-ct mẫu vật nghiên cứu [4] 50 Hình 2-8: Phân tích tính chất hình thái học mẫu: khoảng cách, hình dang, góc … điểm landmark xác định đánh dấu [4] 50 Hình 3-1: Hình thái khuân mặt đặc trưng fas 53 Hình 3-2: Sự hợp bất thường xương captitae xương hamate (dấu *) cổ tay hội chứng fasd [10] 53 Hình 3-3: Nghiên cứu fasd động vật [11] 55 Hình 3-4: Hình thái học xương sọ não trước sau sinh [13] 56 Hình 3-5: Liều lượng trung bình etanol nước tiêu thụ nhóm control nhóm tiếp xúc ethanol(a).khối lượng tăng trung bình nhóm control nhóm tiêu xúc ethano l(b) giai đoạn từ gd0 đến gd8 59 Hình 3-6: Trọng lượng thể trung bình non p28 p80 hai nhóm control nhóm tiếp xúc ethanol [18] 60 Hình 3-7: Máy quét inveon – siemens dùng cho thí nghiệm 61 Hình 3-8: Source mã code tác giả sử dụng để loại bỏ ngưỡng cường độ 95% nhúng vào phần mềm 3d slicer 62 Hình 3-9: Ảnh trước sau crop lấy ngưỡng intensity 95% 62 Hình 3-10: Minh hoạ điểm tham chiếu landmark tương đồng hình thái học giải phẫu sọ não người loài chuột - lỗ mũi (naris): điểm bề mặt sọ não, nơi khơng có xương vây mũi lợi bao phủ - pari giao điểm xương đỉnh với mặt trước xương đỉnh trung tâm 63 Hình 3-11: Bộ 53 điểm tham tham chiếu landmark sọ não chuột richtsmeier laboratory thuộc đại học penn state [19] 64 Hình 3-12 (a): Các điểm landmark sử dụng đề tài 66 Hình 3-13ab: điểm landmark -f32 – paro xác định phần mềm 3d slicer; hình ảnh điểm chọn f32 – paro hiển thị trực quan tái tạo 3d theo hướng cắt axial – hình a, coronal – hình b , sagittal – hình c giao diện phần mềm 67 Hình 3-14: Toạ độ điểm landmark f32 – paro theo hướng mặt cắt axial hiển thị phần mềm 3d slicer 68 Hình 3-15: Mơ tả khoảng cách cần thực đo điểm landmark mẫu chuột thuộc nhóm control Các khoảng cách biểu thị chữ in hoa a;b;c;d;e;f;g;x;y;z;t;k;o;p 70 Hình 3-16 Hình 3-17: Source mã code python mà tác giả sử dụng để tính khoảng cách điểm landmark nhúng vào phần mềm 3d slicer 71 Hình 3-18: Kết phép đo khoảng cách hai điểm f32=(109;47;479) f34=(115;80;79) hiển thị giao diện phần mềm 3d slicer 72 Hình 4-1: Biểu đồ thể so sánh thể tích não hai nhóm control nhóm pee p28 p80 nghiên cứu [1] 73 Đồ thị 4-2: Kích thước khoảng cách cặp điểm landmark tương ứng hộp sọ nhóm pee lớn nhóm control Kiểm định t-test với p≤ 0.05, nc=6, npee=17 Dữ liệu thể dạng trung bình mean ± sd 76 Hình 3-12 (a): Các điểm landmark sử dụng đề tài (b): Các điểm landmark sử dụng đề tài Phần mềm 3D Slicer sử dụng để chọn điểm tham chiếu landmark ảnh micro-CT qua tiền xử lý (6 mẫu thuốc nhóm controls 17 mẫu thuộc nhóm tiếp xúc ethanol PEE) 66 Hình 3-13ab: Điểm landmark -F32 – paro xác định phần mềm 3D slicer; hình ảnh điểm chọn F32 – Paro hiển thị trực quan tái tạo 3D theo hướng cắt axial – hình a, coronal – hình b , sagittal – hình c giao diện phần mềm Đối với điểm chọn landmark, hình ảnh điểm chọn hiển thị giao diện phần mềm trực quan tái tạo 3D theo hướng cắt