Nghiên cứu xử lý ảnh spect tim trong hỗ trợ chẩn đoán bệnh động mạch vành744

X ạ hình tưới máu cơ tim Myocardial Perfusion Imaging là phương pháp chẩn đoán bệnh thiếu máu cơ tim cục b không ch y ộ ảmáu có độ nhạy và độ đặc hi u caoệ.. Độ chu n xác cẩ ủa các bước

Công trình được hoàn thành tại:

Luận án được b o v trướả ệ c Hội đồng đánh giá ậ lu n án tiến

sĩ ấp Trườc ng h p tọ ại Trường Đạ ọi h c Bách khoa Hà N i ộ

Vào hồi 8 giờ 30 phút, ngày 11 tháng 03 năm 2021

Có th tìm hi u lu n án tể ể ậ ại thư viện:

1 Thư viện T Quang Bạ ửu Trường ĐHBK- Hà N i ộ

2 Thư viện Qu c gia ố Việt Nam

M Ở ĐẦU

Lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu

Bệnh động m ch vành là b nh lý tim m ch hay g p nh t, là ạ ệ ạ ặ ấnguyên nhân gây t ử vong hàng đầu trên th ếgiới T ổchức y t ế thế giới

ước tính có t i 3,8 triớ ệu đàn ông và 3,4 triệu ph n ụ ữchết vì bệnh động

m ch vành mạ ỗi năm Tại các nước ở ắ B c M và Tây Âu, t l ỹ ỉ ệ chết vì bệnh này đã giảm nhưng tại các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam, t l ỉ ệ này đang tăng nhanh với ước tính ch ra r ng kho ng 82% ỉ ằ ả

t l ỉ ệ chết vì bệnh động mạch vành trong tương lai

X ạ hình tưới máu cơ tim (Myocardial Perfusion Imaging) là phương pháp chẩn đoán bệnh thiếu máu cơ tim cục b không ch y ộ ảmáu có độ nhạy và độ đặc hi u caoệ Kỹ thuật này được th c hi n r ng ự ệ ộrãi tại các nước phát tri n b i nh ng giá tr ể ở ữ ị chẩn đoán nó mang lại Tuy nhiên, k thu t x ỹ ậ ạ hình tưới máu cơ tim là mộ ỹt k thu t khó, trậ ải qua nhiều bước th c hi n t ự ệ ừ dược ch t phóng x , ghi hình, x lý hình ấ ạ ử

ảnh và c k t quđọ ế ả Độ chu n xác cẩ ủa các bước này ảnh hưởng tới độchính xác c a chủ ẩn đoán Trong các yế ốu t làm giảm độ chính xác của chẩn đoán thì nhiễu suy gi m trong khi ghi hình và sai sót ch quan ả ủ

của bác sĩ đọc k t qu là nh ng y u t quan tr ng gây ế ả ữ ế ố ọ ảnh hưởng tới chất lượng chẩn đoán

M t, nhi u suy gi m là hiộ ễ ả ện tượng suy giảm photon khi đi qua các t ổ chức mô có t ỉ trọng khác nhau, làm cho các photon không đến được các đầu dò c a máy ch p c t l p phát x ủ ụ ắ ớ ạ vi tính đơn photon (SPECT), dẫn đến phân b phóng x ố ạ ở cơ tim ghi bởi máy SPECT không chính xác Để ả gi i quy t vế ấn đề này, nhi u giề ải pháp đã được đưa ra như chụp n m s p, c i ti n thu t toán tái t o và hi u qu nh t ằ ấ ả ế ậ ạ ệ ả ấbây gi là g n thêm m t máy ch p c t l p vi tính (CT) vào cùng máy ờ ắ ộ ụ ắ ớSPECT Tuy nhiên, giá thành máy SPECT s ẽ tăng lên đáng kể, kèm theo đó là các chi phí về phòng ốc và làm tăng nguy cơ mất an toàn

b c xứ ạ…Thêm vào đó, theo thống kê, s ố lượng máy SPECT đơn thuần đang chiếm kho ng 80 % trên th gi i nên gi i quyả ế ớ ả ết được nhi u suy ễgiảm mà v n t n dẫ ậ ụng được những máy này có ý nghĩa quan trọng Hai, sai sót ch quan củ ủa bác sĩ bắt nguồn trình độ chuyên môn,

