1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

ThS37 139 xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quá trình xử lý ảnh x quang vú trên máy tính

103 174 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 103
Dung lượng 9,01 MB

Nội dung

NGUY N THU VÂN B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C BÁCH KHOA HÀ N I - LU N VĂN TH C S KHOA H C x NGÀNH: X LÝ THÔNG TIN VÀ TRUY N THÔNG LÝ THÔNG TIN XÂY D NG CƠ S D LI U PH C V QUÁ TRÌNH X LÝ NH X QUANG VÚ TRÊN MÁY TÍNH NGUY N THU VÂN 2005 - 2007 Hà N i 2007 Hµ Néi 2007 L I C M ƠN Em xin g i l i c m ơn sâu s c nh t ñ n TS.Nguy n Ti n Dũng, ngư i ñã hư ng d n em th c hi n lu n văn Chính nh ng ch b o t n tình v m t chuyên môn, s kiên nh n nh ng l i khuyên, nh ng l i ñ ng viên k p th i c a th y ñã giúp ñ em r t nhi u t b t ñ u cho t i em hoàn thành lu n văn Em xin g i l i c m ơn chân thành ñ n PSG.TS.Nguy n ð c Thu n ThS.Nguy n Thái Hà ñã giúp ñ em v m t chuyên môn, t o ñi u ki n thu n l i v m t th i gian su t trình em th c hi n lu n văn Tôi xin g i l i c m ơn ñ n PGS.TS Nguy n Tr ng Gi ng, b n ð ng H ng Thanh, Nguy n Xuân Trư ng, Nguy n Vi t Hoàng Vũ Văn Quý ñã giúp ñ r t nhi u vi t quy n lu n văn Cu i cùng, xin g i l i c m ơn chân thành ñ n gia ñình tôi, nơi ñi m t a v ng ch c cho su t trình h c t p công tác c a L I NÓI ð U Ung thư vú m t b nh r t ph bi n n gi i Phát hi n s m ung thư nhân t kh s ng sót c a b nh nhân Cho ñ n nay, phương pháp hi u qu nh t ñ phát hi n s m d u hi u ung thư ch p nh X quang vú [1] Hi n nay, trình quét ñ c nh X quang vú, bác sĩ ñư c h tr r t nhi u t h th ng máy tính Các thu t toán máy tính giúp nâng cao ch t lư ng nh X quang vú, ñưa vùng nghi ng có b nh Ngoài ra, trình ñ c k m t b c nh X quang g i trình ki m tra nh M t h th ng máy tính th c hi n ki m tra nh X quang vú s bao g m thành ph n th c hi n công vi c phân vùng nh, phát hi n phân lo i kh i u, phát hi n phân l i kh i vi canxi hoá Lu n văn nghiên c u trình bày v m t thu t toán th c hi n phân vùng nh X quang ñ nh v kh i u nh Thu t toán phân vùng nh s d ng toán t d a lư c ñ xám c a nh ñ xác ñ nh ranh gi i gi a thành ph n khác nh Nó s d ng thu t toán nhóm ñi m nh ñ ñưa t p h p ñi m nh bi u di n vùng khác nh Thu t toán ñ nh v kh i u s d ng m c ñ thay ñ i c a ñ i sánh m u ñ ñ nh v vùng nghi có b nh Cu i cùng, m t s d li u nh X quang vú ñã ñư c ch n ñoán ki m nghi m k t qu b ng th c t ñư c xây d ng ðó s d li u chu n bao g m nh ñư c dùng làm m u, m u ñư c s d ng trình ñ c nh X quang vú t i b nh vi n K, Hà N i M CL C Chương - GI I THI U CHUNG 1.1 M c ñích c a lu n văn 1.2 C u trúc c a lu n văn .7 Chương - B NH UNG THƯ VÚ 2.1 Gi i ph u vú 2.1.1 C u trúc gi i ph u 2.1.2 Kích thư c, hình d ng thay ñ i theo th i gian c a vú 10 2.1.3 V trí c a vú 12 2.2 Ung thư vú 13 2.2.1 Ung thư vú gì? 13 2.2.2 Nút b ch huy t .15 2.2.3 Nguyên nhân c a ung thư 18 2.2.4 Các giai ño n c a ung thư vú 21 2.3 T o nh b ng tia X .22 2.3.1 T o nh X quang vú – Mammography 23 2.3.2 Các ki u b t thư ng mà X quang vú ch n ñoán có th phát hi n 29 2.3.3 N n nh X quang vú 35 2.3.4 ð c phim X quang vú 36 Chương - X LÝ NH S 38 3.1 nh s 38 3.2 Mô hình xác