Ảnh hưởng của một số tham số lên chất lượng tạo ảnh siêu âm cắt lớp

Chia sẻ: Liễu Yêu Yêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

bài viết "Ảnh hưởng của một số tham số lên chất lượng tạo ảnh siêu âm cắt lớp" xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống phát-thu siêu âm cắt lớp, dựa trên lí thuyết tán xạ ngược. Dữ liệu tán xạ thu được ở máy thu được khôi phục sử dụng chuẩn tắc Tikhonov. Tuy nhiên, việc lựa chọn cẩn thận giá trị của tham số chuẩn tắc γ là rất cần thiết, nó ảnh hưởng lớn đến tính ổn định của hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của một số tham số lên chất lượng tạo ảnh siêu âm cắt lớp

Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Ảnh hưởng của một số tham số lên chất lượng tạo ảnh siêu âm cắt lớp Trần Quang Huy1, Nguyễn Hồng Lịch2, Nguyễn Hồng Minh3, Nguyễn Thị Cúc3, Phạm Hùng Anh4, Trần Văn Thắng4, Lương Thị Thêu5, Trần Đức Tân6 1 Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 2 Lớp ITT21A, Khóa 2021A, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 3 Bộ môn Y Vật lý, Trường Đại học Y Hà Nội 4 Ban CNTT, Công ty Quản lý tài sản (VAMC), Hoàn Kiếm, Hà Nội 5 Trường Đại học Hòa Bình 6 Khoa Điện-Điện tử, Trường Đại học Phenikaa E-mail: tranquanghuy@hpu2.edu.vn; lichnguyen19@gmail.com; nguyenhongminh@hmu.edu.vn; nguyenthicuc@hmu.edu.vn; anhph.info@gmail.com; thang.tranvan1986@gmail.com; lttheu@daihochoabinh.edu.vn; tan.tranduc@phenikaa-uni.edu.vn Tóm tắt—Những hạn chế của kĩ thuật siêu âm chẩn đoán sử đó, bài báo này tập trung nghiên cứu ảnh khôi phục dựa vào dụng thông tin phản hồi đã tạo động lực nghiên cứu về các mô độ tương phản âm. Hiện nay, chỉ có một vài thiết bị chụp hình tạo ảnh mới nhằm bổ sung thông tin siêu âm định lượng siêu âm cắt lớp được thương mại hóa. Lý do chủ yếu là các trong thiết bị tạo ảnh đa mô hình. Một giải pháp đầy hứa hẹn kỹ thuật tiên tiến dựa trên lí thuyết tán xạ ngược có độ phức là tạo ảnh độ tương phản âm, nó có khả năng phát hiện sự thay tạp tính toán cao cũng như tính hiệu quả còn hạn chế. đổi cấu trúc trong mô bị bệnh. Kĩ thuật siêu âm cắt lớp biểu diễn sự thay đổi tốc độ âm trong không gian lan truyền sóng Vào năm 1978, kĩ thuật chụp cắt lớp điện toán dựa trên âm, kĩ thuật này chủ yếu được ứng dụng để tạo ảnh vú nhằm sự lan truyền sóng âm đã được ứng dụng và là công trình phát hiện các tế bào gây ung thư. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu bước đầu về ảnh chụp cắt lớp điện toán sử dụng xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống phát-thu siêu âm cắt độ tương phản âm nhằm phát hiện tế bào gây ung thư ở phụ lớp, dựa trên lí thuyết tán xạ ngược. Dữ liệu tán xạ thu được ở nữ [4]. Năm 1989, một phương pháp khác sử dụng mô hình máy thu được khôi phục sử dụng chuẩn tắc Tikhonov. Tuy mạng thần kinh (neural networks) đã được áp dụng cho kĩ nhiên, việc lựa chọn cẩn thận giá trị của tham số chuẩn tắc γ là thuật siêu âm cắt lớp [5]. Nghiên cứu lý thuyết xuất phát từ rất cần thiết, nó ảnh hưởng lớn đến tính ổn định của hệ thống. kĩ thuật chụp cắt lớp X-quang và nó được mở rộng cho siêu Giá trị γ lớn sẽ làm cho ảnh khôi phục trở nên thô, giá trị γ nhỏ âm. Mô hình tạo ảnh siêu âm bao gồm một hình trụ tròn (đối dẫn đến độ phức tạp hệ thống cao. Do đó, tham số chuẩn tắc được phân tích và khảo