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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN TẤN DŨNG NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT XĨA NỀN ẢNH CHỤP MẠCH SỐ TRONG MÁY CHỤP MẠCH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Nội, 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN TẤN DŨNG NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT XÓA NỀN ẢNH CHỤP MẠCH SỐ TRONG MÁY CHỤP MẠCH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS.NGUYỄN THỊ HOÀNG LAN Hà Nội, 2006 Lêi nãi đầu U Ngày nay, với phát triển vũ bÃo khoa học - công nghệ, thiết bị y tế tiến bước 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 träng nh­: M¸y X- quang th­êng quy, m¸y chơp cắt lớp điện toán, máy cộng hưởng từ hạt nhân, máy chụp mạch, máy siêu âm Máy chụp mạch thiết bị ứng dụng nhiều kỹ thuật tiên tiến, thực 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) xương sống hệ thống Việc ứng dụng kỹ thuật Xoá ảnh chụp mạch số bước 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 kinh nghiệm nhiều chuyên gia lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh mạch máu để ®­a c¸c nhËn xÐt, ®¸nh gi¸ cịng nh­ c¸c giải pháp nhằm cải thiện ảnh chụp mạch tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số để dựng ảnh 3D Nội dung luận văn trình bày bao gồm chương sau: Chương 1: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh thiết bị y tế Chương 2: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số Chương 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 hạn chế kiến thức, tài liệu kỹ thuật phức tạp nên đồ án em nhiều thiếu sót Em kính mong nhận hướng dẫn, góp ý bảo thêm thầy cô giáo bạn để giúp em hoàn thiện đề tài Danh mc t viết tắt sử dụng tiểu luận U Số TT Từ viết tắt Giải nghĩa CTS Computed Tomography Scanner CTA Computed Tomography Angiography CC Correlation Coefficient CBC Coincident Bit Counting DSA 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 T Digital Subtraction Angiography 16T T T T Danh mục hình vẽ luận văn U 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 ngồi B o R R hình thành vectơ từ hoá M 14 Hình 1.5 tuyến Trạng thái vectơ từ hố có tác động xung vơ 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 Hình 2.1 Biểu đồ minh hoạ cho trình chụp mạch xoá 21 Hỡnh 2.2 Minh hoạ cho kỹ thuËt DSA 22 Chương 1: U Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh thiết bị y tế 1.1 Giới thiệu chung ảnh y tế: Việc nghiên cứu trình tái tạo ảnh y tế liên quan đến tượng tương tác, tất dạng xạ mô liên quan đến trình phát triển công nghệ tích hợp, để thu thông tin hữu dụng từ trình quan sát tượng tương tác Các thông tin cụ thể thường hiển thị dạng hình ảnh Các dạng ảnh ảnh đơn giản ảnh đen trắng tạo thông qua việc ứng dụng Rơngen hay phức tạp ảnh chụp cắt lớp, ảnh chụp mạch, ảnh siêu âm Các trình tạo ảnh y tế từ xưa đến phân chia thành hai b­íc xư lý nh­ sau[1] : - Thu thËp d÷ liệu liên quan tới tương tác vài dạng xạ mô - Biến đổi liệu vào ảnh( Hoặc tập ảnh) thông qua phương pháp toán học công cụ tính toán Do ảnh y tế đại tạo trình xử lý tái tạo lại xây dựng lại ảnh từ sở liệu tương tác mô với xạ nên trình thường gọi trình tái tạo ảnh gọi ảnh tái tạo lại Các loại ¶nh y tÕ: • ¶nh chơp