(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tạo ảnh siêu âm đàn hồi sử dụng sóng biến dạng dùng FDTD luận văn ths kỹ thuật điện, điện tử và viễn thông 85103

IH

QUỐ GI H N I

Ờ

Ệ
----------

ỜNG

NGUYỄN M

Ê

ỨU T O Ả
S ÊU ÂM À
ỒI SỬ DỤ
BIẾN D
DÙ
FD D

U

S

Ệ KỸ THU

ỆN TỬ - VIỄ

À

– 2018

SÓ


IH

QUỐ GI H N I

Ờ

Ệ
---------ỜNG

NGUYỄN M

Ê

ỨU T O Ả
S ÊU ÂM À
ỒI SỬ DỤ
BIẾN D
DÙ
FD D

SĨ

Ngành: ơng Nghệ Kỹ thuật iện tử - Viễn thông
huy n ngành: Kỹ thuật iện tử

Mã số: 8510302.01

Ờ

U

S

Ệ KỸ THU

ỆN TỬ - VIỄ

ỚNG DẪN KHOA H C: PGS.TS. TRẦ

À

– 2018

Ứ

Â


1

Ờ

Ó

ẦU

Trong những năm gần đây, căn bệnh ung thƣ đã cƣớp đi nhiều sinh mạng
của rất nhiều ngƣời tr n thế giới. Việt Nam là quốc gia nằm trong vùng dịch tễ
có tỷ lệ vi m gan cao n n có tỷ lệ ung thƣ gan cao.Theo báo cáo của WHO vào
năm 2016,Việt Nam đứng thứ hai tr n bản đồ ung thƣ thế giới, mỗi ngày có
khoảng 315 ngƣời chết vì ung thƣ [2]. Trong đóung thƣ gan là căn bệnh phổ
biến nhất. Ƣớc tính trung bình mỗi năm cả nƣớc có tr n 10.000 ca ung thƣ gan
mới phát hiện chiếm tỷ lệ cao nhất thế giới.Ở các quốc gia đang phát triển nhƣ
nƣớc ta, bệnh thƣờng đƣợc chẩn đoán ở giai đoạn cuối n n biện pháp điều trị
cao hất là ghép gan cũng không đạt hiệu quả cao vì khi đó ung thƣ đã xuất hiện
tại các tạng khác, có khả năng lây lan vào gan mới ghép, tỷ lệ sống sót sau 5
năm chƣa đến 10%. Trong khi đó nếu bệnh nhân ung thƣ gan đƣợc phát hiện ở
giai đoạn đầu nếu đƣợc phẫu thuật triệt để hoặc ghép gan sẽ mang lại kết quả
tốt. Vì vậy việc phát hiện, chuẩn đốn ung thƣ sớm là vấn đề cần đƣợc quan
tâm.
ể có thể giúp ngƣời bệnh phát hiện sớm các u lạ trong cơ thể, hiện nay
y học thƣờng sử dụng phƣơng pháp chụp ảnh si u âm. Tuy nhi n, gan là một bộ
phận nằm sâu b n trong cơ thể, rất khó để xác định. ác phƣơng pháp nhƣ XRay, MRI hay chụp PET hay phẫu thuật sinh thiết tuy cho kết quả tốt nhƣng lại
tốn kém về chi phí và thời gian, ngồi ra cịn có những ảnh hƣởng khơng tốt
đến cơ thể. Vì vậy, việc sử dụng kỹ thuật sóng biến dạng đàn hồi là một trong
những phƣơng pháp hiệu quả đƣợc đƣa ra trong việc chuẩn đoán sớm ung thƣ.
Luận văn đƣợc trình bày trong ba chƣơng. hương 1 trình bày tổng
quan về lý thuyết si u âm, cấu tạo, nguy n tắt hoạt động của máy si u âm, kỹ
thuật tạo ảnh si u âm. hương 2 trình bày kĩ thuật tạo ảnh đàn hồi, cơ sở ƣớc
lƣợng các tham số độ đàn hồi và độ nhớt. hương 3 thực hiện mơ phỏng lan
truyền sóng sử dụng mơ hình FDTD, ƣớc lƣợng các tham số độ đàn hồi và độ
nhớt của mơ bằng thuật tốn đảo ngƣợc đại số AHI từ đó tạo ảnh đàn hồi trong
mơi trƣờng 2D qua mô phỏng MATLAB
Luận văn đã thành công trong việc ƣớc lƣợng độ đàn hồi và độ nhớt của
mô bằng phƣơng pháp FDTD sử dụng thuật toán đảo ngƣợc đại số Helmholtz

(AHI), từ đó dựng ảnh khối u trong mơi trƣờng 2D.


2

Ờ

ẢM

Xuất phát từ những ý nghĩa thực tế của việc phát hiện sớm ung thƣ giúp
ngƣời bệnh có thể chữa khỏi, giảm tỉ lệ tử vong vì căn bệnh này, luận văn là kết
quả của quá trình nghi n cứu lý luận và thực tiễn của cá nhân tác giả dựa tr n
sự chỉ bảo, hƣớng dẫn tận tình của PGS.TS. Trần ức Tân. Thầy đã khơng
quản khó khăn, thời gian, cơng sức để giúp tơi hồn thành luận văn này. Tôi xin
gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần ức Tân. ƣợc thầy hƣớng dẫn là một
vinh hạnh lớn của cá nhân tác giả, bởi lẽ thầy là một nhà giáo trẻ, mẫu mực, say
m nghi n cứu khoa học, là ngƣời có phƣơng pháp nghi n cứu, có nhiều đóng
góp cho sự nghiệp nghi n cứu khoa học .
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo và bạn b trong lớp
K23 chuy n ngành Kỹ thuật điện tử, Khoa iện Tử – Viễn Thông, Trƣờng ại
học ông nghệ, ại học Quốc gia Hà Nội đã có những nhận xét, góp ý cho luận
văn này của tôi.
Luận văn đƣợc hỗ trợ một phần từ đề tài mã số
Hỗ trợ Nghi n cứu châu Á tài trợ.

.17.6

do trung tâm

uối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tơi, cơ quan tơi đang cơng

tác, những ngƣời đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghi n cứu. Gia đình là
động lực cho tơi vƣợt qua những thử thách, luôn luôn ủng hộ và động vi n tơi
hồn thành luận văn này.


3

Ờ

M

Tôi xin cam đoan luận văn này là sản phẩm của quá trình nghi n cứu, tìm
hiểu của cá nhân dƣới sự hƣớng dẫn và chỉ bảo của các thầy hƣớng dẫn, thầy cô
trong bộ môn, trong khoa và các bạn b . Tôi không sao chép các tài liệu hay
các cơng trình nghi n cứu của ngƣời khác để làm luận văn này.
Nếu vi phạm, tôi xin chịu mọi trách nhiệm.

