Tìm kiếm tài liệu miễn phí

CTSL - Chương trình mô phỏng tạo ảnh cắt lớp bằng X-quang và ứng dụng khảo sát ảnh giả

Máy chụp cắt lớp CT là thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại được sử dụng phổ biến hiện nay trong y tế. Nội dung giới thiệu một chương trình mô phỏng sự tạo ảnh cắt lớp thông qua các thuật toán đặc trưng nhằm tạo một công cụ phục vụ đào tạo hỗ trợ người dùng hiểu rõ về nguyên lý và tính năng kỹ thuật của thiết bị CT. Chương trình đã tạo điều kiện mô phỏng một số trường hợp ảnh giả giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về bản chất và cách thức nhận biết hoặc loại trừ các ảnh giả phổ biến.



Đánh giá tài liệu

0 Bạn chưa đánh giá, hãy đánh giá cho tài liệu này


  • 5 - Rất hữu ích 0

  • 4 - Tốt 0

  • 3 - Trung bình 0

  • 2 - Tạm chấp nhận 0

  • 1 - Không hữu ích 0

Mô tả

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 9, SỐ 8 -2006

CTSL - CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TẠO ẢNH CẮT LỚP BẰNG X-QUANG
VÀ ỨNG DỤNG KHẢO SÁT ẢNH GIẢ
Võ Nhật Quang (1), Huỳnh Quang Linh (2)
(1) Bệnh viện Nhi đồng 1, Tp.HCM
(2) Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM
(Bài nhận ngày 26 tháng 01 năm 2006, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 23 tháng 08 năm 2006)

TÓM TẮT : Máy chụp cắt lớp CT là thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại được sử dụng
phổ biến hiện nay trong y tế. Nội dung giới thiệu một chương trình mô phỏng sự tạo ảnh cắt
lớp thông qua các thuật toán đặc trưng nhằm tạo một công cụ phục vụ đào tạo hỗ trợ người
dùng hiểu rõ về nguyên lý và tính năng kỹ thuật của thiết bị CT. Chương trình đã tạo điều kiện
mô phỏng một số trường hợp ảnh giả giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về bản chất và cách thức
nhận biết hoặc loại trừ các ảnh giả phổ biến.
1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN
1.1 Nguyên lý hoạt động của CT

Hình 1. Nguyên lý hoạt động của máy quét [2]

Quá trình quét CT để tạo ra hình ảnh các lớp cắt trong một bệnh nhân bao gồm ba bước
chính sau đây :
ĐO ĐẠC Ö TÁI TẠO Ö HIỂN THỊ
1.1.1 Đo đạc
Bước đo đạc xác định độ suy giảm của tia X dọc theo nhiều đường hẹp hay cột vật chất
trong một lát cắt mỏng của bệnh nhân. Các độ suy giảm được tính toán từ các số đo cường độ
bức xạ đi vào và đi ra khỏi mỗi cột.
1.1.2 Tái tạo ảnh
Sự tái tạo ảnh liên quan đến sự biến đổi những số đo cột này thành các đặc tính suy giảm
của một dãy hay ma trận các thể tích nhỏ (được gọi là voxel) trong mỗi lát cắt của bệnh nhân.
1.1.3 Hiển thị và lưu trữ
- Bước hiển thị ảnh bao gồm việc hiển thị ảnh thường trên một màn hình dưới dạng hình
ảnh có độ xám khác nhau. Hình ảnh có thể được sao chép vào phim, đĩa hay băng từ.
- Thành phần hiển thị không những để hiển thị hình ảnh lên màn hình mà còn lưu trữ kết
quả lên phim hay các bộ nhớ kỹ thuật số.
- Các hình ảnh được lưu trữ ở 4096 mức (12 bit) để bao trùm hết phạm vi chức năng từ
không khí đến xương đặc.
Trang 21

Science & Technology Development, Vol 9, No.8- 2006

1.2 Các thuật toán
Kỹ thuật cắt lớp bao gồm các bước sau [1, 3]:

f(x,y)

pθ (t)

Hệ thống
chiếu

(Dữ liệu hình chiếu)

(Cơ thể cần chụp ảnh)

pθ (t)

fb(x,y)

Thuật toán
tái tạo ảnh

(Hình ảnh được tái tạo)

(Dữ liệu hình chiếu)

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý quá trình tái tạo ảnh

2. CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG CTSL
2.1 Cấu hình máy tính
Chương trình CTSL (Computed Tomography Scanner Learning) được viết bằng chương
trình tính toán kỹ thuật Matlab 7 chạy trên máy tính có cấu hình như sau:
- CPU Intel Pentium 4 – 2,6 GHz
- 256 MB RAM (nếu có bộ nhớ RAM lớn hơn, chương trình sẽ xử lý đồ hoạ nhanh hơn)
- Hệ điều hành Windows XP
Giao diện chương trình mô phỏng CTSS được trình bày ở hình 4.
2.2.Các bước thực hiện
CTSL bao gồm 4 phần nhỏ : Cơ bản về máy quét CT, Hoạt động, Demo, Mô phỏng
(CTSS).
CTSS sử dụng phương pháp chiếu ngược có lọc (FBP – Filtered Back-Projection) . Đây là
thuật toán đang được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng cắt lớp sử dụng các tia thẳng do độ
chính xác rất cao (hình 3).
2.2.1 Quá trình tạo dữ liệu hình chiếu

