CHƢƠNG 2 : KỸ THUẬT TẠO ẢNH SIÊU ÂM CẮT LỚP
3.1. Cơ sở lý thuyết
Hầu hết các cơng trình nghiên cứu về siêu âm cắt lớp đều dựa trên phƣơng pháp xấp xỉ Born. Phƣơng pháp lặp Born (BIM) và phƣơng pháp lặp vi phân Born (DBIM) đƣợc sử dụng phổ biến trong chụp cắt lớp nhiễu xạ [8]. Trong phƣơng pháp BIM, hàm Green khơng thay đổi trong suốt quá trình lặp, do đĩ, ƣu điểm của phƣơng pháp này là khá mạnh với nhiễu (tức là ít bị ảnh hƣởng bởi nhiễu). Nhƣng nhƣợc điểm của nĩ là cĩ độ phức tạp tính tốn tƣơng đối cao. Trong phƣơng pháp DBIM, hàm Green đƣợc cập nhật trong mỗi vịng lặp, do đĩ, tốc độ hội tụ ở phƣơng pháp này nhanh hơn so với phƣơng pháp BIM. Nhƣng nhƣợc điểm của nĩ là bị ảnh hƣởng lớn bởi nhiễu. Nhiều nhà nghiên cứu ƣa thích sử dụng phƣơng pháp DBIM hơn. Hạn chế chính của phƣơng pháp xấp xỉ Born là bị phân kỳ trong mơi trƣờng tán xạ mạnh. Trong thực tế, phƣơng pháp xấp xỉ Born giả sử rằng, áp suất tán xạ rất nhỏ, do đĩ, nĩ cĩ thể đƣợc bỏ qua; điều này chỉ đúng trong mơi trƣờng tán xạ yếu. Với mơi trƣờng tán xạ mạnh, phƣơng pháp xấp xỉ Born khơng cịn đúng nữa [57]. Vấn đề này cĩ thể đƣợc khắc phục bởi việc sử dụng kỹ thuật kết hợp tần số để tạo ảnh các đối tƣợng dựa trên sự thay đổi tốc độ truyền âm [87], [86]. Trong luận án này, các tần số f1 và f2 đƣợc sử dụng để khơi phục đối tƣợng trong Nf1 và Nf2 vịng lặp. Tần số thấp f1 đảm bảo độ hội tụ của giải thuật đến sự thay đổi tốc độ truyền âm gần với giá trị thực, nhƣng độ phân giải khơng gian thấp. Tần số cao f2 cĩ thể cải thiện độ phân giải khơng gian trong khi vẫn giữ đƣợc độ hội tụ bởi vì sự sai khác giữa sự thay đổi tốc độ truyền âm thực và sự thay đổi tốc độ truyền âm gốc là tƣơng đối nhỏ (nĩ thỏa mãn điều kiện của phƣơng pháp xấp xỉ Born). Trong cơng trình [7], các tác
giả đề xuất giải pháp kết hợp nhiều hơn hai tần số, giải pháp này cần thu thập và lƣu trữ một lƣợng lớn dữ liệu. Do đĩ, nĩ yêu cầu bộ nhớ lớn và thời gian tạo ảnh kéo dài đối với bệnh nhân, vì thế, kỹ thuật này đƣợc sử dụng rất hạn chế. Một giải pháp khác trong lĩnh vực siêu âm cắt lớp là dựa trên sự thay đổi mật độ [81]. Tuy nhiên, giải pháp này khơng đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm nhiều.
Trong luận án này, nghiên cứu sinh sử dụng sự thay đổi tốc độ truyền âm để tạo ảnh đối tƣợng. Chúng ta biết rằng, tần số thấp cho phép hội tụ tốt, và tần số cao cho phép độ phân giải khơng gian tốt. Do đĩ, kỹ thuật này cĩ thể mở rộng hiệu quả khả năng áp dụng của phƣơng pháp DBIM đến bài tốn khơi phục các mơ sinh học. Một vấn đề quan trọng đáng chú ý là ảnh hƣởng của các tham số Nf1 và Nf2 đến hiệu suất tồn bộ hệ thống chƣa đƣợc đề cập trƣớc đĩ [7], [57], [78], [86], [87]. Nếu các tham số này khơng đƣợc phân tích và lựa chọn cẩn thận, phƣơng pháp kết hợp hai tần số thậm chí cĩ thể cho chất lƣợng kém hơn khi sử dụng một tần số. Các kết quả nghiên cứu trong chƣơng này đã đƣợc nghiên cứu sinh cơng bố trong cơng trình số 3.