Nguyễn Mạnh ƣờng


4

MỤC LỤC
........................................................................................................... 1
........................................................................................................... 2
....................................................................................................... 3
NH ............................................................................................ 6
NG ................................................................................................... 7
Ư

G .............................................................................................................. 8

TỔNG QUAN VỀ Ý T

YẾT ..................................................................................... 8

1.1. TỔNG QU N VỀ SIÊU ÂM ................................................................................... 8
1.2. Ặ IỂM Ủ SÓNG SIÊU ÂM .......................................................................... 9
1.3. MÁY SIÊU ÂM ................................................................................................. 10
1.4. CÁ LO I KỸ THUẬT SIÊU ÂM (MODE SIÊU ÂM).............................................. 13
1.5. KỸ THUẬT T O ẢNH SIÊU ÂM......................................................................... 14
Ư

G

............................................................................................................16

Á KỸ THUẬT TẠO

À

ỒI .........................................................................16

2.1 TỔNG QU N VỀ KỸ THUẬT T O ẢNH SIÊU ÂM N HỒI ................................... 16
2.1.1 Siêu âm đàn hồi tĩnh .......................................................................... 16
2.1.2 Siêu âm đàn hồi động ........................................................................ 19
2.2. CƠ SỞ ƢỚ LƢỢNG.......................................................................................... 23
2.2.1. Giới thiệu. ......................................................................................... 23
2.2.2 Complex Shear Modulus – Modul sóng trượt phức .......................... 24
2.2.3 Phương trình truyền sóng biến dạng. ................................................ 25

2.2.4 Ước lượng các tham số CSM dựa trên mơ hình Kelvin-Voigt .......... 25
Ư
TẠO

G

...........................................................................................................27
À

ỒI SỬ D

GS

G

ẾN DẠNG ....................................................27

3.1 GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 27
3.2 BIỂU DIỄN LAN TRUYỀN SÓNG BẰNG FDTD ................................................... 27
3.3 ÁP DỤNG THUẬT TOÁN AHI Ể ƢỚ LƢỢNG CSM ......................................... 30
3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ....................................................................................... 31
KẾT LUẬN ...............................................................................................................43
TÀ

ỆU THAM KH O .............................................................................................44


5

D NH MỤ

Ký hiệu

Á K HIỆU V

ơn vị

H

VIẾT TẮT

Ý nghĩa

FDTD

Sai phân hữu hạn tr n miền thời

EKF

Bộ lọc Kalman mở rộng

CSM

Modul sóng trƣợt phức
Thuật tốn đảo ngƣợc đại số Helmholtz

AHI
m/s

Vận tốc sóng biến dạng

Pa

Mật độ khối của mơi trƣờng

Pa.s
Pa
Pa.s
L

Hz

ộ đàn hồi nhớt của môi trƣờng
ộ đàn hồi của môi trƣờng
ộ nhớt của môi trƣờng
Tần số quét


6

D

1.1

MỤ

ẢNH

Một ca si u âm ổ bụng

8

1.2

ấu tạo máy si u âm b n ngoài (Máy si u âm D -70 Mindray)

11

1.3

ầu dị si u âm

12

2.1

Hình ảnh khác biệt giữa khối u và môi trƣờng xung quanh

17

2.2

Sơ đồ thực nghiệm tạo và đo sóng biến dạng

23

3.1

Vận tốc sóng trong khơng gian sử dụng phƣơng trình sóng

29

3.2

Vận tốc sóng trong khơng gian sử dụng FDTD

29

3.3

Vận tốc sóng theo thời gian ở điểm thứ 2 và 17

32

3.4

Vận tốc sóng theo miền khơng gian

33

3.5

Ƣớc lƣợng độ đàn hồi với các tần số khác nhau

34

3.6

Ƣớc lƣợng độ nhớt với các tần số khác nhau

34

3.7

Sai số khi ƣớc lƣợng độ đàn hồi với các tần số khác nhau

35

3.8

Sai số khi ƣớc lƣợng độ nhớt với các tần số khác nhau

36

3.9

Ảnh độ đàn hồi lý tƣởng

38

3.10

Ảnh độ nhớt lý tƣởng

39

3.11

Ảnh độ đàn hồi khôi phục

40

3.12

Ảnh độ nhớt khơi phục

40

3.13

Ảnh độ đàn hồi khơi phục ( có nhiễu )

41

3.14

Ảnh độ nhớt khơi phục ( có nhiễu )

42


7

D

MỤ

ẢNG

Bảng 3.1 Thông số độ nhớt và độ đàn hồi của mơ hình mơ phỏng

31

Bảng 3.2 Sai số tối đa ƣớc tính SM đối với các vùng trong mơi trƣờng

35


8

TỔNG QUAN VỀ Ý
11

UYẾT

ổng quan về siêu âm

Siêu âm (Ultrasound/Sonography) – là kỹ thuật chẩn đốn hình ảnh
khơng xâm lấn đƣợc áp dụng phổ biến trong y tế. Phƣơng pháp tạo ảnh này sử
dụng sóng si u âm (sóng âm có tần số cao) để xây dựng và tái tạo hình ảnh về
các cấu trúc b n trong của cơ thể. Những hình ảnh thu đƣợc cung cấp thơng tin
hữu ích trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh. Do hình ảnh si u âm đƣợc ghi
nhận theo thời gian thực n n nó có thể cho thấy hình ảnh về cấu trúc và sự
chuyển động của các bộ phận b n trong cơ thể ngƣời kể cả hình ảnh dịng máu
đang chảy trong các mạch máu [5].

Hình 1.1. Một ca si u âm ổ bụng1
+ Mục đích của siêu âm?
- Khảo sát các bộ phận, cơ quan trong cơ thể ngƣời nhƣ : si u âm ổ bụng tổng
quát, sản khoa, tim mạch, phụ khoa, tiết niệu, tiền liệt tuyến, tuyến giáp, tuyến