X quang: Víi tr­êng hợp sử dụng máy X quang hệ đầu tiên, thấy tia X chiÕu trùc tiÕp tõ bãng X quang tíi c¬ thĨ ng­êi Sau trun qua c¬ thĨ ng­êi, tia X bác sĩ chẩn đoán quan sát trực hai cách Đó sử dụng gương chắn chùm tia thay cho hệ thống phim cách thứ hai sử dụng loại phim chụp X quang Với chế quan sát trực tiếp nhà vật lý học y tế đà nhận thân bác sĩ bị tiếp nhận lượng tia X tương ứng với bệnh nhân mà liều lượng tia X ảnh hưởng lớn bác sĩ Chính vậy, phương pháp dần thay đổi thay vào hệ thống casette đựng phim X quang Phim rửa tạo nên ảnh đen trắng cấu thể người bệnh với chÕ lµ suy hao cđa chïm tia X, vïng cã mô mềm có mầu đen, vùng có xương có màu trắng Cho đến đà sử dụng hệ thống cảm nhận tia X quang, với hệ thống ảnh thu đà số hoá chất lượng công dụng đà cải tiến nhiều ã ảnh siêu âm: Một ví dụ khác ảnh kinh điển trình tạo ảnh siêu âm Theo phương pháp này, lượng sóng siêu âm dạng xung truyền vào thể người bệnh, tín hiệu dội lại ghi nhận đầu dò mà ta gọi đầu dò siêu âm Bằng việc di chuyển đầu dò siêu âm tạo góc khác tín hiệu dội ngược ghi lại cách ảnh vùng cắt ngang thể hiển thị trực tiếp hình theo dõi Các ảnh siêu âm ánh xạ cường độ sóng dội ngược lại kết trực tiếp tương tác xung sóng siêu âm mô ã ảnh chụp cắt lớp: Sau mét thêi gian sư dơng tia X qu¸ trình tạo ảnh y tế, nhà nghiên cứu đà đưa phương pháp việc sử dụng tia X để tạo ảnh cắt lớp Thông qua việc thu nhận hình chiếu lần thực chụp tia X ứng với góc quay riêng biệt hình chiếu sau tổ hợp lại để tạo ảnh chụp cắt lớp riêng biệt ã ảnh cộng hưởng từ: Một ví dụ trình tạo ảnh kiểu kinh điển trình tạo ảnh nguồn xạ Đây loại ảnh tạo nguyên ký hoàn toàn khác so với ảnh sử dụng tia X Trong phương pháp này, ảnh tạo nên hạt nhân Hydro( H+) tác động từ trường xung radio kích thích P P 1.2 Một số thiết bị chẩn đoán hình ảnh: Trong phần tìm hiểu giới thiệu số thiết bị chẩn đoán hình ảnh liên quan đến loại ảnh đà trình bày phần 1.1 1.2.1 Máy X quang thường Conventional X ray Equipment: 1.2.1.1 Nguyên lý : Máy X quang thiết bị tạo ảnh cấu trúc bên đối tượng nghiên cứu sở ứng dụng tính chất lý hoá tia Rơnghen (tia X)[1] Chïm tia X xuyªn qua mét vËt thĨ (vÝ dụ thể người bệnh) bị suy giảm Sự suy giảm không đồng mà khác nhau, phụ thuộc vào khả hấp thụ tia X vật chất đánh giá công thức LamberBeer[1]: I = I e àps Trong đó: (1.1) I0 : Năng lượng chùm tia tới R R I: Năng lượng chùm tia sau qua đối tượng s: Chiều dày đối tượng p: Mật độ vật chất trung bình đối tượng à: Hệ số suy giảm khối lượng Hệ số biểu thị cấu trúc vật chất đối tượng phụ thuộc vào lượng xạ Hình 1.1: ảnh chụp X quang thường Chùm tia X đà biến đổi sau xuyên qua vật thể, tác động vào vật hình, từ tạo hình ảnh tổng thành toàn thể tích tia X chiếu qua 1.2.1.2 Ưu điểm nhược điểm máy X quang thường: Có hai phương pháp thăm khám tia X chiếu chụp Hai phương pháp khác nguyên tắc, có ưu nhược điểm định bổ sung cho ã Chụp X quang: Hình ảnh ghi lại phim dùng cho việc chẩn đoán Phương pháp có ưu điểm sau: - Có thể đạt độ phân giải cao nhờ áp dụng tham số kỹ thuật thích hợp trị số điện áp kV, dòng điện mA - Cã thĨ thay ®ỉi ®é ®èi quang phạm vi rộng cách sử dụng cường độ chiếu xạ thích hợp - Không bị gò bó thời gian - Giảm liều tia người bệnh thời gian chụp ngắn - Giảm