TIỂU LUẬN môn xử lý ẢNH GIẢM GIẢ ẢNH KIM LOẠI TRONG CT

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Giả ảnh kim loại Metal Artifact là hiện tượng gây ra bởi các vật liệu kim loại có trong người bệnh nhân khi thực hiện chụp cắt lớp vi tính CT, hình ảnh bị nhiễu có

Trang 1

GIẢM GIẢ ẢNH KIM LOẠI

TRONG CT

TIỂU LUẬN MÔN XỬ LÝ ẢNH

CBHD: TS Hoàng Thị Kiều Trang Tên HV: Cao Minh Thông – 20C34019 Trần Văn Tiến – 20C34021

Trang 2

NỘI DUNG BÁO CÁO

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT GIẢM GIẢ ẢNH KIM LOẠI

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN

2

Trang 3

 Giả ảnh kim loại (Metal Artifact) là hiện tượng gây ra bởi

các vật liệu kim loại có trong người bệnh nhân khi thực hiện chụp cắt lớp vi tính (CT), hình ảnh bị nhiễu có những vùng sáng, tối hoặc mất hình ảnh cục bộ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng hình ảnh thu được và làm ảnh hưởng đến kết quả chẩn đoán

1 Khái niệm

Hình 1 Ảnh nhiễu kim loại trong ảnh chụp cắt lớp CT vùng bụng với tâm thất trái được cáy thiết bị hỗ trợ [2]

3

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Trang 4

 Hiệu ứng làm cứng chùm tia: khi năng lượng trung bình của

chùm tia tăng (“cứng”) bởi vì các photon năng lượng thấp bị hấp thụ bới vật liệu kim loại

 Hiệu ứng tán xạ: sự suy giảm theo tán xạ Compton, làm thay

đổi đường đi của tia X và làm cho các photon truyền đi đập vào các đầu đò ghi nhận (detector) lệch khỏi tâm của tia tới

 Hiệu ứng nhiễu: Thông lượng photon được ghi nhận bởi các

detetor của CT theo phân bố Poisson, nên các số đếm photon thấp sẽ dẫn đến sai số thống kê tương đối cao

 Hiệu ứng thể tích cục bộ phi tuyến tính (NLPV): khi cạnh của

một vật thể kim loại nằm giữa các đường chiếu, gây ra sự biến thiên hệ số suy giảm tuyến tính vuông góc với hướng truyền tia X

1 Khái niệm

4

Trang 5

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT GIẢM GIẢ ẢNH KIM

LOẠI

 Thay thế các vật liệu cấy ghép trong bệnh nhân thành các vật

liệu cấy ghép khác trong từng trường hợp [2]

 Nhựa, xi măng sinh học hoặc những vật liệu Poly Methyl

Methacrylate (PMMA)…

 Nẹp cố định hay vít định hình thì các nhà nghiên cứu đã bắt

đầu tiếp cận với hướng kiểm tra các đặc tính của các vật liệu kim loại khác nhau như titan, thép không gỉ, vitallium,…

2.1 Tối ưu hoá vật liệu cấy ghép

Hình 2 Ảnh

CT được gắn các thanh thép không gỉ 5,5 mm (trái), titan 4,5 mm (giữa) và vitallium 4,5

mm (phải) [1]

5

Trang 6

Hình 3 Ảnh CT thu được từ nhóm nguyên cứu của Weese khi quét

phantom có chứa các ghim phẫu thuật lần lượt là thép không gỉ (SS),

tantalum (TA), titanium (Ti) và nhựa (Pl) [6]

6

Trang 7

2.2.1 Thay đổi thông số chụp

7

Trang 8

2.2.1 Thay đổi thông số chụp

8

Điều chỉnh thông số Ưu điểm Nhược điểm

Tăng năng lượng

chùm photon (kVp) Giảm cứng chùm tia và nhiễu Tăng liều cho bệnh nhân

Tăng dòng bóng phát

tia (mA) Giảm nhiễu Tăng liều cho bệnh nhân

Điều chỉnh pitch thấp Giảm nhiễu Tăng liều cho bệnh nhân

Giảm bề dày lát cắt Giảm một phần giả ảnh Tăng nhiễu

Mở rộng cửa sổ CT Tăng bề rộng và mức độ của cửa sổ Giảm độ phân giải tương phản

Bảng 1 So sánh khi thay đổi thông số chụp [1]

