Luận văn thạc sĩ về tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt cổ tử cung

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích vật lý kỹ thuật nghiên cứu tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt cổ tử cung sử dụng hình ảnh, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Vũ Quốc Anh
• Người hướng dẫn: TS. Lý Anh Tú
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật
• Đề tài: Nghiên cứu tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt cổ tử cung sử dụng hình ảnh phân cực và không phân cực
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt cổ tử cung (CTC) thông qua việc sử dụng hình ảnh phân cực và không phân cực. CTC là một phần quan trọng trong hệ sinh sản của phụ nữ, có vai trò bảo vệ và ngăn chặn sự lây lan của bệnh tật. Tuy nhiên, các bệnh lý liên quan đến CTC thường không có triệu chứng rõ ràng ở giai đoạn đầu, dẫn đến việc chẩn đoán muộn. Do đó, việc phát triển các phương pháp hỗ trợ chẩn đoán sớm là rất cần thiết. Hình ảnh mạch máu trên bề mặt CTC có thể cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển các thuật toán xử lý hình ảnh để nâng cao khả năng nhận diện và phân tích mạch máu, từ đó hỗ trợ bác sĩ trong việc chẩn đoán bệnh lý CTC.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Bệnh lý CTC là một trong những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng đối với phụ nữ. Việc phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường trên bề mặt CTC có thể giúp giảm tỷ lệ tử vong do ung thư cổ tử cung. Hình ảnh mạch máu có thể là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá tình trạng bệnh lý. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao chất lượng chẩn đoán mà còn góp phần vào việc phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả hơn. Việc sử dụng công nghệ hình ảnh hiện đại như hình ảnh phân cực và không phân cực sẽ tạo ra những bước tiến mới trong lĩnh vực y học, đặc biệt là trong việc phát hiện và theo dõi các bệnh lý liên quan đến CTC.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này áp dụng bốn phương pháp xử lý hình ảnh khác nhau để tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt CTC. Các phương pháp bao gồm: Hình thái học, Kết hợp kênh màu, CLAHE-Lab*, và Gamma-Lab*. Mỗi phương pháp được áp dụng cho cả dữ liệu phân cực và không phân cực. Để đánh giá hiệu quả của các phương pháp này, các chỉ số như tỷ lệ tương phản (CR), tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tối đa (PSNR), và chỉ số tương đồng cấu trúc (SSIM) được sử dụng. Kết quả cho thấy rằng phương pháp Gamma-Lab* là hiệu quả nhất đối với dữ liệu phân cực, trong khi phương pháp sử dụng kính lọc xanh dương là tối ưu cho dữ liệu không phân cực. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong việc nâng cao chất lượng hình ảnh mà còn hỗ trợ trong việc chẩn đoán và theo dõi bệnh lý CTC.

2.1. Các phương pháp xử lý hình ảnh

Mỗi phương pháp xử lý hình ảnh đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp Hình thái học giúp cải thiện cấu trúc hình ảnh nhưng có thể không tối ưu cho tất cả các loại dữ liệu. Kết hợp kênh màu cho phép tăng cường độ tương phản nhưng yêu cầu dữ liệu đầu vào phải được chuẩn bị kỹ lưỡng. CLAHE-Lab* là một phương pháp mạnh mẽ trong việc xử lý hình ảnh y tế, giúp cải thiện độ tương phản mà không làm mất đi thông tin quan trọng. Cuối cùng, Gamma-Lab* đã chứng minh được hiệu quả vượt trội trong việc xử lý dữ liệu phân cực, mở ra hướng đi mới cho việc nghiên cứu và ứng dụng trong y học.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt CTC có thể đạt được thông qua các phương pháp xử lý hình ảnh khác nhau. Các chỉ số CR, PSNR và SSIM cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong chất lượng hình ảnh sau khi áp dụng các thuật toán xử lý. Đặc biệt, phương pháp Gamma-Lab* đã cho thấy khả năng nâng cao độ tương phản tốt nhất cho dữ liệu phân cực, trong khi phương pháp sử dụng kính lọc xanh dương lại cho kết quả tối ưu cho dữ liệu không phân cực. Những kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong việc nâng cao chất lượng hình ảnh mà còn hỗ trợ bác sĩ trong việc chẩn đoán và theo dõi bệnh lý CTC một cách hiệu quả hơn.