liều tia người vận hành đứng khu vùc ¶nh h­ëng cđa tia 64 MDSC, tÝnh toán sử dụng (3.25) xem ước tính diện tích (theo Pixel) mà sai khác tuyệt đối nhỏ q: M DSC (d ) ≈ ∑η (q − I d ( x) ) (3.39) x∈w Trong ®ã: η (x) = 1nÕu x>0 nÕu x≤0 A E A (3.40) Sù kh¾t khe DSC dòng cản quang giải thích giảm tổng số vế bên phải (3.39), gây tổng số n pixel bị ảnh hưởng, n, kích cỡ giá trị sai khác thực Thực so sánh CC, SAVD DSC khẳng định tính ưu việt phương pháp sau Một nhược điểm DSC thông số kèm theo q, cần phải điều chỉnh, đà chứng minh biết biến số d2 nhiễu hình ảnh lợi lựa chọn giá trị q lớn 2d Giới hạn này, nhiên, lại phụ thuộc vào nội dung hình ảnh Trong số kiến nghị, giá tr áp dụng, chí thu kết đăng ký xác cách áp dụng DSC cho phiên phát sinh hình ảnh gốc có mặt độ dốc mức xám, điều thực đúng, biến thiên tần số giảm lần phát sinh đầu tiên, việc tăng cạnh Khả CBC số đo đồng dạng phải đuợc xem xét Tương tự phương pháp thay đổ dấu hiệu, CBC thiết kế nhằm chia trọng lượng cho pixel cửa sổ cần so sánh, giá trị mức xám chúng Sự dịch chuyển tối ưu theo phương thức dịch chuyển mà số lượng bit đối sánh tối đa Tuy nhiên, ý tưởng đằng sau xuất phát trực tiếp tõ sù t­¬ng quan Thùc ra, xem xÐt kü hơn, cần kết luận CBC không ngoi phương pháp chia trọng lượng cho tất pixel, có nhược điểm không qu¸n VÝ dơ, xem xÐt mét pixel 10 bit cã giá trị 511, thể nhị phân 01/1111/1111 Một lượng nhỏ nhiễu 65 chuyển giá trị pixel ny thành 510 512 thể 01/1111/1110 10/0000/0000 Theo CBC, 511 tương xứng với 510 lại không hợp với 512 mà điều ngược lại với thực giác Điều cho thấy bit thấp có xu hướng bị nhiễm nhiễu nhiều hơn, bit cao đồng với pixel liỊn kỊ, thùc cã thĨ dƠ dµng thÊy r»ng giá trị xám nào, hiệu ứng nhiễu CBC không đối xứng với dấu hiệu thay đổi Do vậy, thử với đà nêu, phân bổ nhiễu không ảnh hưởng đến hoạt động CBC Các phương pháp đồng dạng dựa thống kê sai khác tận dụng thật trường hợp cân tối ưu, số lượng nhỏ giá trị sai khác có tần số tương đối cao, đa số giá trị sai khác có tần số thấp Điều dẫn đến biĨu ®å ®Ønh ®iĨm, liƯu cưa sỉ w cã chøa mạch máu mờ đục hay không, trường hợp ban đầu dẫn đến đỉnh trường hợp sau có đỉnh Trong trường hợp cân sai, biểu đồ có mức phân tán lớn trường hợp Có thể đo phân tán trục hoành tính toán, độ lệch tiêu chuẩn biểu đồ DSR nha khoa Tuy nhiên phân tán tính toán xác trục tung, hàm lồi lõm, hàm nhạy cảm thay đổi nhỏ biểu đồ EHD hoạt động cách tương chi phí tính toán giảm Tóm lại, trái với tất phương pháp đồng dạng dùng DSA, phương pháp biểu đồ xem xét cao tần số tương đối giá trị sai khác Kết là, phương pháp không nhạy cảm phân nhánh mức độ xám trung bình hay sai khác cục mạch cản quang gây (bất kể diện tích tương đối chúng) không cần mẫu loại trừ Hơn nữa, chúng không đắt mặt chi phí tính toán nên không cần điều chỉnh thông số dẫn đến bề mặt đối sánh phẳng hơn, cho phép tối ưu hoá hiệu Tóm lại, số tất phương pháp 66 ®ång d¹ng ®· triĨn khai ®Õn nay, EHD ®· chøng tỏ đầy đủ đăng ký DSA ã Các kỹ thuật nội quy hệ độ xác Pixel phụ[7]: U Trong phần trước đà lập luận rằng, chí việc cân sai pixel phụ tạo mạch máu quan trọng, nên việc tính toán dịch chuyển nên thực với độ xác pixel phụ, cần phải cã néi suy Nh­ cã thĨ thÊy, c¸c kü tht đà đề xuất cho mục đích chia