axial, coronal, sagittal Mỗi điểm landmark xác định có độ phân giải đẳng hướng 1.116 µm3 tương đương 0.02 pixel ( giá trị pixel = 55.8 µm3 ) Giá trị độ phân giải đẳng hưởng điểm landmark phục thuộc vào tham số “glyph size” công cụ phần xử lý Tham số "glyph size" tham số sử dụng để điều chỉnh kích thước biểu tượng hình học sử dụng để biểu diễn liệu Cụ thể, phần mềm 3D Slicer, "glyph" sử dụng để biểu diễn liệu vectơ (vector data) không gian ba chiều Tham số "Glyph size" cho phép chỉnh kích thước biểu tượng glyph này, giúp cải thiện khả nhìn thấy hiểu rõ liệu biểu diễn Các kích thước glyph đo đơn vị độ dài (như millimet pixel) điều chỉnh thông qua thiết lập phần mềm 3D Slicer Do ứng với tập liệu mà liệu thu nhận tiền xử lý trước đó, tác giả lựa chọn giá trị tham số “glyph size” = 0.02 pixel Với giá trị giá trị kết mà tác giả thu nhận đảm bảo yếu tố dễ dàng cho việc xử lý liệu đảm bảo sai số phép đo giảm tới mức tối đa 67 Tương ứng với điểm landmark xác định ta có tập toạ độ không gian Oxyz xác định cho điểm tham chiếu landmark hiển theo hướng cắt phần mềm 3D Slicer Ví dụ điểm landmark F32 – paro xét phía có toạ độ khơng gian oxyz theo hướng mặt cắt axial (x;y;z)=(113;59;482) Hình 3-14: Toạ độ điểm landmark F32 – Paro theo hướng mặt cắt axial hiển thị phần mềm 3D Slicer Như với mẫu thuộc hai nhóm control tiếp xúc ethanol xác định tập hợp điểm landmark ứng với toạ độ điểm nằm khơng gian ba chiều Đây bước quan trọng việc xác định vị trí xác hệ thống điểm tham chiếu landmark phục vụ trực tiếp cho phép đo thực bước Bảng 3-2: Toạ độ điểm Landmark theo hướng cắt axial mẫu thuộc nhóm control Điểm landmark F32 - paro F33 - nas F34- nsl F30 - brg F31 - pari F3 - lflac F4 - rflac F5 - lfsq F6 - rfsq F20 - rpto F19 - lpto F11 - lorb F12 - rorb F26 - rzya F25 - lzya F27 - lzyt F28 - rzyt F37 - pns F40 - lama F41 - rama F52 - rpma F53 - lpma F23 - lsqzy Toạ độ X Toạ độ Y Toạ độ Z 111 115 115 111 109 175 56 161 52 39 188 173 57 18 211 224 112 146 79 82 141 207 56 36 84 19 27 55 58 27 34 61 55 84 82 94 99 113 111 140 128 127 137 137 86 486 203 73 351 418 208 206 291 302 436 428 170 169 237 237 318 319 298 211 211 285 286 376 68 F24 - rsqzy 16 87 376 Bảng 3.2 phía ví dụ biểu thị toạ độ điểm landmark theo hướng cắt axial vật mẫu thí nghiệm thuộc nhóm control Tương tự ta thực xử lý theo hai hướng cắt lại với mẫu xử lý Thực tất liệu đến xác định tất hệ thống điểm Landmark mẫu vật thuộc hai nhóm control PEE Xử lý liệu hình học hệ thống điểm landmark xác định toạ độ Ngoài công cụ giúp xác định điểm tham chiếu landmark, phần mềm 3D Slicer cung cấp cho ta cơng cụ giúp xử lý số liệu hình học sọ não ảnh micro-CT Các phép đo thông thường sử dụng phân đoạn xương, đo dộ dày xương, đo khoảng cách góc tạo điểm xác định trước, tính thể tích, diện tích mật độ xương Trong luận văn tập trung vào đo khoảng cách điểm landmark xác định từ trước Việc đo khoảng cách điểm