vú, các bộ phận nhỏ, cơ xƣơng khớp, tinh hoàn …
1

/>

9

- Si u âm dẫn đƣờng cho sinh thiết và hỗ trợ các kỹ thuật y học khác trong việc
chuẩn đoán xác định ung thƣ.
+ guyên lý hoạt động của siêu âm
Si u âm dựa tr n nền tảng là nguy n lý định vị bằng sóng si u âm
(sonar)-một kỹ thuật dùng để phát hiện các vật thể dƣới nƣớc[27]. Trong khi
si u âm, bác sỹ sử dụng đầu dị (transducer) tỳ sát l n da, đầu dị có chức năng
vừa phát vừa thu sóng si u âm.
Khi si u âm, các tinh thể b n trong đầu dò phát ra các sóng si u âm
truyền vào b n trong cơ thể. ác mô, xƣơng và chất lỏng trong cơ thể có đặc
tính của mơi trƣờng ( đặc trƣng bởi mật độ khối của môi trƣờng và độ đàn hồi)
khác nhau, sóng âm sẽ đƣợc hấp thụ một phần hoặc truyền qua - một phần phản
xạ lại sóng âm và quay ngƣợc trở lại đầu dò. ầu dò thu nhận sóng âm phản
hồi, gửi các thơng tin này tới bộ xử lý, sau khi phân tích các tín hiệu phản hồi
bằng các phần mềm và thuật toán xử lý ảnh, kết hợp các thông tin để xây dựng
và tái tạo thành hình ảnh si u âm mà chúng ta nhìn thấy tr n màn hình.
1.2. ặc điểm của sóng siêu âm
ơ chế phát sóng âm: Sóng âm đƣợc tạo ra do chuyển đổi năng lƣợng
từ điện thành dạng sóng phát ra từ các đầu dị, có cấu trúc cơ bản là gốm áp
điện (piezo-electric)[5]. Sóng âmkhi truyền qua chân khơng sẽ khơng có hiện
tƣợng rung vì vậy nó chỉ truyền qua vật chất.
Một trong những đặc điểm cơ bản nhất là tần số sóng âm phụ thuộc vào
bản chất của vật. Tùy vào từng mơi trƣờng mà có độ rung khác nhau. ơn vị đo
tần số là Hertz, tức là số dao động trong một giây.

- Bản chất của Si u âm : là các sóng âm dao động có tần số > 20.000Hz
(20kHz). Trong lĩnh vực Y tế ngƣời ta dùng sóng âm có tần số từ 2 MHz đến
20 MHz .
ính chất của sóng siêu âm:
+ Tính chất suy giảm và hấp thu:
Trong mơi trƣờng có cấu trúc đồng nhất, sóng âm lan truyền và bị mất
năng lƣợng dần gọi là suy giảm. Sự suy giảm này tuân theo luật nghịch đảo của
bình phƣơng khoảng cách. Khi đi qua mơi trƣờng, sóng si u âm bị mơi trƣờng
hấp thụ n n cƣờng độ của nó sẽ giảm dần. Tuy nhi n sự mất năng lƣợng trong


10

si u âm khơng giống bức xạ tia X, vì ở đây cịn có hiệu ứng quang từ hoặc hiệu
ứng ompton. Vận tốc truyền sóng âm phụ thuộc vào độ cứng và tỷ trọng của
môi trƣờng vật chất xuy n qua, trong cơ thể ngƣời: mỡ 1450; nƣớc 1480; mô
mềm 1540; xƣơng 4100 m/s [15].
+ Tính chất phản xạ hay phản hồi:
Trong mơi trƣờng có cấu trúc khơng đồng nhất, một phần sóng âm sẽ
phản hồi ở mặt phẳng thẳng góc với chùm sóng âm tạo n n âm dội hay âm
vang (echo), phần còn lại sẽ lan truyền theo hƣớng của chùm sóng âm phát ra.
ặc điểm của si u âm là khi đi qua mặt ngăn cách giữa hai mơi trƣờng khác
nhau, sóng âm bị phản xạ rất mạnh. Nhƣ vậy, ở đƣờng ranh giới giữa hai môi
trƣờng có trở kháng âm (acoustic impedance Z) khác nhau tùy thuộc cấu trúc
của vật chất đặc biệt là số nguy n tử. Sóng phản hồi sẽ thu nhận bởi đầu dị, sau
đó đƣợc xử lý trong máy và truyền ảnh l n màn hình (display), hoặc ghi lại tr n
phim, giấy in hoặc tr n băng đĩa từ. Tất nhi n các sóng phản hồi khơng đƣợc
thu nhận bởi đầu dò sẽ bị biến mất theo luật suy giảm.
+ Sự khúc xạ, nhiễu âm:
Khi chùm sóng đi qua mặt phẳng phân cách với một góc nhỏ, chùm âm

phát ra sẽ bị thụt lùi một khoảng so với chùm âm tới cịn gọi là nhiễu âm.
hính điều này sẽ tạo ra ảnh giả.
1.3. Máy siêu âm
1.3.1. Phân loại máy siêu âm
Máy si u âm đƣợc chia thành nhiều loại khác nhau tùy vào hình dáng,
cơng nghệ hay phạm vi ứng dụng…
Phân loại theo hình dạng cấu trúc : máy si u âm xe đẩy có thể di
chuyển, máy si u âm để bàn, máy si u âm cầm tay.
Phân loại theo công nghệ : Máy si u âm đen trắng, máy si u âm màu,
máy si u âm Doppler, máy si u âm 3D/4D...
Phân loại theo phạm vi ứng dụng : Máy si u âm tim mạch, máy si u
âm tổng quát, máy si u âm sản/phụ khoa…
1.3.2

ấu tạo máy siêu âm
ác bộ phận của máy si u âm bao gồm :
- ầu dò : ƣợc sử dụng để phát và thu nhận tín hiệu sóng si u âm.

- ệ thống xử lý tín hiệu (phần cứng + phần mềm): Dùng cho việc xử lý
các tín hiệu thu đƣợc từ đầu dị, tái tạo hình ảnh và hiển thị l n màn hình.


11

- ệ thống nhập liệu, tương tác : Hệ thống này bao gồm bàn phím chức
năng và trackball (hoặc màn hình cảm ứng - nếu có), sử dụng để nhập liệu bệnh
nhân, lựa chọn thơng số, chuyển đổi đầu dị…
- Màn hình : ƣợc sử dụng để hiển thị hình ảnh si u âm sau khi xử lý
(một số dòng si u âm cao cấp có th m màn hình cảm ứng để tăng tốc độ và khả
năng tƣơng tác trong quá trình si u âm)

- Máy in : Dùng để in kết quả si u âm (sử dụng máy in nhiệt hoặc máy
in thơng thƣờng qua máy tính).

Hình 1.2. ấu tạo máy si u âm b n ngoài (Máy si u âm D -70 Mindray)2
ầu dò siêu âm
ầu dò (Transducer - Probe)[6]: làm nhiệm vụ vừa phát vừa thu sóng âm
phản hồi. Nó bao gồm một hoặc nhiều miếng gốm áp điện (piezo-eletric), khi
có dịng điện xoay chiều tần số cao kích thích vào miếng gốm này làm cho nó
co giãn và phát ra xung si u âm. Ngƣợc lại khi miếng áp điện rung l n do sóng
2

