Download miễn phí Luận văn Tái tạo ảnh ba chiều trong chuẩn đoán hình ảnh y khoa
MỤC LỤC
Đề mục Trang
Trang bìa .i
Nhiệm vụ luận văn . .
Lời cảm ơn.ii
Tóm tắt.iii
Mục lục.iv
Danh sách hình vẽ.v
Danh sách bảng biểu. .vi
Danh sách các từ viết tắt.vi
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ . . . 1
1.1.Hiện trạng vấn đề v à phương pháp gi ải quyết: . . 1
1.2.Mục tiêu: . . . . 2
1.3 Nhiệm vụ : . . . 2
1.4 Bố cục trình bày : . . . 3
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT . . 4
2.1 Đồ họa máy tính . . . 4
2.2 Trực quan hóa (Visualization) . . . 6
2.3 Tái tạo cấu trúc ba chiều từ các h ình chiếu. . 7
2.4 Tái tạo ảnh ba chiều từ các lát cắt song song : . . 9
2.4.1 Một số thiết bị tạo lát cắt song song trong y tế . . 9
2.4.2 Phương pháp . . . . 12
2.4.3 Ứng dụng trong y tế . . . . 24
CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ THỰC H ÀNH. . . 25
3.1 Tái tạo ảnh ba chiều từ lát cắt song song . . 25
3.1.1 Các công c ụ . . . . 25
3.1.2 Chương tr ình cài đặt . . . 30
3.1.3 Một số cửa sổ -Kết quả thử nghiệm . . . 33
3.1.4 Đánh giá . . . . 35
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN . . 36
4.1.Kết luận về kết quả l àm được : . . 36
4.2. Hướng phát triển :. . . 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO : . . . 38
PHỤ LỤC. . . . 40
1. Nhiễu của ảnh –Lọc nhiễu : . . . 40
2.Tích chập (convolution) : . . . 40
3. Một số định dạng file h ình ảnh thường sử dụng trong y tế . 40
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
bên trong cơ thể. Khi đó chúng ta cần thực hiện các biện pháplấy mẫu.
Quá trình lấy mẫu thông thường là dùng các thiết bị để thu thông tin bên trong vật
thể dưới dạng các lát cắt 2D. Các tập ảnh 2D gồm một số dạng :các ảnh cắt lớp song
song (parallel, serial, translation), các ảnh cắt lớp xuyên tâm (oscillation, rotation), các
ảnh cắt lớp tự do (freehand). Ảnh cắt lớp song song thường do các hệ thống máy CT,
MRI, siêu âm…tạo ra, đây cũng là dạng thường gặp nhất. Ảnh cắt lớp xuyên tâm
thường do máy siêu âm tạo ra. Ảnh cắt lớp theo kiểu tự do th ường gặp ở các hệ thống
siêu âm. Các ảnh 2D trong tái tạo ảnh nổi là một dạng khác, đây là các hình chiếu thu
được tù các cảm biến hay các camera đặt xung quanh vật thể.
a)
Luận văn tốt nghiệp www.bme.vn
SVTH : Vũ Công - 8- GVHD : TS Huỳnh Quang Linh
b)
c)
d)
e)
Hình 2. 3 Các dạng ảnh 2D dùng để tái tạo ảnh 3D thường gặp
a) Ảnh quét song song (translation)
b)Ảnh quét oscillation c)Ảnh quét rotation
d)Ảnh quét tự do (freehand) e) Ành nổi (stereo)
Nguyên tắc chung của quá trình tái tạo ảnh ba chiều từ các tập ảnh cắt lớp là tìm cách
sắp xếp lại các dữ liệu từ các lát cắt sao cho phù hợp với vị trí không gian thực tế của
chúng, sau đó dùng đồ họa máy tính để biểu diễn th ành các hình ảnh. Ví dụ với các lát
cắt song song ta sẽ sắp xếp các lát cắt n ày song song với nhau như xếp các đĩa CD
trên giá. Với các lát cắt tự do th ì việc sắp xếp khá phức tạp, chúng ta cần các cảm biến
vị trí không gian tại các đầu dò để xác định chính xác vị trí của lá t cắt.