sát. Hơn nữa, chúng tôi cũng khảo sát tượng quan tâm) chứa đựng đặc tính âm học của các mô và số phép đo liên quan đến tích của số máy phát và máy thu, và các đầu dò được bố trí trên một vòng tròn xung quanh đối tần số của nguồn kích thích sóng siêu âm. Thông qua khảo sát tượng (trong đó có một máy phát và nhiều máy thu). Các 743 kịch bản mô phỏng số, các kết quả nghiên cứu bước đầu máy thu được giữ ở vị trí cố định, còn máy phát sẽ dịch trong bài báo (giá trị γ tối ưu, sự cân bằng giữa số máy phát và chuyển xung quanh vòng tròn với bước dịch cố định. Ứng máy thu, dải tần số hoạt động hiệu quả) tạo điều kiện thuận lợi với một vị trí máy phát ta có được một tập giá trị đo. Do cho những nghiên cứu ứng dụng trong thực tiễn y khoa, đặc vậy, thời gian cho việc thu thập và xử lý vẫn còn dài. biệt là ứng dụng để chẩn đoán sớm ung thư vú ở phụ nữ. Hầu hết các công trình nghiên cứu về siêu âm cắt lớp Từ khóa—Siêu âm cắt lớp, kĩ thuật tán xạ ngược, phương đều dựa trên phương pháp xấp xỉ Born [6]-[11]. Năm 1990, pháp lặp vi phân Born (DBIM), chuẩn tắc Tikhonov, tần số kích phương pháp lặp vi phân Born (DBIM) đã được sử dụng để thích. khôi phục ảnh hai chiều về sự phân bố hằng số điện môi [12]. Sau đó, phương pháp DBIM đã được ứng dụng cho kĩ I. GIỚI THIỆU thuật siêu âm cắt lớp với cải tiến lựa chọn tham số chuẩn tắc Kĩ thuật tạo ảnh siêu âm và kĩ thuật chụp cắt lớp đóng [13]. Trong phương pháp DBIM, chuẩn tắc Tikhonov [14] vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán lâm sàng. Hiện nay, được sử dụng trong việc giải bài toán ngược dựa trên các quá trình thu nhận ảnh siêu âm chủ yếu dựa vào phương phép đo tuyến tính. Tuy nhiên, việc lựa chọn cẩn thận giá trị pháp phản hồi âm, tức là một phần năng lượng sẽ bị phản của tham số chuẩn tắc γ là rất cần thiết, nó ảnh hưởng lớn hồi khi sóng âm gặp vật cản [1]. Tín hiệu phản hồi sẽ được đến tính ổn định của hệ thống. Giá trị γ lớn sẽ làm cho ảnh thu nhận bởi máy thu và được sử dụng cho quá trình tạo khôi phục trở nên thô, giá trị γ nhỏ dẫn đến độ phức tạp hệ ảnh. Bằng việc mở rộng số lượng các góc xung quanh đối thống cao. Vì vậy, bài báo này còn thực hiện khảo sát giá trị tượng, kỹ thuật tán xạ ngược cho phép khôi phục ảnh có của tham số chuẩn tắc. Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng, giá trị chất lượng tốt hơn trong trường tán xạ mạnh [2]. γ=0.1a=1,2.10-12 (trong đó hằng số a = 12.10 -12 sẽ cho kết Các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực siêu âm cắt lớp quả khôi phục đạt chất lượng tốt nhất (lỗi chuẩn hóa và thời thường tập trung vào việc tạo ảnh dựa vào các thuộc tính cơ gian tạo ảnh nhỏ nhất), cụ thể là giá trị lỗi chuẩn hóa là học của âm như độ suy hao hay độ tương phản âm [3]. Tuy 0.0377 và thời gian tạo ảnh là 95.191783 giây. Việc lựa nhiên, ảnh khôi phục dựa vào độ tương phản âm cho chất chọn tùy ý số máy phát, số máy thu, hay tích của số máy lượng cao hơn so với ảnh khôi phục dựa vào độ suy hao. Do phát hay máy thu có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng ISBN 978-604-80-7468-5 231
