Luận Văn Thạc Sĩ: Phân Vùng Khối U Gan Trên Ảnh CT Ổ Bụng Sử Dụng Chuyển Đổi Hounsfield Đa Kênh

• Tác giả: Lê Nhật Huy
• Người hướng dẫn: Tiến sĩ Lê Minh Hưng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP HCM, Trường Đại học Công nghệ Thông tin
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Phân vùng khối u gan trên ảnh CT ổ bụng bằng chuyển đổi Hounsfield đa kênh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Bệnh lý ung thư gan
• 1.3. Ảnh chụp cắt lớp vi tính (CT)
• 1.4. Giới thiệu bài toán
• 1.5. Những công trình liên quan
• 1.5.1. Mô hình mạng nơ-ron U-Net
• 1.5.2. Chuyển đổi hệ tọa độ cực
• 1.6. Đóng góp của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN
• 2.1. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Kiến trúc tổng quan
• 2.3. Chuyển đổi Hounsfield đa kênh
• 2.3.1. Ý tưởng ban đầu
• 2.3.2. Các hướng tiếp cận
• 2.4. Phương pháp biến đổi hệ tọa độ cực
• 3. CHƯƠNG 3: CẤU HÌNH THỰC NGHIỆM
• 3.1. Tham số thực nghiệm
• 3.2. Quá trình triển khai
• 3.3. Huấn luyện mô hình
• 3.4. Phương thức đánh giá
• 3.4.1. Hệ số DICE (DSC)
• 3.4.2. Hệ số IoU
• 3.4.3. Hệ số Precision, Recall
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Phân vùng khối u gan trên ảnh CT ổ bụng

Phân vùng khối u gan là một nhiệm vụ quan trọng trong chẩn đoán hình ảnh y khoa, đặc biệt khi sử dụng ảnh CT ổ bụng. Phương pháp chuyển đổi Hounsfield đa kênh được đề xuất nhằm tối ưu hóa quá trình phân vùng khối u gan. Chuyển đổi Hounsfield giúp tận dụng sự đa dạng trong phân bố Hounsfield unit (HU) của các khối u, từ đó cải thiện độ chính xác trong phân tích ảnh y tế. Phương pháp này kết hợp với kỹ thuật chuyển đổi hệ tọa độ cực, giúp giảm độ phức tạp và tăng hiệu quả trong xử lý ảnh y khoa.

1.1. Ảnh CT ổ bụng và chẩn đoán ung thư gan

Ảnh CT ổ bụng là công cụ chính trong chẩn đoán ung thư gan, đặc biệt là ung thư biểu mô tế bào gan (HCC). CT scan cung cấp độ nhạy cao trong việc phát hiện và mô tả đặc điểm của khối u. Hounsfield unit (HU) được sử dụng để đo lường mức độ hấp thụ tia X của các mô, giúp phân biệt giữa mô gan và khối u. Phương pháp chuyển đổi Hounsfield đa kênh tận dụng sự đa dạng trong phân bố HU để cải thiện phân loại khối u và chẩn đoán hình ảnh.

1.2. Kỹ thuật chuyển đổi Hounsfield đa kênh

Chuyển đổi Hounsfield đa kênh là phương pháp tiền xử lý ảnh, chuyển đổi ảnh gốc 1 kênh thành ảnh đa kênh với mỗi kênh đại diện cho một cửa số HU khác nhau. Phương pháp này giúp tận dụng sự đa dạng trong phân bố HU của khối u gan, từ đó tối ưu hóa quá trình phân tích ảnh CT. Kết hợp với kỹ thuật chuyển đổi hệ tọa độ cực, phương pháp này giảm độ phức tạp và cải thiện độ chính xác trong phân vùng khối u gan.

II. Phương pháp luận và kỹ thuật áp dụng

Luận văn đề xuất hai phương pháp chính: chuyển đổi Hounsfield đa kênh và biến đổi hệ tọa độ cực. Chuyển đổi Hounsfield đa kênh tận dụng sự đa dạng trong phân bố HU của khối u gan, trong khi biến đổi hệ tọa độ cực giúp giảm độ phức tạp về hình dạng và vị trí của khối u. Hai phương pháp này được kết hợp để tối ưu hóa quá trình phân tích ảnh y tế và xử lý ảnh y khoa.

2.1. Chuyển đổi Hounsfield đa kênh

Chuyển đổi Hounsfield đa kênh là phương pháp tiền xử lý ảnh, chuyển đổi ảnh gốc 1 kênh thành ảnh đa kênh với mỗi kênh đại diện cho một cửa số HU khác nhau. Phương pháp này giúp tận dụng sự đa dạng trong phân bố HU của khối u gan, từ đó tối ưu hóa quá trình phân tích ảnh CT. Kết hợp với kỹ thuật chuyển đổi hệ tọa độ cực, phương pháp này giảm độ phức tạp và cải thiện độ chính xác trong phân vùng khối u gan.

2.2. Biến đổi hệ tọa độ cực

Biến đổi hệ tọa độ cực là phương pháp chuyển đổi ảnh từ hệ tọa độ Descartes sang hệ tọa độ cực, giúp giảm độ phức tạp về hình dạng và vị trí của khối u. Phương pháp này được kết hợp với chuyển đổi Hounsfield đa kênh để tối ưu hóa quá trình phân tích ảnh y tế. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp này cải thiện đáng kể độ chính xác trong phân vùng khối u gan.

III. Kết quả và đánh giá

Phương pháp đề xuất đạt được hiệu năng cao nhất trên tập dữ liệu Liver Tumor Segmentation Challenge (LiTS17). Chuyển đổi Hounsfield đa kênh và biến đổi hệ tọa độ cực giúp cải thiện đáng kể độ chính xác trong phân vùng khối u gan. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp này vượt trội so với các phương pháp hiện có, đặc biệt trong việc phân loại khối u và chẩn đoán ung thư gan.

3.1. Đánh giá hiệu năng

Phương pháp đề xuất được đánh giá thông qua các chỉ số Dice Similarity Coefficient (DSC), Intersection over Union (IoU), Precision và Recall. Kết quả cho thấy phương pháp chuyển đổi Hounsfield đa kênh và biến đổi hệ tọa độ cực đạt được hiệu năng cao nhất trên tập dữ liệu LiTS17, với DSC và IoU vượt trội so với các phương pháp hiện có.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Phương pháp đề xuất có tiềm năng lớn trong chẩn đoán ung thư gan và phân tích ảnh y tế. Chuyển đổi Hounsfield đa kênh và biến đổi hệ tọa độ cực giúp cải thiện độ chính xác trong phân vùng khối u gan, từ đó hỗ trợ các bác sĩ trong việc chẩn đoán và điều trị ung thư gan. Phương pháp này cũng có thể được áp dụng trong các nghiên cứu y khoa khác liên quan đến phân tích ảnh CT.