Sáu dung lượng được tái tạo lại được tạo ra sử dụng hai thuật toán tái tạo đó là BP và MPA với những phương pháp tạo ảnh có lọc và không có lọc (với bộ lọc
ramp và sinc, α = 0.1). Hình 4.6 thể hiện toàn bộ ảnh được tái tạo tại mặt phẳng, nơi mà tất cả các đối tượng tập trung lại sử dụng thuật toán MPA. Những kết quả tương tự cũng thu được trong trường hợp sử dụng thuật toán BP.
Để đánh giá về mặt số lượng khả năng nhìn thấy vật thể của những đối tượng được tái tạo, CNR đã được tính toán cho những vật thể có độ tương phản thấp cũng như có độ tương phản cao tại mặt phẳng tập trung những lát cắt được tái tạo lại. Những giá trị độ lệch chuẩn và trị trung bình được đo trong 1 ROI có kích thước là 100x100 pixel gần những vật thể đang được xem xét đánh giá ước tính. ROI tương ứng được lựa chọn cho những vật thể quan tâm bị phục thuộc vào kích thước của chúng. Vùng nhỏ nhất cỡ tính toán micro trong vùng 3x3- pixel được đặt xấp xỉ tại trung tâm của nó. Những giá trị CNR sử dụng BP và MPA cho những vật thể thuộc những ROIs đã được lựa chọn được thể hiện trong bảng 4.2.
Hình 4.8 và 4.9 cho thấy ROIs I và II được tái tạo với những vật thể có độ tương phản thấp, trong khi hình 4.10 cho ta thấy ROI III chứa cả hai nhóm µCs.
Những hình ảnh trong hình trên được tái tạo với thuật toán BP (hàng trên) và MPA (hàng dưới) sử dụng những phép chiếu không lọc ở cột đầu tiên, trong khi những hình ảnh trong cuột thứ hai và thứ ba lần lượt được tái tạo với những phép chiếu có lọc sử dụng bộ lọc ramp và sinc. Dành cho mục đích ảo hóa, những hình ảnh được tạo bởi 256 mức xám và được hiển thị sử dụng những cài đặt cửa sổ cố cùng thang màu xám. Trong trường hợp sử dụng những phép chiếu không có lọc, những hình ảnh được thể hiện với một cửa sổ hẹp hơn để cho phép độ ảo hóa tốt hơn của vật thể.
Những đánh giá về mặt nhãn quan của những tấm ảnh được tái tạo với thuật toán MPA và BP, thể hiện sự tương đồng về chất lượng tái tạo ảnh cho cả những vật thể có độ tương phản cao và cả những vật thể có độ tương phản thấp. điều này cũng được hỗ trợ bởi phép đánh giá số lượng của hai phương pháp (trong bảng 4.2), thể hiện những kết quả tương đồng cho CNR. Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng thuật toán MPA là tương đương với thuật toán BP. Tuy nhiên, trong những trường hợp mà những bức ảnh tái tạo cần thiết ở thời gian thực,
thuật toán MPA là thuật toán được ưu tiên sử dụng bởi hiệu quả cao đáng kể của nó ở thời gian tính toán so với thuật toán BP.
Trong trường hợp áp dụng cho những vật thể có độ tương phản cao, việc thêm một bộ lọc trước và quá trình tạo ra những bức ảnh cho kết quả là những hình ảnh được tái tạo với chất lượng tốt hơn. Cả những bộ lọc có hiệu ứng lọc ra những tần số thấp và cho qua những tần số cao, với đặc tính tuyến tính ở khoảng tần số giao thoa. Vì lí do này, những vật thể tương phản như là nhóm CaCO3 được nhấn mạnh hơn, trong khi sự mờ đi của ảnh được giảm thiểu đáng kể ở mức thấp nhất.
Trong trường hợp áp dụng cho những vật thể có độ tương phản thấp, những thuật toán sử dụng cho những phép chụp chiếu được lọc cho kết quả là những hình ảnh có viền rõ ràng hơn.