su t th ng kê 39 3.2.1 Lư c ñ xám 39 3.2.2 Giá tr trung bình (Mean) .42 3.2.3 ð l ch chu n 42 3.2.4 ð i x ng l ch (skewness) 43 3.3 C i thi n nh 43 3.3.1 Các phép toán v i lư c ñ xám 43 3.3.2 L c tích ch p 46 3.3.3 Làm trơn nh 47 3.3.4 Làm s c nét nh .48 3.4 Phân vùng nh 50 3.4.1 Phân vùng nh d a ñư ng biên .50 3.4.2 Phân vùng nh d a theo vùng 51 Chương - PHÂN VÙNG NHŨ NH 53 4.1 T m quan tr ng c a phân vùng nh ñúng cách .53 4.2 Thu t toán phân vùng nh 54 4.2.1 Phân vùng d a lư c ñ xám 56 4.2.2 Phương pháp chênh l ch lư c ñ xám 56 4.2.3 Tìm ranh gi i gi a thành ph n 63 4.2.4 Thêm b i c nh không gian 67 4.2.5 Phân vùng nh X quang vú ñ c 71 4.3 T ng k t v trình phân vùng 73 Chương - PHÁT HI N CÁC KH I U TRÊN NH X QUANG VÚ 74 5.1 Thu t toán ñ nh v kh i u nh X quang vú s hóa 74 5.2 Thu t toán phát hi n kh i u 75 5.2.1 M t m u cho kh i u nh X quang vú 75 5.2.2 Các phương pháp ñ i sánh m u .79 5.2.3 Nhóm phân vùng vùng nghi ng 84 5.2.4 C i thi n ña t l 85 5.3 T ng k t v ñ nh v kh i u 87 Chương - H TH NG KI M TRA THU T TOÁN QUÉT .88 6.1 Các k t qu l c nh 88 6.2 Nhóm nhóm pixel 89 Chương - K T LU N 100 7.1 T ng k t 100 7.2 Phương hư ng tương lai 100 Chương - GI I THI U CHUNG 1.1 M c ñích c a lu n văn Ung thư vú lo i ung thư thư ng g p nh t gây t vong hàng ñ u ph n nhi u nư c công nghi p Theo Cơ quan Nghiên c u Ung thư Th gi i (IARC) vào năm 1998 ung thư vú ñ ng ñ u, chi m 21% t ng s lo i ung thư ph n toàn th gi i Cũng theo IARC, xu t ñ chu n hóa theo tu i c a ung thư vú ph n 92.04 (trên 100,000 dân) châu Âu 67.48 (trên 100,000 dân) toàn th gi i vào năm 1998, ñ u cao nh t lo i ung thư n gi i [3] Ung thư vú ñang tr nên ph bi n t i nư c ñang phát tri n T i Vi t Nam, năm 1998, n gi i, ung thư vú lo i ung thư có t n su t cao nh t Hà N i v i xu t ñ chu n hóa theo tu i 20.3 (trên 100,000 dân) cao th hai Thành ph H Chí Minh v i xu t ñ chu n hóa theo tu i 16 (trên 100,000 dân) sau ung thư c t cung mà xu t ñ chu n hóa theo tu i 28.6 (trên 100,000 dân) [4] ðây m t b nh h t s c ph c t p mà nhi u năm qua ñã có nhi u nghiên c u v nguyên nhân, b nh sinh ñi u tr M t ñi u quan tr ng c n ph i nh n th y vi c phát hi n s m ung thư vú qua s t m soát nh ng ph n bình thư ng ñã làm thay ñ i rõ ràng b nh s t nhiên c a b nh c i thi n ñáng k tiên lư ng b nh Cho ñ n nay, phương pháp hi u qu nh t ñ phát hi n ung thư vú ph n ch p nhũ nh – phương pháp s d ng tia X ñ t o nh vú Phương pháp có th phát hi n ñư c m t kh i u ác tính vú hai năm trư c th c m nh n ñư c [1] Nói chung, Vi t Nam hi n nay, vi c ch n ñoán b nh t phim ch p X quang vú v n ñư c th c hi n th công b i bác sĩ ho c k thu t viên Bác sĩ hay k thu t viên phân tích t ng phim X quang vú, v i t ng b nh nhân, tr v k t qu t t (vú kho m nh) ho c khoanh vùng có nghi ng m c b nh phim X quang V i b nh nhân nghi ng có b nh, bác sĩ s th c hi n thêm m t s bư c ki m tra, t o nhũ nh ch n ñoán, cho ñ n có k t qu cu i Quá trình ch n ñoán d a nhi u vào kinh nghi m c a bác sĩ ho c k thu t viên Bên c nh phương pháp ch n ñoán truy n th ng v y, ngày ñã ñư c h tr r t nhi u t h th ng máy tính Tuy r ng máy tính chưa th ñ m nh n ñư c tr n v n công vi c c a bác sĩ, k