độ ph c t p c a hình ứ ạ ủ ảnh, s lượng b nh nhân l n, kh ố ệ ớ ả năng tập trung, tâm tr ng, s c khạ ứ ỏe…Theo thống kê Hoa K , sai sót chở ỳ ẩn đoán chung ước tính vào khoảng 10 đến 15% và trong tim m ch hạ ạt nhân là

30 % Gi i pháp h phân lo i b nh nhân có tả ỗ trợ ạ ệ ổn thương và không

có tổn thương được phát tri n nhể ằm giúp bác sĩ ra quyết định trên ảnh

SPECT tim V ề cơ bản gi i pháp h này giả ộtrợ ống như người đọc th ứ

2 có nhi m vệ ụ xác định tổn thương trên hình ảnh SPECT tim

Vì v y, mậ ục đích chính của luận án là đề xu t m t gi i pháp loấ ộ ả ại

b nhi u suy giỏ ễ ảm mà không dùng đến máy CT, t n dậ ụng được nh ng ữmáy SPECT thông thường và gi i pháp h ả ỗtrợ bác sĩ ra quyết định trên ảnh SPECT tim Tuy nhiên, để ả gi i quyết được hai vấn đề trên, vi c ệxây dựng cơ sở d ữliệu nh m th nghi m các thu t toán là r t c n thi ằ ử ệ ậ ấ ầ ết.Đối tượng và ph m vi nghiên c u c a luạ ứ ủ ận án

Đối tượng nghiên c u c a luứ ủ ận án đặc trưng hình ảnh SPECT tim,

mô hình trong l c nhi u và phân l p ọ ễ ớ

Phạm vi nghiên c u c a lu n án là d ứ ủ ậ ữliệu t i khoa Y h c H t nhân, ạ ọ ạ

B nh việ ện Trung ương Quân đội 108 t ừ năm 2015 tới nay, các mô hình học máy được áp dụng trong lĩnh vực th giác máy tính trong nh ng ị ữnăm gần đây, đặc bi t là các mô hình trong l c nhi u trong ch p c t ệ ọ ễ ụ ắ

- Vấn đề ử x lý nhi u suy gi m trên nh SPECT tim b ng deep ễ ả ả ằlearning được nghiên cứ ổu t ng th , có h ể ệthống trên một cơ sở dữ ệ li u

lớn, độ chính xác cao, th c hi n t i mự ệ ạ ột cơ sở y h c h t nhân tin c y ọ ạ ậ

Mô hình l c nhiọ ễu được đề xuất có độ chính xác tương đương việc lắp thêm m t máy ch p c t lát CT cùng thu t toán ph c t p vào máy ộ ụ ắ ậ ứ ạSPECT thông thường

- Vấn đề ỗ h trợ bác sĩ trong trả ờ l i kết qu x ả ạ hình tưới máu cơ tim được nghiên c u t ng thứ ổ ể Điều đó được th hiể ện thông phương pháp phân lo i tạ ổn thương hay không tổn thương được đề xu t ấ

V ề ý nghĩa thực tiễn:

- T p d ậ ữliệu SPECT tim được công b rố ộng rãi là động lực để phát tri n các thu t toán h c máy c a các nghiên c u xể ậ ọ ủ ứ ử lý nhi u suy gi m, ễ ả

h ỗtrợ chẩn đoán sau này

- Giải pháp hi u ch nh nhi u suy gi m b ng mô hình deep learning ệ ỉ ễ ả ằmang l i nhiạ ều ý nghĩa thực tiễn như giảm li u chi u x cho b nh nhân, ề ế ạ ệ

giảm chi phí mua s m thi t b , chi phí xây d ng phòng c bắ ế ị ự ố ảo đảm an toàn bức x , t n dạ ậ ụng và phát huy được những máy SPECT đơn thuần

s n có, là c m hẵ ả ứng để phát tri n các th h máy SPECT ti p theo ể ế ệ ếtrong tương lai, m r ng áp dở ộ ụng để hi u ch nh suy gi m cho nh ệ ỉ ả ảPET/CT ảnh PET/MR…

- Giải pháp h ỗtrợ ẩn đoán sẽ ch phân loại có tổn thương hay không

có tổn thương cơ tim trên ảnh SPECT tim Các bác sĩ sẽ t p trung phân ậtích nhiều hơn vào các trường h p nghi ng , giợ ờ ảm sai sót, tăng độchính xác chẩn đoán