/>

12

si u âm dội trở về sẽ tạo ra một xung động. Sóng si u âm lan truyền vào các
mơ trong cơ thể, gặp các mặt phẳng sẽ gặp các sóng âm dội trở về. Mỗi âm dội
mà đầu dị thu nhận đƣợc sẽ chuyển thành tín hiệu điện, từ tín hiệu này sẽ đƣợc
xử lý và chuyển thành tín hiệu tr n màn hình, và tất cả chùm sóng âm quét tạo
n n hình ảnh si u âm.
Tùy vào chức năng và tần số khảo sát, hãng sản xuất, các loại đầu dị có
hình dạng và kích thƣớc khác nhau. ác đầu dò quét đƣợc nhờ một hệ thống cơ
khí hay điện tử, với chùm thăm dị theo hình chữ nhật hay rẻ quạt.
+ ầu dò quét cơ học:
Trong đầu dị có bộ chuyển động đƣợc gắn với tinh thể gốm áp điện hoặc
một tấm gƣơng phản âm. hức năng của bộ này giống nhƣ một bộ đ n pha quét
ánh sáng chùm đơn, chuyển động nhờ một bánh xe hoặc một chuyển động kế.
ác dao động sóng sẽ phản chiếu nhờ tấm gƣơng.
+ ầu dò quét điện tử:
ác tinh thể gốm áp điện đƣợc xếp thành một dãy theo chiều ngang

(tuyến tính), đƣợc mở ra một cửa sổ (aperture) nhỏ lớn phụ thuộc vào số lƣợng
tinh thể, chiều rộng của chùm sóng âm khi phát ra.

Hình 1.3. ầu dò si u âm3
Một số loại đầu dò phổ biến nhƣ đầu dò onvex (dò tổng quát), đầu dò
Linear (khảo sát phần nơng), đầu dị tim (khảo sát tim mạch), đầu dò âm đạo
3

/>

13

(sản phụ khoa)… a số các si u âm đƣợc thực hiện với đầu dị b n ngồi da,
một số loại si u âm thực hiện b n trong cơ thể (invasive ultrasound). Trong
trƣờng hợp này,đầu dò đƣợc gắn vào một que đo và đƣợc đƣa vào b n trong
bằng các con đƣờng mở tự nhi n. Một số si u âm thuộc loại này bao gồm :
– Transesophageal echocardiogram (si u âm tim qua thực quản): đầu dò
đƣợc đƣa vào b n trong thực quản để thu các hình ảnh của tim.
– Transrectal ultrasound (si u âm qua trực tràng): đầu dị đƣợc đƣa vào
b n trong hậu mơn để quan sát trực tràng, tuyến tiền liệt.
– Transvaginal ultrasound (si u âm qua âm đạo): đầu dò đƣợc đƣa vào
b n trong âm đạo để quan sát tử cung & buồng trứng.
1.4

ác loại kỹ thuật siêu âm (mode siêu âm)

Siêu âm kiểu ( mplitude): Ghi lại sóng phản hồi bằng những xung
nhọn, mà vị trí tƣơng ứng với chiều sâu và bi n đô tỷ lệ thuận với cƣờng độ của
âm vang (echo). Bi n độ xung tín hiệu đƣợc xác định bởi cƣờng độ của xung
si u âm phản xạ và vị trí của nó đƣợc xác định bởi thời gian mà xung si u âm

đã lan truyền[1]. Kiểu ít có giá trị về chẩn đốn mà thƣờng dùng để kiểm tra
sự chính xác của máy si u âm.
Siêu âm kiểu hay 2 chiều (2D): Mỗi sóng xung kiểu đều đƣợc ghi
lại bằng một chấm sáng nhiều hay ít tùy theo cƣờng độ của âm dội. Sự di
chuyển của đầu dò tr n da bệnh nhân cho phép ghi lại cấu trúc âm của các mô
trong cơ thể nằm tr n mặt phẳng quét của chùm tia, đây là phƣơng pháp si u
âm cắt lớp (Echotomography). Trong kiểu quét tự động bằng máy, tốc độ quét
khá nhanh do đó hình ảnh thu đƣợc là một hình ảnh động và tức thời. Hình ảnh
các lớp cắt sẽ nối tiếp nhau nhanh chóng, nhờ hiện tƣợng lƣu ảnh võng mạc
n n ta nhìn thấy ảnh li n tục, khơng tách rời từng lớp.
Siêu âm kiểu ộng (Dynamic): Là một kiểu hai chiều với tốc độ quét
nhanh, tạo n n hình ảnh theo thời gian thực (real time). Kiểu ộng so với kiểu
B đƣợc ví nhƣquay phim so với chụp ảnh.
Siêu âm kiểu M ( M - Time Motion): Trong kiểu si u âm này âm
vang sẽ ghi lại theo kiểu , nhƣng chuyển động theo thời gian nhờ màn hình
quét ngang thƣờng xuy n. Do đó những cấu trúc đứng y n tr n màn hình là
một đƣờng thẳng, cịn những cấu trúc chuyển động là một đƣờng cong ngoằn
ngh o tùy theo sự chuyển động của cơ quan thăm khám[5]. Si u âm kiểu này
thƣờng dùng để khám tim.


14

Siêu âm kiểu Doppler ( ộng): Dùng hiệu ứng Doppler của si u âm để
đo tốc độ tuần hoàn, xác định hƣớng của dòng máu và đánh giá lƣu lƣợng máu.
ó 3 loại Doppler: Doppler li n tục, Doppler xung, Doppler màu, ngƣời ta
thƣờng phối hợp hệ thống Doppler với si u âm cắt lớp theo thời gian thật gọi là
si u âm DUPLEX. Ngày nay ngƣời ta còn mã hóa các dịng chảy của si u âm
chính là si u âm động-màu, si u âm Doppler năng lƣợng (Power Doppler), si u
âm tổ chức (tissue doppler) và si u âm chiều rất tiện cho việc thăm khám timmạch, sản khoa.