thu t viên, v i s h tr t h th ng máy tính, ch c ch n hi u qu c a trình ch n ñoán s tăng lên nhi u l n Ta có th s d ng thu t toán ñ nâng cao ch t lư ng nh ch nh ng vùng kh nghi nh X quang vú n i dung nghiên c u ñây ñư c thu nh n d ng s ñư c thu th p t s d li u b nh vi n K Hà N i nh X quang vú có th ch a d u hi u/ tín hi u v ung thư vú nhi u m c ñ khác nhau: vi canxi hoá, thương t n, kh i gi i h n ho c có hình d ng không rõ ràng, hay bi n d ng v hình th … Trên th gi i, r t nhi u phương pháp phân tích nh s X quang vú ñã ñư c nghiên c u, tri n khai cho nh ng k t qu t t Các k thu t ph bi n lĩnh v c x lý nh ñư c áp d ng vào nh s X quang vú nh m c g ng xác ñ nh d u hi u s m c a ung thư, ngày xác V i suy nghĩ v th c tr ng b nh ung thư vú s h t ng t i b nh vi n Vi t Nam, th c hi n quy n lu n văn v i m c ñích nghiên c u v m t thu t toán nh m h tr bác sĩ trình ñ c nh X quang vú ñưa nh ng ch n ñoán c a Thu t toán ñư c g i thu t toán ki m tra, h tr vi c ñ nh v b t thư ng nh X quang vú Lu n văn s trình bày v m t thu t toán phân vùng nh X quang vú, m t phương pháp xác ñ nh kh i u nh m t phương pháp ki m ñ nh, so sánh k t qu thu ñư c t thu t toán ki m tra Thu t toán phân vùng ñây ho t ñ ng m t t p h p nh X quang vú nói chung, không ñòi h i b d li u ñã ñư c hu n luy n Có m t vài k thu t v ñ nh v kh i u nh X quang vú Chúng có nh ng m c ñ thành công khác nhau, r t nhi u s ñó s d ng m t d ng ñ i sánh m u ñ so sánh ph n c a m t b c nh v i m t m u kh i u ñư c l a ch n t trư c Các m u khác xây d ng nên vector ñ c trưng s d ng m t cách phân lo i ñã ñư c hu n luy n trư c ñ ch n vùng ác tính Nghiên c u th c hi n lu n văn c g ng ñưa nh ng c i ti n v hi u su t tính xác c a phương pháp Ta ñánh giá m u kh i u có th ch n m t m u m t phương pháp so sánh t i ưu Cu i cùng, ngư i th c hi n lu n văn xây d ng m t s d li u bao g m nh X quang vú ñã ñư c ch n ñoán xác Các nh X quang ñư c s d ng v i vai trò m u ñ i sánh trình ñ c nh X quang b nh vi n K Hà N i 1.2 C u trúc c a lu n văn Chương cung c p m t nhìn chi ti t v b nh ung thư vú, bao g m bi u hi n tr ng thái c a b nh, nguyên nhân gây b nh cách phát hi n, ñi u tr b nh Chương cung c p khái ni m b n v x lý nh m t s phép toán c i thi n, nâng cao ch t lư ng nh X quang vú, ví d ñi u ch nh, cân b ng lư c ñ xám, l c làm trơn nh Chương gi i thi u tri n khai thu t toán phân vùng nh X quang vú Thu t toán phân vùng d a lư c ñ xám k t h p thông tin v không gian Chương trình bày phương pháp phát hi n kh i u d a ñ i sánh m u Trư c tiên s d ng m t m u ñ nh n bi t ghi l i pixel nghi ng Saud dó bư c nhóm pixel ki m tra l i v i m u ña t l cho phù h p v i kích thư c xác c a kh i u Chương trình bày v h th ng ki m ñ nh thu t toán h tr ki m tra nh X quang vú v i ví d minh h a c th Cu i cùng, Chương ñưa k t lu n v công vi c th c hi n hư ng phát tri n tương lai Chương - B NH UNG THƯ VÚ 2.1 Gi i ph u vú 2.1.1 C u trúc gi i ph u Vú b t ñ u phát tri n phôi thai kho ng ñ n tu n sau th thai Chưa th nh n chúng giai ño n này, bao g m ch m t chút mô g n lên T tu n th 12 ñ n 16, nhi u thành ph n ph tr nên rõ ràng Các nhóm t bào r t nh b t ñ u phân nhánh d n ñ n s hình thành ng d n n