Đặt vấn đề liên quan đến đề tài, tìm hiểu những lý do và sự cần thiết để thực hiện đề tài, mục tiêu hoàn thành, giới hạn cũng như những bước đi từ cơ bản đến cụ thể mà nhóm sẽ thực hiện trong quá trình nghiên cứu đề tài. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết: Giới thiệu về ảnh X-quang y tế, kỹ thuật phân nhóm giữ liệu dùng K-mean, gaussian mixture model. Giới thiệu về ảnh X-quang y tế, giới thiệu các phương pháp tăng cường ảnh truyền thống, giới thiệu phương pháp tăng cường ảnh dựa vào đặc tính vật lý của ảnh. Chương 3: Phương Pháp Đề Nghị: Từ những hạn chế còn tồn đọng của các phương pháp trước đó.
Người thực hiện đề tài đưa ra phương pháp để xây dựng mô hình tăng cường ảnh X-quang giúp thực hiện các mục tiêu đã đề ra và trình bày chi tiết cách thực hiện. Chương 4: Thí Nghiệm: Ở phần này, người thực hiện đề tài đã triển khai đánh giá kết quả từ mô hình đề xuất trên một tạp giữ liệu ảnh X-quang ngực được được cung cấp bởi một bệnh viện. Dùng nhiều thước đo khác nhau để đánh giá chất lượng ảnh được tăng cường. So sánh với các phương pháp tăng cường chất lượng ảnh trước đó.
Cũng như ảnh của các tham số điều khiểu lên hiệu suất của hệ thống đề xuất. Chương 5: Kết luận: Người thực hiện đề tài tóm tắt các kết quả đã đạt được, những đóng góp chính của phương pháp đề xuất. Cũng như nêu ra các hướng phát triển để xây dựng một mô hình tăng cường chất lượng ảnh X-quang y tế tốt hơn trong tương lai. 6 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Ảnh X-quang X-quang là một loại bức xạ năng lượng cao. Máy chụp X-quang phát ra các chùm tia X có bức xạ cao, các tia X này xuyên qua các mô mềm và thành phần dịch trong cơ thể dễ dàng, từ đó tạo hình ảnh, các bác sĩ sẽ dựa vào hình ảnh này để chẩn đoán bệnh. Chụp X-quang là một trong những kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh một cách nhanh chóng, dễ dàng và tiết kiệm được thời gian trong quá trình chẩn đoán bệnh. Chi phí của chụp X-quang cũng tương đối thấp.
Trong lĩnh vực y tế, máy X-quang giữ một vài trò rất quan trọng, giúp cho các bác sĩ chẩn đoán bệnh một cách dễ dàng và nhanh nhanh chóng. Những ứng dụng của chụp X-quang giúp chẩn đoán và khảo sát cấu trúc các bộ phận của cơ thể bệnh nhân. Như chụp xương khớp, chụp bụng, chụp sọ não, chụp phổi, chụp cột sống, tiết niệu, mạch, dạ dày, .1 là một số ví dụ của ảnh X-quang được sử dụng trong y tế. a) Ảnh X-quang ngực b) Ảnh X-quang vùng sương chậu 7 c) Ảnh X-quang bàn tay d) Ảnh X-quang cẳng chân Hình 2.1: Một số ví dụ về hình ảnh X-quang y tế Hiện nay, phương pháp chụp X-quang này được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước, từ bệnh viện lớn đến bệnh viện nhỏ, từ bệnh viện tư đến bệnh viện công.
Để chuẩn đoán bệnh qua ảnh X-quang được hiểu quả đòi hỏi nhiều yếu tố như kinh nghiệm của bác sĩ và chất lượng của ảnh X-quang. Tùy thuộc vào chất lượng của máy chụp mà ta sẽ có các ảnh X-quang với chất lượng khác nhau. Với những ảnh X-quang chất lượng thấp, việc tăng cường chất lượng ảnh là cần thiết để giúp bác sĩ dễ dàng hơn trong phát hiện bất thường và chuẩn đoán bệnh. Tia X trong y tế Tia x là một dạng bức xạ điện từ, tương tự như ánh sáng nhìn thấy.