Siêu âm kiểu 3D Trong những năm gần đây si u âm 3D đã đƣợc ứng
dụng rất rộng rãi, chủ yếu ở lĩnh vực sản khoa. Hiện nay có 2 loại si u âm 3D,
đó là loại tái tạo lại hình ảnh nhờ các phƣơng pháp dựng hình máy tính và một
loại đƣợc gọi là 3D thực sự (Live 3D, 3D real time, 4D). Si u âm 3D do một
đầu dị có cấu trúc khá lớn, mà trong đó ngƣời ta bố trí các chấn tử nhiều hơn
theo hình ma trận, phối hợp với phƣơng pháp quét hình theo chiều không gian
nhiều mặt cắt, các mặt cắt theo kiểu 2D này đƣợc máy tính lƣu giữ lại và dựng
thành hình theo khơng gian 3 chiều. Ngày nay có một số máy si u âm thế hệ
mới đã có si u âm 3 chiều cho cả tim mạch, tuy nhi n ứng dụng của chúng còn
hạn chế do kỹ thuật tƣơng đối phức tạp và đặc biệt là giá thành cao.
1.5 Kỹ thuật tạo ảnh siêu âm
Si u âm (ultrasound) là một phƣơng pháp khảo sát hình ảnh học bằng
cách cho một phần của cơ thể tiếp xúc với sóng âm có tần số cao để tạo ra hình
ảnh b n trong cơ thể[6]. Do hình ảnh si u âm đƣợc ghi nhận theo thời gian thực
n n nó có thểcho thấy hình ảnh cấu trúc và sự chuyển động của các bộ phận
b n trong cơ thể kể cả hình ảnh dòng máu đang chảy trong các mạch máu. Tạo
ảnh si u âm khơng chỉ an tồn về bức xạ ion mà cịn cho hiệu quả về mặt chi
phí giá thành.
Kỹ thuật tạo ảnh âm thanh đã đƣợc sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng
dụng từ rất sớm khi mà có sự phát triển của sonar vào khoảng 1910. Một trong
những ứng dụng to lớn nhất tr n cơ sở sử dụng nguy n lý kỹ thuật sonar là tạo
ảnh Bmode, một ứng dụng trong tạo ảnh y tế. Ảnh B-mode là kết quả của sự
thay đổi trong hàm cản trở âm thanh, cái mà thay đổi trong các môi trƣờng khác
nhau. “ ộ phân giải không gian” tr n bậc của một bƣớc sóng có thể thu đƣợc
bằng sử dụng các mảng (arrays) và tập trung cao vào các phần tử chuyển đổi
đơn (“độ phân giải không gian” là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật phản xạ
mà chúng có thể phân biệt rõ tín hiệu dội tr n màn hiển thị. ộ phân giải không
gian đƣợc chia thành độ phân giải ngang, độ phân giải dọc trục và slice

15

thickness). Mặc dù chất lƣợng hình ảnh có thể xấu đi do sự sai lệch pha và bi n
độ, nhƣng hình ảnh tạo thành là đơn giản và tin cậy. Tuy nhi n, do tính chất tự
nhi n của nó mà chuẩn đoán y tế sử dụng tạo ảnh B-mode thông thƣờng là chủ
quan và phụ thuộc vào chuy n môn và kinh nghiệm của ngƣời điểu khiển. Kỹ
thuật tạo ảnh B-mode cịn mắc một nhƣợc điểm lớn đó là chất lƣợng hình ảnh
cịn hạn chế, khơng thể phát hiện đƣợc các khối u nhỏ hơn bƣớc sóng.
Ưu nhược điểm
Trong y học ngày nay, chẩn đốn bệnh bằng hình ảnh là một công cụ đắc
lực giúp cho các bác sỹ trong việc phát hiện sớm để điều trị bệnh. Si u âm là
một phƣơng pháp chuẩn đoán bệnh đƣợc sử dụng phổ biến với các ƣu điểm nổi
trội so với các phƣơng pháp khác nhƣ T, MRI, X - quang, do tính an tồn vì
khơng sử dụng các phóng xạ ion hóa, khơng sử dụng từ trƣờng mạnh (từ trƣờng
mạnh có thể tác động tới các vật kim loại trong cơ thể), thực hiện đơn giản, giá
thành lại tƣơng đối rẻ so với các phƣơng pháp n u tr n. Tuy nhi n, sóng si u
âm bị cản trở bởi hơi hoặc khơng khí do đó si u âm khơng phải là phƣơng tiện
chẩn đốn hình ảnh lý tƣởng cho ruột (tạng rỗng) và những cơ quan bị ruột che
khuất hoặc khi muốn khảo sát về dạ dày, ruột non, ruột già. Sóng âm khó xuy n
thấu đƣợc xƣơng và do đó chỉ có thể nhìn thấy đƣợc mặt ngồi của các cấu trúc
xƣơng chứ khơng nhìn đƣợc những gì nằm b n trong. Vì vậy, ta có thể kết hợp
các phƣơng pháp chẩn đốn hình ảnh khác nhằm tăng cao độ chính xác.


16

Á KỸ THU T T O ẢNH À

ỒI

2.1 ổng quan về kỹ thuật tạo ảnh siêu âm đàn hồi
Si u âm đàn hồi là việc sử dụng áp lực để rời chỗ mơ và sau đó theo dõi
chuyển động gây ra trong mô. Ảnh đàn hồi đƣợc đặc trƣng bởi một số bƣớc
chung, trong đó các mơ đƣợc nhấn cơ học bởi lực b n ngoài hoặc b n trong
bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau. Sự dời mô bởi các lực này đƣợc đo thông
qua các thiết bị nhạy pha nhƣ si u âm, chụp ảnh cộng hƣởng từ MRI hoặc
O T… bằng cách ƣớc tính chuyển dịch hoặc vận tốc chuyển dịch mô. Trong
trƣờng hợp tạo ảnh si u âm, ta có thể sử dụng phƣơng thức băng rộng để thu
thập chuỗi dữ liệu theo thời gian và phƣơng pháp tƣơng quan chéo để ƣớc
lƣợng khoảng cách giữa các âm dội về.
ó hai phƣơng pháp đo độ đàn hồi chính đó là quasistatic (cịn đƣợc gọi
là "static, tĩnh") và dynamic[15]. Staticđƣợc dùng khi mô phản ứng với một sự
đ ấn chậm duy nhất dùng để đo độ cứng mô. Dynamic đƣợc dùng khi mô
phản ứng với sự đ ấn nhanh hoặc rung động đây chính là kỹ thuật si u âm đàn
hồi sử dụng sóng biến dạng.

2 1 1 Siêu âm đàn hồi tĩnh
Hiện nay si u âm đàn hồi tĩnh là hình thức phổ biến đểtạo ảnh đàn hồi.
Trong phƣơng pháp này, một đ ấn duy nhất, rất nhỏ đƣợc áp dụng (thƣờng ít
hơn 0,5 mm), bằng cách ấn bằng chính đầu dị si u âm, và dời chỗ mô đƣợc đo
ở mỗi độ sâu hoặc khoảng cách từ đầu dò bằng cách sử dụng hàm tƣơng quan
chéo. Mức độ thay đổi trong khoảng dời chỗ mô là một hàm của khoảng cách
từ đầu dò đƣợc gọi là "mô căng" và sẽ đƣợc hiển thị nhƣ là một hình ảnh. Với
vật liệu mềm, mức độ thay đổi trong sự dời chỗ lớn với các vật chất gần
với đầu dị, và xa đầu dị thì dời chỗ ít nhất. Ở vật liệu rất cứng, chẳng hạn nhƣ
trong một khối thép, áp lực làm toàn bộ khối để di chuyển đƣợc một đơn vị với
phần xa đầu dò chuyển động giống nhƣ phần gần với đầu dị. Vì vậy, tỷ lệ thay
đổi trong sự dời chỗ từ rìa gần của khối với rìa xa là gần bằng zero. Vì vậy, vật
liệu cứng cho thấy các giá trị căng rất thấp và vật liệu mềm có giá trị căng lớn
hơn. Tr n elastogram, các giá trị căng thấp thƣờng đƣợc hiển thị nhƣ dark (tối),

trong khi các giá trị lớn đƣợc hiển thị bright (sáng) . Khối u thƣờng cứng hơn
môi trƣờng xung quanh n n hiểu hiện là một khối tối nhúng trong một nền sáng


17

hơn. Tr n máy với màn hình màu, các giá trị căng thấp thƣờng đƣợc hiển thị
nhƣ green (xanh lá cây) hoặc blue (xanh dƣơng) và các giá trị biến dạng lớn,
là yellow(vàng) hay red (đỏ).

