XỬ LÝ ẢNH Y TẾ doc

XỬ LÝ ẢNH Y TẾXỬ LÝ ẢNH Y TẾ
(Medical Image Processing)(Medical Image Processing)
MỤC ĐÍCHMỤC ĐÍCH
• NẮM ĐƯỢC CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH
Y TẾ CƠ BẢN
• VIẾT CHƯƠNG TRÌNH THỰC HIỆN TRÊN
MÁY TÍNH CÁC THUẬT TOÁN XỬ LÝ ẢNH
Y TẾ
YÊU CẦUYÊU CẦU
- Xác suất thống kê
- Hệ thống tuyến tính (đại số tuyến tính)
- Xử lý số tín hiệu
- Ngôn ngữ lập trình (Matlab hoặc C)
TÀI LIỆU THAM KHẢOTÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Nhập môn xử lý ảnh số Nguyễn Thanh Thủy,
Lương Mạnh Bá
2. Digital image processing R. C. Gonzales
3. Medical image analysis Atam P. Dhawan
4. Biosignal and biomedical image processing
Matlab-based applications John L. Semmlow
6. Image processing and analysis – R. Baldock,
J. Graham
5. Biomedical imaging vizualization and analysis
Richard A. Robb
CÁCH TÍNH ĐIỂMCÁCH TÍNH ĐIỂM
 Bài tập về nhà (viết)
 Thi kết thúc học kỳ
 Điểm danh
GIỚI THIỆU CHUNGGIỚI THIỆU CHUNG
CHƯƠNG 1CHƯƠNG 1
1.1. XỬ LÝ ẢNH Y TẾ?1.1. XỬ LÝ ẢNH Y TẾ?

- Các thực thể tạo ảnh y tế (medical imaging
modality) khác nhau cung cấp các thông tin đặc
tính riêng biệt về các cơ quan bên trong hay của
các tổ chức mô.
- Độ tương phản và độ nhìn thấy của ảnh y tế phụ
thuộc vào thực thể tạo ảnh, hàm đáp ứng cũng
như phụ thuộc vào các vùng bệnh lý.
Ví dụ:Ví dụ:
- Thăm khám vết rạn có thể ở khung xương sườn
(chụp X-quang ngực) thì cần nhìn rõ cấu trúc
xương cứng
- Kiểm tra khả năng có bị ung thư vú hay không
(chụp X-quang vú) thì lại cần thấy rõ sự vi vôi
hóa, các khối bất thường, các cấu trúc mô mềm
 xử lý ảnh y tế
1.2. CÁC THỰC THỂ TẠO ẢNH Y TẾ1.2. CÁC THỰC THỂ TẠO ẢNH Y TẾ
 Mục tiêu của tạo ảnh y tế: thu nhận các thông
tin hữu ích về các quá trình sinh lý hay các cơ
quan của cơ thể bằng cách sử dụng các nguồn
năng lượng.
 Các thực thể tạo ảnh y tế được phân chia theo
• Nguồn năng lượng bên trong
• Nguồn năng lượng bên ngoài
• Kết hợp cả hai
10
-
10

Radio

Waves

TV
Waves


Radar
Waves

Microwaves

Infrared

Rays
Visible

Light
Ultraviolet

Rays
X-rays

Gamma

Rays
10
2

10
1

1

10
-
1

10
-
2

10
-
3

10
-
4

10
-
6

10
-
7

10
-
8

Wavelength in meters

Frequency in Hz

10
-
5

10
-
9

10
-
10

10
-
11

10
-
12

10
-
13

10

-
14

10
3

10
6

10
7

10
9

10
10

10
11

10
12

10
14

10
15

10
16

10
13

10
17

10
18

10
19

10
20

10
21

10
22

10
5

10
8

Energy in eV

10
-
9

10
-
8

10
-
6

10
-
5

10
-
4

10
-
3

10
-
1

1

10
1

10
-
2

10
2

10
3

10
4

10
5

10
6

10
7

10
-
7

MRI
X-ray
Imaging

Gamma
-
ray
Imaging
Cosmic

Rays
Các thực thể tạo ảnh
Source of Energy
Used for Imaging
External
Internal
Combination:
External and
Internal
Nuclear Medicine:
Single Photon
Emission Tomography
(SPECT)
Nuclear Medicine:
Positron Emission
Tomography
(PET)
Magnetic Resonance
Imaging: MRI, PMRI,