4.5 INITIAL TESTING USING A HARDWARE ARE BREAST PHANTOM: APPLICATION OF NON- LINEAR ANISOTROPIC DIFFUSION FILTERING
Nền tảng chụp cắt lớp cũng được khai thác để tối ưu hóa những đại lượng của lọc NAD áp dụng cho một ứng dụng chụp cắt lớp vú sử dụng những hình ảnh thực lấy từ những thiết bị Elettra Synchrotron. Một chùm tia monochromatic được phát xạ từ năng lượng kích thích là 17keV được sử dụng và 13 ảnh chụp chiếu được lấy đi từ một arc có độ dài theo góc 48 độ. Vật thể đã ước tính, là một khối tương phản thấp có kích thước 6mm trong một bộ ngực giả có độ dày là 4.5 cm với nền khá là nhiều những thành phần màu khác nhau do thành phần của bộ ngực giả này. Trong nghiên cứu này, một vài sự kết hợp của đại lượng lọc (liên quan tới độ tương phản) ĸ chủa một số lượng khác nhau những sự nhắc lại được test với mục đích giảm nhiễu trong ảnh và tại cùng một thời điểm cải thiện độ ảo hóa của vật thể được quan tâm. Hình 4.11 cho thấy đồ thị CNR và C của một khối 6mm với những giá trị ĸ khác nhau (từ 0.01:0.7) và một số lần lặp lại (5:40).
Về những vật thể cần được đánh giá, đã có một sự cải tiến rõ rệt thu được cả về khả năng nhìn rõ vật thể và số lượng các vật thể trong dải từ 0.01:0.1 và do đó một bước tiến đã được mang đến với ĸ = 0.5. Giá trị này được chọn lựa cho ĸ, và như nó đã cho kết quả ở khả năng nhìn thấy tối ưu khối cần quan sát và CNR
tối đa cùng với những giá trị đo C (hình 4.11). Ngoài giá trị ĸ này, không còn sự cải thiện nào trong những chỉ số phẩm chất hay sự ảo hóa những vật thể. Một sự gia tăng liên tiếp trong CNR và C cũng thu được với sự gia tăng của số lần lặp lại. Sự chọn lựa ngẫu nhiên với ba mươi lần lặp đã cho kết quả trong việc tối ưu khả năng nhìn thấy khối u, và một sự đánh đổi hợp lý giữa giá trị CNR và C. Xa hơn, sự tăng lên của số lần lặp (iter>30), gây ra mờ ảnh, đã được đánh giá trực quan và cả về mặt số lượng các vật thể có thể nhìn thấy đã được chứng minh bằng sự sụt giảm chất lượng của ảnh C (hình 4.11(b)).
Những hình ảnh trong hình 4.12 (a-c) cho thấy những lát cắt của khối u ở vú, được tái tạo bởi MPA được áp dụng cho quá trình tạo ảnh không lọc (hình 4.12a) và có lọc cùng với đặc điểm của khối u tương ứng với từng hình ảnh. Hình ảnh 4.12 (b) cho thấy một hình ảnh chụp cắt lớp được thu lại với quá trình tạo ảnh có lọc sử dụng bộ lọc tần số trung (FMPA_M) trong khi hình 4.12 (c) sử dụng bộ lọc giảm nhiễu không tuyến tính (FMPA_NAD) cho những giá trị được lựa chọn với ĸ = 0.5, cùng với số lần lặp lại là ba mươi lần. Sự so sánh về đối tượng cho thấy rằng FMPA_NAD thể hiện và phát hiện những vật thể có độ tương phản thấp tốt hơn so với hai trường hợp còn lại. Hình ảnh của khối u cũng đạt được sự cải thiện về mặt hình ảnh (hình 4.12(c)) cho thấy nhiễu đã được giảm thiểu và một sự kết hợp hợp lí giữa sự mượt mà của hình ảnh với những đường viền rõ ràng của vật thể.
Một sự so sánh giữa giá trị CNR và giá trị C, đã được tính toán trong trường hộp vật thể có kích thước 6mm cùng với độ tương phản thấp được tái tạo với việc sử dụng những bộ lọc khác nhau được tổng kết lại trong bảng 4.3. Trong trường hợp sử dụng bộ lọc FMPA_NAD với những giá trị đã được tối ưu, đó là k = 0.5 và 30 lần lặp lại, trong khi với trường hợp sử dụng bộ lọc FMPA_NAD_S, với một bộ lọc sinc được sử dụng sau NAD, đại lượng tối ưu α dành cho những đối tượng có độ tương phản thấp đã được nhắc tới ở những nghiên cứu, phân tích trước, ví dụ: α = 12 được xem xét (Malliori et al 2012). CNR cao nhất được thu lại sử dụng bộ lọc FMPA_NAD và FMPA_NAD_S, trong khi những kết quả sau đó lại cho thấy sự cải thiện của giá trị C gấp ba lần so với bộ lọc MPA thông thường (bảng 4.3). Như những gì kì vọng, CNR với khối u có độ tương phản thấp là thấp nhất trong trường hợp sử dụng bộ lọc ramp ưu tiên thay cho MPA. Ramp là bộ lọc thông cao có thể cải thiện đường viền và tăng C nhưng cũng cho phép nhiễu tần số cao đi vào trong hình ảnh trong khi bộ lọc thông dải là một bộ lọc mềm mại hơn có thể cải thiện độ ảo hóa của những vật thể có độ tương phản thấp như là những khối u tuyến vú. Bộ lọc sinc có thể được điều chỉnh để có thể có đặc tuyến như bộ lọc thông thấp hay thông cao và khi được sử dụng cùng với NAD có thể loại bỏ nhiễu trong khi vẫn có thể giữ lại những đường viền của vật thể.
