Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)

Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)Tạo ảnh siêu âm mật độ sử dụng kết hợp tần số (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - - NGUYỄN THỊ CÚC TẠO ẢNH SIÊU MẬT ĐỘ SỬ DỤNG KẾT HỢP TẦN SỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG HÀ NỘI - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - - NGUYỄN THỊ CÚC TẠO ẢNH SIÊU MẬT ĐỘ SỬ DỤNG KẾT HỢP TẦN SỐ Ngành: Công Nghệ Kỹ thuật Điện tử, Truyền thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN ĐỨC TÂN HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Luâ ̣n văn này là kế t quả trình nghiên cứu lý luận thực tiễn cá nhân tác giả dựa bảo, hướng dẫn tận tình PGS.TS Trần Đức Tân Thầy khơng quản khó khăn, thời gian, cơng sức để giúp tơi hồn thành luận văn này, nhân đây, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Đức Tân, thầy người say mê nghiên cứu khoa học, có phương pháp nghiên cứu có nhiều đóng góp cho nghiệp nghiên cứu khoa học Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đế n các thầ y, cô giáo và ba ̣n bè lớp K22 Kỹ thuật điện tử, Khoa Điê ̣n Tử - Viễn Thông, Trường Đa ̣i Ho ̣c Công Nghê ̣, Đa ̣i Ho ̣c Quố c Gia Hà Nô ̣i đã có những nhâ ̣n xét, góp ý cho luâ ̣n văn này của Luận văn hỗ trợ phần từ đề tài mã số CA.17.6A trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu châu Á tài trợ Cuố i cùng xin gửi lời cảm ơn đế n gia đình tôi, quan công tác, những người đã ta ̣o điề u kiêṇ cho ho ̣c tâ ̣p và nghiên cứu Gia điǹ h là đô ̣ng lực cho vượt qua những thử thách, luôn ủng hô ̣ và đô ̣ng viên hoàn thành luâ ̣n văn này LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luâ ̣n văn sản phẩm trình nghiên cứu, tìm hiểu cá nhân hướng dẫn bảo thầy hướng dẫn, thầ y cô bô ̣ môn, khoa bạn bè Tôi không chép tài liệu hay cơng trình nghiên cứu người khác để làm luận văn Nếu vi phạm, xin chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2017 Người thực Nguyễn Thị Cúc MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Tác dụng sinh học an tồn thiết bị chuẩn đốn siêu âm 1.1.1 Năng lượng chùm tia cường độ chùm tia 1.1.2 Tác dụng sinh học sóng âm 1.1.3 Sự an toàn thiết bị siêu âm chuẩn đoán khuyến cáo 1.2 Đặc điểm lan truyền sóng siêu âm 1.3 Kỹ thuật phương pháp tạo hình siêu âm 1.3.1 Nguyên lý hoạt động siêu âm 1.3.2 Các loại kỹ thuật siêu âm 1.4 Đầu dò siêu âm 16 1.4.1 Hiệu ứng Áp - Điện 16 1.4.2 Cấu tạo đầu dò 16 1.4.3 Các loại đầu dò 17 1.5 Siêu âm cắt lớp 19 CHƯƠNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 21 2.1 Ảnh hưởng mật độ tới tạo ảnh 21 2.1.1 Ảnh hưởng mật độ trường áp suất bị tán xạ trụ tròn 23 2.2 Phương pháp lặp vi phân Born 24 2.3 Cách tiếp cận DBIM tần số kép (DF-DBIM) 27 2.4 Chất lượng