Hình 2.1. Hình ảnh khác biệt giữa khôi u và môi trƣờng xung quanh
Bản đồ đàn hồi [elastogram] là hình của độ cứng tƣơng đối vì số lƣợng
áp lực do ấn đầu dị sẽ thay đổi số lƣợng mô dời chỗ và thay đổi mức độ trong
sự dời chỗ. Về lý thuyết có thể tính một cách đo độ cứng khách quan hơn đƣợc
gọi là độ đàn hồi Young (Young’s modulus) từ các giá trị căng, nhƣng để làm
một ƣớc tính đáng tin cậy, cần phải biết đ ấn bao nhi u và sự dời chỗ đã áp
dụng và điều kiện gì hiện có ở ranh giới mơ. Phƣơng trình tƣơng quan giữa độ
đàn hồi Young (E) và vận tốc sóng biến dạng là: E = nV2 , trong đó n là một
hằng số tỉ lệ nghịch li n quan đến tỷ lệ Poisson có giá trị vào khoảng 3 cho hầu
hết các mô. Thu thập thơng tin này vơ cùng khó khăn và do đó, tái tạo lại mơ
đun đàn hồi trong lâm sàng không thực hiện đƣợc.
Tạo ảnh si u âm đàn hồi tĩnh đã đƣợc áp dụng cho nhiều cơ quan khác
nhau và trong bệnh học. Ứng dụng đầu ti n là phân biệt u vú lành tính và ác


18

tính, và breast elastography là dạng si u âm đàn hồi vẫn còn đƣợc thực hành
rộng rãi nhất hiện nay. ể có một elastogram vú, bệnh nhân nằm ngửa và mơ
vú đƣợc nén bằng đầu dị vào thành ngực. Ban đầu đ ấn do máy tính kiểm

sốt, sau đƣợc thay thế bằng kỹ thuật ấn tự do (free hand technique), thực hiện
dễ dàng trong khám si u âm vú kiểm tra; đ ấn thƣờng cũng đủ. Bình thƣờng
chuyển động thở của bệnh nhân cũng đủ chống lại áp lực của transducer để có
đƣợc một elastogram chất lƣợng tốt. Bởi vì có rất nhiều vùng tƣơng đối tối
khơng có ý nghĩa lâm sàng có thể xuất hiện tr n elastogram, elastogram ln
ln đƣợc xem cùng với hình si u âm từ chính vị trí tƣơng tự; hoặc elastogram
chồng l n hình si u âm nhƣ một lớp phủ màu. Thủ thuật này giúp so sánh một
tổn thƣơng tr n si u âm với biểu hiện đàn hồi của nó.
Th m vào việc phân biệt khối rắn lành tính và ác tính, breast
elastography đã tỏ ra hữu ích để chẩn đốn trong tổn thƣơng nang, thƣờng giả
dạng nhƣ khối u đặc. Khi chất lỏng đƣợc nén, các hạt nằm rải rác trong nó di
chuyển ngẫu nhi n hơn các tán xạ trong mô đặc, gây ra xảo ảnh tr n
elastogram, làm dễ chẩn đốn là nang có cặn. Thật khơng may, loại chính xác
của artifact gây ra phụ thuộc vào cách phần mềm xử lý mất tƣơng quan xảy ra
b n trong nang, vì khơng có biểu hiện ti u chuẩn áp dụng cho tất cả các máy
si u âm. Với thời gian, ngƣời dùng phải làm quen với biểu hiện của nang tr n
các máy mà họ sử dụng.
Elastograms thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá một khối lành tính hay ác
tính tr n si u âm. Hai tính năng hữu ích nhất trong việc phân biệt là độ cứng
tương đối của tổn thƣơng và kích thước của các tổn thƣơng tr n elastogram so
với hình si u âm. Ung thƣ có xu hƣớng cứng (tối hơn) nhiều hơn so với các mơ
xung quanh, trong khi tổn thƣơng lành tính có xu hƣớng có độ cứng tƣơng tự
nhƣ mơ xung quanh. Một tổn thƣơng lành tính thấy rõ tr n si u âm có thể gần
nhƣ vơ hình tr n elastogram. Bởi vì ung thƣ thƣờng li n quan đến mơ xung
quanh, tạo ra một viền dày có echo, elastogram sẽ thƣờng xuy n hiển thị tổn
thƣơng lớn hơn đáng kể so với hình si u âm. Với hai tính năng này, hầu hết các
nghi n cứu đã thông báo cáo các đƣờng cong ROC trong phạm vi 0,90-0,95,
với ý nghĩa có hiệu suất tốt. Thay vì chẩn đốn ung thƣ, elastography thƣờng
đƣợc dùng để tăng sự chắc chắn về lâm sàng một tổn thƣơng có vẻ lành tính, có
nghĩa là tránh đƣợc sinh thiết, chỉ cần theo dõi. Theo thống k , có khoảng 15%

tổn thƣơng có thể tránh làm sinh thiết mà không làm tăng tỷ lệ ung thƣ bị bỏ
qua.


19

Một số yếu tố có thể làm cho hình bị nhiễu hoặc gây hiểu lầm.
ấn đầu
dò quá mức làm cứng mô xung quanh, và làm cho ung thƣ không khác so với
mô xung quanh. Quá nhiều áp lực cũng gây ra chuyển động sang b n [sideways
movement] của khối u, gây nhiễu và xảo ảnh trong elastogram, làm khó diễn
giải hơn. Q nhiều hoặc q ít chuyển động đầu dị khi đ ấn có thể làm cho
phƣơng pháp tƣơng quan (cross-correlation method) để phát hiện mô dời chỗ
thất bại, gây ra xảo ảnh và gây hiểu nhầm các vùng "tối". Hầu hết các nhà sản
xuất có đặt một chỉ số chất lƣợng hình (quality indicator) tr n elastogram để hỗ
trợ ngƣời sử dụng trong việc lựa chọn những hình ảnh đúng để giải thích. hỉ
số chất lƣợng, có thể đƣợc hiển thị nhƣ một giá trị số hoặc là một thanh màu, để
ƣớc tính chính xác giá trị căng trong hình elastogram. Một số nhà sản xuất sẽ
"xám hố" các hình ảnh khơng có giá trị để ngăn việc sử dụng trong chẩn đốn.
ác phƣơng pháp đánh giá hình elastogram có chất lƣợng vẫn cịn rất thay đổi
và hầu hết chƣa đƣợc chứng minh về lâm sàng.
Do đó cần thực hành nhiều để khám và giải thích elastogram. Thiếu huấn
luyện đầy đủ có thể là nguy n nhân của một số báo cáo về hiệu suất kém của
đơn vị elastography lâm sàng. hƣa có một hệ thống huấn luyện ti u chuẩn
hóa, nhƣng sẽ rất hữu ích cho việc cải thiện tính hữu dụng của elastography.
Với sự phát triển của các máy thƣơng mại, tạo ảnh si u âm đàn hồi tĩnh
đã đƣợc thử nghiệm ở nhiều cơ quan với nhiều thành quả. Hạch bạch huyết,
nhân tuyến giáp và ung thƣ tuyến tiền liệt đã đƣợc chẩn đốn thành cơng với
tạo hình đàn hồi. Hình căng của mảng xơ vữa và thành mạch đƣợc tạo ra nhờ
sử dụng mạch đập tự nhi n của các mạch máu thay vì dùng áp lực trực tiếp. Nỗ