thành loại Với loại kỹ thuật thứ nhất, hình ảnh mặt nạ cản quang bổ sung lấy mẫu lại phép đánh giá tuyệt đối phương pháp đồng dạng đà lựa chọn tịnh tiến không nguyên Với kỹ thuật thuộc loại 2, giá trị đối sánh tịnh tiến nguyên nội suy nhằm thu mặt hai chiều liên tục mà từ vectơ tịnh tiến tối ưu xác định Cần phải sở lý thuyết ủng hộ việc sử dụng kỹ thuật nội suy đối sánh Trong tài liệu, lựa chọn cho kế hoạch nội suy đặc biệt tuỳ tiện dựa nhu cầu liên quan đến chi phí tính toán sở lý thuyết ngược lại để nội suy hình ảnh gốc, người ta thu hút nguyên lý lấy mẫu Phanon Việc xây dựng lấy mẫu hình ảnh thực cách xác cách áp dụng hạch đa thức hàm sin Trong trường hợp này, độ xác cuối vectơ tịnh tiến phải cụ thể hoá tuyệt đối người sử dụng Một số học giả đà báo cáo tỷ lệ xác thứ 1/10 Pixel đủ cho DSA Tóm lại, hi vọng kỹ thuật nội suy hình ảnh nhìn chung thu kết tốt kỹ thuật nội suy đối sánh Mặc dù, chưa có phân tích định lượng toàn diện thực Cần phải nhận xét nội suy hình ảnh đắt mặt tính toán nội suy đối sánh Tuy nhiên, gần đà chứng minh chi phí tính toán giảm đáng kể cách thực phương pháp đạt hiệu 67 ã Các chiến lược tối ưu hoá vấn đề liên quan[7]: U U Với yêu cầu cao mình, việc sử dụng thao tác tìm kiếm tường tận để tối ưu hoá phương pháp đồng dạng đà chọn thường cách tiếp cận khả thi Mặc dù phần cứng máy tính nhanh chóng trở nên nhanh hơn, thí nghiệm gần đà cho thấy cách tiếp cận đắt đỏ mặt chi phí tính toán Do cần có chiến lược hiệu Việc sử dụng kỹ thuật tối ưu hoá đa chiều tinh vi phương pháp đơn hình xuống dốc, tìm kiếm ngẫu nhiên chung mô đủ cho việc tối ưu hoá đồng thời lượng lớn thông số Khi dùng điểm kiểm soát dựa cách tiếp cận chọn tính toán đồng thời vectơ tịnh tiến cục tất điểm kiểm soát Tuy nhiên, tính toán tịnh tiến điểm kiểm soát đơn lẻ cách riêng rẽ rẻ Khả áp dụng vào kỹ thuật tối ưu hoá đơn giản để tính toán vectơ tịnh tiến đơn lẻ xác định biện pháp đồng dạng sử dụng Ví dụ, mặt đối sánh có tối ưu hoá chung bên cạnh cho thấy, nhiều tối ưu cục bộ, việc "leo đồi" có lẽ không thành công tìm cách tối ưu chung Các biến dạng mức xám theo cấp số nhân cộng[7]: U U Như kết luận trên, kỹ thuật điều chỉnh mạch máu biến động mức xám lại hình ảnh trừ, sau áp dụng biến đổi hình học thu cho hình ảnh mặt nạ, chia thành cách tiếp cận cấp số nhân cộng Trước đánh giá giá trị cách tiếp cận này, phải vào chi tiết quy trình vật lý báo hiệu đằng sau thu hình ảnh chụp x quang kỹ thuật số theo hƯ suy biÕn Lambert - Beer, c¸c tia x ma trận máy phát (bộ tăng cường hình ảnh) đà giảm môi trường đà gặp 68 Trong chuỗi xử lý tín hiệu sau đó, tín hiệu phát khuyếch đại xử lý trên, trước trừ, hình ảnh nên xử lý logarit Vì số lí do: (I) Sự đồng mạch máu cản quang hình ¶nh trõ sau nµy Cã thĨ dƠ dµng suy rằng, xử lý tuyến tính, giá trị xám mạch cản quang điều chỉnh cấu trúc bên hình ảnh mặt nạ Loại biến dạng bị loại bỏ xử lý logarit (II) Với xử lý loganit, giá trị mức xám vùng cản quang hình ảnh trừ trực tiếp tỷ lệ với độ dày mạch bên Đây đặc điểm quan trọng để phân tích định lượng sau ny (III) Quá trình hình ảnh trừ logarit làm giảm lệch cho đặc điểm phát không đồng không gian tăng cường hình ảnh Do vậy, trình sau xử lý logarit tiêu chuẩn thiết bị hình ảnh DSA đại Từ (3.13) suy trường