s n xu t s a tương lai Các mô khác phát tri n thành t bào cơ, t bào s hình thành núm vú (ñi m nhô c a vú) qu ng vú (ph n mô màu th m xung quanh núm vú) Trong giai ño n sau c a th i gian mang b u, hormone c a m ñi qua thai ñ vào bào thai, n t bào vú hình thành c u trúc d ng ng phân nhánh, t ñó hình thành ng d n s a Trong tu n cu i c a thai kỳ, thuỳ (các n s n sinh s a) hoàn thi n th c s b t ñ u sinh m t ch t l ng g i s a non Trong c tr sơ sinh nam n ñ u có th c m nh n ñư c nh ng v t ph ng n m dư i núm vú qu ng vú có th nh n bi t m t ch t l ng su t ti t ra, ñó s a non Nh ng hi n tư ng bi u th tác ñ ng c a hormone ngư i m s gi m d n ñi nh ng tu n ñ u tiên c a cu c ñ i T th i thơ u ñ n tu i d y thì, s khác gi a vú c a nam n Tuy nhiên, v i s b t ñ u tu i d y n , trình gi i phóng estrogen, trư c tiên m t mình, sau ñó k t h p v i progesterone bu ng tr ng hoàn thi n v ch c năng, n vú tr i qua nh ng thay ñ i ñ t ng t, lên ñ n c c ñi m d ng trư ng thành hoàn toàn Quá trình trung bình m t ñ n năm thư ng hoàn ch nh vào tu i 16 S hoàn thi n n a c a mô vú x y trình ti t s a thư ng ñư c coi m t cách b o v ch ng l i b nh ung thư vú Vú c a ph n trư ng thành b n bao g m c u trúc sau: ti u thuỳ hay n; ng d n s a; m mô liên k t (Hình 2.1) Các ti u thuỳ t p h p l i thành ñơn v l n g i thuỳ Trung bình có 15 – 20 thuỳ m i bên vú s p x p h n ñ n theo d ng nan hoa to t núm vú/ khu v c qu ng vú Tuy nhiên, s phân b thuỳ không ñ u Mô n tr i ph n vú bên Ph n ch u trách nhi m v s căng c ng vùng mà r t nhi u ph n c m th y trư c chu kỳ kinh nguy t Nó khu v c chi m m t n a t ng s ung thư Các thuỳ ñây ñ vào ng d n s a, ch y qua vú v hư ng núm/ qu ng vú ñó, chúng t l i thành ñ n 10 ng d n l n g i ng góp, ng d n vào ñ c a núm vú k t n i v i bên Trong ti t s a, s a vú ñi theo dòng ch y ñưa ñ n tr em Hình 2.1 C u trúc gi i ph u c a vú ð n ñ nh c a thuỳ vú khác theo t ng ngư i có th thay ñ i gi a vú m t th Tuy nhiên, nói chung, ph n n c a vú có c m giác r n, có d ng m u Xung quanh thuỳ m Không gi ng thuỳ, m h u luôn m m S khác bi t v m t ñ gi a mô n mô m vú s cho t o nhũ nh Trong ñó, ng d n vú thư ng không c m nh n ñư c tr chúng b s a, b sưng ho c có kh i u Vú c a ph n tr tu i b n bao g m mô n v i ch m t lư ng r t m Vì th chúng ch c so v i nh ng ngư i già Khi tu i tăng lên, ñ c bi t v i s m t mát estrogen vào th i kỳ mãn kinh, thuỳ co l i ñư c thay th b i 88 Chương - H TH NG KI M TRA THU T TOÁN QUÉT M t h th ng ki m tra thu t toán quét ñư c phát tri n, k t qu ph c a nghiên c u Chương gi i thi u v h th ng làm công vi c ghi so sánh k t qu t nh X quang quét máy tính h tr v i b nh lý c a chúng K thu t cung c p vùng kh nghi phát hi n ñư c t trình ñ i sánh m u ñ so sánh Nhi u thu t toán ñ nh v kh i u không cho k t qu v i d ng ñơn gi n “có/ không” v v trí tính ác tính c a kh i u Thay ñó, ñưa m t gradient v “kh năng” M t ph n ñó nh ñư c xác ñ nh có nhi u kh ch a kh i u ph n khác c a b c nh M t c ñi m c a phương th c h th ng ph c t p c n có thêm phương pháp phân ngư ng k t qu ch n ngư ng phù h p Sau ñó, ngư ng s ñưa câu tr l i “có/ không” cho vùng có nhi u kh m t kh i u M t ưu ñi m c a phương th c ngư ng có th