Trong phương pháp tái tạo nổi ta lại tìm cách xác định vị trí không gian của các điểm
ba chiều từ các hình chiếu của nó trên các ảnh 2D. Số hình chiếu phải từ 2 trở lên. Vấn
đề sẽ được trình bày kỹ hơn trong mục 2.4 và 2.5.
Luận văn tốt nghiệp www.bme.vn
SVTH : Vũ Công - 9- GVHD : TS Huỳnh Quang Linh
2.4 Tái tạo ảnh ba chiều từ các lát cắt song song :
2.4.1 Một số thiết bị tạo lát cắt song song trong y tế
Nguyên tắc chung của các thiết bị cắt lớp l à gửi các tương tác vật lý vào cơ thể sau đó
thu tín hiệu ra để thu các thông tin về cấu trúc b ên trong cơ thể. Cuối cùng tái tạo các
thông tin này thành hình ảnh dưới dạng các lát cắt. Đa số các thiết bị bố trí thiết bị thu
bố trí đầu dò có thể dịch chuyển trên một trục thẳng, từ đó ta có các lát cắt song song.
CT (Computed Tomography)
Cơ sở lý thuyết của CT dựa trên thuật toán Radon được Radon đưa ra năm 1917.
Radon cho rằng hình ảnh của một vật thể có thể đ ược tạo ra nếu chúng ta có một số
những hình chiếu xuyên qua vật thể.
Để lấy hình ảnh (acquire image) ta dùng một chùm tia X chiếu xuyên qua cơ thể bệnh
nhân.Có hai dạng chùm là chùm tia song song (parallel beam) và chùm tia hình qu ạt
(fan beam).Để lấy một bức ảnh cắt lớp ta cầ n khoảng 800 tia chiếu theo nhiều góc
chiếu khác nhau.
Nếu tia X phát ra có cường độ I0 thì cường độ tia thu được trên các cảm biến sau khi
đã đi qua cơ thể bệnh nhân là :
.
t
t oI I e
Với : t là độ dày lớp mô tia X đi qua
μ là hệ số suy giảm tuyến tính dọc theo tia.
Khi đó ta có thể tính được :
0ln( )It
I
Thông số này sẽ cho biết cấu trúc giải phẫu c ủa mô.
Sau khi có các dữ liệu thô (các hình chiếu) ta dùng các thuật toán tái tạo CT (CT
reconstruction algorithm ) để tái tạo hình ảnh CT. Thuật toán được sử dụng phổ biến
hiện nay là filtered backprojection .
Sau quá trình tái tạo CT mỗi pixel trên ảnh sẽ được gán một số thực động (floating
point number). Tuy các biểu diễn này rất thuận lợi cho tính toán nh ưng lại không thuận
lợi để biểu diễn vì hầu hết các phần cứng đồ họa đều d ùng các ảnh số nguyên. Do đó,
sau quá trình tái tạo CT ảnh CT phải đuợc chu ẩn hóa (normalize) và làm tròn
(truncate) thành các số nguyên trước khi dùng để hiển thị và lưu trữ. Các số nguyên đó
Luận văn tốt nghiệp www.bme.vn
SVTH : Vũ Công - 10- GVHD : TS Huỳnh Quang Linh
gọi là các số CT (còn gọi là đơn vị Hounsfield , kí hiệu : HU).Số CT của mỗi pixel
được tính theo công thức sau :
( , )( , ) 1000. nuoc
nuoc
x yCT x y
μ (x,y) là số thực tại pixel (x,y)
μnước là hệ số suy giảm tuyến tính của n ước. (μnước = 0,195 cho hầu hết các máy
CT hiện nay).