thuật toán DF-DBIM 28 2.5 Bài toán ngươ ̣c 31 2.6 So sánh phương pháp tạo ảnh tương phản tạo ảnh mật độ 32 2.7 Mô tạo ảnh mật độ sử dụng DBIM 33 2.7.1 Kịch mô hàm mục tiêu 33 2.7.2 Kết mô hàm mục tiêu 33 2.8 Nhận xét 39 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT VÀ KẾT QUẢ 41 3.1 Phương pháp DF - DBIM 41 3.1.1 Kịch (Nt=34, Nr=23) 44 3.1.2 Kịch (Nt=17, Nr=11) 45 3.1.3 Kịch (Nt=20, Nr=16) 46 3.2 Mô DBIM DF - DBIM 48 3.3 Thay đổi mật độ với trường hợp kịch Nt=20, Nr=16 ( NF1 = 3, NF2 = 5) 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiêụ Ý nghiã Đơn vi ̣ DBIM Distorted Born Iterative Method 𝑁𝑡 Số lươ ̣ng máy phát 𝑁𝑟 Số lươ ̣ng máy thu ℎ mm Số lươ ̣ng ô (pixel) theo chiề u ̣c/ngang N 𝑐0 (𝑟⃑) Là kích thước của mô ̣t ô (pixel) m/s Vâ ̣n tố c trù n sóng mơi trường khơng có u Vâ ̣n tố c truyề n sóng đố i tươ ̣ng 𝑐1 (𝑟⃑) m/s 𝑂(𝑟⃑) (𝑟𝑎𝑑/𝑚)2 𝑝𝑖𝑛𝑐 (𝑟⃑) Pa Sóng tới (tín hiêụ tới) 𝑝(𝑟⃑) Pa Tín hiêụ tổ ng 𝑝 𝑠𝑐 (𝑟⃑) Pa Tín hiêụ tán xa ̣ 𝑘0 rad/m Sớ sóngtrong mơi trường chuẩn 𝑘1 rad/m Số sóng đối tượng 𝜌0 kg.m-3 Mật độ môi trường đồng 𝜌 (𝑟⃗) kg.m-3 Mật độ đối tượng MoM DF Hàm mu ̣c tiêu Moment Dual Frequency DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: So sánh phương pháp tạo ảnh không xét tới yếu tố mật độ 32 có xét tới yếu tố mật độ 32 Bảng 2.2: Kịch mô hàm mục tiêu 33 Bảng 3.1: Tham số mô kịch 43 Bảng 3.2: Mối liên hệ số phép đo số biến kịch 44 Bảng 3.3: Lỗi kịch tương ứng với giá trị NF1 sau tổng số vòng lặp 44 Bảng 3.4: Lỗi kịch tương ứng với giá trị NF1 sau vòng lặp kịch 44 Bảng 3.5: Lỗi kịch tương ứng với giá trị NF1 sau vòng lặp kịch 45 Bảng 3.6: Lỗi kịch tương ứng với giá trị NF1 sau vòng lặp kịch 46 Bảng 3.7: So sánh sử dụng riêng tần số f1, f2 kết hợp f1+f2 qua vòng lặp kịch 4: Nt=20 Nr=16 48 Bảng 3.8: Kết lỗi chuẩn hóa DF-DBIM sau vòng lặp mật độ khác 51 DANH MỤC CÁC HÌ NH VẼ Hình 1.1: Một ca siêu âm Hình 1.2: Ảnh siêu âm 2D 10 Hình 1.3: Ảnh siêu âm tim 4D 14 Hình 2.1: Cấ u hình ̣ đo liệu tán xạ 24 Hình 2.2: RMSEs tái tạo mật độ hình trụ với ΡR = 1/CR sử dụng cách tiếp cận DF-DBIM Tương ứng với giá trị vượt giới hạn Δϕ (a) 0.9π, (b) -0.9π, (c) 0.45π, (d) -0.45π Giới hạn dung sai DBIM thiết lập đến 0.1% 29 Hình 2.3: Tái tạo lại mật độ thực tế hình trụ với Δϕ = 0.9 π ΡR = 1/CR sử dụng DF-DBIM Tái tạo lại (màu xanh lam), lý tưởng (màu đỏ), tái tạo lại qua lọc giá trị trung bình (màu xanh lục) hiển thị thực tế Giới hạn dung sai DBIM thiết lập đến 0.1% 30 Hình 2.4: Kế t quả mơ xây dựng hàm mục tiêu lý tưởng 34 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí máy thu - máy phát kịch mơ 34 Hình 2.6: Kế t quả khôi phu ̣c sau bước lă ̣p đầ u tiên (N = 40) 35 Hình 2.7: Kế t quả khôi phu ̣c sau bước lă ̣p thứ (N = 40) 36 Hình 2.8: Kế t quả khơi phu ̣c sau