lực đánh giá độ căng có tính định lƣợng bằng cách sử dụng chỉ số căng trong
một tổn thƣơng với sự căng trong mô liền kề giúp chẩn đốn tổn thƣơng, nhƣng
chƣa có sự đồng thuận thực sự tr n chỉ số sử dụng hoặc giá trị nào đại diện cho
ngƣỡng chẩn đoán. Những cải tiến hơn nữa trong cả chất lƣợng hình ảnh và
định lƣợng có thể dự kiến đƣợc.

2 1 2 Siêu âm đàn hồi động
Thông thƣờng, phƣơng pháp tạo ảnh đàn hồi động có thể đƣợc chia thành
2 loại tùy theo phƣơng pháp kích thích đó là kích thích b n ngồi hoặc b n
trong. Kích thích b n ngồi đƣợc thực hiện với rung động đƣợc tạo ra ở ranh
giới b n ngồi cơ thể. Trong khi đó, kích thích b n trong gây ra bởi rung động
gây ra b n trong vật thể, ví dụ bức xạ, lực từ hoặc thơng qua năng lƣợng cơ học


20

của rung động đƣợc kết hợp thông qua một kim đƣợc ch n vào mô trong cơ thể
con ngƣời.
Phương pháp kích thích nội
ó một số phƣơng pháp tiếp cận kích thích sóng nội. Dời chỗ vật liệu
trong vật thể có thể đƣợc tạo ra bằng bộ rung sử dụng kim hoặc que thủy
tinh[6] đƣợc sử dụng để ƣớc lƣợng MS trong cơ thịt bò bằng phƣơng pháp tạo
ảnh sử dụng sóng biến dạng. Vận tốc sóng biến dạng dọc theo cơ bị lớn hơn
sóng khi cắt qua cơ bị khi thực hiện ƣớc lƣợng CMS theo cả hai hƣớng.
Trong nghi n cứu khác để ƣớc lƣợng tính chất đàn hồi nhớt của xơ hóa
gan trong mơ hình động vật [28] sử dụng bộ điều khiển kim cho thấy, độ cứng
của mơ gan tăng l n một cách có hệ thống với mức độ xơ hóa gan. ách tiếp
cận xâm lấn này tạo sự dịch chuyển trong tần số 10-500 Hz. Tuy nghi n
phƣơng pháp này bị giới hạn bởi giới hạn của chuyển động cơ học khi kim có
thể bị trƣợt ở tần số rung cao hơn.

Một số khác sử dụng phƣơng pháp lực bức xạ cổ điển, hoặc bằng cách
dịch chuyển vật tán xạ lớn hoặc các vật liệu tán xạ yếu nhƣ mô. ả hai phƣơng
pháp đều dựa tr n việc truyền động lƣợng từ xung nén thông qua sự tán xạ hoặc
tƣơng tác hấp thụ giữa sóng và mô [10,21] .
Một phƣơng pháp tƣơng tự đƣợc thực hiện [9] đã ƣớc tính đƣợc tính chất
nhớt của của các gelatin phantoms trong dải tần số l n đến 1kHz. ác phƣơng
pháp này có thể đƣợc sử dụng để ƣớc tính các tính chất của vật liệu có CSM
trung bình xung quanh khối. Phƣơng pháp này cung cấp thơng tin trung bình về
khơng gian xung quanh đối tƣợng bị dịch chuyển.
ARFI (acoustic radiation force impulse imaging ) [13] sử dụng si u âm
tập trung để thực hiện lực bức xạ cục bộ trong mơ, nơi mà xung lƣợng sóng
đƣợc truyền qua sự suy giảm. Kết quả của sự dịch chuyển mô đƣợc ánh xạ
bằng phƣơng pháp dựa tr n tƣơng quan si u âm. Sự dịch chuyển mô tỉ lệ
nghịch với độ cứng của mơ , trong đó một vùng mơ cứng thể hiện sự dịch
chuyển ít hơn so với vùng mô mềm hơn. ây là đánh giá định tính về độ đàn
hồi. Một số phƣơng pháp khác dựa tr n phƣơng pháp tiếp cận RFI đã đƣợc
phát triển và một số trong đó đã đƣợc thực hiện lâm sàng. Kĩ thuật dựa tr n
ARFI [8] đƣợc đặt t n là si u âm cắt hình ảnh SSI ( supersonic shear imaging ),
đã đƣợc thực hiện trong các hệ thống lâm sàng. ách tiếp cận là tạo ra sóng
biến dạng bán phẳng sử dụng kích thích lực bức xạ li n tiếp, kết quả đƣợc thu
qua máy quét si u âm si u nhanh (5000frame/s). Từ đó họ có thể cung cấp


21

đƣợc modul đàn hồi của vật liệu. Gần đây họ đã đề xuất mở rộng phƣơng pháp
để phát triển quang phổ sóng biến dạng , có thể tái tạo đặc tính đàn hồi nhớt của
vật liệu từ ROI.
Khả năng tạo sóng biến dạng cục bộ cung cấp khả năng ƣớc lƣợng tính
chất tính chất của vật liệu tốt hơn so với phƣơng pháp ngồi. ó vài lý do cho

