Thiết kế hệ đo xác định khối u trên các mô mềm

Từ xa xưa, những thầy lang đã có cách chẩn đoán bệnh bằng cách dùng tay kiểm tra các u có trên cơ thể thông qua sự thay đổi độ cứng của vùng cần kiểm tra. Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ cùng với các yêu cầu của chấn đoán càng chính xác hơn mà rất nhiều phương pháp chần đoán khác nhau đã được đề xuất
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ đo xác định khối u trên các mô mềmThiết kế hệ đo xác định khối u trên các mô mềmTừ xa xưa, những thầy lang đã có cách chẩn đoán bệnh bằng cách dùng tay kiểmtra các u có trên cơ thể thông qua sự thay đổi độ cứng của vùng cần kiểm tra. Ngàynay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ cùng với các yêu cầu của chấn đoáncàng chính xác hơn mà rất nhiều phương pháp chần đoán khác nhau đã được đềxuất.“Cảm hứng” từ việc xác định khối u bằng sự thay đổi hệ số đàn hồi của khu vựcchẩn đoán nhằm xác định liệu có u hay không, một số công trình gần đây đề cậptới một phương pháp tự động xác định có u hay không và cố gắng phân loại được utrên các mô mềm. Bài báo này trình bày về thiết lập hệ thống đo phục vụ chonghiên cứu nêu trên.Nguyên lý của hệ đo như sau:Bộ tạo rung được gắn đầu kim sẽtạo rung động tuần hoàn theophương Z (như minh họa tronghình 1); trên vật thể sẽ xuất hiệnmột sóng ngang (shear wave) cóbiên độ giảm dần (minh họa 2 mức Hình 1. Nguyên lý của hệ đobiên độ a và b trong hình 1). Vân tốc sóng ngang sẽ được ghi nhận thông qua đầudò Dopper được đặt một góc so với trục Z. Tại mỗi khoảng cách đều mà vị trí đầulà đầu kim ta sẽ tiến hành thu thập một tập dữ liệu sử dụng đầu dò Doppler. Kếtquả sẽ thu được 1 loạt các tín hiệu điều hòa có biên độ suy giảm theo trục x nhưhình vẽ. Trên cơ sở phân tích tín hiệu vận tốc hạt do sóng ngang tạo ra chúng ta sẽxác định được sự thay đổi hệ số đàn hồi (nếu có) nhằm phát hiện có u hay không.Hình 2 là ảnh chụp hệ thực tế. Hình 2. Ảnh chụp hệ thí nghiệm thực tế (trái) và ảnh mẫu vật lúc còn tươi và sau khi gia nhiệtHệ đo thực tế được thiết lập như sau: bộ tạo rung theo trục Z có gắn đầu kimđường kính 1.5 mm được phát bới một tín hiệu sin có tần số nằm trong khoảng 50– 450 Hz; đầu dò Doppler là loại SonixRP, BW-14/60, được kích hoạt sử dụng 6chu kì xung ở tần số trung tâm là 6.67 MHz để xác định vận tốc sóng ngang. Việctạo sóng ngang và do vận tốc dùng Doppler phải được đồng bộ. Hình 1 mô tả việcthu nhận 3000 xung phản hồi trong khoảng thời gian 300 ms. Điều đó có nghĩa làcứ 0.1 ms thì có một xung được thu nhận (tần số lặp lại của xung phát ra là 10kHz). Vận tốc hạt sẽ được ước lượng nhờ sử dụng độ lệch pha đo được bởi các tínhiệu dội lại. Hình 3. Thực nghiệm và mô phỏng Hình 4. Mô hình giả định và mô với mô mềm không khối u phỏng tình huống có khối uHình 3 mô tả kết quả mô phỏng và thực nghiệm của hệ số suy hao (biểu diễn giántiếp của hệ số đàn hồi) tiến hành trên một mô mềm đồng nhất không có khối u.Trong tình huống xuất hiện khối u, giá trị suy hao sẽ thay đổi bất thường. Hình 4 làkết quả mô phỏng và mô hình (giả định) không đồng nhất (có khối u từ vị trí 13đến 23).Kết luận:Hệ đo và chương trình xử lý phát hiện khối u bước đầu đã hoạt động tốt; hướngphát triển sắp tới của hệ đo là nâng cao tính chính xác của các bước chuyển saocho cách đều nhau và nằm chính xác trên một đoạn thẳng. Hệ thống hoạt động khátốt trong môi trường đồng nhất (không có u) nhưng cần nâng cao chất lượng thuậttoán trong tình huống có u xuất hiện.