3.1. Đánh giá kết quả

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp xử lý hình ảnh hiện đại có thể cải thiện đáng kể khả năng nhận diện mạch máu trên bề mặt CTC. Điều này có thể giúp bác sĩ đưa ra chẩn đoán chính xác hơn và kịp thời hơn. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các công cụ hỗ trợ chẩn đoán tự động, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ chăm sóc sức khỏe cho phụ nữ. Việc áp dụng công nghệ hình ảnh tiên tiến không chỉ giúp cải thiện độ chính xác trong chẩn đoán mà còn góp phần vào việc giảm thiểu tỷ lệ tử vong do các bệnh lý liên quan đến CTC.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 Giới thiệu 1.1 Lý do chọn đề tài Việc chọn đề tài "Nghiên cứu tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt cổ tử cung sử dụng hình ảnh phân cực và không phân cực" xuất phát từ nhận thức về tầm quan trọng của CTC trong hệ cơ quan sinh sản của phụ nữ và những thách thức hiện có trong việc chẩn đoán sớm các bệnh lý CTC. CTC là một phần của hệ cơ quan sinh sản nữ, đóng vai trò bảo vệ, ngăn chặn sự lây lan của các bệnh từ âm đạo đến tử cung. Tuy nhiên, bệnh lý CTC thường xuất hiện mà không có triệu chứng cụ thể ở giai đoạn đầu, có thể là những dấu hiệu mơ hồ như đau nhức vùng chậu, kinh nguyệt không đều, hoặc xuất huyết nhẹ vùng kín. Sự diễn tiến chậm của bệnh lý, kéo dài từ vài tháng đến vài năm, làm tăng khả năng phụ nữ bỏ qua các dấu hiệu này.

Từ đó, ảnh hưởng đến sức khỏe sinh sản và thậm chí dẫn đến UTCTC. Vì vậy, việc thăm khám và chẩn đoán sớm các dấu hiệu bệnh lý CTC đóng vai trò quan trọng trong việc điều trị thành công bệnh lý CTC cũng như giảm tỷ lệ tử vong do UTCTC ở phụ nữ. Những năm gần đây, sự quan tâm đặc biệt đối với bệnh lý CTC đã thúc đẩy nghiên cứu trên nhiều dấu hiệu khác nhau, trong đó mạch máu trên bề mặt CTC đóng vai trò quan trọng. Mạch máu dày đặc và hình dạng bất thường có thể là dấu hiệu của nguy cơ ung thư cao, quan sát hình dạng và sự phân bố của mạch máu có thể cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng và tiến triển của bệnh lý.

Tuy nhiên, trong quá trình soi CTC, việc quan sát cấu trúc mạch máu trên bề mặt CTC đôi khi gặp khó khăn do tính chất của bề mặt này, có chứa nhiều dịch lỏng dẫn đến sự xuất hiện của các vết chói, làm mờ đi cấu trúc mạch máu và giảm chính xác của quá trình chẩn đoán. Điều này đặt ra một thách thức quan trọng và yêu cầu sự phát triển của các thuật toán xử lý ảnh kỹ thuật số để nâng cao tương phản mạch máu trên CTC.2 Mục tiêu luận văn Phát triển và áp dụng các phương pháp xử lý ảnh để tăng cường tương phản mạch máu trên bề mặt CTC ở cả ảnh phân cực và không phân cực. Điều này giúp cung cấp một công cụ hỗ trợ chẩn đoán hiệu quả, giảm khả năng nhầm lẫn, tăng thông tin chính xác về tình trạng và tiến triển của bệnh lý CTC, góp phần quan trọng vào nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe ở phụ nữ.3 Nhiệm vụ luận văn - Xây dựng bộ dữ liệu đầu vào chất lượng cho quá trình xử lý ảnh từ hình ảnh soi CTC phân cực và không phân cực thu thập từ các phòng khám chuyên khoa. - Áp dụng các phương pháp tăng cường tương phản mạch máu khác nhau trên từng bộ dữ liệu phân cực và không phân cực.