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) khôi phục. Cũng tương tự với tần số kích thích, giá trị tần số Trong đó, p(r) là áp suất âm tổng. Viết lại dưới dạng tích kích thích lớn thì sẽ cho phép tạo ảnh với độ phân giải cao, phân ta có: nhưng độ thâm nhập mô sẽ kém, còn với giá trị tần số nhỏ thì sẽ cho phép tạo ảnh với độ phân giải thấp, nhưng độ ( ) ( ) ( ) (3) thâm nhập mô sẽ tốt hơn. Do đó, chúng tôi cũng khảo sát số phép đo và tần số kích thích sóng siêu âm cho phép việc ( ) ( ) ∬ (⃗ ) ( ⃗ ) (| -⃗ |) ⃗ (4) khôi phục đối tượng đạt hiệu quả. II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đó, ( ) là áp suất tán xạ, ( ) là áp suất sóng Sơ đồ cấu hình thu phát của hệ chụp siêu âm cắt lớp của tới và G(.) là hàm Green. phương pháp lặp vi phân Born được bố trí như Hình 1. Sử dụng phương pháp moment (MoM), áp suất âm trong vùng ROI được tính là: ̅ ( ̅ ̅ ( ̅ )) (5) Và áp suất tán xạ được tính bởi: ̅ ̅ ( ̅) ̅ (6) Hai biến chưa biết là ̅ và ̅ trong công thức (5) và (6), trong trường hợp này áp dụng phương pháp xấp xỉ Born loại 1 [1] và theo (5), (6) ta có: ̅ ( ̅) ̅ ̅ ̅ (7) Với ̅ ̅ ( ̅). Ở đó ̅ là ma trận ứng với hệ số G0(r,r’) từ các pixel tới máy thu, C là ma trận ứng với hệ số Hình 1. Cấu hình hệ đo G0(r,r’) giữa các pixel, I là ma trận đơn vị, và D(.) là toán Đối tượng cần khảo sát chính là vật thể hình trụ tròn có kích tử chéo hóa. thước rất nhỏ (môi trường B1) nằm trong môi trường B2 Với mỗi bộ phát và bộ thu, chúng ta có một ma trận ̅ và (tương ứng như khối u ở trong môi trường nào đó). Mục tiêu một giá trị vô hướng . Thấy rằng vector chưa biết ̅ có của chúng ta là dựng được ảnh của vật thể trụ tròn, đó chính giá trị bằng với số pixel của vùng ROI. Hàm mục tiêu là vùng quan tâm ROI (region of interest). Vùng diện tích có thể được tính bằng phương pháp lặp: quan tâm này được chia thành N×N ô vuông (mỗi ô vuông gọi là một pixel) có kích thước là h. Số lượng máy phát là N t ̅ ̅( ) ̅( ) (8) và máy thu là Nr. Theo lí thuyết về sóng âm, hàm mục tiêu O(r) (tức là khối u có dạng hình trụ tròn có sự chênh lệch tốc độ âm với môi Với ̅ và ̅ ( ) là giá trị của hàm mục tiêu ở bước hiện tại trường nền) được tính bởi công thức: và bước trước đó. ̅ có thể được tìm bằng Quy tắc Tikhonov [9]:  2 1 1  ̅ (9) ω  2 - 2  nÕu r  R ̅‖ ̅ -̅̅̅̅ ̅ ‖ ‖ ̅‖  F r=   1 u u0  (1) Trong đó ̅ là vector ( ) chứa giá trị sai khác  giữa kết quả đo và kết quả tiên đoán tín hiệu siêu âm tán xạ; 0 nÕu r > R ̅ là ma trận ( ) được tạo bởi phép đo; và là tham số chuẩn tắc cần được lựa chọn cẩn thận bởi vì nó Với u1 và u0 là tốc độ truyền sóng trong môi trường B 1 và ảnh hưởng đến tính ổn định của hệ. Nếu lớn thì ảnh khôi tốc độ truyền trong môi trường B2, f là tần số sóng siêu âm, phục sẽ bị thô, còn nếu quá nhỏ thì độ phức tạp tính toán là tần số góc ( ), R là bán kính của đối tượng. sẽ cao. Giả sử rằng có một không gian vô hạn chứa môi trường đồng nhất ch ng hạn là nước có số sóng là k 0. Phương trình truyền sóng của hệ thống có thể được cho bởi phương trình: ( ( )) ( ) ( ) ( ) (2) ISBN 978-604-80-7468-5 232
