Ứng dụng kỹ thuật kết hợp tần số nhằm nâng cao chất lượng ảnh siêu âm cắt lớp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.92 MB, 61 trang )
ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C CÔNG NGHÊ
̣
ĐÀM ĐỨC CƢỜNG
ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KẾT HỢP TẦN SỐ NHẰM
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ẢNH SIÊU ÂM CẮT LỚP
LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SỸ CÔNG NGHÊ
̣
ĐIÊ
̣
N TƢ
̉
- VIÊ
̃
N THÔNG
HÀ NI - 2013
ĐA
̣
I HO
̣
C QUÔ
́
C GIA HA
̀
NÔ
̣
I
TRƢƠ
̀
NG ĐA
̣
I HO
̣
C CÔNG NGHÊ
̣
ĐÀM ĐỨC CƢỜNG
ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KẾT HỢP TẦN SỐ NHẰM NÂNG
CAO CHẤT LƢỢNG ẢNH SIÊU ÂM CẮT LỚP
Ngnh : Công Nghệ Điện Tử - Viễn Thông
Chuyên nga
̀
nh : Kỹ thuật Điện tử
Mã số :60 52 02 03
LUÂ
̣
N VĂN THA
̣
C SỸ CÔNG NGHÊ
̣
ĐIÊ
̣
N TƢ
̉
- VIÊ
̃
N THÔNG
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. TRẦN ĐỨC TÂN
HÀ NI - 2013
LƠ
̀
I NO
́
I ĐÂ
̀
U
ng h l
ng b hy hoi, nhiu loi bnh mi nguy hit hin,
trong s
.
u tr
.
,
-
.
,
m-Mode v ch
do chng nh vc s tt.
(Born Iterative Method BIM) (Distorted Born
Iterative Method DBIM)
.
.
2 tn s
c t qu xut cho kt qu
tt c vic kt hp 2 tn s sao cho ng t
vi ch s dng mt tn s.
LƠ
̀
I CA
̉
M ƠN
,ch
dnnhi , TS.
. y, vi
, ,
.
,
K
, T
,
, .
h tr mt phn t
(CN.13.08)
,
.
,
.
LƠ
̀
I CAM ĐOAN
n phm cu
ci s ng d bo c
,
i
u c lun
Nu vi phm, tu mm.
ng
MỤC LỤC
1
4
1
2
3
1.
4
1.1. T NH Y SINH 4
1.2. T 16
2:
NG 17
2.1. L(DBIM) 17
2.2. B 19
2.3. CH S PH NG NH 21
3:
T 24
3.1. 24
3.2. T . 25
4:
31
41
O 42
PH LC 1: CODE MATLAB DBIM 44
PH LC 2: CODE MATLAB DBI XUT 51
1
DANH MU
̣
C CA
́
C KY
́
HIÊ
̣
U VA
̀
CHƢ
̃
VIÊ
́
T TĂ
́
T
K Hiệu Đơn vi
̣
ngha
BIM Born Iterative Methodp Born
DBIM Distorted Born Iterative Method -
mm (pixel)
N
(pixel)
/ngang
0
() m/s
1
() m/s
() (/)
2
() Pa ()
() Pa
() Pa
0
rad/m
2
DANH MU
̣
C CA
́
C BA
̉
NG
3.1: Sai s x
8 26
3.2: Sai s x
8 27
3.3: Sai s x
8 28
3.4: Sai s x
8 29
4.1: Sai s err thc hin f
1
(N = 22) 31
4.2: Sai s err thc hin f
2
(N = 22) 31
4.3: Sai s err thc hin kt hp 2 tn s DF - DBIM (N = 22) 32
4.4: Tham s Q thc hin f
1
(N = 22) 32
4.5: Tham s Q thc hin f
2
(N = 22) 32
4.6: Tham s Q khi thc hin DF - DBIM (N = 22) 32
3
DANH MU
̣
C CA
́
C HI
̀
NH VE
̃
5
6
9
13
2.1:
17
3.1: Sai s c l 26
3.2: Sai s c l 27
3.3: Sai s c l 28
3.4: Sai s c l 29
4.1: (N = 22) 31
4.2:
1 (N = 22) 33
4.3:
2 (N = 22) 34
4.4:
5 (N = 22) 35
4.5:
6 (N = 22) 36
4.6:
7 (N = 22) 37
4.7:
8 (N = 22) 38
4.8: a DF
(N = 22) 39
4.9: Mt ct thc. 39
4
CHƢƠNG 1. GIƠ
́
I THIÊ
̣
U
1.1. Tô
̉
ng quan về ảnh y sinh
-
, (Computed Tomography ),
ound).