hợp giá trị mức xám I vị trí x hình ảnh thu biến thµnh: I ( x) = ln[Φ φ ( x)] − L( x) (3.41) Cã thĨ kÕt ln lµ sù gi·n nở mô dẫn đến mạch máu biến dạng mức xám theo cấp số nhân dao động không gian Các mạch máu điều chỉnh cách tích hợp Jacobian biến đổi hình học thu Từ (3.41) thấy (3.14) cố định hệ thống đạt xác định nhằm điều chỉnh ln[ ( x)] Phải tính đến điều áp dụng kỹ thuật Cũng lưu ý phức tạp biến đổi thu trực tiếp định mức độ phức tạp nhân tố Jacobian tính toán Ví dụ, trường vectơ tịnh tiến xây dựng nội suy từ tịnh tiến điểm kiểm soát 69 c¸c sư dơng c¸c tÊm máng, Jacobian sÏ mét hàm phi tun tÝnh cđa x vµ y ViƯc sư dơng phÐp néi suy phÐp néi suy song tun mẫu làm cho nhân tố Jacobian phụ thuộc tun tÝnh vµo x vµ y Khi sư dơng phÐp nội suy tuyến tính điểm kiểm soát, Jacobian dễ dàng cho thấy trở thành số Hơn thế, cần phải lý nêu phần trên, trường vectơ tịnh tiến d:D ->R2 thấy cách tiếp cận ký có lẽ nhân tố lớp ánh xạ W: D->R2 Điều nghĩa là, phức tạp da, độ xác nhân tố điều chỉnh Jd-1 bị hạn chế Hiệu ứng dao động cường độ tia X, ví dụ thay đổi tạm thời khuyếch tán không đồng chất cản quang vào mao mạch, đánh sau Giả sử hình ảnh mặt nạ Im hình ảnh cản quang Ic tạo tia X với cường độ Φ m vµ Φ c: I m ( x) = ln[Φ m ( x)] − Lm ( x) (3.42) Lc ( x) = ln[Φ c ( x)] − Lc ( x) − LI ( x) (3.43) Trong ®ã LI chØ góp chất cản quang Chỉ trường hợp hoàn toàn mạch chuyển động điều chỉnh ®éng hoµn toµn, chóng ta cã Lc (x) = Lm(x), x D, hình ảnh trừ trở thµnh: I c ( x) − I m ( x) = ln[Φ c ( x)] − ln[Φ m ( x)] LI ( x) (3.44) Từ kết luận trường hợp xử lý logarit, dao động cường độ tia x khuếch tán không đồng chất cản quang dẫn đến biến dạng mức xám theo cấp số cộng hình ảnh trừ Trong trường hợp xử lý tuyến tính hình ảnh thu được, thấy rằng, tuỳ vào số hạn chế, có tượng dẫn đến biến dạng cấp số nhân, tình dao ®éng c­êng ®é tia x cã hiÖu øng cÊp sè nhân Trong đồng thời, khuyếch tán chất cản quang có hiệu ứng cấp số cộng (hoặc ngược lại), không diễn 70 chất cản quang không thu biến dạng cấp số nhân cộng ý tưởng điều chỉnh theo cấp số cộng dễ loại bỏ ảnh hưởng thay đổi cường độ tia x Gợi mở cho nghiên cứu sau: U U Mặc dù tồn biến đổi hình học chiều, việc áp dụng thành công kỹ thuật nhận dạng hình ảnh nhằm khôi phục biến đổi bị hạn chế Trong chừng mực đó, vấn đề cấu trúc chồng lớp di chuyển cản quang giải cách sử dụng thông tin bổ sung, từ mẫu hay kết hợp số hình chiếu góc khác Do đà mô tả cách tiếp cận để điều chỉnh đồng thời mạch cử động tim hô hấp gây nên, kết hợp cụ thể hình ảnh mặt nạ chụp pha hô hấp tim khác Mặc dù đánh giá ban đầu chứng minh tầm quan trọng cải tiến từ thuật toán chúng, cách tiếp cận có tiềm hữu ích xứng đáng nghiên cứu thêm Tại số điểm phần trên, đà nêu lên vấn đề chi phí tính toán Lưu ý vài khái niệm lựa chọn điểm kiểm soát, nội suy đối sánh độ xác Pixel phụ, tối ưu hoá đa giải pháp, đà phát triển từ nhu cầu cần thiết phải hạn chế thời gian tính toán nhiều Mặc dù thời gian xử lý sau hình ảnh khác theo trường hợp Nhưng việc giảm thiểu chi phí tính toán bước đơn lẻ thuật toán hiệu chỉnh cử động quan trọng từ góc độ khác: Trao đổi với mức độ phức tạp Ví dụ, việc đẩy mạnh đánh giá đồng dạng cho phép lựa chọn số lượng lớn điểm kiểm soát, kế hoạch nội suy tịnh tiến