ñi u ch nh ñư c ñ cho b t c m c ñ xác theo mong mu n Nh m thi t l p m t m c xác theo ý mu n cho m t h th ng quét tìm kh i u, nhi u thông s thu t toán c n ñư c xác ñ nh b ng cách l a ch n b ng th c nghi m giá tr “t i ưu” Th c nghi m r t t n th i gian ñ c bi t k t qu c a thu t toán quét ñư c l p b ng th công so sánh v i b nh lý Phương pháp gi i thi u chương ñưa m t gi i pháp cho v n ñ Nó cho phép gi m th i gian quét kh i u h u h t k t qu ñư c ki m tra t ñ ng Phương pháp ñư c dùng r ng rãi tri n khai thu t toán ñ nh v kh i u trình bày Chương 6.1 Các k t qu l c nh Thu t toán phát hi n kh i u trình bày Chương cho ta m t b c nh hoàn toàn m i v i giá tr sinh t i v trí c a giá tr pixel ban ñ u Các giá tr m i bi u th m t ñ c tính mà phương pháp nh m t i Trong thu t toán phát hi n kh i u c a chúng ta, pixel sinh n m gi a Các pixel k t qu tương quan gi a m u l a ch n cho kh i u vùng khác nh X quang vú 89 Các giá tr tương quan ñư c d ch dư i d ng “kh năng” m i pixel n m tâm c a kh i u Hình 6.1 minh h a m t nh X quang vú Hình 6.2 minh h a k t qu c a thu t toán phát hi n kh i u v i nh Vùng ñư c khoanh tròn Hình 6.2 ñư c hi u v trí kh i u ác tính Các pixel vùng thay ñ i t 0.0 ñ n 0.9; lý tư ng s có m t pixel v i giá tr v trí tâm c a kh i u Tuy nhiên, thu t toán không hoàn h o pixel có giá tr Thay ñó, m t nhóm pixel vùng có giá tr g n T t c pixel có giá tr g n ñ u có th tâm c a kh i u Các pixel khác khác có nh có kh tr thành tâm kh i u có th nhi u nh, ñ c trưng vú bình thư ng ho c vùng không ph i tâm kh i u Do vi c ñ nh v kh i u phát hi n ñư c Hình 6.2 không xác, nên c n phân tích khác n a ñ ñưa k t qu cu i Công ño n phân tích ph b t ñ u t nh t o ñư c phân ngư ng ñ lo i b k t qu ñư c xem quan tr ng nh t o nh nh phân, nghĩa t t c pixel b ng ho c bi u th không ph i kh i u, bi u th v trí kh i u Hình 6.3 minh h a k t qu c a phép phân ngư ng cho Hình 6.2 V i Hình 6.3, pixel v i giá tr l n 0.75 Hình 6.2 ñư c gán cho giá tr pixel l i gán b ng N u ngư ng ñư c l y th p hơn, s phát hi n ñư c nhi u chi ti t hơn, n u tăng ngư ng lên s phát hi n ñư c chi ti t Cách ki m tra cho phép thay ñ i ngư ng thông s h th gn khác k t qu ñư c áp d ng t ñ ng cho vi c so sánh Quy trình t o có th ch n m t ngư ng t i ưu 6.2 Nhóm nhóm pixel V i ñ u phân ngư ng t b l c nh bi u di n Hình 6.3, v trí c a kh i u chưa ñư c xác ñ nh hoàn toàn M i pixel tr ng Hình 6.3 bi u th m t v trí có th c a kh i u; nhiên, pixel ñư c nhóm vào nhóm riêng bi t bi u di n phát hi n ñơn Các pixel nhóm phân bi t c n ñư c nhóm l i trích dư i d ng m t kh i u ñơn ñ so sánh v i b nh lý 90 Hình 6.1 nh X quang vú Hình 6.2 K t qu phát hi n kh i u Hình 6.1 91 Hình 6.3 nh phân ngư ng t Hình 6.2 Nhóm nhóm pixel riêng bi t không ph i m t nhi m v ñơn gi n Nó ñòi hòi ki m tra t ng pixel nh nhóm t t c pixel có cư ng ñ lân c n g n nh t Pixel A lân c n g n nh t c a pixel B pixel A m t tám pixel n m c nh B; Hình 6.4 bi u di n pixel tám pixel lân c n c a Hình 6.3 có nhóm pixel riêng bi t Hình 6.5 bi u di n nhóm ñã ñư c trích rút v i nh riêng bi t cho m i nhóm Hình 6.4 Pixel (i, j) pixel lân c n 92 Hình 6.5 B n nhóm pixel Hình 6.3 Thu t toán nhóm trích nhóm