1.1.1. Chụp cắt lớp CT
vit tt cc to t hai t
trong ting Hy L. V hiu CT
p t b
th b
Sơ lƣợc nguyên l:
Bp X-quang bao gi thut bng gia
mt tm phim. Sau khi chp bn s tht qu
nhm nh bn
cht ging vn th n t
rt nhng l t m
bn, n b hp th mt phng tia X gi
nh lut Beer :
I =
0
exp(- (1.1)
0
s suy gim tuya vt li gim
ng tia X ca vt cht.
p th
kh s g
bn.
c t-quang
ng. Mc s d bn.
t mt tthu ( ghi lu
quay xung quanh b o quay vn nt
5
mt ph ly d liu v nhng d li li
hi liy ph
bi li
-projection (vi b lc Laks hay Sheep-Logan)
hoc expectation-nh i ta
biu th ma
nh CT.
Vic bi i d li i vic gii rt nhiu
c ty c
hi t b a
Hounsfield m l o
nh. Hihi l
c m
gii thiu mt th h ng th
nhic g-CT (multi-slice CT).
Hin nay hu hn mnh 3D t
n m theo mi
ct l
Ƣu điểm v nhƣợc điểm:
c s dng rnh rt s n cao,
nhanh. Nh n m s d liu mt.
p X quang b
khi chp CT. B ch cm thu khi phi nm trong m
l i n i ca ch ng ch tn kho
t s ng hp khi u, mn pht
6
ph n ca nh cht ti
a bn.
Khi s d
c i tia X. Khi chp CT bc
bp th mng tia X nhnh gu hp th Khi bn chp
ng b p th mt liu bng liu bn hp th t ng t
R tr li chung chung m ch
thuc thit b u yu t
hn ch cht.
1.1.2. Chụp cộng hƣởng từ MRI
Nguyên l
u bit mi vt th c cu to t . H
t c cu to t
proton ca h electron ca
t c u th u chuy
trc cc c quay
cu th c co ra m
ng s sinh ra t
o ra mt t ng, gi
nh, g .
: Moment t
7
Nh t mt vt th t t ng
mnh, vt th p th c x ln t mt tn s c
th. Khi hp th, trong vt th n ra hing cng t hn s
cng ct th ng nm trong di tn cn.
c x, vt th n
u to ch yu t c (60-n c
t hydro. V mt t
c bit v ch ln. T
n ti mt h qu u ta dng t c hydro
ghi nhn s ghi
bi
bu dn s c ti v n hong
t t i so v n.
ng d dng mt t ng mt h thng
n s u khin hon t c,
th c c, nhm bc x
i d tn s c mt h
thng thu nh tnh cng v
t
p MRI g
n 1: S
Mng vt ch to ra bi spin ni
ti cu kip xp m
c ghi nhn
t c ng t ng mnh c
ca proton s sng hong ca t
ng. Tng tt c cc g
sg chiu vng t ng l
sc chi tri
ng c ng. Trong
trn hi c ghi nhn. Khi tr
bng b n s
sng ca t n
o, tc quay quanh trc ca t t hing
v a t ng quay ca proton. Chuyn
o gio
quanh trc ca t n s ca chuyo nm trong di tn s
c hinh b
8
tn s vp th ng xung t
hing cng t h
n scuu c
n t ngn gn s n s ng
vi tn s cng ct s ng s c proton hp th. S
hp th ch khng c
m quan trng trong x c, song song
vi t ng c i t
T n ng t ng ca t
tr
m ch khng c
t thi g c tr v v c
ng dc ca t
theo trc dc . Thc di gian cn thi hing t
d u ci gian T1.
T
Do hing c ch khng c
ng ngang t g . T
c ngang. Khi ng
ngang mt pha, suy gin dn tr v 0. Thi gian cn thi 63%
t u b c ngang . Th
i gian T2. Thi gian T2 ngu so vi thi gian T1.
n 3: Ghi nhu
Khi ngt b li si nh
ng ca t c
phc tr li v bc x i du tn
s c cun thu nhu ci.
n 4: Tnh
n bc x t vt th c cun thu nhu
ci s c x t bc x t mt
khc th hin p theo m trn
u.
9
Ƣu điê
̉
m a c i,
i c to b
n MRI tr trong chnh thi k
. Nhƣng no
́
co
́
nhƣơ
̣
c điê
̉
m t bng kim loi cy trong
t hi chu ng ca t ng m
dng v u, tr khi tht cn thit.