Sau khi chuẩn hóa số CT sẽ nằm trong khoảng -1000 đến 3000; trong đó -1000 đại
diện cho không khí; mô mềm từ -300 đến -100; nước là 0; xương đặc và một số khu
vực có tác nhân tạo tương phản số CT có thể lên tới 3000.
Ảnh CT có độ tương phản cao đặc biệt là các mô cứng như xương. Muốn quan sát rõ
các mô mềm hay mạch máu ta cần tiêm các chất cản quang vào cơ thể bệnh nhân
MRI (Magnetic Resonance Imaging)
Khi được đặt trong một từ trường ngoài B0 thì một hạt nhân có thể có một trong 2I +
1 mức năng lượng (trong đó I là số spin của hạt nhân), mỗi mức có năng lượng tương
ứng :
0mE B m
m = -I,-(I-1),…..I-1,I.
γ : tỉ số Larmor (tỉ số hồi chuyển từ , đơn vị : Hz/T)
2
h
, trong đó h là hằng số Plank.
Khi hạt nhân chuyển mức năng lượng nó có thể phát ra một photon có năng l ượng
đúng bằng chênh lệch giữa hai mức năng lượng. Nếu hai mức năng lượng đó kế tiếp
nhau thì tần số của photon có thể tính qua công thức Larmor. Các thiết bị MRI hiện
nay thường sử dụng từ trường có cường độ từ 0,5 đến 1,5T. Với cường độ đó các hạt
nhân hydro phát ra các tín hiệu có bước sóng từ 21,3 MHz đến 63,9 MHz (nằm trong
dải tần radio).
Để chuyển mức năng lượng cho hạt nhân người ta sử dụng các chuỗi xung radio (RF
pulse sequence). Do tác dụng của các xung này các vectơ ,xy zM M
sẽ đổi hướng và
trong quá trình hồi phục lại sẽ phát ra các photon, tín hiệu photon n ày được gọi là tín
hiệu cộng hưởng từ (magnet resonance signal). Thu các tín hiệu này người ta có thể
Luận văn tốt nghiệp www.bme.vn
SVTH : Vũ Công - 11- GVHD : TS Huỳnh Quang Linh
biết được một số thông tin trong cấu trúc của mạng. Nguyên tắc thu tín hiệu dựa trên
hiện tượng cảm ứng điện từ (định luật Faraday).
Tín hiệu cộng hưởng từ càng mạnh nếu mật độ proton càng cao. Do đó ảnh MRI cho
kết quả tốt với các loại mô mềm nh ư não, tủy sống nhưng không có hiệu quả cao với
các mô cứng như xương.
Siêu âm (Ultrasound)
Trong phương pháp siêu âm ngư ời ta dùng các các tinh thể áp điện phát các xung
siêu âm trong khoảng 1MHz đến 20 MHz xuyên qua mô, sau đó thu tín hi ệu phản hồi
trên các mô và tái tạo thành hình ảnh.
Ảnh siêu âm cho kết quả tốt với các mô thuộc v ùng bụng như thai nhi, gan, thận,…
nhưng không hiệu quả với những loại mô xương và mô có chứa nhiều khí như phổi,…
Ảnh siêu âm có độ phân giải không cao tuy nhi ên phương pháp này an toàn và máy
móc gọn nhẹ, đơn giản nên được sử dụng rộng rãi.
Do ảnh siêu âm có độ phân giải thấp,có nhiều kỹ thuật cắt lớp n ên kỹ thuật dựng ảnh
3 chiều từ ảnh cắt lớp siêu âm phức tạp hơn so với ảnh cắt lớp CT và MRI.
Y học hạt nhân
Cách thu các ảnh cắt lớp trong phương pháp y học hat nhân khác với các ph ương
pháp trên.Trong phương pháp này ngư ời ta tiêm các chất phóng xạ và cơ thể sau đó
thu các tia phóng ...