Tuy nhiên, không giống như ánh sáng, tia x có năng lượng cao hơn và có thể đi qua hầu hết các vật thể, bao gồm cả cơ thể. X-quang y tế được sử dụng để tạo ra hình ảnh của các mô và cấu trúc bên trong cơ thể. Nếu tia x đi qua cơ thể cũng đi qua máy dò tia x ở phía bên kia của bệnh nhân, một hình ảnh sẽ được hình thành đại diện cho “bóng” do các vật thể bên trong cơ thể tạo thành. Một loại máy dò tia x là phim ảnh, nhưng có nhiều loại máy dò khác được sử dụng để tạo ra hình ảnh kỹ thuật số.
Các hình ảnh có được của quá trình này được gọi là ảnh X-quang. Kỹ thuật chụp ảnh X-quang Để tạo ra một bức ảnh X-quang, bệnh nhân được định vị sao cho phần cơ thể được chụp ảnh nằm giữa nguồn tia x và máy dò tia x. Khi máy được bật, tia x đi qua cơ thể và được các mô khác nhau hấp thụ với số lượng khác nhau, tùy thuộc vào mật độ phóng xạ của các mô mà chúng đi qua.2: Nguyên lý chụp X-quang y tế Mật độ phóng xạ được xác định bởi cả mật độ và số nguyên tử (số proton trong hạt nhân nguyên tử) của các vật liệu được chụp ảnh. Ví dụ, các cấu trúc như xương chứa canxi, có số nguyên tử cao hơn hầu hết các mô.
Do đặc tính này, xương dễ dàng hấp thụ tia X và do đó, tạo ra độ tương phản cao trên máy dò tia X. Kết quả là các cấu trúc xương có vẻ trắng hơn các mô khác trên nền đen của ảnh chụp X-quang. Ngược lại, tia X di chuyển dễ dàng hơn qua các mô ít bức xạ hơn như mỡ và cơ, cũng như qua các khoang chứa đầy không khí như phổi. Các cấu trúc này được hiển thị bằng màu xám trên phim chụp X-quang.
Tóm lại, hình ghi sẽ càng đậm màu khi càng có nhiều tia X chiếu đến phim. Còn khi chúng ta nhìn thấy trên ảnh có những vùng màu trắng thì đó là do những bộ phận cơ thể đặc như xương cản trở các tia X. Thông thường hình X-quang cho ta thấy: ● Xương, răng, gãy xương và các điểm bất thường của xương. ● Các khe khớp, những bất thường của ổ khớp như thoái hóa khớp.
● Hình dạng và kích thước của tim. Vì thế có thể phát hiện được một số bệnh về tim. ● Sự thay đổi độ đậm của mô nền. Ví dụ như có một khối u phổi đặc hơn nhu mô phổi thì hình ảnh X-quang thu được sẽ thấy hình ảnh bóng mờ trên ảnh.
9 ● Tụ dịch có trong phổi, ruột thì sẽ cho hình ảnh bóng mờ với độ xám đậm nhạt khác với màu đen chứa khí của nhu mô phổi bình thường hoặc ruột rỗng.3 Chuẩn lưu trữ ảnh y tế DICOM DICOM được viết tắt của từ Digital Imaging and Communications in Medicine Standards (tiêu chuẩn ảnh số và truyền thông trong y tế) là một hệ thống tiêu chuẩn công nghiệp được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của của các nhà sản xuất cũng như người sử dụng trong việc kết nối, lưu trữ, trao đổi, in ấn ảnh y tế. Định dạng dữ liệu DICOM khác so với các định dạng khác là các nhóm thông tin được tích hợp vào bên trong tập tin DICOM. Do đó, nếu một tập tin X-quang phổi theo định dạng DICOM sẽ chứa các thông tin như tên bệnh nhân, mã ID bệnh nhân, vì vậy hình ảnh sẽ không bao giờ bị thất lạc thông tin. Một đối tượng dữ liệu DICOM sẽ bao gồm các thuộc tính như họ và tên, mã ID,.