landmark cho phép xác định kích thước mối tương quan cấu trúc hình thái ảnh CT Việc lựa chọn khoảng cách cần đo tác giả tham khảo từ số nghiên cứu tương tự trước đó, chủ yếu nghiên cứu liên quan đến hội chứng rượu thai nhi phân tích cấu trúc hình thái sọ não chuột 69 Hình 3-15: Mơ tả khoảng cách cần thực đo điểm landmark mẫu chuột thuộc nhóm control Các khoảng cách biểu thị chữ in hoa A;B;C;D;E;F;G;X;Y;Z;T;K;O;P Việc thực phép đo khoảng cách sử dụng cơng cụ đo kích thước có sẵn phần mềm 3D Slicer, nhiên người dùng hồn tồn nhúng đoạn mã code python chứa thuật toán mà người dùng muốn sử dụng để xử lý liệu Với liệu bao gồm đầy đủ toạ độ hệ thống điểm landmark không gian chiều xác định bước trước Trong luận văn này, tác giả sử dụng phương pháp nhúng đoạn mã code Python chứa thuật tốn tính khoảng cách điểm không gian ba chiều để nhúng vào phần mềm 3D Slicer, từ ta thu kết khoảng cách thị trực tiếp giao diện phần mềm 70 Hình 3-16 Hình 3-17: Source mã code Python mà tác giả sử dụng để tính khoảng cách điểm landmark nhúng vào phần mềm 3D Slicer Trong đoạn mã này, chương trình import thư viện math để sử dụng hàm sqrt() để tính bậc hai tổng bình phương hiệu tọa độ hai điểm landmark Sau đó, chương trình định nghĩa hàm distance() nhận sáu tham số đầu vào tọa độ hai điểm không gian ba chiều trả khoảng cách chúng cách tính bậc hai tổng bình phương hiệu tọa độ hai điểm Tiếp theo, chương trình yêu cầu người dùng nhập tọa độ hai điểm không gian ba chiều lưu trữ chúng vào biến x1, y1, z1, x2, y2, z2 Sau đó, chương trình gọi hàm distance() với sáu tham số tọa độ hai điểm để tính khoảng cách chúng lưu kết vào biến dist Cuối cùng, chương trình in kết khoảng cách hai điểm landmark câu lệnh print() Ví dụ thực đo khoảng cách hai điểm Landmark F32=(109;47;479) F34=(115;80;79) mẫu chuột thuộc nhóm control cho kết hiển thị giao diện phần mềm 3D Slicer 272.3765775539446 (pixel) Kết ghi nhận lại tiếp tục thực điểm landmark khác mẫu 71 Hình 3-18: Kết phép đo khoảng cách hai điểm F32=(109;47;479) F34=(115;80;79) hiển thị giao diện phần mềm 3D slicer Thực tương tự phép đo khoảng cách điểm tham chiếu Landmark mẫu nhóm control (6 control) nhóm tiếp xúc ethanol (17 PEE) Kết thu nhận mẫu nhóm ghi nhận thực xử lý thống kê, so sánh kết thống kê rút kết luận (sẽ trình bày chương củ luận văn) Bảng 3-3: Kính thước khoảng cách điểm landmark có toạ độ tương ứng bảng 3.2 Các điểm landmark tương ứng Giá trị kích thước khoảng cách (pixel) F34.nsl - F32.paro 413.9674 F34.nsl - F30.brg 285.5258 F34.nsl - F31.pari 349.7285 F34.nsl - F33.nas 138.5785 F34.nsl - F37.pns 231.8836 F25.lzya - F26.rzya 193.0648 F27lzyt - F28.lzyt 223.0112 F3.lflac - F4.rflac 119.0546 F11.lorb - F12.rolb 116.0215 F19.lpto - F20.rpto 149.3352 F5.lfsq - F6.rfsq 109.777 F32.paro - F31.pari 73.95269 F30.brg - F33.nas 149.0268 72 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết Với kết thu nhận