Hình 4.13 cho thấy tập hợp những hình ảnh cắt lớp của khối u được tái tạo với thuật toán MPA và được lọc với bộ lọc ramp và sinc (ở hàng đầu tiên) với α = 6 và α = 12 cùng với những sự kết hợp việc sử dụng bộ lọc NAD ưu tiên hơn bộ lọc ramp và sinc (FMPA_NAD_R, FMPA_NAD_S) với 5 lần lặp lại (hàng thứ 2) và lặp lại 30 lần (hàng thứ 3), theo thứ tự. NAD cần nhiều lần lặp lại quá trình, cho kết quả mềm mại trong bức ảnh và sự biến mất của những phần nền
phức tạp. Sự kết hợp với bộ lọc sinc (FMPA_NAD_S) cải thiện khả năng ảo hóa của khối u dưới sự phân tích đánh giá và cho phép chẩn đoán tốt hơn đối với khối u thứ hai (ở góc trên bên phải) với độ tương phản X-quang thấp hơn.
Nghiên cứu này được diễn ra suôn sẻ nhwof sự hỗ trợ của BT platform. Bằng việc khám phá tất cả những giá trị có thể của các đại lượng mô tả bộ lọc NAD, chúng ta đã có thể trong thời gian ngắn tìm ra những giá trị tối ưu dành cho bộ lọc và để áp dụng riêng rẽ hay áp dụng kết hợp với những bộ lọc khác ưu tiên cho ra kết quả tái tạo tốt hơn, cải thiện đáng kể khả năng ảo hóa khối u tuyến vú với độ tương phản thấp.
Bộ lọc nhiễu phi tuyến có thể cải thiện chất lượng ảnh bằng cách loại bỏ nhiễu trong khi giữ lại những chi tiết và ngay cả những đường viền của những tổn thương mà điều đó khá quan trọng trong chụp nhũ ảnh bởi lợi thể chính của nó nằm ở sự cải thiện trong chẩn đoán và việc đặc tính hóa của những khối u có độ tương phản thấp này.
cho phếp đánh giá, xem xét triệt để những thuật toán chụp cắt lớp tuyến vú để tái tạo những hình ảnh dưới những điều kiện xử lý ảnh khác nhau.
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ MPA THÍCH NGHI VỚI CHỤP NHŨ ẢNH 3D VỚI ISOCENTRIC MỘT PHẦN QUAY: MỘT PHANTOM CẤU TRÚC NGHIÊN CỨU TRONG LÂM SÀNG
TÓM TẮT CHƯƠNG
Trong chương này, hiệu quả của việc sử dụng MPA thích nghi cho BT với hình học isocentric một phần được điều tra sử dụng phép chiếu hình ảnh thực tế với phantoms trong lâm sàng. Việc đánh giá liên quan đến so sánh các hình ảnh tomosynthesis tái cấu trúc với BT và chụp nhũ ảnh 2D thông thường. Việc thực hiện các thuật toán đã được đánh giá, kết hợp với lọc trước những hình ảnh chiếu, trong các nghiên cứu so sánh với sự tham gia tính toán của một số số liệu khách quan. Các khía cạnh sau đây đã được nghiên cứu: ảnh hưởng của tổng độ dày phantom và vị trí của phần có chứa các đối tượng quan tâm trong phantom vú, và mối quan hệ giữa kích thước đặc trưng và hiệu suất của kỹ thuật tái cấu trúc. Kết quả đã chứng minh rằng MPA là một thuật toán thời gian hiệu quả, phù hợp và có thể được ứng dụng thành công trong các hệ thống BT lâm sàng. So với chụp nhũ ảnh 2D, Bt cho thấy lợi thế trong việc hình dung các đặc trưng với kích thước nhỏ, và tăng độ dày phantom hoặc các đặc điểm với nền dày đặc không đồng nhất với các cấu trúc chồng.
5.1 GIỚI THIỆU
các thuật toán MPA đầu tiên được sử dụng cho các chùm tia song song hoặc hình nón với isocentric quay được tiếp tục điều chỉnh cho isocentric một phần chuyển động như mô tả trong chương trước. Trong trường hợp này, các đầu dò đứng yên trong khi nguồn chuyển động trong một vòng cung hạn chế để thu được sảnh của các phép chiếu xung quang vú, và đây là dạng hình học thích nghi, được sử dụng trong hầu hết các hệ thống BT.