1.1.3. Chụp siêu âm
t loc truyng vt
cht nh vt cht c
ng ng khi v ng, m
i ng theo, tn
cho ti khi h truyn
n t.
i da theo tn s. Nhn s
i a ch
i tn t c gn
s y v bn ch
i mt s ng vn s,
, chu k
Chu k ng thi gian thc hin m c
i gian( s, ms )
n nht ginh cao nh thp nht.
Tn s chu k
a 1 chu k
b
10
T c trong
thi gian, thng ng m/s. T thut
c thu n cht c ng truy
i ln t c li
nhng ng thp t s nh 2700- 4100
m/s; t chc m 1460-1470 m/s; gan 1540-1580 m/s; phi 650--
ng l trung
a t a t truy
tn s
f (1.2)
u th mn
thu m
b i m ng th n
i s d ch ng thi
m i vi thai
em.
din
suy gim dn
ng truyn tn s cng
i ng
t s ng i 2 v
Nguyên l cấu tạo máy siêu âm
c c 2 b ph
t s b phn h tr.
Đầu dò siêu âm.
m v
n x quay v. D n c
ch tng
u n ngh
thch anh theo mt ph nhnh mt ca tinh th theo ph
i l xut hin nhc to
u ci theo lc li khi cho mt
n xoay chiu chy qua tinh th thch anh, tinh th s b c
theo tn s y hiu n r
h ch t
Cu tn cn t. Mi
chn t bao gm 1 tinh th c ni vn xoay chin
11
chy qua tinh th n. Chi ng tn s
thng hn ch v mt k thuu vt liu
mc s d ch to
ra nhn s ng thc kia m
n s c m sn xut nhng
n, b th ng mnh rt nh t 100-
ng mt loi vt liu tng h tr p, nhng
u m n s i r-4 MHz,
th-17MHz vi 5 mc mu khi i tn s. Nh
tt thun li
i tp trung, song song vi tri
ng gn(Fresnel Zone). Ching g
ca tinh th loe ra gng xa( Fraunhoffer
Zone), nhng b phn cng gnh trung thc
mt k thut mu a ng g
a tinh th n s gi
gii hn bu t
tn s s i ta hay s dng 1 th hi t
gi loe cng xa.
Di:
n t c. N n t
u qut (
sector ). Mi lo d
th phn nh,
tuy y bn ph khoa.
qu i t theo m
s dt nhiu loc
qu i soi khi kt hp vi b phn quang h
dng trong phu thuch
Độ phân giải của đầu dò. n nht gia 2 cnh nhau
phi
i
t trong nhng ch t lng
i theo chiu d t 2 vt theo
chiu c-i c
t theo chiu ngang( chiu phi- u
i mt phng cc t mt ct
mt ph i ph thuc rt nhin s ca
a cu thuc ng gn hay xa ct
12
thu ca
Lựa chọn đầu dò: Trong thi thc
hi phc bi nh
via chp vi nhim v ct nht
nh chng loi sector, convex, linear. Tuy
c t n loi b nh dn
c ph c ht v
chng lon t hai lonh cht lng tt
ng b
ng c n t i,
thng r t nh
i vi Vit Nam trng n s
n t 2-i i tr p
i 4- ng t ng
convex vi lt nht 2-4 MHz ), tr i tn s
ng h
th b
tuyi tn s 7-t nht.
phc v mi ta thng gt b
ng, u ki s du
ng cho m t nhy trong
u kin nu ch c chn hoc 3,5
MHz.
Bộ phận xử l tín hiệu v thông tin.
n hi t
nh tr
c ch tr a hai cu
ng cn x tn
xoay chi kho cn x u
c:
=
2
(1.3)
D: Kho
c: t
t: thi gian t n khi nhn xung
Nh theo ki
cu.
13
a nhin m
u, 3 chiu. T nht hp vi
nhng ch n s cung c
t ng d king
ng thai Hoc t th i k bit
c th ng tim
Nh c c hin th
ng th l ph
ti ni mng v
ph tii ph ti
c t tu u c th u kin kinh t la chn
p.
các kiểu siêu âm
Siêu âm kiểu A n nh c dng
trong phm vi ht vi m
u thu nhn t c bing xung
nh nh cn x ca
c lnh
thi gian xut hi phng
t hin x.