sau trình xử lý liệu trình bày chương luận văn, tác giả sử dụng phép kiểm định t-Test để thống kê so sánh giá trị trung bình hai nhóm đối tượng độc lập Trong nghiên cứu [1] thể tích não tồn đo hình ảnh MR mật độ proton P28 P80, nhóm tiếp xúc ethanol PEE tích não lớn đáng kể P28 (480,69 ± 15,36 mm3) P80 (521,25 ± 12,09 mm3) so với nhóm control (469,20 ± 9,56 mm3 P28 511,01 ± 10,38 mm3 P80) (Hình 41) Hình 4-1: Biểu đồ thể so sánh thể tích não hai nhóm control nhóm pee P28 P80 nghiên cứu [1] Vì vậy, đặt giải thuyết kích thước hộp sọ nhóm PEE lớn kích thước hộp sọ nhóm control, nghĩa kích thước khoảng cách điểm landmark thuộc nhóm PEE lớn kích thước khoảng cách landmark điểm thuộc nhóm control, từ phép t-test 1-tailed sử dụng thay 2-tailed Sau sử dụng phép kiểm định t-Test cho hai nhóm đối tượng với tất tập liệu có, ta thu kết mô tả bảng 4.1: Bảng 4-1: Giá trị p-Value kiểm định t-Test khoảng cách so sánh nhóm đối tượng nghiên cứu p Khoảng cách điểm landmark tương ứng F34.nsl - F32.paro F34.nsl - F30.brg F34.nsl - F31.pari F34.nsl - F33.nas F34.nsl - F37.pns F25.lzya - F26.rzya F27lzyt - F28.lzyt F3.lflac - F4.rflac F11.lorb - F12.rolb F19.lpto - F20.rpto F5.lfsq - F6.rfsq 0.46917362 0.05054558 0.160110225 0.4639 0.193937 0.36612 0.0478 0.0826567 0.02192333 0.160110225 0.0709 73 F32.paro - F31.pari F30.brg - F33.nas 0.496758 0.03667 Giá trị p-Value kích thước khoảng cách nhóm nghiên cứu xem xét so sánh với giá trị ngưỡng 0.05 (alpha level 0.05), Nếu giá trị pvalue nhỏ 0.05, ta kết luận có đủ chứng mặt xác suất để bác bỏ giả thuyết không chấp nhận giả thuyết thay (alternative hypothesis), nói có khác biệt đáng kể hai nhóm đối tượng nghiên cứu Từ ta xem xét đến kết kích thước trung bình theo khoảng đo mà kết có kết thống kê so sánh p-Value ≤ 0.05 Các khoảng xét đến bao gồm khoảng cách : “F34.nsl - F30.brg” ; “F27lzyt - F28.lzyt” ; “F11.lorb - F12.rolb” “F30.brg - F33.nas” Nếu giá trị p-value lớn 0.05, tức xác suất để tìm thấy khác biệt đáng kể hai nhóm đối tượng giả thuyết khơng khơng đủ lớn, ta khơng có đủ chứng mặt thống kê để bác bỏ giả thuyết không Vì khoảng kích thước so sánh không xét đến bước luận văn 74 Hình 4-2: Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn khoảng cách điểm landmark “F34.nsl - F30.brg” ; “F27lzyt - F28.lzyt” ; “F11.lorb - F12.rolb” “F30.brg - F33.nas” Các giá trị kích thước khoảng cách nêu tính trung bình độ lệch chuẩn theo nhóm đối tượng cho kết đồ thị 4-2 hình 42 75 Đồ thị 4-2: Kích thước khoảng cách cặp điểm Landmark tương ứng hộp sọ nhóm PEE lớn nhóm control Kiểm định t-Test với p≤ 0.05, NC=6, NPEE=17 Dữ liệu thể dạng trung bình mean ± SD So sánh kích thước trung bình cặp khoảng cách “F34.nsl - F30.brg” ; “F27lzyt - F28.lzyt” ; “F11.lorb - F12.rolb” “F30.brg - F33.nas” nhóm đối tượng nghiên cứu Ta nhận thấy tất kích thước trung bình nhóm control nhỏ so sánh với nhóm PEE Bảng 4-2: Kích thước