C u trúc lu n án ấ ậ

Luận án bao gồm 4 chương, chương 1 trình bày tổng quan v ề

bệnh động mạch vành, các phương pháp chẩn đoán, phương pháp xạhình tưới máu cơ tim bằng máy SPECT, các h n ch ạ ế và phương pháp

h ỗ trợ Chương 2 của lu n án trình bày xây d ng b ậ ự ộ cơ sở ữ d liệu SPECT tim làm cơ sở để ử th nghiệm và đánh giá các thuật toán h c ọmáy Tiếp theo, chương 3 đề xu t mô hình l c nhi u suy gi m cho các ấ ọ ễ ảmáy SPECT không có chức năng hiệu ch nh này bỉ ằng CT Chương 4

đề xu t 2 gi i pháp h ấ ả ỗ trợ chẩn đoán trên hình ảnh SPECT tim là nâng cao chất lượng hình ảnh cho máy SPECT thông thường và mô hình hỗ trợ ra quyết định nhằm nâng cao độ chính xác chẩn đoán Ph n cu i ầ ốcùng c a lu n án là k t luủ ậ ế ận và hướng phát tri n cể ủa đề tài

CHƯƠNG 1 ỔT NG QUAN V Ề PHƯƠNG PHÁP XẠ HÌNH TƯỚI MÁU CƠ TIM BẰNG MÁY SPECT

1.1 B nh lý ng m ch vành ệ độ ạ

Ở ầ h u hết các nước trên th giế ới, trong đó có Việt Nam, b nh ệ

động m ch vành CAD (coronary artery disease) là vạ ấn đề quan tâm hàng đầu c a y h c hiủ ọ ện đại vì t l m c ngày càng cao và là mỷ ệ ắ ột trong

nh ng nguyên nhân chính gây t vong, m t sữ ử ấ ức lao động V i b nh ớ ệnhân b bị ệnh động mạch vành, chi phí điều tr r t lị ấ ớn, đặc bi t là dành ệcho việc điều tr khi b nh mị ệ ở ức độ ặ n ng ho c bi n ch ng ặ ế ứ

Xơ vữa động m ch là nguyên nhân chính c a bạ ủ ệnh động m ch ạvành Xơ vữa động mạch làm dày thành động m ch, xâm l n d n vào ạ ấ ầtrong lòng m ch gây h p kh u kính, dạ ẹ ẩ ẫn đến giảm lưu lượng dòng chảy gây tri u ch ng thi u máu c c b ệ ứ ế ụ ộ cơ tim Thêm nữa, mảng xơ vữa cũng có thể ị b rách, v tỡ ạo điều ki n hình thành huy t kh i gây bít ệ ế ố

t c lòng m ch, dắ ạ ẫn đến bi n ch ng n ng n là nhế ứ ặ ề ồi máu cơ tim cấp (hình 1.1)

Hình 1.1 Bệnh động mạch vành

Có nhiều phương pháp để chẩn đoán bệnh động m ch vành, t ạ ừ

b nh s cệ ử ủa cơn đau thắt ngực, đến các xét nghi m chệ ẩn đoán không xâm lấn như điện tâm đồ, siêu âm, ch p cụ ộng hưởng t , xét nghi m ừ ệchẩn đoán xâm lấn như chụp m ch c n quang qua da, x ạ ả ạ hình tưới máu

cơ tim Mỗi xét nghiệm đều có những ưu, nhược điểm riêng Tuy nhiên, phương pháp xạ hình tưới máu cơ tim MPI đượ ử ục s d ng ph ổ

biến hơn cả trong các trường hợp nguy cơ trung bình và cao vì ữnh ng giá tr trong chị ẩn đoán nó mang lại

1.2 X ạ hình tưới máu cơ tim bằng máy SPECT

X ạ hình tưới máu cơ tim MPI (myocardial perfusion imaging)

b ng máy ch p c t l p phát x ằ ụ ắ ớ ạ đơn photon SPECT (single photon emission computed tomography) là k thuỹ ật dùng để đánh giá lượng máu nuôi tim có đầy đủ hay không trong lúc ngh ỉ ngơi và vận động (hình 1.2) K thuỹ ật này thường được ch định để tìm nguyên nhân đau ỉ

ngực cũng như sau nhồi máu cơ tim để kiểm tra vùng nào c a tim ủkhông nhận đủ máu hoặc đánh giá độ ộ r ng tổn thương cơ tim Bên