Mục đích của chương này là điều tra sự thích hợp của các thuật toàn MPA đã được phát triển sử dụng trong thu nhận ảnh chiếu thực tế với phantom vú cứng không đồng nhất trong lâm sàng. Các thuật toán được đánh giá so với BT thích nghi cho dạng hình học này.
Với mục đích này, một phantom với đồ dày khác nhau đã được sử dụng với một hệ thống Inspiration Siemens Mammomat (Siemens AG, Đức). Hiệu suất của hai thuật toán tái cấu trúc BT đã được đánh giá, kết hợp với phép chiếu lọc trước sử dụng tần số tủng bình hoặc lọc sinc phù hợp tối ưu hóa cho các đặc điểm có tương phản thấp hoặc cao, trong một nghiên cứu so sánh với sự tham gia tính toán của một số số liệu khách quan và đánh giá trực quan của tomograms tái cấu trúc. Đẻ hoàn thiện nghiên cứu, so sánh giữa chụp cắt lớp đa lát và chụp nhũ ảnh 2D đã được hoàn thành.
5.2 THÍ NGHIỆM
5.2.1 Phantom vú và thu nhận hình ảnh
của một nền không đồng nhất, bắt chước một vú nén. Phantom gồm một hình bán nguyệt, mỗi tấm có kích thước giống nhau và có kích thước 100x180mm và độ dày 10mm. Tổng độ dày của phantom được thay đổi giữa 3cm và 6cm. Các tấm được làm từ hai nguyên liệu nhựa mô tương đương được hoà quyện vào nhau để tạo ra một cấu trúc không đồng nhất với các đặc tính hấp thu tương ứng với tỷ lệ 50/50 hỗn hợp của mô tuyến và mỡ. Mỗi một trong những tấm chứa các đối tượng mô phỏng tổn thương vú khác nhau, chẳng hạn như mô khối, sợi và μCs, như thể hiện trong hình. 5.1.
Hình 5.1. Sơ đồ biểu diễn của tấm CIRS-BR3D với các đối tượng thử nghiệm. Các đối tượng1-6 đại diện cho 6 nhóm μCs (đốm CaCO3) với kích thước hạt khác nhau: 0.400, 0.290,0.230, 0.196, 0.165 và 0.130 mm, trong khi đối tượng14-19 mô tả sáu khối hình cầu với các đường kính sau 6.32, 4.76, 3.96, 3.18, 2.38, và 1.80 mm. Phần còn lại của các đối tượng(7-13) là sợi có chiều dài 10 mm và đường kính là 0,60, 0,41, 0,38, 0,28, 0,23, 0,18 và 0,15 mm. Giao thức thu nhận liên quan đến một thước đo tổng hợp của chụp nhũ ảnh 2D và 25 phép chiếu tomossynthesis cho mỗi cấu hình phantom. Một hệ thống Siemens Mammomat Inspiration (Siemens AG, Healthcare, Erlangen, Germany) với anode/lọc là sự kết hợp của W/Rh đã được sử dụng và 25 ảnh chiếu đã được thu lại trong một vòng cung với đọ dài 500. Hệ thống được trang bị đầu dò selen vô định hình (239 × 305 mm2) với kích thước điểm ảnh là 85 µm. Để thu được ảnh, nguồn quay xung uanh phantom trong khi đầu dò vẫn ở một vị trí cố định. Khoảng cách từ nguồn tới đầu dò (SDD) là 650nm trong khi
khoảng cách từ nguồn tới isocenter (SID) là 603nm. Sơ đồ trình bày hệ thống và phantom vú đặt trên bucky được trình bày ở hình 5.2 (a) và 5.2 (b). Các phép đo năm cấu hình phantom khác nhau đã được thực hiện, thu được với các kết hợp khác nhau của tấm CIRS BR3D: một cấu hình, bao gồm ba tấm với tổng độ dày 3 cm (Hình. 5.2 (b) i); hai phantom gồm 4 tấm với tổng độ dày 4cm và sự sắp xếp khác nhau của các tấm với những đối tượng quan tâm [Hình. 5.2(b)ii,iii] và hai phantom gồm 6 tấm với tổng độ dày 6cm với sự sắp xếp khác nhau với những đối tượng quan tâm được trình bày ở [Hình. 5.2(b)iv,v].
Hình 5.2. Một sơ đồ trình bày (a) hệ thống thu ảnh BT (b) sự sắp xếp các phantom vú. Năm cách sắp xếp các phantom khác nhau với 3cm, 4cm, 6cm được trình bày với các mũi tên chỉ các lớp có đối tượng quan tâm. i) 3cm và