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) thiện rõ rệt (lỗi chuẩn hóa giảm nhiều). Tuy nhiên, dễ III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN dàng nhận thấy rằng, khi gamma càng lớn, thì lỗi 3.1. Khảo sát tham số chuẩn tắc chuẩn hóa tăng dần. Điểm cực tiểu của lỗi chuẩn hóa trong đồ thị là khi , điều đó thể Tham số mô phỏng: Tần số f = 1 MHz, Số máy phát hiện tại giá trị này chất lượng khôi phục ảnh tốt nhất. Nt= 22, Số máy thu Nr = 22, Nhiễu = 0.1 %, Độ tương phản âm = 6%, Khoảng cách máy phát = 0.45 60mm, Khoảng cách máy thu = 60mm, Số vòng lặp = 8, Đường kính đối tượng =10mm, Số điểm ảnh N = 0.4 21, Hằng số . 0.35 Sóng tới (được phát từ máy phát) là chùm Bessel bậc 1 trong không gian hai chiều: 0.3 Lçi chuÈn hãa ( ) ( ) (10) 0.25 0.2 Trong đó là hàm Bessel bậc 0 và là khoảng cách giữa máy phát và điểm thứ k trong vùng quan 0.15 sát. Để định lượng tính hiệu quả của phương pháp DBIM, 0.1 hàm mục tiêu được khôi phục thông qua một số vòng lặp. Sau đó, lỗi chuẩn hóa được xác định và so sánh 0.05 với ảnh gốc qua từng vòng lặp. Giả sử m là ảnh gốc 0 có kích thước V×W điểm ảnh (tức là hàm mục tiêu lý 0 1 2 -11 Gi¸ trÞ tham sè gamma tưởng) và m ˆ là ảnh khôi phục được. Lỗi chuẩn hóa x 10 được tính bởi: Hình 3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Lỗi chuẩn hóa vào Giá trị tham số gamma sau 8 vòng lặp. 1 V W mij  mˆ ij  V W  i 1 j 1 mij  Hình 4 thể hiện đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của  Thời gian tạo ảnh vào Giá trị tham số gamma sau 8 vòng lặp. Khi giá trị tham số gamma nhỏ ( ) Hình 2 thể hiện hàm mục tiêu lý tưởng (tức là u lạ) có thì thời gian khôi phục ảnh lớn. Khi giá trị của tham độ tương phản âm chênh lệch với môi trường nền là số gamma lớn ( ) thì thời gian tạo ảnh giảm 6%. Ideal object function đáng kể. Tuy nhiên, thời gian tạo ảnh trong giai đoạn này biến đổi thất thường. Điểm cực tiểu của thời gian tạo ảnh trong đồ thị là khi , tèc ®é truyÒn sãng (%) 6 điều đó thể hiện tại giá trị này thời gian khôi phục ảnh §é chªnh lÖch 4 nhỏ nhất. 2 140 0 2 135 2 0 0 -2 -2 130   Thêi gian t¹o ¶nh sau 8 vßng lÆp (s) Hình 2. Hàm mục tiêu lí tưởng 125 120 Bảng 1 thể hiện kết quả khảo sát ảnh hưởng của tham số gamma trong phương pháp Tikhonov vào chất 115 lượng khôi phục ảnh và thời gian tạo ảnh thông qua 19 kịch bản mô phỏng. Dễ dàng nhận thấy rằng giá trị 110 sẽ cho kết quả khôi phục đạt 105 chất lượng tốt nhất (lỗi chuẩn hóa và thời gian tạo ảnh nhỏ nhất), cụ thể là giá trị lỗi chuẩn hóa là 0.0377 và 100 thời gian tạo ảnh là 95.191783 giây. 95 Hình 3 thể hiện đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Lỗi 90 0 1 2 chuẩn hóa vào Giá trị tham số gamma sau 8 vòng lặp. Gi¸ trÞ tham sè gamma x 10 -11 Khi giá trị tham số gamma nhỏ ( ) thì chất lượng khôi phục ảnh rất kém, nó thể hiện thông qua Hình 4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Thời gian Lỗi chuẩn hóa lớn, tức là 0.4462. Khi giá trị của tham tạo ảnh vào Giá trị tham số gamma sau 8 vòng lặp. số gamma lớn ( ) thì chất lượng ảnh được cải ISBN 978-604-80-7468-5 233
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) IV. KẾT LUẬN Dựa vào kết quả ở Bảng 1, Hình 3 và Hình 4, có một Dựa trên lí thuyết tán xạ ngược, phương pháp lặp sự trùng hợp thú vị rằng, tại giá trị vi phân Born (DBIM) đã được ứng dụng rộng rãi thì lỗi chuẩn hóa và thời gian tạo ảnh là trong kĩ thuật siêu âm cắt lớp với ưu điểm nổi trội so nhỏ nhất, tương ứng là 0.0377 và 95.191783 giây. với phương pháp siêu âm B-mode thông thường là có Điều đó thể hiện rằng, chúng ta vừa thu được chất thể phát hiện được các u lạ có kích thước nhỏ hơn lượng khôi phục ảnh tốt nhất, vừa tiết kiệm tối đa thời bước sóng tới, phục vụ chẩn đoán sớm ung thư vú. gian tạo ảnh. Cũng dựa vào các kết quả trên, nếu Trong bài