cạnh đó, kỹ thuật SPECT MPI còn được dùng để xác định xem động

m ch vành có b h p hay không và h p mạ ị ẹ ẹ ở ức độ nào

Hình 1.2 Quy trình x ạ hình tưới máu cơ tim Ngày nay, x ạ hình tưới máu cơ tim đã được ch p nh n, s d ng ấ ậ ử ụ

rộng rãi, được coi là phương pháp chẩn đoán không chảy máu có vai trò quyết định trong lâm sàng Các nghiên cứu lâm sàng đã đưa ra

nhi u b ng ch ng khoa h c thuy t ph c v s ề ằ ứ ọ ế ụ ề ự chính xác tiên lượng, định hướng điều tr và theo dõi bị ệnh động m ch vành cạ ủa phương pháp x ạ hình tưới máu cơ tim (bảng 1.1)

B ng 1.1.ả Độ nhậy, đặc hi u c a SPECT MPI trong chệ ủ ẩn đoán

bệnh động mạch vành

Các y u t ế ố ảnh hưởng tới độ chính xác chẩn đoán như liều lượng thu c, k thu t tiêm, k thu t ch p, kố ỹ ậ ỹ ậ ụ ỹ thu t x lý hình nh, chuyên ậ ử ảmôn bác sĩ, các nhi u phát sinh Trong ph m vi nghiên c u, tác gi ễ ạ ứ ảxin trình b y hai y u t ầ ế ố cơ bản góp ph n l n vào sai sót là nhi u do ầ ớ ễ

hi u ng suy gi m và y u t ệ ứ ả ế ố chủ quan của người đọc k t qu ế ả

Nhi u nh hi u ng suy gi m do biễ ả ệ ứ ả ến đổ ỉi t ng các mô mtrọ ềm gây ra làm gi m ả độ chính xác, độ đặ c hi u k thu t x ệ ỹ ậ ạ hình tưới máu

cơ tim Để kh c ph c nhi u suy gi m, các k thu t ch p SPECT MPI ắ ụ ễ ả ỹ ậ ụ

k t hế ợp điện tâm đồ ECG-gating MPI, ch p nụ ằm úp đượ ử ụng đểc s d

c i thi n khuyả ệ ết điểm này Phương pháp kết hợp ảnh chụp CT để hi u ệchỉnh suy gi m mả ới được phát tri n gể ần đây, đã tăng độ chính xác chuẩn đoán hơn so với các phương pháp hiệu ch nh trên Tuy nhiên, ỉ

s ố lượng máy s dử ụng phương pháp hiệu ch nh b ng CT còn h n ch ỉ ằ ạ ế

vì giá thành đắt lên nhi u, yêu cề ầu cao hơn cho phòng chụp và b o ả

đổi chiến lược điều tr sai, gây h u qu nghiêm tr ng ị ậ ả ọ

V i hai y u t gây ra sai sót trong chớ ế ố ẩn đoán SPECT MPI trình bày trên, vi c nghiên cở ệ ứu x lý hình ảử nh gi m nhi u suy gi m và h ả ễ ả ỗtrợ ả gi m sai sót ch quan của bác sĩ là n ữủ h ng yêu c u c p thiầ ấ ết

1.3. Giải pháp x lý nh SPECT tim trong h ử ả ỗ trợ chẩn đoán

108

Sestamibi / Tetrofosmin Tetrofosmin Tetrofosmin Sestamibi

Tl - 201 Sestamibi Sestamibi / Tl - 201 Sestamibi

Tl - 201 Tetrofosmin / Sestamibi

Trong những năm gần đây, cộng đồng trí tu nhân t o ệ ạ ở Việt Nam

đã có những bước phát tri n l n Các nghiên c u v h c máy nói chung ể ớ ứ ề ọ

và deep learning đang ngày càng nhiều, đi vào các lĩnh vực trong đó

có x lý nh y t Tuy nhiên, các nghiên c u mô hình h c máy trong ử ả ế ứ ọ

x lý ử ảnh SPECT tim thì chưa nhiề Nguyên nhân ban đầu u có th ểchỉ

ra là cơ sở ữ d liệu v ề lĩnh vực này còn r t h n ch , khó truy c p ấ ạ ế ậ Theo PubMed, s nghiên cố ứu trong lĩnh vực tim m ch h t nhân ạ ạnăm 2018 tăng gấp đôi so với tổng hai năm trước đó cho thấ ựy s quan tâm ngày càng tăng trong học máy V i góc nhìn hi n t i, theo tác giớ ệ ạ ảthì các nghiên cứu trước đây còn tồ ạn t i mộ ố điểt s m:

- Chưa có nghiên c u nào v hi u ch nh nhi u suy gi m b ng mô ứ ề ệ ỉ ễ ả ằhình h c máy trên m t t p d u l n H u h t nhọ ộ ậ ữ liệ ớ ầ ế ững phương pháp

hi u ch nh nhi u suy gi m hi n tệ ỉ ễ ả ệ ại đều b ng các bi n pháp k thuằ ệ ỹ ật thực hành y h c, x lý b ng ph n c ng và thu t toán không liên quan ọ ử ằ ầ ứ ậ

t trí tu nhân t o V ng d ng h c sâu trong hi u ch nh nhi u suy ới ệ ạ ề ứ ụ ọ ệ ỉ ễgiảm thì có m t nghiên cộ ứu nhưng bộ ữ d liệu quá ít với 65 m u ẫ

- D ữliệu đầu vào là nh c c ả ự Ảnh c c là kết qu c a mự ả ủ ột phép biến đổi theo hướng d n c a hẫ ủ ội tim m ch h t nhân Hoa K và Châu Âu t ạ ạ ỳ ừcác ảnh lát c t tim thành mắ ột ảnh t ng h p duy nh t Tuy nhiên, phép ổ ợ ấ

biến đổi này có nguy cơ làm mất thông tin trong quá trình biến đổi

N u ch ế ỉ đưa ảnh cực vào thì độ chính xác c a mô hình s ủ ẽgiảm xu ng ố

- Phương pháp thống kê định lượng như TPD, SRS, SSS, SDS dựa trên cơ sở ữ ệ d li u b nh nhân chu n cệ ẩ ủa nước ch t o máy SPECT, ế ạthông thường là Hoa K V ỳ ề đặc điểm sinh h c c a t ng chọ ủ ừ ủng người

là khác nhau nên cơ sở ữ d u chuliệ ẩn cũng khác nhau theo từng nước

Do v y, mô hình chậ ẩn đoán so sánh với TPD, SRS, SSS, SDS cũng nên áp d ng vụ ớ ừng đối tượi t ng c th ụ ể

- Thu t toán h c máy LogitBoot là m t thu t toán hậ ọ ộ ậ ọc máy cơ bản Các thu t toán hi n nay có hi u suậ ệ ệ ất cao hơn đã được phát tri n ể

- Mô hình thu t toán Deep Learning áp dậ ụng còn đơn giản, góp

ph n d n n k t qu ầ ẫ đế ế ả còn chưa cao

1.4 K t lu n ế ậ chương 1

T nhừ ững điểm h n ch trên k t h p v i nhạ ế ế ợ ớ ững điều ki n và yêu ệ

c u hi n t i, tác gi xuầ ệ ạ ả đề ất hướng nghiên c u sau: ứ

- Nghiên c u xây d ng b d u chu n SPECT MPI cứ ự ộ ữ liệ ẩ ủa người Việt Nam v i s mớ ố ẫ ớu l n theo tiêu chuẩn b d li u chu n ImageNet ộ ữ ệ ẩ

- Nghiên c u xây d ng mô hình l c nhi u suy gi m cho máy ứ ự ọ ễ ảSPECT thông thường

- Nghiên c u xây d ng mô hình phát hi n tứ ự ệ ổn thương, hỗ trợ chẩn đoán.

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG B Ộ CƠ SỞ Ữ D LI U SPECT TIM Ệ

r ng rãi, mang tính ch t cá nhân, ti p cộ ấ ế ận khó khăn Bên cạnh đó, nhi u nghiên c u lâm sàng ch ra m i chề ứ ỉ ỗ ủng người khác nhau có đặc điểm hình ảnh khác nhau Nghiên c u x lý ứ ử ảnh SPECT tim để h ỗ trợchẩn đoán cho người Vi t Nam thì c n thi t c n có bệ ầ ế ầ ộ d u SPECT ữliệtim mang đặc điểm người Vi t Nam ệ