trung bình bốn cặp khoảng điểm landmark “F34.nsl - F30.brg” ; “F27lzyt - F28.lzyt” ; “F11.lorb - F12.rolb” “F30.brg - F33.nas” Kích thước trung bình Nhóm Control Nhóm tiếp xúc Ethanol F34.nsl - F30.brg 278.4816304 ± 6.517787689 284.1305434 ± 4.595832542 F27lzyt - F28.lzyt 220.0185615 ± 2.61392007 222.1244878 ± 1.343746946 F11.lorb - F12.rolb 117.7010308 ± 3.336767736 120.8502055 ± 1.135524684 F30.brg - F33.nas 144.6211975 ± 5.820300584 149.7540731 ± 4.217101299 4.2 Thảo luận hướng phát triển đề tài 4.2.1 Thảo luận Đo kích thước hộp sọ dựa hệ thống điểm tham chiếu chuẩn so sánh kích thước hai nhóm khoẻ mạnh bị hội chứng rượu thai nhi chuột sử dụng toán ảnh cắt lớp điện tốn vi tính chủ đề thú vị lĩnh vực y sinh Việc đo kích thước hộp sọ cung cấp thơng tin quan trọng phát triển 76 bệnh lý não Với tiến kỹ thuật y sinh hình ảnh y tế, tốn ảnh cắt lớp điện tốn trở thành cơng cụ quan trọng để đo kích thước hộp sọ phân tích bệnh lý não Nghiên cứu sử dụng phương pháp landmark ảnh micro-CT để xác định hệ thống điểm tham chiếu chuẩn để đo kích thước hộp sọ Kết cho thấy nhóm PEE có kích thước lớn đáng kể so với nhóm khoẻ mạnh Các kích thước cịn lại khơng thể khác biệt mang tính thống kê hai nhóm Các quan sát có tính thống cao với số nghiên cứu trước thay đổi hình thái hộp sọ tác động rượu bào thai [17] Nghiên cứu Suyinn [17] tác động rượu bào thai thời gian đầu thai kỳ với liều trung bình, hộp sọ có bất thường tăng giảm thể tích khác khu vực não, tăng kích thước vùng phần tiểu não, tăng kích thuớc phần sau giao cầu trước, sợi tuỷ thuỳ sợi hami [17] Điều cho thấy hội chứng rượu thai nhi người mẹ sử dụng rượu tuần đầu thai kỳ ảnh hưởng đến phát triển sọ não gây vấn đề liên quan đến kích thước hộp sọ Tuy nhiên, quan sát cịn bị hạn chế giới hạn số mẫu, đặc biệt số lượng mẫu control (6 so với 17 mẫu PEE) Nghiên cứu đóng góp vào việc hiểu rõ tác động hội chứng rượu thai nhi đến phát triển sọ não Nó cung cấp cách tiếp cận để đo kích thước hộp sọ phân tích bệnh lý não sử dụng tốn ảnh cắt lớp Vì vậy, nghiên cứu áp dụng để phát triển phương pháp chẩn đoán điều trị bệnh lý não liên quan đến hội chứng rượu thai nhi 4.2.2 Hướng phát triển đề tài Trên sở kết đạt được, hạn chế trình thực nghiên cứu xử lý số liệu, tác giả kiến nghị số hướng phát triển đề tài như: Tăng số lượng mẫu nhóm control PEE Tập trung tiếp tục mở rộng khoảng đo, khoảng liệu xử lý để tận dụng tối đa liệu ảnh đầu vào Xác định thêm điểm landmark tập liệu đầu vào có sẵn qua xác định thêm khoảng cách, góc tạo điểm landmark, độ cong tập hợp điểm,… qua đem lại cho nghiên cứu thêm nhiều liệu để củng cố sở đưa Hướng tiếp cận phát triển thứ hai sử dụng để phát triển đề tài thay đổi cách xử lý liệu từ bước tiền xử lý: tất liệu thô từ máy chụp micro CT sau nhận lọc số hố tồn liệu điểm ảnh theo cường độ sáng pixel ảnh mẫu đó, bước xác định lại hệ thống điểm landmark lưới lọc theo cường độ sáng