XỬ LÝ ẢNH Y TẾ doc

XỬ LÝ ẢNH Y TẾ?- Các thực thể tạo ảnh y tế medical imagingmodality khác nhau cung cấp các thông tin đặctính riêng biệt về các cơ quan bên trong hay củacác tổ chức mô.. - Độ tương phản và

XỬ LÝ ẢNH Y TẾ

(Medical Image Processing)

MỤC ĐÍCH

Y TẾ CƠ BẢN

MÁY TÍNH CÁC THUẬT TOÁN XỬ LÝ ẢNH

Y TẾ

TÀI 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 ĐIỂM

 Bài tập về nhà (viết)

 Thi kết thúc học kỳ

 Điểm danh

GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG 1

1.1 XỬ LÝ ẢNH Y TẾ?

- Các thực thể tạo ảnh y tế (medical imagingmodality) khác nhau cung cấp các thông tin đặctính riêng biệt về các cơ quan bên trong hay củacác tổ chức mô

- Độ tương phản và độ nhìn thấy của ảnh y tế phụthuộc vào thực thể tạo ảnh, hàm đáp ứng cũngnhư phụ thuộc vào các vùng bệnh lý

Ví dụ:

- Thăm khám vết rạn có thể ở khung xương sườn(chụp X-quang ngực) thì cần nhìn rõ cấu trúcxương cứng

(chụp X-quang vú) thì lại cần thấy rõ sự vi vôihóa, các khối bất thường, các cấu trúc mô mềm

 xử lý ảnh y tế

1.2 CÁC THỰC THỂ TẠO ẢNH Y TẾ

 Mục tiêu của tạo ảnh y tế: thu nhận các thôngtin hữu ích về các quá trình sinh lý hay các cơquan của cơ thể bằng cách sử dụng các nguồnnăng 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

Gamma-ray Imaging

Cosmic Rays

Các thực thể tạo ảnh

Source of Energy Used for Imaging

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

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI

XỬ LÝ ẢNH

KHỐI THU NHẬN ẢNH

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

Artifact chuyển động: thời gian thu thập dữ liệu

và độ phân giải của thực thể tạo ảnhphươngpháp 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 giữachất phóng xạ với mô

 Nguyên lý khác nhaumức thông tin cung cấpcũng khác nhau:

- SPECT, PET: ảnh có độ tương phản, chi tiết giảiphẫu kém

- CT scanner: ảnh có độ sắc nét hơn, độ phân giảichi 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 trựctiếp tới khả năng tạo ảnh

 Độ phi tuyến, hiệu suất thấp, thời gian phân rãdài, 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 khônggian và thời gian tốt nhất

 Quan trọng đối với việc làm giảm artifact trongảnh thông qua lọc tích cực và tiền xử lý

 Đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạoảnh

- Độ phân giải không gian: kích thước nhỏ nhấtcủa đối tượng mà toàn hệ thống (gồm cả quátrình tái tạo ảnh) có thể phân biệt được.

- Độ phân giải thời gian: thời gian để thu được tínhiệu để tạo thành 1 ảnh đơn

Không phải là thời gian tái tạo ảnh mà là thờigian để lấy mẫu tất cả thông tin cần thiết để táitạo ảnh

Ví dụ: X X ray CT scanner ray CT scanner

- Dựa vào số photon X-ray tới detector trong 1khoảng thời gian

- Quét: chùm song song, nón, xoắn ốc

- Thời gian quét khác nhaubù trừ giữa độ phângiải không gian và thời gian

Quét nhanh, độ phân giải không gian thấp vàngược lại

XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH

 Nhằm tăng cường thông tin chẩn đoán, hỗ trợcho việc diễn giải các ảnh y tế (thông thườnghoặc có sự trợ giúp của máy tính)

chẩn đoán, theo dõi can thiệp, điều trị khác nhau

- Hiểu được các quá trình sinh lý cùng với cácbệnh và phản ứng chống lại điều trị của chúng

Hệ quy chiếu ảnh

G, F: hệ quy chiếu ảnh miền ảnh, vật tương ứng được thể

hiện như là các vector cột

R, T: ma trận quay và ma trận trượt

Reconstructed Sectional Image

Cross-Radiation Source



x

y Radiating



z

Reconstructed Sectional Image



x

y Radiating

Object

Image

Schematic block diagram of an emission based image formation system (for fluorescence or nuclear medicine imaging modalities)

z

, y

, x

h z

, y

, y , x g

1.3 CÁC BƯỚC XỬ LÝ ẢNH

TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ

 Đánh giá việc xác định một đối tượng trên ảnh(vùng vi can xi hóa) hay một điều kiện sinh lýtrong kiểm tra chẩn đoán (ung thư)

- Positive: quan sát thấy đối tượng

- False: thực sự không có đối tượng

True Positive

True Negative False

Negative

False Positive

Ntot: tổng số chẩn đoán.

TPF: True Positive Fraction TPF  Notp Ntp

TPF

b a

c

Đường cong ROC(Receiver Operating Characteristic)