- Phân tích, đánh giá các phương pháp xử lý ảnh nhằm cung cấp hiểu biết sâu sắc về khả năng ứng dụng của chúng trong việc hỗ trợ chẩn đoán bệnh lý CTC. 3 Chương 2 Tổng quan 2.1 Tổng quan về giải phẫu cổ tử cung 2.1 Giải phẫu Tử cung (hay còn gọi là dạ con) là một bộ phận thuộc cơ quan sinh sản của phụ nữ được nối với âm đạo, có vị trí nằm giữa bàng quang và trực tràng. Tử cung có dạng hình nón cụt với đáy trên rộng, hai bên là hai ống dẫn trứng nối ra hai buồng trứng, đáy dưới nhỏ dài dẫn ra âm đạo gọi là CTC. Thông thường, độ dài của tử cung khoảng 7,5 cm, rộng 5 cm và dày 2,5 cm.

Tùy thuộc vào thể tạng của mỗi người mà độ dài của tử cung sẽ thay đổi, đặc biệt là trong thời gian thai kì kích thước tử cung sẽ thay đổi theo sự phát triển của thai nhi và sẽ co lại về kích thước ban đầu sau khi sinh nở [1]. Tử cung là một nội tạng rỗng gồm có 3 lớp cơ với chức năng chính là làm tổ của trứng đã thụ tinh, là nơi chứa đựng và nuôi dưỡng thai nhi trong suốt thời gian nằm trong bụng mẹ. Cấu tạo của tử cung người phụ nữ gồm có 3 phần: đáy tử cung, eo tử cung và CTC. Đáy tử cung là phần trên tử cung mở vào ống dẫn trứng.

Eo tử cung là nơi tiếp giáp giữa thân tử cung và CTC, dài khoảng 0,5 cm. Phần nhỏ và thấp ở dưới tử cung được gọi là CTC, mở vào âm đạo. CTC là phần thấp nhất của tử cung, cũng là cầu nối liên kết giữa tử cung và âm đạo. CTC chếch ra sau và xuống dưới, có dạng khối mô hình nón cụt với đường kính khoảng 2,5 cm và chiều dài khoảng 3-4 cm [1].

Ở mỗi độ tuổi khác nhau, tình trạng và chu kì sinh lý của phụ nữ thay đổi dẫn đến hình dạng và kích thước CTC sẽ thay đổi. Ở nữ giới chưa sinh CTC có dạng tròn đều và lỗ mở của nó rất nhỏ ở trung tâm. Tuy nhiên khi sinh em bé thì CTC trở nên dẹp, lỗ ngoài rộng ra và không tròn đều như trước. CTC bao gồm 3 phần: kênh CTC, lỗ cổ trong CTC, và lỗ cổ ngoài CTC (Hình 2.

Kênh CTC nối tử cung và âm đạo, nằm giữa cổ trong và cổ ngoài CTC, có hình bầu dục, nới rộng nhất 0,8cm và có các nếp gấp niêm mạc dọc. Lỗ trong CTC là phần phía trong của CTC, dẫn vào tử cung. Cổ ngoài CTC nằm ở phần dưới của tử cung nhô vào trong âm đạo và 4 thông với âm đạo nên có thể quan sát được khi thăm khám bằng mỏ vịt. Ở trung tâm là lỗ cổ ngoài có dạng “mõm cá mè” ở phụ nữ chưa sinh đẻ, phần này được chia làm môi trước và môi sau.

Các động mạch CTC là những nhánh của động mạch tử cung. Ở cổ ngoài, các tiểu động mạch đi thẳng góc với bề mặt niêm mạc CTC. Ở cổ trong, các tiểu động mạch chạy song song với bề mặt CTC [2]. Vòi trứng Buồng trứng Lỗ cổ trong Cổ tử cung Lỗ cổ ngoài Âm đạo Hình 2.1 Mô tả cấu trúc và vị trí của CTC trong cơ thể [1] Theo chu kì sinh lý bình thường, CTC sẽ mở ra hai lần mỗi tháng.

Lần thứ nhất là trong chu kì kinh nguyệt, CTC sẽ mở rộng hơn để thoát máu kinh ra ngoài. CTC mở lần thứ hai trong thời gian rụng trứng. Đồng thời lúc này dịch nhầy cũng sẽ nhiều hơn so với bình thường để giúp tinh trùng thuận lợi di chuyển vào bên trong gặp trứng để thụ thai. CTC nối buồng tử cung với âm đạo và có vai trò quan trọng trong thai kỳ và sinh nở.