việc này. ác mơ nằm sâu b n trong cơ thể có thể đƣợc tạo ảnh tr n băng thông
lớn hơn của sóng biến dạng kích thích ngoại trong điều kiện thực tế có tần số
thấp hơn 100 Hz . Hơn nữa, việc truyền sóng cục bộ cho phép ƣớc lƣợng chính
xác các tính chất của vật liệu so với kích thích b n ngồi, nơi các đặc tính sóng
có thể bị thay đổi đáng kể do mơi trƣờng truyền sóng.
Giới hạn của phƣơng pháp kích thích nội phụ thuộc vào phƣơng pháp
thực hiện. Thách thức của việc áp dụng phƣơng pháp này là việc tạo ra đủ lực
bức xạ để dời chỗ các mô nằm sâu trong phạm vi rộng của độ cứng, tính chất
xâm lấn của kim rung , việc theo dõi dịch chuyển mô nhỏ.
2.1.2.2 Phương pháp ngoại
Phƣơng pháp ngoại kích thích sóng biến dạng là đặc trƣng của kĩ thuật
tạo ảnh dựa tr n cộng hƣởng từ MRI đƣợc gọi là MRE (Magnetic Resonance
Elasography). Kĩ thuật tạo ảnh sử dụng sóng biến dạng dựa tr n bộ rung ngồi
trong dải tần 10-1000Hz. Thuộc tính sóng trong miền khơng gian, thời gian
đƣợc ghi lại. ác thành phần của vecto vận tốc đƣợc thu thập trong các giai
đoạn của tín hiệu kích thích. Thuộc tính đàn hồi nhớt của vật liệu thu đƣợc
bằng cách đảo ngƣợc phƣơng trình sóng. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để tái
tạo đặc tính đàn hồi nhớt của vật liệu.
Phƣơng pháp đảo ngƣợc trực tiếp đƣợc sử dụng rộng rãi trong phƣơng
pháp MRI, nhiều nghi n cứu đã đƣợc thực hiện trong việc mô tả đặc tính mơ
của vật liệu. Nghi n cứu [12] đã sử dụng sóng biến dạng để nghi n cứu độ
cứng của não và thấy rằng chất trắng ƣớc tính cứng hơn chất xám. Sóng cơ học
tần số thấp đƣợc sử dụng [18] để nghi n cứu tính chất đàn hồi nhớt của các tổn
thƣơng vú trong cơ thể. Dựa tr n mẫu của 15 bệnh nhân, có thể phân biệt đƣợc
giữa tổn thƣơng lành tính và tổn thƣơng ác tính dựa tr n độ tƣơng phản trong
modul đàn hồi. Theo ƣớc tính, modul đàn hồi của mơ ác tính lớn gấp ba lần
modul đàn hồi của u xơ hoặc mô vú xung quanh. Mặt khác, độ nhớt động đƣợc
tái tạo cho thấy khơng có sự khác biệt tƣơng phản giữa các loại mô khác nhau.

22

Nghi n cứu lâm sàng [20] xác định giá trị của MRE cùng với tăng
cƣờng tƣơng phản MRI cho thấy kết hợp MRE và MRI làm tăng hiệu suất
chuẩn đoán. Theo nghi n cứu[26], sóng biến dạng tần số 85 Hz đƣợc sử dụng
nhằm ƣớc lƣợng đặc tính đàn hồi nhớt của các khối u gan. Phân tích thống k
thực hiện tr n các giá trị độ đàn hồi nhớt để phân biệt gan bình thƣờng, xơ gan,
khối u lành tính, ác tính. Họ phát hiện khối u gan ác tính có độ cứng trung bình
cao hơn đáng kể so với khối u lành tính, gan bị xơ hóa và mơ gan bình thƣờng.
Gan bị xơ có giá trị chồng chéo trong khu vực u lành tính và ác tính.
Một trong những hạn chế của phƣơng pháp kích thích ngồi để kích thích
sóng biến dạng đó là giới hạn kĩ thuật của tần số thấp. Theo đó, độ suy giảm
cao của sóng biến dạng làm giảm khả năng truyền đến các cơ quan ở xa bề mặt
cơ thể. Th m vào đó, thời gian thu thập dài của MRI giới hạn thu thập sóng đơn
< 100 Hz. Thời gian thu 3D của MRI khơng đƣợc áp dụng cho chuẩn đốn lâm
sàng, hầu hết các nghi n cứu sử dụng 1D hoặc 2D để giảm thời gian thu.
Phƣơng pháp tạo ảnh đàn hồi động sửu dụng kích thích ngồi cũng đƣợc
sử dụng trong si u âm. Nghi n cứu về truyền sóng biến dạng trong gelatin và
cơ của thịt bị và cho thấy phƣơng pháp này có thể ƣớc lƣợng đƣợc thuộc tính
đàn hồi nhớt của mơ. Họ sử dụng phƣơng pháp đảo ngƣợc trực tiếp 1D với tần
số sóng biến dạng 50-500Hz, sử dụng máy dò si u âm để phát hiện chuyển
động mơ nhanh đƣợc gây ra bởi sóng biến dạng tần số thấp.
Mặc dù tạo ảnh si u âm đàn hồi tĩnh đã đƣợc rộng rãi triển khai thực hiện
và áp dụng cho các cơ quan nông, phƣơng pháp này khó sử dụng sâu trong cơ
thể, và chất lƣợng hình ảnh đã khơng đƣợc chứng minh là có giá trị trong phát
hiện bệnh cơ quan lan toả, nhƣ chai gan. Do đó cần sử dụng đến phƣơng pháp
si u âm đàn hồi động dùng sóng biến dạng tác động ngoại. ây cũng là nội
dung chủ yếu của chƣơng III.

23

2.2. ơ sở ước lượng
2.2.1.Giới thiệu.
ặc tính cơ của mơ mềm bao gồm độ đàn hồi và độ nhớt, đây là hai đặc
tính quan trọng trong việc chuẩn đốn bệnh lý của mô. Phƣơng pháp tạo ảnh
đàn hồi sử dụng sóng biến dạng –SWEI (Shear Wave Elastography) đƣợc phát
triển để ƣớc lƣợng các tham số tr n[7]. Phƣơng pháp này đã đƣợc ứng dụng
trong chuẩn đoán y khoa [19].
Shear Wave Elastography có thể thu đƣợc chuyển động truyền sóng âm
biến dạng (shear wave) trong mô mà cho đến nay chƣa có kỹ thuật nào khác có
thể làm đƣợc. Shear Wave Elastography thu và xác định tốc độ lan truyền của
sóng biến dạng (shear wave), từ đó đo đƣợc độ đàn hồi mơ theo đơn vị
kilopascals.
Sóng biến dạng đƣợc tạo ra và đo theo sơ đồ hình 2.2. Một cái kim bằng
thép khơng gỉ có đƣờng kính 1.5mm và dài 13 cm đƣợc gắn vào bộ chấp hành
(actuator). Bộ chấp hành này đƣợc điều khiển bằng bộ phát sóng có tần số từ
50Hz đến 450Hz, bi n độ điện áp khoảng từ 5V đến 15V. Theo đó, kim sẽ rung
dọc theo trục z và truyền sóng biến dạng vào mơ. Vận tốc của sóng biến dạng
tại một vị trí sẽ đƣợc đo bằng một máy si u âm Doppler [14].

Hình 2.2. Sơ đồ thực nghiệm tạo và đo sóng biến dạng