Thiết kế hệ đo xác định khối u trên các mô mềm pot

Thiết kế hệ đo xác định
khối u trên các mô mềm

Từ xa xưa, những thầy lang đã có cách chẩn đoán bệnh bằng
cách dùng tay kiểm tra các u có trên cơ thể thông qua sự thay
đổi độ cứng của vùng cần kiểm tra. Ngày nay với sự phát
triển vượt bậc của công nghệ cùng với các yêu cầu của chấn
đoán càng chính xác hơn mà rất nhiều phương pháp chần
đoán khác nhau đã được đề xuất.
“Cảm hứng” từ việc xác định khối u bằng sự thay đổi hệ số
đàn hồi của khu vực chẩn đoán nhằm xác định liệu có u hay
không, một số công trình gần đây đề cập tới một phương
pháp tự động xác định có u hay không và cố gắng phân loại
được u trên các mô mềm. Bài báo này trình bày về thiết lập
hệ thống đo phục vụ cho nghiên cứu nêu trên.
Nguyên lý
của hệ đo
như sau:
Bộ tạo rung
được gắn đầu
kim sẽ tạo
rung động
tuần hoàn
theo phương Z (như minh họa trong hình 1); trên vật thể sẽ
xuất hiện một sóng ngang (shear wave) có biên độ giảm dần
(minh họa 2 mức biên độ a và b trong hình 1). Vân tốc sóng
ngang sẽ được ghi nhận thông qua đầu dò Dopper được đặt
một góc so với trục Z. Tại mỗi khoảng cách đều mà vị trí
đầu là đầu kim ta sẽ tiến hành thu thập một tập dữ liệu sử

dụng đầu dò Doppler. Kết quả sẽ thu được 1 loạt các tín hiệu
điều hòa có biên độ suy giảm theo trục x như hình vẽ. Trên
cơ sở phân tích tín hiệu vận tốc hạt do sóng ngang tạo ra

Hình 1. Nguyên lý của hệ đo
chúng ta sẽ xác định được sự thay đổi hệ số đàn hồi (nếu có)
nhằm phát hiện có u hay không. Hình 2 là ảnh chụp hệ thực
tế.

Hình 2. Ảnh chụp hệ thí nghiệm thực tế (trái) và ảnh mẫu
vật lúc còn tươi và sau khi gia nhiệt
Hệ đo thực tế được thiết lập như sau: bộ tạo rung theo trục Z
có gắn đầu kim đường kính 1.5 mm được phát bới một tín
hiệu sin có tần số nằm trong khoảng 50 – 450 Hz; đầu dò
Doppler là loại SonixRP, BW-14/60, được kích hoạt sử dụng
6 chu kì xung ở tần số trung tâm là 6.67 MHz để xác định
vận tốc sóng ngang. Việc tạo sóng ngang và do vận tốc dùng
Doppler phải được đồng bộ. Hình 1 mô tả việc thu nhận 3000
xung phản hồi trong khoảng thời gian 300 ms. Điều đó có
nghĩa là cứ 0.1 ms thì có một xung được thu nhận (tần số lặp
lại của xung phát ra là 10 kHz). Vận tốc hạt sẽ được ước
lượng nhờ sử dụng độ lệch pha đo được bởi các tín hiệu dội
lại.
Hình 3. Thực nghiệm và
mô phỏng với mô mềm
không khối u
Hình 4. Mô hình giả
định và mô phỏng tình
huống có khối u
Hình 3 mô tả kết quả mô phỏng và thực nghiệm của hệ số

suy hao (biểu diễn gián tiếp của hệ số đàn hồi) tiến hành trên
một mô mềm đồng nhất không có khối u.
Trong tình huống xuất hiện khối u, giá trị suy hao sẽ thay đổi
bất thường. Hình 4 là kết quả mô phỏng và mô hình (giả
định) không đồng nhất (có khối u từ vị trí 13 đến 23).
Kết luận:
Hệ đo và chương trình xử lý phát hiện khối u bước đầu đã
hoạt động tốt; hướng phát triển sắp tới của hệ đo là nâng cao
tính chính xác của các bước chuyển sao cho cách đều nhau
và nằm chính xác trên một đoạn thẳng. Hệ thống hoạt động
khá tốt trong môi trường đồng nhất (không có u) nhưng cần
nâng cao chất lượng thuật toán trong tình huống có u xuất
hiện.