bước lă ̣p thứ (N =40) 37 Hình 2.9: Kế t quả khơi phu ̣c sau bước lă ̣p thứ (N =40) 38 Hình 2.10: Kế t quả lỗi sau bước vòng lặp 39 Hình 3.1: Lỗi chuẩn hóa giải thuật qua vòng lặp tương ứng với giá trị NF1 khác kịch 2(N = 20) 45 Hình 3.2: Lỗi chuẩn hóa giải thuật qua vòng lặp tương ứng với giá trị NF1 khác kịch 3(N =20) 46 Hình 3.3: Lỗi chuẩn hóa giải thuật qua vòng lặp tương ứng với giá trị NF1 khác kịch 4(N =20) 47 Hình 3.4: So sánh lỗi chuẩn hóa DF-DBIM DBIM sau vòng lặp 48 (kịch 4) 48 Hình 3.5: Kết khơi phục giải pháp khác vòng lặp 50 từ đến (Kịch 4) 50 Hình 3.6: So sánh lỗi chuẩn hóa DF-DBIM sau vòng lặp mật độ khác 52 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật y sinh môn khoa học ứng dụng dựa nguyên lý kỹ thuật ý tưởng thiết kế để đưa giải pháp y học Kỹ thuật y sinh lĩnh vực tương đối mẻ, đa phần thành tựu đạt dừng mức độ nghiên cứu, bao phủ nhiều lĩnh vực khác nhau: chẩn đoán hình ảnh, xử lý hình ảnh, vật liệu sinh học với kỹ thuật sinh học, mơ hình hóa chiều…[26-30] Theo báo cáo gần đây, số bệnh ung thư Việt Nam đứng vị trí nhì giới Trong đó, ung thư vú thường gặp gây tử vong hàng đầu phụ nữ Đây bệnh phức tạp mà nhiều năm qua có nhiều nghiên cứu nguyên nhân, bệnh sinh điều trị Ngày y học, chẩn đốn hình ảnh phương pháp chẩn đốn cho phép người bác sĩ quan sát hình ảnh phận thể cách trực quan Từ đưa chẩn đốn xác bệnh lý để có biện pháp điều trị hiệu Trong đó, tạo ảnh siêu âm cơng cụ an tồn, khơng bị iơn hố để chẩn đoán lâm sàng So với phương pháp X-ray, MRI, … phương pháp siêu âm cắt lớp cho phép tạo ảnh có lợi nhiều Hoạt động dựa tán xạ ngược có khả giải cấu trúc nhỏ bước sóng sóng tới, trái ngược với phương pháp tạo ảnh truyền thống sử dụng phương pháp phản hồi Một số tính chất vật liệu, độ tương phản âm, mật độ, độ suy hao, ứng dụng để tìm đối tượng có kích thước nhỏ Kỹ thuật siêu âm cắt lớp sử dụng tán xạ ngược coi phương pháp chụp cắt lớp siêu âm mạnh mẽ xác Có nhiều kỹ thuật siêu âm cắt lớp khác kỹ thuật siêu âm cắt lớp sử dụng kết hợp tần số Tần số thấp f1 đảm bảo độ hội tụ giải thuật đến mức độ tương phản gần với giá trị thực, độ phân giải khơng gian thấp Tần số cao f2 cải thiện độ phân giải không gian ... pháp chụp cắt lớp siêu âm mạnh mẽ xác Có nhiều kỹ thuật siêu âm cắt lớp khác kỹ thuật siêu âm cắt lớp sử dụng kết hợp tần số Tần số thấp f1 đảm bảo độ hội tụ giải thuật đến mức độ tương phản gần... pháp tạo ảnh truyền thống sử dụng phương pháp phản hồi Một số tính chất vật liệu, độ tương phản âm, mật độ, độ suy hao, ứng dụng để tìm đối tượng có kích thước nhỏ Kỹ thuật siêu âm cắt lớp sử dụng. .. - - NGUYỄN THỊ CÚC TẠO ẢNH SIÊU MẬT ĐỘ SỬ DỤNG KẾT HỢP TẦN SỐ Ngành: Công Nghệ Kỹ thuật Điện tử, Truyền thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