V i nh ng vớ ữ ấn đề trên, để thực hi n nghiên c u xệ ứ ử lý ảnh SPECT tim trong h ỗtrợ chẩn đoán bệnh động m ch vành, tác gi ạ ả đã tiến hành xây d ng m t b d u chuự ộ ộ ữ liệ ẩn có kích thướ ớc l n ph c v các nghiên ụ ụ

c u h ứ ỗ trợ chẩn đoán SPECT tim Bộ ữ liệu này đượ d c xây d ng t ự ừ

nh ng ngu n d u uy tín nh t hi n t i t i Viữ ồ ữ liệ ấ ệ ạ ạ ệt Nam cũng như trong khu v c Bự ộ ữ ệu đượ d li c xây dựng d a trên các tiêu chu n c a b d ự ẩ ủ ộ ữliệu chuẩn ImageNet Dự ế ki n b d liệu SPECT tim có s mộ ữ ố ẫu 2000,

đủ ớn để đưa vào thử l nghi m các mô hình h c sâu thì m i bệ ọ ớ ảo đảm

độ tin c y c a các k t qu ậ ủ ế ả thống kê

2.2 Quy trình thu th p dậ ữ ệ li u

D ữliệu được thu th p t i khoa Y h c h t nhân - B nh viậ ạ ọ ạ ệ ện TƯQĐ

108, là đơn vị đầ u ngành c a c ủ ả nước về ỹ k thu t x ậ ạ hình tưới máu cơ tim b ng máy SPECT Khoa có các h ằ ệthống máy SPECT hiện đại như SPECT/CT OPTIMA, SPECT INFINIA, SPECT VENTRI, chuyên

d ng trong ch p SPECT tim ụ ụ Đội ngũ đọc k t qu x ế ả ạ hình tưới máu

cơ tim bao gồm 3 bác sĩ có ít nhất 10 năm kinh nghiệm, được đào tạo

ở các nước có ngành Y h c H t nhân phát triọ ạ ển như Mỹ, Nh t, Hàn ậQuốc, Úc Th i gian l y s li u là t ờ ấ ố ệ ừ năm 2015 tới nay trên 3 h ệ

thống ch p x hình tim là Infinia, Ventri và SPECT/CT Optima Riêng ụ ạ

d u t ữ liệ ừ máy SPECT/CT Optima được s dử ụng để thực hi n th ệ ửnghi m các mô hình hi u ch nh nhi u suy giệ ệ ỉ ễ ảm

Các quy trình trong thực hành lâm sàng được th c hi n nghiêm ự ệ

ng t, có ki m tra chéo giặ ể ữa các bước bảo đảm các khâu chu n b ẩ ị thực hành k thu t không có sai sót Quy trình ch p hình là quy trình chỹ ậ ụ ụp

2 ngày pha ngh và pha g ng sỉ ắ ức, theo hướng d n c a h i tim mẫ ủ ộ ạch

h t nhân Hoa K ACC/AHA/ ASNC (American College of ạ ỳCardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines) Tiêu chu n lo i tr là các m u ch ẩ ạ ừ ẫ ỉ chụp m t pha (ngh ộ ỉ

ho c g ng s c), không bặ ắ ứ ảo đảm chất lượng hình nh, thi u thông tin ả ếlâm sàng, không có k t qu ế ả

B d ộ ữliệu nghiên c u bao gứ ồm 2348 ca chụp SPECT tim t ừ năm

2015 tới 2020 được thống kê theo b ng 2.1 D ả ữliệu này là kết qu sau ả

h i ch n c a nhiộ ẩ ủ ều bác sĩ và đã là cơ sở để điề u tr cho b nh nhân ị ệNghiên cứu này được th c hi n v i s cho phép c a khoa Y h c Hự ệ ớ ự ủ ọ ạt nhân - B nh việ ện TƯQĐ 108

B ng 2.1:ả D ữ liệu nghiên c uứ

2.3 Quy trình x lý, chuử ẩn hoá d li u ữ ệ

X lý hình ử ảnh được th c hi n b i kự ệ ở ỹ thu t viên chậ ụp và được kiểm tra b i kở ỹ thuật viên trưởng với 15 năm kinh nghiệm theo hướng

d n c a h i tim m ch h t nhân Hoa K ASNC ẫ ủ ộ ạ ạ ỳ Bác sĩ đọc k t qu có ế ảthể hiệu ch nh l i v trí vùng quan tâm ch a tâm th t trái và m t ph ng ỉ ạ ị ứ ấ ặ ẳvan tim (Valve plane position) n u c n thi t T nh ng thi t l p này, ế ầ ế ừ ữ ế ậ