pixel Hình 6.5 m t ph n k t qu c a nghiên c u lu n văn Các bư c c a thu t toán sau: Các bư c nhóm pixel T o hai danh sách Danh sách th nh t danh sách pixel cho t t c pixel nh Danh sách th hai danh sách tr ng, ch a nhóm pixel ñã nhóm l i Pixel ñ u tiên danh sách pixel ñư c lo i b kh i danh sách x lý Quá trình ñư c l p l i cho t i danh sách pixel tr ng ð x lý m t pixel, m i nhóm danh sách nhóm ñư c ki m tra N u pixel ñư c x lý lân c n g n nh t c a b t c pixel m t nhóm s ñó, s ñư c thêm vào nhóm ñó M i pixel s ch ñư c thêm vào m t nhóm danh sách nhóm Khi danh sách nhóm ñã tr ng, t t c pixel ñã ñư c thêm vào m t nhóm ñó Tuy nhiên, h u h t quy trình x lý nh X quang vú, m t s nhóm danh sách nhóm v n có th nhóm l i ñư c Vì th , bư c ti p theo ñòi h i m i nhóm danh sách nhóm ñư c so sánh v i nhóm khác Các nhóm ch a lân c n g n nh t ñư c k t h p l i v i Cu i cùng, m i nhóm danh sách nhóm ñư c ñ nh d ng lưu tr dư i d ng m t b c nh riêng bi t 93 Hình 6.6 minh h a sơ ñ c a quy trình M i nh X quang vú thư ng có nhi u m t tri u pixel, x lý không hi u qu s d dàng t o yêu c u tính toán không th c t N u N s lư ng pixel nh; thu t toán nhóm pixel c a ta có hi u su t O(N) có th i gian ch y n tính B t c nh X quang vú v i N pixel ñ u c n m t s lư ng không ñ i N phép toán ñ nhóm pixel vào nhóm Lí cho hi u su t n tính ñ hai pixel ñư c nhóm vào m t nhóm, chúng c n lân c n g n nh t c a m t k t h p ñó c a pixel ði u có nghĩa ñ nhóm m t pixel ñơn, không c n xét t ng pixel nh mà ch tám lân c n c a pixel ñơn ñó N u m t pixel thu c v m t nhóm ñó v i b t c pixel khác, m t pixel ph i n m s tám lân c n c a ði u cho phép x lý danh sách n tính pixel ch m t l n Do s lư ng pixel nh l n nhi u s 8, n n v n ñư c coi b c N Quy trình x lý danh sách pixel ñ u tiên t o m t danh sách nhóm ð dài c a danh sách nh so v i s lư ng pixel nh Bư c c a thu t toán k t h p nhóm; nhiên, m t s nhóm có th lân c n g n nh t ðây m t tác ñ ng c a trình ñơn gi n hoá; n u m t pixel thu c v m t nhóm ñó v i pixel khác, m t s chúng ph i n m s lân c n g n nh t Vì tám pixel lân c n g n nh t pixel nh t ñư c ki m tra, có nh ng trư ng h p m t nhóm ñơn pixel b phân lo i nh m vào hai nhóm Ví d , Hình 6.7 ch ch a m t nhóm phân bi t lân c n g n nh t Tuy nhiên, sau hai bư c c a thu t toán, hai nhóm khác l i có m t danh sách nhóm minh h a Hình 6.8 6.9 94 Hình 6.6 Sơ ñ thu t toán nhóm pixel Trình t x lý pixel gây v n ñ này; nhiên d gi i quy t M i nhóm danh sách nhóm ñư c ki m tra n u chúng có chung lân c n g n nh t, chúng ñư c k t h p l i Quá trình l p cho t i nhóm phân bi t ñư c Quá trình k t h p nhóm pixel có lân c n g n nh t sau: Thu t toán k t h p nhóm pixel T o m t danh sách tr ng nhóm pixel Nhóm ñ u tiên danh sách nhóm ban ñ u ñư c thêm vào danh sách tr ng Các nhóm l i ñư c lo i b kh i danh sách ban ñ u thêm vào danh sách m i m i l n cho t i danh sách ban ñ u tr ng Khi m i nhóm ñư c 95 thêm vào danh sách m i, ñư c ki m tra v i nhóm khác N u có chung lân c n g n nh t v i m t nhóm ñó ñã danh sách, ñư c k t h p vào nhóm Khi m t nhóm v y ñư c tìm th y, quy trình x lý nhóm ñó k t thúc ti p t c v i nhóm ti p theo Hình 6.7 Ví d v nhóm pixel Hình 