Luận văn Thiết lập phần mềm xử lý và hợp nhất 3 chiều hình ảnh chẩn đoán y khoa

Cuộc cách mạng về công nghệ số đã mang lại nhiều thay đổi trong hoạt động sinh hoạt hàng ngày của chúng ta. Việc tích hợp những bộ vi xử lý công suất cao vào các mô hình kỹ thuật cổ điển đã tạo ra những bước tiến mới về hiệusuất, tính năng và độ chính xác. Nhiều công việc đã được tự động hóa giúp cải thiện đáng kểvề tốc độ cũng như đạt hiệu quả rất cao nhờ vào việc tích hợp thêm bộ vi điều khiển và những giải thuật tiên quyết kèm theo. Hầu hết mọi lĩnh vực trong xã hội đều tiếp cận với những thay đổi về kỹ thuật, và trong đó những thay đổi về kỹ thuật trong y khoa có tác động sâu sắc nhất lên đời sống củachúng ta. Những tiến bộ trong công nghệ thông tin đã cải tiến cách thứcthu nhận, lưu trữ, chuyển giao và biểu hiện các thông tin y khoa của bệnh nhân. Việc lưu trữ thông tin trong một cấu trúc cơ sở dữ liệu đã cải thiện chất lượng và tính linh hoạt trong chẩn đoán bằng cách cho ra một hình thức chăm sóc bệnh nhân linh động và phù hợp. Những phát triển trong thông tin liên lạc cộng với những tiến bộ không ngừng về mặt nén dữliệu cho phép chuyển giao những khối lớn dữ liệu của bệnh nhân giữa các trung tâm chẩn đoán và cho phép giám sát bệnh nhân từ xa. Trong bệnh viện, các dữ liệu số và chế độ điều trị đã rất hiệu quả giúp nâng cao chất lượng chăm sóc bệnh nhân với việc giảm đi những sai lầm có thể mắc phải cho con người. Ngoài những cải tiến về mặt kỹ thuật, sự gia tăng nhanh về công suất tính toán đã dẫn đến sự ra đời của một loạt những mô hình mới về hiển thị hình ảnh chẩn đoán với khả năng chụp, xử lý và hiển thị các dữ liệu y khoa dưới dạng ảnh một cách xuất sắc. Với bộ vi xử lý tốc độ cao và dung lượng bộ nhớ lớn, cho phép các hệ thống hiển thị hình ảnh sử dụng những thuật toán tái tạo có độ phức tạp cao, cải thiện cả về chất lượng và giá trị của các dữ liệu thu được. Về hiệu năng, cho phép mở rộng ứng dụng của những thông tin đo được từ những tín hiệu sinh học 2 chiều đơn giản chuyển hóa thành những hình ảnh 3 chiều. www.bme.vn Tac gia : Tran Phan Son Giang. Email : songiangbk@yahoo.com Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007 2 Cách đây không lâu, hiển thị hình ảnh y khoa chỉ gói gọn trong kỹ thuậttạo hình trên phim, tuy rất hữu ích trong những đánh giá tổng quát nhưng những kỹ thuật này thực sự gặp trở ngại trong những trường hợp chẩn đoán phức tạp. Trong chẩn đoán tiền giải phẫu và lập kế hoạch điều trị, hình dạng của những vùng quan tâm rất cần đượcđánh giá chính xác (như khối u chẳng hạn). Khi sử dụng ảnh trên phim sẽ rất khó để đánh giá hình dạng hoặc độ sâu theo 3 chiều không gian. Để giải quyết vấn đề này, cần phải có một chuỗi liên tiếp các hình ảnh cắt ngang vùng cần khảo sát ở những điểm khác nhau. Sau đó, để đánh giá trực quan phải dựa vào kinh nghiệm của người chẩn đoán. Theo đó, không thể thựchiện thêm những thao tác xử lý khác và mô hình tạo ra không thể mô phỏng hiển thị hay lưu trữ chính xác hơn khả năng mường tượng của người chẩn đoán được. Ngoài những hạn chế về xử lý tính toán, các ảnh phim lại giảm chất lượng theo thời gian, khiến cho hình ảnh bị hư hao đáng kể về mặt không gian và về sau sẽ gây ra những hạn chế về tính năng trong thông tin thu nhận được. Ngày nay, hầu hết các ảnh y khoa đều được thiết lập dưới dạng ảnh số và sau đó được chuyển lên phim nếu cần. Ưu điểm của việc hiển thị hình ảnh số là thông tin chứa bên trong ảnh sẽ không bị lệ thuộc vào bất kỳ môi trường nào như trong trường hợp của phim ảnh. Có thể tiến hành bao nhiêu thao tác xử lý ảnh tùy ý để tăng cường và mở rộng tính năng của nó mà không sợ tổn hại đến những thông tin gốc. Lấy ví dụ về ảnh số của não bộ trong ứng dụng một hình thức phân đoạn để tách rời các cấu trúc đặc biệt trên ảnh tĩnh. Phân vùng những đặc điểm riêng biệt (chẳng hạn như mạch máo não) từ những thông tin ít liên quan xung quanh có thể giúp ích để thiết kế những chương trình như vạch ra đường đi trong nộisoi để điều trị các hội chứng về não. Sử dụng những bộ lọc số để tăng cường chất lượng ảnh bằng cách loại bỏ bất cứ hiện tượng nhiễu nào tạo ra trong quá trình thiết lập ảnh. Làm như thế sẽ giúp nhìn thấy được những vùng trước đây bị che khuất bởi nhiễu ảnh. Có thể sử dụng biện pháp tăng độ tương phản để làm nổi bật lên sự khác biệt giữa những thành phần khác nhau trong một ảnh như một công cụ hiệu quả giúp phân biệt mô tổn thương từ các mô lành bao quanh. Các bộ phần mềm xử lý trực quan có thể tạo ra những mô hình 3 chiều từ một chuỗi ảnh cắt lớp. Những phần mềm này cho phép xem xét một khối ảnh từ bất kỳ góc độ nào. Quan trọng hơn, Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007 3 những tính năng tăng cường áp dụng cho ảnh gốc không bị giới hạn về số lượng. Tính năng chính của hiển thị số là khả năng kết hợp những kỹ thuật khác nhau để thu lấy những thông tin đáng giá nhất từ dữ liệu ảnh chụp được. Hình ảnh y khoa được định nghĩa tổng quát theo những phương thức chụp ảnh chuyên biệt. Thuật ngữ mô hình chuyên dụng gắn liền với cách thức mà mô hình đó sử dụng để đạt được kết quả. Mỗi mô hình chuyên dụng sử dụng một kỹ thuật khácnhau nhưng đều hướng tới một đối tượng chung. Mỗi mô hình đều có những ưu và khuyết điểm liên quan tới những đặc điểm của kỹ thuật mà nó áp dụng (như: tốc độ, độ tin cậy, độ chính xác, giá thành, mức độ khả thi). Vì những mô hình chuyên dụng có bản chất rất khác nhau nên người ta áp dụng một số hình thức phân loại dựa trên những nét tương đồng của các kỹ thuật. Mục đích của việc hiển thị hình ảnh y khoa là xác định và biểu diễn các trạng thái và quá trình sinh lý của cơ thể người. Có rất nhiều mô hình để mô tả đặc điểm sinh lý con người mà hiện nay được phổ biến phân loại theo : mô hình cấu trúc và mô hình chức năng.