2.2.1.1 Bước 1: Chọn hình ảnh các phantom.
Vì đây là chương trình mô phỏng nên chúng ta sẽ không có được các dữ liệu thật từ máy
quét CT đưa vào. Do đó, CTSS cung cấp các phantom để từ đó có thể tạo ra các dữ liệu hình
chiếu. Có tất cả 13 phantom là ảnh của các vật thể với hình dạng và cấu trúc khác nhau để tạo
độ tin cậy cho chương trình.
2.2.1.2.Bước 2 : Chọn cấu hình quét
- Song song : Với cấu hình này, hàm radon trong Matlab được sử dụng để tạo ra dữ liệu
hình chiếu từ các phantom.
- Hình quạt : Với cấu hình này, hàm fanbeam trong Matlab được sử dụng để tạo ra dữ liệu
hình chiếu từ các phantom. Cấu hình này có hai loại : đẳng giác (equiangular) và đẳng tuyến
(equilinear).
2.2.1.3.Bước 3 : Chọn thông số chiếu t tuỳ theo cấu hình chiếu là song song hay hình quạt
Trang 22

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 9, SỐ 8 -2006

Hình 3. Lược đồ thuật toán FBP

Hình 4. Giao diện chương trình mô phỏng CTSS

2.2.1.4.Bước 4 : Tiến hành chiếu
Trên ô “Projection trace & Sinogram”, chúng ta sẽ lần lượt nhận được hình chiếu của
phantom ở các góc chiếu khác nhau và sau cùng là tập hợp tất cả các hình chiếu này để tạo
thành Sinogram.
2.2.2 Quá trình tái tạo ảnh
Trên cơ sở các dữ liệu chiếu đã có ở các bước trên, ta tiến hành quá trình tái tạo ảnh.
2.2.2.1.Bước 1 : Chọn bộ lọc bao gồm Ram-Lak, Cosine, Hamming, Hann và Shepp-Logan
2.2.2.2.Bước 2 : Chọn các thông số tái tạo
Các thông số tái tạo ảnh một phần phụ thuộc vào các thông số chiếu trước đó như là cấu
hình chiếu, góc quay, vv…
2.2.2.3 Bước 3 : Tiến hành tái tạo ảnh
- Trong ô “Reconstruction trace”, chúng ta sẽ lần lượt nhận được các hình ảnh tái tạo từ các
dữ liệu chiếu ở các góc chiếu khác nhau.
- Trong ô “Filtered reconstructed image”, hình ảnh tái tạo của phantom sẽ được hiển thị.
- Do quá trình tái tạo ảnh là một quá trình phức tạp nên sẽ có sai số. Sự khác biệt giữa hình
ảnh tái tạo và hình ảnh gốc (phantom) sẽ được hiển thị trong ô “Error image”.
Trang 23

Science & Technology Development, Vol 9, No.8- 2006

3 KẾT QUẢ

Sau đây là kết quả của một số hình ảnh được tái tạo đặc biệt là hình ảnh mô phỏng các
nhiễu ảnh phụ thuộc vào cấu hình và các thông số quét, cũng như các thông số tái tạo ảnh.
Các thuật ngữ viết tắt
RAI : Rotation Angle Increment
SS : Sensor Spacing
NR : Noise Ratio
VM : Vertical Movement
DN : Detector’s Number
FS : Frequency Scaling

SR : Scan Ratio
D : Distance
HM : Horizontal Movement
MA : Movement Angle
DC : Degradation Coefficient

3.1 Góc quay
3.1.1 Song song : Các thông số chọn : SR = 1; F = Ram-Lak; I = Linear; FS = 1

RAI = 1

RAI = 10

RAI = 15

Hình 5. Ảnh tái tạo với cấu hình quét song song

3.1.2.Quạt đẳng giác : Các thông số chọn : SR =1; SS = 1; D = 250; F = Ram-Lak; I =
Linear

RAI = 1

RAI = 4

RAI = 15

Hình 6.Ảnh tái tạo với cấu hình quét quạt đẳng giác

3.1.3 Quạt đẳng tuyến : Các thông số chọn : SR =1; SS = 1; D = 250; F = Ram-Lak; I =
Linear

RAI = 1

RAI = 10

Hình 7. Ảnh tái tạo với cấu hình quét quạt đẳng tuyến

Trang 24

RAI = 15

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 9, SỐ 8 -2006

Từ các kết quả trên chúng ta có thể kết luận được rằng nếu góc quay RAI càng nhỏ thì chất
lượng ảnh tái tạo càng cao.
3.2 Ảnh giả
3.2.1 Bệnh nhân dịch chuyển
Kết quả sau đây nhận được từ cấu hình song song và các thông số chọn như sau : RAI = 1;
SR = 1; F = Ram-Lak; I = Linear; FS = 1