báo này, chúng tôi đã xây dựng thành công chúng ta không chọn giá trị gamma cẩn thận, chất hệ thống thu phát siêu âm cắt lớp, ảnh được khôi phục lượng ảnh khôi phục sẽ ảnh hưởng đáng kể, đặc biệt sử dụng phương pháp Tikhonov. Bài báo đã đưa ra bộ khi gamma nhỏ. tham số về tham số chuẩn tắc, số phép đo và tần số kích thích để chất lượng tạo ảnh được hiệu quả. Kết 3.2. Khảo sát số phép đo quả nghiên cứu bước đầu tạo điều kiện thuận lợi cho Bảng 2 thể hiện kết quả chất lượng tạo ảnh phụ những nghiên cứu ứng dụng trong thực tiễn y khoa, thuộc vào số phép đo. Số máy phát và số máy thu thay đặc biệt là ứng dụng để chẩn đoán sớm ung thư vú ở đổi từ 1 cho đến 25. Do đó, chúng tôi thực hiện 625 phụ nữ. kịch bản mô phỏng với mục tiêu tìm ra mối quan hệ giữa số máy phát và số máy thu cho phép chất lượng REFERENCES tạo ảnh đạt kết quả hiệu quả nhất. Kết quả mô phỏng [1] E. S. Osama S. Haddadin, Sean D. Lucas, "Solution to the cho thấy rằng, lỗi chuẩn hóa đạt kết quả nhỏ nhất nằm inverse scattering problem using a modified distorted Born theo đường chéo xiên góc hướng xuống dưới thể hiện iterative algorithm," in Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium, 1995. ở Bảng 2. Điều đó chứng tỏ rằng, trong 625 kịch bản [2] J. Wiskin, D. T. Borup, S. A. Johnson, M. Berggren, T. mô phỏng số máy phát bằng số máy thu luôn cho kết Abbott, and R. Hanover, "Full-wave, non-linear, inverse quả khôi phục hiệu quả nhất, và số lượng phép đo scattering high resolution quantitative breast tissue (tích của số máy phát và số máy thu) càng lớn thì chất tomography," Acoustical Imaging, 2007, vol. 28, no. 3, lượng tạo ảnh càng tốt. Điều này là có thể hiểu được, pp. 183-193, 2007. do số phép đo càng lớn thì ta càng thu thập được [3] A. Abubakar, T. M. Habashy, P. M. van den Berg, and D. Gisolf, "The diagonalized contrast source approach: an nhiều thông tin tán xạ từ đối tượng, và do đó, sẽ thuận inversion method beyond the Born approximation," Inverse lợi cho việc khôi phục ảnh dùng phương pháp lặp vi Problems, vol. 21, no. 2, p. 685, 2005. phân Born. Một điều đáng chú ý là, nếu có sự ràng [4] F. Grenleaf, S. A. Johnson, R. C. Bahn, B. Rajagopalan, buộc về số phép đo nhất định, thì lựa chọn số máy and S. Kenue, "Introduction to computed ultrasound tomography," in ProcConfComput Aided TomogrUltrason phát bằng số máy thu luôn cho kết quả hiệu quả nhất Med - Haifa, 1978. so với các kịch bản khác. Điều này cũng có thể được [5] B. C. Conrath, M. W. Daft, and W. O'Brien, "Applications of giải thích rằng, mặc dù việc quan trọng của số máy neural networks Lo ultrasound tomography," in thu đủ lớn để thu thập dữ liệu tán xạ cho việc tạo ảnh, Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium, 1989. nhưng số máy phát cũng cần đủ lớn để có thể kích [6] A. J. Devaney, "Inversion formula for inverse scattering thích chùm sóng phát ở các góc xung quanh đối tượng within the Born approximation," Optics Letters, vol. 7, pp. 111-112, 1982. đủ lớn, để có thể thu thập thông tin đầy đủ về đối [7] Quang-Huy, T., Nguyen, K. T., Doan, P. T., & Tran, D. T. tượng ở các góc khác nhau xung quanh đối tượng. (2022). Interpolated hybrid DBIM approach for enhanced Điều này là quan trọng khi tạo ảnh những đối tượng imaging in ultrasound tomography. Research on Biomedical có