Trang 9

LOẠI

 Dùng hệ số hấp thụ được lấy từ hai nguồn năng lượng khác nhau,

hình ảnh đơn năng được tổng hợp thành ảnh ảo phổ đơn sắc

2.2 Cải thiện đầu vào

Hình 5 Giả ảnh do kim loại giảm khi năng lượng photon tăng trong ảnh trong ảnh đơn ngoại suy năng lượng từ CT năng lượng kép [1]

2.2.2 CT năng lượng kép

9

Trang 10

LOẠI

 CT đếm photon được thêm vào để tăng thêm năng suất ghi nhận

tương tác của các photon năng lượng thấp để tái tạo phổ năng lượng

2.2 Cải thiện đầu vào

Hình 6 Kết quả tái tạo của một phantom nha khoa chứa một răng với miếng trám kim loại hình tròn [1]

2.2.3 CT đếm photon

SPIR: Spectral-Driven Iterative Reconstruction

IR: Iterative Reconstruction

10

Trang 11

LOẠI

 Mô hình hoá nhiễu cục bộ bằng mô hình thích ứng.

 Áp dụng các bộ lọc từ thực nghiệm vào trong lâm sàng

 Các bộ lộc được nghiên cứu với các phương pháp tiếp cận khác nhau:

• ART (Algebraic Reconstruction Technique),

• IFS (Iterative Frequency Split–Normalized),

• LI-MAR (Linear Interpolation Metal Artifact Reduction)

11

Trang 12

LOẠI

 Mô hình hoá tán xạ và cứng chùm tia với các vật liệu kim loại khác

nhau với mô hình thích ứng.

 Hiệu chỉnh tán xạ và cứng chùm tia tương thích với thực tế

 Nội suy tuyến tính các phép chiếu bị lỗi do giả ảnh kim loại

2.3 Tiền xử lý dựa trên vật lý 2.3.2 Hiệu chỉnh tán xạ và cứng chùm tia

Hình 8 Hình ảnh CT gốc và qua hiệu chỉnh cứng chum tia của một

bệnh nhân có cột sống được cấy ghép vật liệu titan [1]

12

Trang 13

LOẠI

 Tạo nên bộ dữ liệu đồ thị Sinogram mới từ phép chiếu vùng lân cận hoặc

mô hình toán học tương đương sau khi chiếu để giảm giả ảnh.

2.4 Chiếu ảnh hoàn chỉnh 2.4.1 Nội suy

Hình 9 Ảnh thuật toán và kết quả minh hoạ thu được [9]

13

Trang 14

LOẠI

 Dùng dữ liệu đã nghiên cứu trước để thay thế dữ liệu ảnh bị mất, lỗi do vật

liệu kim loại

2.4 Chiếu ảnh hoàn chỉnh 2.4.2 Chiếu lặp

14

2.4.3 Chuẩn hoá

 Dùng hệ số hiệu chỉnh sau khi chiếu giả lập để áp dụng chuẩn hoá cho biểu

đồ Sinogram

Trang 15

LOẠI

 Loại bỏ phần giả ảnh, tạo vệt của kim loại ra khỏi ảnh, dùng các kỹ thuật

bên ngoài để tái dựng ảnh hoàn chỉnh

2.5 Dựng cấu trúc ảnh 2.5.1 Loại bỏ vật thể

15

2.5.2 Bù thống kê

 Sử dụng hàm thống kê để giảm dữ liệu ảnh tạo bởi kim loại nhưng bù lại

khi đưa vào quá trình tái tạo ảnh.