Siêu âm kiểu 2Dn, kin
c s dng ph bin nht trong tt c
t cuu
ng c vng ca
ra thi k ng dng r
14
n x p
nhn s bin xoay chi
m ch tr i gi
cc x m
n ln hay nh
n m n h
c th hi ng ch i
ng c sp xp theo mt th t nhnh ca
ng
i ta ch t ghi li rt
nhinh vng c thi
gy nhng vng c c th
hic ging thc c i ta g
nh thi gian thc ( real time). Tt c nh
thi gian thc.
Siêu âm kiểu TM khoi gian
i vi nhng cng, nhip nhi
c d ra ki-Mode hay
n gng theo thi gian,
c ct mt v nh, trc tung c th biu hi vn
ng c hin thy nhng c
vng s ng ng thng c ng s bi
nhng ng cong v tu theo m vng c
khi d d v kho
vng, thi gian vng Kic s dng nhich.
t tin b ln c
cung c huy c
trong thc bii vch. Kic
gii thiu trong mt ph
u 3D. Trong nh
dng mt s c, ch yn khoa. Hii
o li nh nh t loc g
3D thc s
i ta b n t nhin, phi hp vi ph
theo chiu mt ct ct theo ki
gi l
mt s h mu cho c tim mng
dng cn ch do k thut i phc tc bi
cao.
15
Trong Y hnh b c lc
trong vin s u tr b
chuc s dng ph bin vm ni tri so v
p cng t MRI, X dng
dng t ng mnh (t ng m ng
tt kim lo), thc hii
r so v
nh hc b
mt phn c tin s t
th d
c ghi nhn theo thi gian th cho thnh c
chuyng c ph k c y
.
.
K thut to nh s d c s dng cho nhiu ng dng t rt
sm, nh ng 1910. Mt ng dng to ln nh
thut sonar trong Y t o nh A--mode (1972)
[1]. nh B-m khi
thay th n ch
vc nh t lp cho cht
nh tn thng B- n
c vt th c nh ng dng.
t lp d n t nhng
u ca thp k 70 d t s dng trong X-t lp ht
.
(
,
,
)
. ,
.
(utrasonic computerd tomography UCT),
[2,3] [4].
.
3,
(Techniscal Medical Systems) [5]
.
16
La cht l thm c
m mnh ct l
y cht ln thng B-
mode trong Y sinh hi ng ph bin do chng chp
v cn thit phi ci ting cht lp,
i dung lu thc hii ting trong
t llặp Born (Born iterative method – BIM) v lặp Born biến đổi
(Distorted born iterative method – DBIM),
nh nh t chn
ng nh cht lp s dng kt hp 2 tn s. xut
i nh u chp
t lp t12-15].
1.2. Tô
̉
chƣ
́
c luâ
̣
n văn
: 2
(Distorted born iterative
method). 3
. 4
.
17
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LY
́
HOA
̣
T ĐÔ
̣
NG
2.1. Lặp vi phân born (DBIM)
2.1 .
2.1:
Vic thc hic t
Cách 1: Tt c u c nh trong su
Vt th s c xoay quanh trc nhnh. Nhng
mi xm b
b hing dc nh [6] .
Cách 2: C nh vt th, ti mt v nh s ti
v i xc t ch cn mc hin Nr l
ng vi mt v
ng dch chuyn mng.
region of interest)
.
pixel) . S
.
2.1,
(Object function)
(2.1).
18
Rrif
Rrif
cc
r
0
11
2
0
2
1
2
(2.1)
1
0
,
f , (= 2f),R .
2.1,
.
,
0
.
.
(2.2).
2
+ k
0
2
r
p
r
= O
r
p
r
(2.2)
:
=
+
() (2.3)
=
+
(
)(
)
0
(
)
(2.4)
rp
sc
,
rp
inc
=
2
0
2
(2.5)
.
(MoM) [7]:
=
.
(2.6)
:
=
.
. (2.7)
trong
(2.6) (2.7),
1 (2.6), (2.7)
:
=
.
.
=
.
(2.8)
=
.
B
n 1 N
2
ng vi h s G
0
C
ma trn N
2
N
2
ng vi h s G
0
I
].
19
,
.
.
(Object function) :
=
(1)
+
(1)
(2.9)
(1)
.
:
= arg min
2
2
+
2
2
(2.10)
(N
t
N
r
1)
; M
t
N
t
N
r
N
2
N
t
N
r
Thuâ
̣
t toa
́
n 1: Ln Born
1:
=
0
2: while( <
) or( RRE <
), do
{
3: ,
,
,
(2.6) (2.7)
4:
5:
(2.11)
6:
(2.9)
7: = + 1;
}
=
,
(2.11) [7].
2.2. Bi toán ngƣợc
7][8].
(2.10