HM = 10, MA = 10

HM = 10, MA = 20

HM = 20, MA = 10

HM = 10, MA = 60

Hình 8. Sinogram và ảnh bị nhiễu ở các mức khác nhau

3.2.2 Chùm tia quét không bao trùm hết bề rộng lớn nhất của bệnh nhân

3.2.2.1 Cấu hình song song và RAI = 1, Ram-Lak, Linear

SR = 0.5

SR = 0.6

Hình 9. Ảnh bị nhiễu với cấu hình song song

3.2.2.2 Cấu hình quạt đẳng giác và RAI = 1; SS = 1; D = 250

SR = 0.5

SR = 0.6

Hình 10. Ảnh bị nhiễu với cấu hình quạt đẳng giác

Trang 25

Tài liệu cùng danh mục Y khoa - Dược

VẬT LÝ TRỊ LIỆU NỘI SOI KHỚP GỐI

Tham khảo tài liệu 'vật lý trị liệu nội soi khớp gối', y tế - sức khoẻ, y dược phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả


PREDNISON

Prednison là 17,21-dihydroxypregna-1,4-dien-3,11,20-trion, phải chứa từ 97,0 đến 103,0% C21H26O5, tính theo chế phẩm đã làm khô. Tính chất Bột kết tinh đa hình, trắng hay gần như trắng. Thực tế không tan trong nước, khó tan trong ethanol 96% và methylen clorid.


SẨY THAI TỰ PHÁT

1/ SẨY THAI LÀ GÌ ? Là sự chấm dứt thai kỳ trước khi thai đạt được trọng lượng và mức độ thành thục tương hợp với sự sinh tồn : tuổi thai nghén dưới 20 tuần hoặc trọng lượng thai nhi dưới 500 g. Sẩy thai có thể tự phát hay ngẫu nhiên (spontaneous), do điều trị (therapeutic), hoặc do chọn lựa (elective).


Bài giảng Đại cương về Bệnh tim bẩm sinh - Nguyễn Lân Hiếu

Bệnh tim bẩm sinh là một trong những dị tật hay gặp nhất trong các dị tật bẩm sinh. Bài giảng Đại cương về Bệnh tim bẩm sinh do Nguyễn Lân Hiếu thực hiện, trình bày về những điều cần ghi nhớ đầu tiên về bệnh tim bẩm sinh, phân loại bệnh tim bẩm sinh, chuẩn đoán xác định các bệnh tim bẩm sinh,...Mời bạn đọc cùng tham khảo.


Viêm cột sống dính khớp – Phần 1

Tham khảo tài liệu 'viêm cột sống dính khớp – phần 1', y tế - sức khoẻ, y dược phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả


Ebook Mô - Phôi (Phần Mô học): Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1 cuốn sách "Mô - Phôi (Phần Mô học)", phần 2 giới thiệu tới người đọc các nội dung: Hệ tiêu hóa, hệ tiết niệu, hệ nội tiết, hệ sinh dục nam, hệ sinh dục nữ, hệ thần kinh,.... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.


Bài giảng Thực hành bào chế 1 (Dùng cho học sinh trung cấp dược)

(NB) Bài giảng Thực hành bào chế 1 (Dùng cho học sinh trung cấp dược) bao gồm những bài thực hành về dung dịch Dalibour và dung dịch Lugol, pha cồn, cồn quế, siro đơn - pitio cồn quế, siro iodotanic, thuốc bột sát trùng da, thuốc nhỏ mắt kẽm sulfat 0.5%.


Bệnh Viêm tụy

Bệnh viêm tụy dùng để chỉ tình trạng viêm của tụy. Tụy nằm ở phần bụng trên, sau dạ dày, có vai trò quan trọng trong tiêu hóa. Tụy là một tuyến tiết ra hai loại chất chính: dịch tiêu hóa và hormon tiêu hóa. Dịch tiêu hóa bao gồm enzyme và bicarbonate. Chúng đi qua ống tụy để vào tá tràng.


Thực hành x quang tim mạch part 7

Tham khảo tài liệu 'thực hành x quang tim mạch part 7', y tế - sức khoẻ, y dược phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả


Giáo trình hình thành quy trình sử dụng kháng sinh với triệu chứng của viêm kết mạc p3

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hình thành quy trình sử dụng kháng sinh với triệu chứng của viêm kết mạc p3', y tế - sức khoẻ, y dược phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả


Tài liệu mới download

Từ khóa được quan tâm

Có thể bạn quan tâm

ĐẶC ĐIỂM BỆNH PHONG
  • 27/07/2011
  • 55.179
  • 714
Các mẫu mủ và chất dịch
  • 29/03/2014
  • 92.772
  • 578
CO GIẬT
  • 05/08/2011
  • 99.095
  • 342

Bộ sưu tập

Danh mục tài liệu