2.5.3 Ứng dụng kiến thức

 Ứng dụng nguồn dữ liệu ảnh CT đa dạng về vật thể kim loại trong phẫu

thuật để mô hình hoá chính xác hơn ảnh vật thể và ước tính dữ liệu ảnh chiếu

Trang 16

16

Trang 17

LOẠI

 Can thiệp và chỉnh sửa nhiễu và thang xám trên ảnh thông qua phần mềm

đã được nghiên cứu và cải tiến

2.6 Hậu xử lý ảnh 2.6.1 Trực tiếp

Hình 12 Ảnh CT xương chậu có cấy ghép coban- chrome với các phương pháp MAR khác nhau [1]

17

2.6.2 Hỗn hợp

 Kết hợp các phương pháp giảm giả ảnh kim loại với nhau dựa trên các điểm

mạnh và yếu của từng phương pháp để tạo ảnh tốt nhất, có ý nghĩa về mặt chẩn đoán lâm sàng

Trang 18

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN

 Các hướng nghiên cứu về MAR được phân loại thành sáu

nhóm kỹ thuật chính: tối ưu hóa các vật liệu cấy ghép, cải thiện đầu vào, tiền xử lý dựa trên tác động vật lý, chiếu ảnh hoàn chỉnh, dựng ảnh cấu trúc và hậu xử lý hình ảnh

 Có nhiều trường hợp các kỹ thuật MAR độc lập với nhau hoặc

cũng có những trường hợp các kỹ thuật MAR hỗ trợ cho nhau

để có thể đưa ra một kết quả hình ảnh tốt nhất, đảm bảo chất lượng hình ảnh ở trạng thái rõ nét nhất và có giá trị về mặt chẩn đoán lâm sàng

 Vẫn còn tồn tại nhiều thách thức lớn cho kỹ thuật MAR trong

vật liệu kim loại

 Cần đặt ra các hướng nghiên cứu mới để ứng dụng trong lâm

sàng tốt hơn

18

Trang 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Gjesteby, L., De Man, B., Jin, Y., Paganetti, H., Verburg, J., Giantsoudi, D., & Wang, G (2016) Metal artifact reduction in CT: where are we after four decades? Ieee Access, 4, 5826-5849.

2 Katsura, Masaki, et al "Current and novel techniques for metal artifact reduction at CT: practical guide for radiologists." Radiographics 38.2 (2018): 450-461.

3 Louw, D F., Asfora, W T., & Sutherland, G R (2001) A brief history of aneurysm clips

Neurosurgical focus, 11(2), 1-4.

4 Mizouni, A., Ammar, H., Said, M A., Harrabi, F., Farhat, W., Ghabry, L., & Ali, A B (2020) Surgical clip migration following laparoscopic cholecystectomy: A rare cause of acute cholangitis Annals of Medicine and Surgery, 59, 21-23.

5 W A Gray, S Sekaran, J A Tanyi, and J M Holland, ‘‘Implications of dental artifacts on radiotherapy planning for head and neck cancer,’’ in Proc Multidisciplinary Head Neck Symp., 2012.

19

Trang 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO

6 J L Weese, M S Rosenthal, and H Gould, ‘‘Avoidance of artifacts on computerized tomograms by selection of appropriate surgical clips,’’ Amer J Surgery, vol 147, no 5,

pp 684–687, May 1984.

7 J H Brown, E S Lustrin, M H Lev, C S Ogilvy, and J M Taveras,

‘‘Reduction of aneurysm clip artifacts on CT angiograms: A technical

note,’’ AJNR Amer J Neuroradiol., vol 20, no 4, pp 694–696, 1999.

8 D Prell, Y Kyriakou, M Kachelrie, and W A Kalender, ‘‘Reducing metal artifacts in computed tomography caused by hip endoprostheses using a physics-

pp 747–754, 2010.

9 W A Kalender, R Hebel, and J Ebersberger, ‘‘Reduction of CT artifacts

caused by metallic implants,’’ Radiolgy, vol 164, no 2, pp 576–577,

20

Tiêu đề	Tiểu Luận Môn Xử Lý Ảnh Giảm Giả Ảnh Kim Loại Trong CT
Tác giả	Cao Minh Thông, Trần Văn Tiến
Người hướng dẫn	TS. Hoàng Thị Kiều Trang
Trường học	University of Natural Sciences, Vietnam National University Ho Chi Minh City
Chuyên ngành	Xử Lý Ảnh
Thể loại	Tiểu luận
Năm xuất bản	2021
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	3,52 MB