6.8 Nhóm nh m ñ u tiên 96 Hình 6.9 Nhóm phân lo i nh m th hai Khi ñã th c hi n, v n kh nhóm danh sách m i v n có lân c n g n nh t ði u có th x y hai nhóm ñư c thêm vào danh sách m i, m t nhóm th ba liên k t hai nhóm ban ñ u ñư c thêm vào Nó s ñư c k t h p v i ch m t hai nhóm ban ñ u Kh yêu c u trình x lý ph i ñư c l p l i cho t i s lư ng nhóm danh sách ban ñ u không thay ñ i Nghĩa là, không nhóm ñư c k t h p n a th không nhóm dùng chung lân c n g n nh t Thu t toán nhóm có th c n m t lư ng th i gian tính toán ñáng k , th c t th c hi n m t s bư c l p N u G s lư ng nhóm pixel sau trình x lý ban ñ u, m i bư c k t h p nhóm c n O(G2) bư c T ng th vi c k t h p nhóm có th lên t i O(G3) bư c, m i nhóm có N/G pixel ðơn gi n hoá cho m i pixel ch c n ki m tra ñ i v i lân cân c nh nó, m i l n so sánh nhóm c n N/G bư c Vì th , trư ng h p x u nh t ñ i v i thu t toán k t h p nhóm O(G3) = O((N/G)3) = O(N3) ði u có th không ch p nh n ñư c, có m t s ñi u ki n làm gi m b t k t qu ð u tiên, G thư ng nh nhi u so v i N Vì G bi u di n vùng quan tr ng nh X quang vú, thư ng nh 50 s lư ng pixel nh X quang vú có th lên t i tri u Khi quét m t b c nh ñó ñ tìm kh i u, s lư ng pixel ñư c x lý s lư ng nhóm pixel thư ng nh (th m chí b ng 0) Hơn n a su t trình x lý nhóm, g p m t nhóm có lân c n g n nh t v i m t nhóm khác, bư c k t thúc Nghĩa h u h t bư c quy trình không yêu c u s lư ng phép tính c c ñ i 97 Nói chung, có ñ c tính c h u thu t toán này, ngăn ch n trư ng h p x u nh t N u m t b c nh ch a nhi u nhóm nh pixel, vi c k t h p nhóm s ñươ ñơn gi n hoá b i s lư ng nh pixel t ng nhóm Khi b c nh bao g m nhóm l n pixel, s lư ng nh nhóm c n phép tính B ng cách thi t k , vi c s d ng thu t toán thư ng tho mãn m t hai ñi u ki n Hai ví d minh ho ñi u này, ví d ñ u tiên hình 6.10 m t nh ñ u c a thu t toán phân vùng c a M i vùng xám bi u di n m t thành ph n nh X quang vú B ng cách áp d ng thu t toán nhóm pixel v a trình bày, vùng khác ñư c trích rút Hình 6.11 bi u di n nh riêng bi t, n n hình 6.10 ñư c lo i b Hình 6.10 nh ñư c phân vùng 98 Hình 6.11 Các thành ph n nh M i thành ph n ví d ch a r t nhi u pixel Tuy nhiên, ch có vùng Vì th , bư c cu i ch yêu c u O(N) bư c Vì G = 4, bư c k t h p O(G3) c n 64 so sánh nhóm Theo N, m i bư c so sánh c n N/G bư c, nghĩa N/4 Vì th bư c so sánh nhóm t ng th c n: 64 ∗ N = 16 ∗ N = O ( N ) (6.1) ðây hi u su t c a bư c ñ u tiên thu t toán nhóm Ví d th hai nh ñ u t thu t toán phát hi n kh i u, minh h a Hình 6.12 Nó ch a 20 nhóm khác nhau, nhóm ch a trung bình N/400 pixel Vì th t ng s l n so sánh nhóm cho ví d c n s lư ng bư c b ng: 203 ∗ N = 20 ∗ N = O( N ) 400 (6.2) ðây hi u su t c a bư c ñ u tiên thu t toán nhóm 99 Khi k t qu phát hi n ñư c nhóm l i thành nhóm khác nhau, chúng ñư c ñ t b c nh r i r c lưu tr dư i d ng file ðây m t phép toán ñơn gi n, cho phép so sánh nhanh v i b nh lý Trong nghiên c u này, phát hi n v kh i u ñư c nhóm l i ñư c so sánh tr c ti p v i b nh lý c a Tuy nhiên, ta có th s d ng phát hi n ñ trích rút d li u t nh X quang vú ban ñ u ñ x lý phân lo i sau Vi c làm tăng ñáng k hi u su t vùng t ng vùng ñư c phát h in nh nhi u so v i toàn b b c nh Hình 