ảnh lát c t và nh cắ ả ực đượ ạc t o ra ph c v c k t qu x hình ụ ụ đọ ế ả ạ như hình 2.1

Trên màn hình chẩn đoán, các lát cắt và ảnh bản đồ cực được trình bày l p l i nhi u l n, t i các v trí khác nhau, không hi n th h t các ặ ạ ề ầ ạ ị ệ ị ế

ảnh lát c t Các thông tin bắ ệnh nhân như tuổi, giới tính, tên… kèm các ước lượng th ng kố ê được trình bày Nếu đưa tấ ảt c vào mô hình h c ọmáy s chi m r t nhi u tài nguyên Do v y, c n thi t l p protocol ẽ ế ấ ề ậ ầ ế ậchuyên lấy ảnh ph c v h c máy Tác gi k t h p v i chuyên gia t ụ ụ ọ ả ế ợ ớ ừ

hãng GE cùng với các bác sĩ đã thiế ập protocol chuyên dùng để ất l l y

ảnh, ch hi n th các nh lát c t và nh bỉ ệ ị ả ắ ả ản đồ ự c c (hình 2.2)

Hình 2.1 Ảnh lát c ắt, ảnh cực được trình bày theo protocol chẩn đoán

Hình 2.2 Protocol chuyên lấy ảnh cho h c máy ọ

Các thông tin không c n thi t trên nh s ầ ế ả ẽ được lo i b , ch có các ạ ỏ ỉlát nh theo các tr c và nh cả ụ ả ực được gi lữ ại để giảm khối lượng tính toán như so đồ hình 2.3 T p d li u 2D gậ ữ ệ ồm các panel kích thước 90x90x3x28 (90x90 là kích thướ ảc nh, 3 là 3 màu RBG, 28 là s lát ố

c t mắ ỗi ca) và nh cả ực 352x352x3 (352x352 pixel là kích thướ ảc nh

c c, 3 là 3 màu RBG).ự Đối v i nh ng bớ ữ ệnh nhân không đủ ố s lát cát

là 28, tác gi s thêm các ma trả ẽ ận 0 có kích thước tương đồng vào t p ậ

ảnh T ừ các bước như trên, tác giả thu được t p d u c t lát 2D, 3D ậ ữliệ ắ

và nh c c ả ự

Hình 2.3 Sơ đồ chu n hóa d u ẩ ữ liệ Bên c nh hình nh, các thông tin lâm sàng c a bạ ả ủ ệnh nhân như tuổi, gi i tính, các xét nghiệm trướớ c, bi n hiệ ện lâm sàng đều được thu thập Các thông tin cá nhân c a bủ ệnh nhân được lo i b bạ ỏ để ảo đảm tính riêng tư Ph n thông tin lâm sàng là các h s nguầ ệ ố y cơ, là dữ ệ li u

đầu vào b xung, k t h p v i d li u ổ ế ợ ớ ữ ệ ảnh để ọc máy đưa ra dự đoán hchính xác Do đó, thông tin lâm sàng sẽ được mã hóa theo d ng có ạ

ho c không có bi u hiặ ể ện, tương ứng v i mã 1 và 0 Các thông tin này ớ

s ẽ được đưa vào 1 file text có thứ t mự ã hóa như bảng dưới (b ng 2.2) ả

Bảng 2.2 Bảng mã hóa hệ số nguy cơ

2.4 G n nhãn d u ắ ữ liệ

B d u sau khi thu thộ ữliệ ập, được gán nhãn không có tổn thương hay có tổn thương Quá trình này, dựa trên vi c phân tích k t lu n chệ ế ậ ẩn đoán của bác s i v i t ng ca ch p Tuy nhiên do thu t ng y khoa ỹ đố ớ ừ ụ ậ ữtrong k t lu n cế ậ ủa bác sĩ không phải lúc nào cũng trực ti p ch ra tình ế ỉtrạng tổn thương của b nh nhân, việ ệc gán nhãn được d a trên thang ự