và cũng bao gồm các thuộc tính đặc biệt chứa dữ liệu Pixel của hình ảnh. Việc hỗ trợ khám chữa bệnh liên tuyến giữa các bệnh viện là điều rất khó khăn, đặc biệt trong lĩnh vực giải phẫu, phẫu thuật chỉnh hình. Hiện đại hóa nền y học nước nhà để tạo ra những thay đổi mới mẻ, thúc đẩy sự phát triển và đem lại nhiều lợi ích thiết thực trong đời sống xã hội là vấn đề cần thiết và cấp bách. Thấy được tầm quan trọng đó, hầu hết các bệnh viện đã có khoa chẩn đoán hình ảnh riêng biệt và trong y tế cũng đã hình thành nên một chuẩn trao đổi dữ liệu hình ảnh DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).
Việc quản lý hệ thống thông tin hình ảnh cũng như việc khai thác nó trong các hệ thống thông tin bệnh viện trở thành một việc làm cần thiết và không thể thiếu, nhất là trong điều kiện cơ sở hạ tầng mạng phát triển và chúng ta cũng quen dần với các khái niệm: Bệnh viện số, bệnh viện di động, chẩn đoán bệnh từ xa v. Ảnh y tế DICOM được chụp từ các phương tiện kỹ thuật tiên tiến như: chụp cộng hưởng từ (Magnetic Resonace Imaging – MRI), chụp hình ảnh cắt lớp (Computed Tomography - CT), chụp X-quang hay siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong cho chẩn đoán cận lâm sàng để phát hiện bệnh lý từ sọ não, đầu mặt cổ, tim, ngực, bụng, chậu, xương, mô mềm cho đến bệnh lý mạch máu não, cổ, mạch máu chi và các mạch máu tạng khác. Ảnh được chụp từ thiết bị chụp cắt lớp CT còn được dùng để hướng dẫn phẫu thuật xạ trị, theo dõi sau phẫu thuật Kể từ khi ra đời vào năm 1993 cho đến nay, chuẩn DICOM đã được đầu tư nghiên cứu và được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành y tế trên toàn thế giới. Có thể nói đây là chuẩn ảnh phổ biến nhất hiện nay.
Khi nghiên cứu về DICOM vấn đề đang được quan tâm nhất hiện nay đó là kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng hình ảnh, cũng như các ứng dụng của DICOM trên nghiên cứu lâm sàng. Nhằm đưa chuẩn ảnh này đến một tầm cao mới 10 của sự phát triển, không chỉ là ứng dụng trong chẩn đoán bệnh mà còn ứng dụng trong việc nghiên cứu các loại bệnh cũng như đào tạo y khoa. Cấu trúc của chuẩn ảnh DIOCM gồm các thành phần sau: - Thích nghi: Định nghĩa các nguyên tắc thực thi chuẩn gồm các yêu cầu thích nghi và báo cáo thích nghi CS (Conformation Statement) - Định nghĩa đối tượng thông tin IOD (Information Object Desfinition) - Định nghĩa lớp dịch vụ SC (Service Classes) - Ngữ nghĩa và cấu trúc dữ liệu - Từ điển dữ liệu - Trao đổi bản tin - Hỗ trợ truyền thông mạng cho việc trao đổi bản tin - Định dạng file và lưu trữ trung gian - Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian - Chức năng lưu trữ và định dạng trung gian cho trao đổi dữ liệu - Chức năng hiển thị chuẩn mức xám - Sơ lược an toàn - Nguồn ánh xạ nội dung.3: Cấu tạo của một file DICOM 11 Định dạng file DICOM gồm 2 thành phần là header và dữ liệu ảnh: Header gồm (tên và ID của bệnh nhân, loại ảnh y khoa (CT, MR, Audio Recording,…) , kích thước ảnh, máy sinh ảnh,…). Dữ liệu ảnh bao gồm (Ảnh nén (bitmap) hoặc ảnh chưa nén từ (jpeg, gif, …), định nghĩa đối tượng thông tin IOD (Information Object Definition).