6.12 K t qu phát hi n kh i u 100 Chương - K T LU N 7.1 T ng k t Lu n văn ñã trình bày m t thu t toán phân vùng nh X quang vú thành thành ph n n n, mô vú, ng c l p m dư i da, v i ví d minh h a k t qu Thu t toán phân vùng ñóng vai trò bư c ti n x lý quy trình ki m tra nh X quang Nó gi m ñáng k s lư ng pixel c n s d ng thu t toán ki m tra Phưong pháp phân vùng cho phép t ng thành ph n ñư c ki m tra ñ c l p v i thành ph n khác, làm gi m sai s ñơn gi n hoá vi c tìm ki m Lu n văn ñã gi i thi u m t phương pháp ñ nh v kh i u nh X quang vú K thu t s d ng ñ i sánh m u ñ xác ñ nh kh i có kh nh s d ng phương pháp ña t l ñ gi m s lư ng l i tích c c sai Thu t toán ñ i sánh m u ñư c ñánh giá v i m t vài m u khác Phương pháp ñư c s d ng v i vai trò bư c ti n x lý Khi c n, trích rút vùng nghi ng ñ phân tích v sau Nó t p trung gi i h n vùng tìm ki m kh i u nh, làm gi m th i gian tìm ki m 7.2 Phương hư ng tương lai Nghiên c u tương lai s tr ng vào cách th c phân bi t xác gi a kh i u lành tính ác tính ð ng th i xây d ng m t h th ng h tr bác sĩ ho t ñ ng ki m tra ch n ñoán hình nh B nh vi n K Hà N i 101 TÀI LI U THAM KH O Ti ng Anh John Terry Sample (2003), Computer assisted screening of digital mammogram images, University of Southern Mississippi http://www.imaginis.com http://www.ehealthmd.com http://www.wikipedia.com Ian T.Young, Jan J.Gerbrands, Lucas J Van Vliet (1998), Fundamentals of Image Processing, Delf University of Technology Martin Masek (2004), Hierarchical segmentation of mammograms based on pixel intensity, The University of Western Australia Ti ng Vi t Lương M nh Bá, Nguy n Thanh Thu (2003), Nh p môn x lý nh s , NXB Khoa h c K thu t Bích Thu , H i Y n (1997), C m nang Vú b nh ung thư vú, NXB Y h c 102 XÂY D NG CƠ S D LI U PH C V QUÁ TRÌNH X LÝ NH X QUANG VÚ TRÊN MÁY TÍNH TÓM T T T khoá: nh X quang vú, phân vùng nh, ñ i sánh m u, phát hi n kh i u, b nh ung thư vú B nh ung thư vú m t b nh r t ph bi n v i n gi i th gi i hi n nư c phát tri n, trình ch n ñoán nh X quang vú ñư c h tr r t nhi u t h th ng máy tính Tuy nhiên, Vi t Nam, công vi c ch n ñoán v n ñư c th c hi n th công, ph thu c ch y u vào kinh nghi m c a bác sĩ Vì v y, nhu c u v m t h th ng ch n ñoán d a máy tính v i thu t toán x lý nh nh m h tr bác sĩ tr nên vô thi t y u Lu n văn trình bày v m t bư c ti n x lý v i nh, bao g m m t thu t toán phân vùng nh X quang vú m t phương pháp ñ nh v kh i u nh Thu t toán phân vùng nh X quang vú d a lư c ñ xám c a nh Thu t toán phân vùng trình bày lu n văn có ưu th m t s thu t toán phân vùng khác không ñòi h i m t b d li u ñã ñư c h c Phương pháp ñ nh v kh i u nh s d ng m u ñ ñ i sánh Các m u ñư c trích t nh X quang vú chu n, v i m t s d ng ñ c trưng có th ñi u ch nh ña t l ñ phù h p v i kích thư c th t c a kh i u Cũng t ñó xu t hi n nhu c u v m t s d li u s d ng ñư c cho b nh vi n Vi t Nam Vì v y, m t s d li u bao g m nh X quang ñã ñư c ch n ñoán ñúng ñư c thi t l p Cơ s d li u s d li u chu n, s d ng ñ thi t l p m u ph c v cho trình xác ñ nh kh i u nh X quang vú thu th p t B nh vi n K Hà N i

Ngày đăng: 04/07/2016, 14:28

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w