FMRI
Optical Fluorescence
Imaging
Electrical Impedance
Imaging
Medical
Imaging
Modalities
X-Ray Radiographs
X-Ray Mammography
X-Ray Computed
Tomography
Optical Transmission
and Transillumination
Imaging
Ultrasound Imaging
and Tomography
Phân chia theo loại nguồn năng lượng
KHỐI
HIỂN
THỊ
KHỐI
XỬ LÝ
ẢNH
KHỐI
THU
NHẬN
ẢNH
Biomedical
Scanner

Object
A general schematic of biomedical imaging system
Digital
mammo film
Contrast
enhencement
Histogram
equalization
1. Môi trường tạo ảnh y tế
2. Bản chất vật lý của việc tạo ảnh y tế
3. Thực thể tạo ảnh y tế
4. Phương pháp thu nhận dữ liệu để tạo ảnh y tế
5. Xử lý và phân tích ảnh y tế
MÔI TRƯỜNG TẠO ẢNH
 Lựa chọn thực thể tạo ảnh y tế.
 Thiết kế các kỹ thuật xử lý và phân tích ảnh y
tế.
 Bao gồm các đặc tính tĩnh hay động của các
đối tượng được tạo ảnh như các tổ chức, các mô,
các bệnh lý đặc trưng của cơ thể.
- Đặc tính tĩnh: mật độ mô…
- Đặc tính động: dòng máu, chuyển động của
tim…
Ví dụ:Ví dụ:
 Tái tạo và phân tích ảnh y tế hợp lýxem xét
tới đặc tính động
Artifact chuyển động: thời gian thu thập dữ liệu
và độ phân giải của thực thể tạo ảnhphương
pháp xử lý ảnh
BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA VIỆC TẠO ẢNH

 Nguyên lý tạo ảnh được sử dụng để thu được
dữ liệu
- CT scanner: sự truyền tia X qua cơ thể
- SPECT: sự phát xạ tia gamma do tương tác giữa
chất phóng xạ với mô
 Nguyên lý khác nhaumức thông tin cung cấp
cũng khác nhau:
- SPECT, PET: ảnh có độ tương phản, chi tiết giải
phẫu kém.
- CT scanner: ảnh có độ sắc nét hơn, độ phân giải
chi tiết giải phẫu lớn.
- MRI: ảnh có độ phân giải chi tiết giải phẫu lớn,
độ tương phản mô mềm xuất sắc.
THỰC THỂ TẠO ẢNH
 Quyết định chất lượng ảnh theo các tiêu chí:
- Tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N.
- Độ phân giải.
- Khả năng cho thấy các thông tin chẩn đoán.
 Thông số kỹ thuật của nguồn ảnh hưởng trực
tiếp tới khả năng tạo ảnh
 Độ phi tuyến, hiệu suất thấp, thời gian phân rã
dài, loại bỏ tán xạ thấpartifact trong ảnhtạo
và xử lý ảnh thông minh
PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN DỮ LIỆU
 Yếu tố quyết định xác định độ phân giải không
gian và thời gian tốt nhất.
 Quan trọng đối với việc làm giảm artifact trong
ảnh thông qua lọc tích cực và tiền xử lý.
 Đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo
ảnh.

- Độ phân giải không gian: kích thước nhỏ nhất
của đối tượng mà toàn hệ thống (gồm cả quá
trình tái tạo ảnh) có thể phân biệt được.
- Độ phân giải thời gian: thời gian để thu được tín
hiệu để tạo thành 1 ảnh đơn.
Không phải là thời gian tái tạo ảnh mà là thời
gian để lấy mẫu tất cả thông tin cần thiết để tái
tạo ảnh.
Ví dụ:Ví dụ: XX ray CT scannerray CT scanner
- Dựa vào số photon X-ray tới detector trong 1
khoảng thời gian.
- Quét: chùm song song, nón, xoắn ốc.
- Thời gian quét khác nhaubù trừ giữa độ phân
giải không gian và thời gian.
Quét nhanh, độ phân giải không gian thấp và
ngược lại.
XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH
 Nhằm tăng cường thông tin chẩn đoán, hỗ trợ
cho việc diễn giải các ảnh y tế (thông thường
hoặc có sự trợ giúp của máy tính).
- Diễn giải định tính và định lượng ảnh cho các
chẩn đoán, theo dõi can thiệp, điều trị khác nhau.
- Hiểu được các quá trình sinh lý cùng với các
bệnh và phản ứng chống lại điều trị của chúng.