Trong suốt thai kỳ, CTC luôn được đóng kín nhờ nút nhầy nhằm đảm bảo cho tử cung trở thành một môi trường vô trùng, thuận lợi cho sự phát triển khỏe mạnh của em bé trong bụng mẹ. Đồng thời, CTC cũng gánh chịu hết tất cả các áp lực do các bộ phần phía trên đang lớn dần chèn ép xuống [3]. Nút nhầy CTC là một khối chất nhầy đặc có tác dụng như một nút đóng kín CTC, bảo vệ thai nhi trong suốt thai kỳ. Một khi CTC co thắt giãn nở ra, các mảng của khối nhầy cũng bắt đầu mỏng đi, vỡ ra.

Thành phần chính của CTC là collagen có tác dụng giữ cho “cửa ngõ” này luôn kín và chặt. Khi thai phụ bắt đầu chuyển dạ thì CTC sẽ mở rộng nhất để em bé có thể đưa được ra ngoài.2 Cấu trúc mô học cổ tử cung CTC được tạo thành bởi biểu mô và mô đệm. Trong đó, mô đệm là dạng phức hợp của mô cơ trơn, mô sợi và mô đàn hồi. Nếu bộc lộ âm đạo bằng thiết bị chuyên dụng, bằng mắt thường có thể nhìn thấy CTC có màu hồng nhạt và trung tâm là lỗ CTC.

Lỗ CTC chia tử cung làm 2 phần: phần trên âm đạo và phần nằm trong âm đạo. Phía ngoài CTC được bao phủ bởi biểu mô lát giống biểu mô trong âm đạo nhưng không có nếp gấp, có bề dày khoảng 0,5mm và không tiết ra chất nhầy (Hình 2.2 Cấu trúc mô học CTC [4] Lỗ cổ ngoài thông với eo tử cung qua ống CTC được phủ bởi biểu mô trụ với tế bào đơn, tiết dịch nhầy và có nhiều nếp gấp niêm mạc dọc. Lỗ trong được phủ bởi một lớp biểu mô trụ đơn có tác dụng tiết chất nhầy. Vùng tiếp giáp giữa biểu mô lát và biểu mô trụ gọi là vùng chuyển tiếp.

Phía dưới vùng chuyển tiếp có những tế bào dự trữ, có khả năng tăng sinh và biệt hóa thành biểu mô lát hoặc biệt hóa thành biểu mô trụ. Sự tăng sinh của các tế bào ở lỗ ngoài chính là một biểu hiện của các bệnh lý CTC cũng như dấu hiệu ung thư [2]. a) Cổ ngoài CTC: Cổ ngoài CTC là bộ phận dễ dàng nhìn thấy của CTC, là phần thấp nhất của CTC tiếp xúc với âm đạo, được giới hạn bởi vòm âm đạo trước và sau. Hình dạng lồi hoặc dạng elipse.

Ở CTC ở người dậy thì chưa sinh nở thì cổ ngoài được lát bởi biểu mô lát không sừng hóa trải từ cổ ngoài đến mép âm đạo. Cổ ngoài được bao phủ bởi biểu mô 6 lát màu hồng, bề mặt trơn láng, gồm nhiều lớp tế bào. Trong một số giai đoạn còn có thêm biểu mô trụ đơn màu đỏ với lớp tế bào đơn thẳng hàng với cổ trong CTC. Lớp biểu mô lát có nguồn gốc hình thành trong giai đoạn phôi thai, được gọi là biểu mô lát ban đầu.

Ngoài ra, nó còn có thể được hình thành mới do kết quả của quá trình chuyển sản lát trong giai đoạn trưởng thành. Ở độ tuổi sinh sản, biểu mô lát ban đầu có màu hơi hồng, trong khi biểu mô lát hình thành do chuyển sản có màu trắng hồng. Lớp biểu mô này dày 0,5mm gồm từ 15 – 20 lớp [5]. Các lớp tế bào này được phân thành 5 tầng theo hình thái học của chúng như Hình 2.3: Lớp bề mặt Lớp trung gian Lớp cận đáy Lớp đáy Màng đáy Hình 2.3 Cấu trúc mô học lớp biểu mô lát [1] - Màng đáy: phân cách lớp biểu mô với mô liên kết bên dưới, tạo thành từ collagen và các sợi protein.

- Lớp tế bào đáy: Gồm một lớp tế bào đơn hình trụ nằm sát màng đáy, kích thước 12 – 20 µm. Tế bào tương đối nhỏ, bào tương ít, nhân to rõ chiếm gần hết tế bào, nhiễm sắc chất mịn. Vùng giao nhau giữa biểu mô và chất nền thường là đường thẳng.