đo 5 bậc (0-bình thường, 1- có l ẽ bình thường, 2- không rõ ràng, 3- bất thường, 4- chắc ch n bất thường) Trong đó, 0 1 được xác địắ - nh không

có tổn thương, 2-4 có kh ả năng tổn thương Cách xác định này cũng

đã được th c hi n b i nghiên cự ệ ở ứu trước Ba bác sĩ tham gia nghiên cứu

s n hành g n nhãn tẽtiế ắ ổn thương hoặc không có tổn thương cho từng

m u K t qu gẫ ế ả ắn nhãn được ki m tra chéo giể ữa các bác sĩ, ki m tra ểchéo v i các xét nghiớ ệm điện tim, siêu âm tim để đạt được s ng ự đồthu n trên t t c các mậ ấ ả ẫu

B ng 2.3ả B ng phân lo i nhãn ả ạ

Phần m m h ề ỗtrợ g n nhãn d ắ ữliệu được t o ra vạ ới giao di n gi ng ệ ố

v i ph n mớ ầ ềm đọc tim chuyên d ng cụ ủa hãng GE Các bác sĩ sẽ xác

định b nh nhân có tệ ổn thương hay không tổn thương, có tổn thương thì thu c nhánh nào trong các nhánh RCA, LAD, LCX (hình 2.4) ộ

Hình 2.4 Phần m m g n nhãn d u b nh nhân ề ắ ữ liệ ệ

Không có tổn thương Có tổn thương

Chưa phát hiện hình ảnh thiếu máu cơ tim trên xạ hình Có khuyết xạ tại một vùng cơ tim nhưng không khẳng

định bị thiếu máu cơ tim

Chưa rõ hình ảnh thiếu máu cơ tim trên xạ hình Có khuyết xạ tại vùng cơ tim, nghi ngờ thiếu máu cơ

2.5 Xây dựng các tính năng của b ộ cơ sở ữ liệ d u

Trong lĩnh vực trí tu nhân t o nói chung, vi c th nghi m các ệ ạ ệ ử ệ

mô hình học máy đòi hỏi r t nhi u th i gian và công s c Các mô hình ấ ề ờ ứthi t k không t t s t n tài nguyên máy và th i gian hu n luy n rế ế ố ẽ ố ờ ấ ệ ất lâu Do vậy, phương pháp tiếp c n vậ ấn đề nghiên c u r t quan tr ng, ứ ấ ọlàm gi m th i gian nghiên cả ờ ứu và đạt hi u qu ệ ả cao Tuy nhiên, để có phương phương tiếp c n t t c n có nh ng thông tin t ậ ố ầ ữ ừ cơ sở ữ ệ d li u được trính xu t ra, ph c v cho viấ ụ ụ ệc định hướng, thi t k mô hình t t ế ế ốhơn

Trong b ộ cơ sở ữ d liệu SPECT tim, tác gi xây dả ựng các phương thức trích xu t s li u theo thông tin yêu cấ ố ệ ầu đưa vào ví d ụ như tuổi, nam, n , theo m t hay nhi u h s ữ ộ ề ệ ố nguy cơ… Bảng 2.4 dưới ví d v ụ ềcác đặc trưng bộ ữ ệ d li u SPECT tim

Bảng 2.7 Bảng thống kê thông tin của bộ dữ liệu

2.6 Nhận xét, đánh giá, so sánh b ộ cơ sở ữ d liệu

T nh ng tiêu chuừ ữ ẩn c a b d liệủ ộ ữ u chu n ImageNET, tác gi ẩ ả đã xây d ng b d ự ộ ữliệu SPECT tim B d ộ ữliệu SPECT tim có m t s ộ ố đặc điểm sau:

V ề kích thước, b d liệu SPECT tim trong lu n án có 2348 mộ ữ ậ ẫu đáp ứng yêu c u v s mầ ề ố ẫu để đưa vào mô hình học máy So sánh với các b d ộ ữliệu hi n có v SPECT tim c a tác gi Bentacur và Arsanjan ệ ề ủ ảtương ứng với 1638 và 1181 m u thì b d u c a luẫ ộ ữ liệ ủ ận án có s mố ẫu

m t s ộ ố lượng nh b d ỏ để ộ ữliệu đạt cân b ng hoàn toàn ằ

V ềchất lượng ảnh, b d ộ ữliệu trong luận án được thu th p tậ ại đơn

v y h c hị ọ ạt nhân uy tín, các bác sĩ lâu năm kinh nghiệm, h ệ thống SPECT hiện đại, chất lượng ảnh phân gi i cao Theo quy trình chả ụp