vị trí điểm ảnh Với phương pháp giảm thiểu tối đa sai số chủ quan người làm nghiên cứu tăng hiệu suất việc lựa chọn điểm landmark thực phép đo cần thiết 77 Ngồi với phương án q trình số hoá liệu trên, việc nghiên cứu đề tài hồn tồn áp dụng kỹ thuật deep learning computer vision để phát tự động điểm landmark đo kích thước 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] V T Nguyen, Q M Tieng, K Mardon, C Zhang, S Chong, G J Galloway N D Kurniawan, Magnetic resonance imaging and micro-computed tomography reveal brain morphological abnormalities in a mouse model of early moderate prenatal ethanol exposure, Neurotoxicology and Teratology, 2020 [2] H Z * Z T G H Hao Li, Micro-computed tomography for small animal imaging, 2008 [3] Sergio X Vasquez 1, Neha Shah, Alan M Hoberman, Small animal imaging and examination by micro-CT [4] JOAN T RICHTSMEIER, LAURA L BAXTER, ROGER H REEVES, Parallels of Craniofacial Maldevelopment in DownSyndrome and Ts65Dn Mice [5] S Clarren, Recognition of Fetal Alcohol Sydrome, 1981 [6] Rajaprakash, in Cortical morphology in children with alcohol-related, Brain Behav, 2014, pp p 41-50 [7] Jones, K.L and D.W Smith, Recognition of the Fetal Alcohol Sydrome in early pregnancy., 1973 [8] R Carter, Fetal Alcohol Growth Restriction and Cognitive Impairment, 2016 [9] K Arney, Comparative genomics: The mouse that roared, Nature, 2002 [10] Jaffer, Z., M Nelson, and P Beighton, Bone fusion in the foetal alcohol syndrome, The journal of bone and joint surgery, 1981 [11] C Fernando Valenzuela 1, Russell A Morton, Marvin R Diaz, Lauren Topper, Does moderate drinking harm the fetal brain? Insights from animal models, 2012 [12] N T M Ngọc, Phát triển não trẻ em, Đại học Y Hà Nội, 2017 [13] M Sprenger, The Developing Brain: Birth to Age Eight, Corwin Press, 2013 [14] D Zhou, Developmental cortical thinning in fetal alcohol spectrum disorders., 2011 [15] L Leigland, The influence of fetal ethanol exposure on subsequent development of, Alcohol Clin Exp Res, 2013 [16] K Akers, Fetal alcohol exposure leads to abnormal olfactory bulb development, 2011 79 [17] V T Nguyen, S Chong, Q M Tieng, K Mardon, G J Galloway N D Kurniawan, Radiological studies of fetal alcohol spectrum disorders in humans and animal model: An updated comprehensive review [18] V T Nguyen, S Chong, Q M Tieng, K Mardon, G J Galloway N D Kurniawan, Radiological studies of fetal alcohol spectrum disorders in humans and animal model [19] RICHTSMEIER LABORATORY, "RICHTSMEIER LABORATORY," PennState, [Online] Available: https://getahead.la.psu.edu/landmarks/viewer/?id=Adult_Mouse_Skull [20] Hanson, J.W., K.L Jones, and D.W Smith, Fetal Alcohol Sydrome Experience with 41 patients, Journal of the American Medical Association: 1976, 1976 [21] Jacobson, J.L and S.W Jacobson, Effects of Prenatal Alcohol Exposure on Child, Alcohol Reseach and Health, 2002 80