cao hơn, làm tăng tính xác công tác đăng ký Hầu hết thuật toán công bố thực toàn phần mềm Hiển nhiên thực phần cứng giảm chi phí tính toán cách đáng kể Chúng ta đà giảm nhiều chi phí tính toán cần thiết để làm biến dạng hình ảnh, 71 cách sử dụng kiến trúc đồ hoạ OpenGL hỗ trợ phần cứng Vì thời gian tính toán khổng lồ lại đánh giá đồng dạng chiếm giữ, việc sử dụng phần mềm vi xử lý chung vào mục đích lựa chọn đem lại hiệu cao 3.2.6 Kết luận đề xuất giải pháp chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số để giảm mạch cử động: Trong phần luận văn này, đà tổng kết kỹ thuật mô tả để giảm mạch cử động DSA Đà tóm tắt loại mạch khác kỹ thuật đề xuất để ngăn chặn chúng Mục đích trình bày tổng kết chi tiết kỹ thuật điều chỉnh cử động cách nhận dạng hình ảnh mà điều chỉnh biến dạng mức xám Để kết thúc, đà mô tả vấn đề khác liên quan đến cử động bệnh nhân hình ảnh chụp tia x, kỹ thuật đà triển khai để giải vấn đề này.Từ đánh giá rút kết luận đây: ã Trong hình ảnh tia X thường, xây dựng biến đổi hình học chiều hoàn toàn giải thích hiệu ứng biến đổi chiều vật thể gốc Tuy nhiên, thực tế đạt cách xác biến đổi từ hình ảnh chụp, chủ yếu vấn đề kỹ thuật chụp việc sư dơng c¸c thao t¸c liỊn kỊ Trong tht chơp tia X, có mặt chất cản quang cục bổ sung hình ảnh sống hạn chế thêm tính xác nhận dạng ã Việc tính toán cử động hay tịnh tiến cục cấu trúc hình ảnh thực dòng quang học kỹ thuật đối sánh mẫu thực tế, giả sử kỹ thuật dòng quanh học không áp dụng cho hình ảnh chụp tia x kỹ thuật số Tương tự, kỹ thuật nhạy cảm với 72 việc tiếp nhận cản quang Tuy nhiên, kỹ thuật đối sánh mẫu thực tương đối khắt khe tượng này, cách áp dụng phương pháp đồng dạng đầy đủ Các kỹ thuật đối sánh mẫu sử dụng nhiều thông tin đánh giá tịnh tiến cục Do đối sánh mẫu ưu việt dòng quang học ã Vì chi phí tính toán cao (Thậm chí với trạng công nghệ máy tính), thường cho phép xác định tương xứng hình ảnh cách tuyệt pixel Để giảm thời gian tính toán đến mức chấp nhận mặt lâm sàng, lượng hạn chế điểm kiểm soát nên xem xét Vì việc tính toán vectơ tịnh tiến xác khu vực chứa đủ cấu trúc hình ảnh, việc lựa chọn điểm kiểm soát nên dựa nội dung hình ảnh, lưới chuẩn mực Các đặc điểm phù hợp dễ rút vùng cấu trúc cạnh, góc đỉnh ã Việc lựa chọn điểm kiểm soát theo đặc điểm dẫn đến lưới bất thường, nhằm có trường vectơ tịnh tiến hoàn chỉnh, cách tiếp cận rẻ mặt tính toán sử dụng phép nội suy tuyến tính, cần lập lưới tam giác điểm kiểm soát thực nhanh cách sử dụng phần cứng đồ hoạ ã Việc sử dụng đối sánh mẫu để tính toán tịnh tiến cục cấu trúc mức độ xám cần phương pháp xác định "đồng dạng" Trong tất biện pháp đồng dạng triển khai đến nay, lượng biểu đồ sai khác (EHD) đà chứng tỏ biện pháp đầy đủ để đăng ký DSA Nó rẻ mặt tính 73 toán, không cần mẫu loại trừ hay điều chỉnh thông số lại dẫn đến ảnh trơn tru ã Vì chí việc cân sai pixel phụ tạo mạch máu quan trọng hình ảnh nên cần thực tính toán dịch chuyển với độ xác đến Pixel phụ, đạt điều phép nội suy liệu hình ảnh đánh giá phương pháp đồng dạng đà chọn tịnh tiến không nguyên nội suy giá trị đối sánh tịnh tiến nguyên, phân tích bề mặt đối sánh liên tiếp, nhìn chung kỹ thuật thứ thu kết tốt hơn, mức xác 1/10 Pixel thường đủ ã Để giảm chi phí tính toán nữa, số lượng đánh giá đồng dạng nên nhỏ tốt Việc cần sử dụng chiến lược tối ưu hóa hiệu Khả áp dụng kỹ thuật tối ưu hoá đơn giản để tính toán vectơ tịnh tiến đơn lẻ xác định cách thức phương pháp đồng dạng đà chọn Như đà từ trước, EHD đà cho thấy thu mặt đối sánh thuận lợi cho phép quy trình 'leo đồi' tương đối rẻ mặt chi phí tính toán ã Sau áp dụng biến đổi, quy trình đăng ký đà thu cho hình ảnh mặt nạ, có mạch máu biến dạng mức xám lại Các mạch máu kết co giÃn mô, dao động cường độ tia x, khuyếch tán không đồng chất cản quang Trong trường hợp khuyếch tán Logarit hình ảnh thu mạch biến dạng mô gây dẫn đến mức xám theo cấp số nhân dao động mặt không gian Về mặt lý thuyết, biến dạng diễn tả nhân tố Jacobian biến đổi, tuỳ thuộc vào hạn chế định cỡ đắn hệ thống thu nhận Trong thực tế, hiệu nhân tố điều 74 chỉnh Jacobean lại hạn chế xác phức tạp biến đổi thu Các mạch máu dao động cường độ tia x hay khuyếch tán chất cản quang gây dẫn đến biến dạng mức độ xám cấp số cộng dao động mặt không gian Để tăng cường hoạt động thuật toán đăng ký, nghiên cứu sau nên tập trung sử dụng nguồn kỹ thuật khác để bổ sung, từ mẫu thông tin tổng hợp chụp ®a béi, cã thĨ tõ c¸c gãc kh¸c Mét hướng phát triển đề tài khác thực hiệu quả, thực phần cứng giảm đáng kể chi phí tính toán khai thác chúng để tăng hiệu sử dụng 75 Kết luận U Trong trình chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ảnh chụp mạch, ví dụ: nhiễu, độ phân giải chi tiết ảnh, cử động bệnh nhân gây không tương thích hai ảnh mặt nạ ảnh cản quang Trong luận văn này, em đà đưa số giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch có ứng dụng kỹ thuật xoá Trong trình chụp mạch có nhiều phương pháp nâng cao chất lượng ảnh như: phương pháp cải thiện đặc tính nhiễu, phương pháp lọc nhiễu ảnh nền, giải pháp không gian chụp mạch Tuy nhiên, thực tế việc ®iỊu chØnh cư ®éng phÝa sau kü tht xo¸ yếu tố cần thiết để có hiệu cao việc cải thiện ảnh chụp mạch Có nhiều phương pháp như: Kết hợp làm thủ thuật bệnh nhân người làm thủ thuật, áp dụng biện pháp y học ngăn cản cử động bệnh nhân, đặc biệt giải pháp xử lý hình ảnh phía sau Trong giải pháp xử lý hình ảnh phía sau phương pháp đồng dạng, độ xác pixel phụ, tối ưu hoá, điều chỉnh sai lệch mức độ xám áp dụng lợi ích hạn chế giải pháp đưa giúp cho ta có nhìn tổng thể trình chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số Một lần em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan, KS Bùi Xuân Vinh, PGS.TS Phạm Gia Khánh, KS Đoàn Trọng Bình thầy cô giáo khoa Công Nghệ Thông Tin, Trung tâm Điện tử Y Sinh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cán kỹ thuật Bệnh viện Bạch Mai, Trung tâm ứng dụng công nghệ cao - Viện trang thiết bị y tế đà hỗ trợ mặt tài liệu, kỹ thuật ứng dụng trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Trần Tấn Dũng 76 TàI liệu tham khảo U Tiếng Việt: Đoàn Nhật ánh ( 2003), Tổng quan thiết bị y tế chẩn đoán hình ảnh, Trường đại học Bách khoa Hà Nội Phùng Mạnh Hùng, Huỳnh Lương Nghĩa, Mai Ngọc Anh, Lê Ngọc Sơn, (2004), Trang thiết bị y tế tập I tập II, Bộ môn Điện tử y sinh - Khoa kỹ thuật điều khiển - Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội Nguyễn Phan Kiên(2002), Nghiên cứu phép biến đổi Radon trình dựng ảnh ba chiều máy chụp cắt lớp, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Thị Hoàng Lan, Xử lý ảnh, Khoa Công nghệ thông tin Trường đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội TiÕng Anh: Bart M.ter Haar Romeny, (1997), "Developments in Biomedical Image Analysis", page - Charles Florin, James Williams, Ali Khamene & Nikos Paragios (2006), "Registration of 3D angiography and X-ray images using Sequential Monte Carlo samping", Page 1- Erik H.W.Meijering, Wiro J.Niessen, Max A.Viergever, (1999)," Retrospective Motion Correction in Digital Subtraction Angiography", page - 29 Erik H.W.Meijering, Wiro J.Niessen, Max A.Viergever, (1999)," Image Registration for Digital Subtraction Angiography", page - Jackie Hung-Chi YU, (2005), "Physics of Medical X-ray Imaging", Chapter 10, page 1- 29 10 Kenneth R.Hoffmann, (2006), 3D X-ray Angiography, page 1- 77 11 Masafumi Uchida, Toshi Abe, Kazunori Nishimura, Mitsuo Hashimoto, (2002), " Rotation Three - Dimensional Cholangiography", page 213-215 12 Shimazu, (1995), Digital Angiography/ Cardiac System, Shimazu Corporation, Kyoto Japan 13 Shimazu, (1995), Digital Angiography System, Shimazu Corporation, Kyoto Japan 14 Shimazu, (1995), Rotation DSA System, Shimazu Corporation, Kyoto Japan 15 Shimazu, (1995), Installation DSA System, Shimazu Corporation, Kyoto Japan 16 Sung Min Kwon, Yong Sun Kim, Dong Ik Kim, Jong Beom Ra, (2002), Novel Digital Subtraction CT Angiography Based on 3D Registation and refinement, Yonsei University College of Medicine, Seoul Korea 17 TM Lehmann, H-G Grondahl & DK Benn, "Computer-based registration for digital subtraction angiography", page 327 - 330 78 Tãm t¾t luận văn U 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 Đưa giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch máy chụp mạch Nội dung luận văn: Chương 1: Tìm hiểu thiết bị chẩn đoán hình ảnh thiết bị y tế Trong chương đà trình bày ảnh thiết bị chẩn đoán hình ảnh lĩnh vực y tế Luận văn đà nêu lên nhược điểm ưu điểm loại thiết bị, từ có nhìn tổng thể lĩnh vực thiết bị chẩn đoán hình ảnh Chương II: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số- DSA Trong chương đà trình bày máy chụp mạch kỹ thuật xoá ứng dụng máy chụp mạch Chương III: Nghiên cứu tìm hiểu giải pháp cải thiện ảnh chụp mạch số máy chụp mạch Trong chương đà nêu lên vấn đề gặp phải máy chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá giải pháp khắc phục cải thiện ảnh máy chụp mạch Đánh giá hướng phát triển luận văn: Trong luận văn đà nêu vấn đề chủ yếu máy chụp mạch ứng dụng kỹ thuật xoá Các giải pháp đưa luận văn đà có số ứng dụng vào thực tế đà cho kết khả quan Tuy nhiên, hướng phát triển sau luận văn tiếp tục đưa giải pháp cải thiện ảnh đồng thời ứng dụng vào thực nghiệm để chất lượng 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 ... y tế Chương 2: Máy chụp mạch kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số Chương 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... 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. .. kỹ thuật xoá ảnh chụp mạch số trình bày chương luận văn 21 chương II: U Máy chụp mạch kỹ thuật Xoá ảnh chụp mạch số 2.1 Máy chụp mạch( Agiography): 2.1.1 Giới thiệu máy chụp mạch : Mạch máu cấu