hình dạng bất kỳ, tức là quan sát ở các góc khác Engineering, 38(2), 389-400. nhau thì thông tin thu thập cũng sẽ khác nhau. [8] Quang-Huy, T., Nguyen, T. K., Solanki, V. K., & Tran, D. T. (2022). An Enhanced Multi-Frequency Distorted Born Iterative Method for Ultrasound Tomography Based on 3.3. Khảo sát tần số nguồn phát Fundamental Tone and Overtones. International Journal of Bảng 3 thể hiện kết quả khảo sát tần số f thay đổi Information Retrieval Research (IJIRR), 12(1), 1-19. từ 20KHz đến 1MHz sử dụng phương pháp DBIM ở [9] Huy, T. Q., Cuc, N. T., Nguyen, V. D., Long, T. T., & Tan, T. 99 kịch bản mô phỏng. Ứng với mỗi giá trị của f, ta D. (2019). Tomographic density imaging using modified DF– DBIM approach. Biomedical Engineering Letters, 9(4), 449- thu được lỗi chuẩn hóa (error) sau bước lặp thứ 8. Từ 465. đó, ta đánh giá bảng kết quả lỗi thu được như sau: Ta [10] Huy, T. Q., Tue, H. H., Long, T. T., & Duc-Tan, T. (2017). thấy rằng tần số máy phát nằm trong khoảng từ Deterministic compressive sampling for high-quality image 0.22MHz đến 0.39MHz cho lỗi chuẩn hóa nhỏ nhất. reconstruction of ultrasound tomography. BMC medical Vì vậy, trong thực tế, ứng với mỗi kịch bản xác định imaging, 17(1), 1-16. với sự ràng buộc về đặc tính của đối tượng như kích [11] Tran, Q. H., Tran, D. T., Huynh, H. T., Ton-That, L., & Nguyen, L. T. (2016). Influence of dual-frequency thước và độ tương phản của đối tượng, ta có thể lựa combination on the quality improvement of ultrasound chọn tần số máy phát nằm trong khoảng xác định để tomography. Simulation, 92(3), 267-276. cải tiến hiệu năng tạo ảnh siêu âm cắt lớp. Từ đó, gợi [12] W. C. Chew and Y. M. Wang, "Reconstruction of two- ý kịch bản ứng dụng trong thực tế là chúng ta cần dimensional permittivity distribution using the distorted born iterative method," IEEE Transactions on Medical thăm dò đối tượng ở các giá trị tần số khác nhau để Imaging, vol. 9, pp. 218-225, 1990. tìm ra giải tần số cho phép tạo ảnh đạt chất lượng hiệu [13] R. Lavarello and M. Oelze, "A study on the quả nhất. reconstruction of moderate contrast targets using the ISBN 978-604-80-7468-5 234
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) distorted Born iterative method," IEEE Transaction of of the Acoustical Society of America, vol. 21, pp. 185- Ultrasonic, Ferroelectric, and Frequency Control, vol. 55, 194, 1999. pp. 112-124, 2008. [14] G. H. Golub, P. C. Hansen, and D. P. O'Leary, "Tikhonov regularization and total least squares," Journal Bảng 1. Khảo sát ảnh hưởng của tham số gamma trong phương pháp Tikhonov. Tham số gamma Lỗi chuẩn hóa từ vòng lặp 1 đến vòng lặp 8 Thời gian (s) 0.02a 0.6464 0.4706 0.4503 0.4468 0.4463 0.4462 0.4462 0.4462 136.795319 0.04a 0.6465 0.4708 0.4504 0.4468 0.4464 0.4463 0.4462 0.4462 137.645442 0.06a 0.6466 0.4710 0.4505 0.4471 0.4465 0.4463 0.4463 0.4462 132.534262 0.08a 0.6468 0.4712 0.4503 0.4474 0.4467 0.4464 0.4463 0.4463 130.693091 0.1a 0.4021 0.1737 0.0878 0.0585 0.0483 0.0433 0.0400 0.0377 95.191783 0.2a 0.4025 0.1747 0.0881 0.0658 0.0562 0.0506 0.0471 0.0445 92.827742 0.3a 0.4030 0.1757 0.0856 0.0679 0.0598 0.0546 0.0510 0.0484 93.549845 0.4a 0.4034 0.1767 0.0899 0.0714 0.0632 0.0580 0.0543 0.0515 98.875677 0.5a 0.4038 0.1778 0.0949 0.0755 0.0668 0.0615 0.0576 0.0546 101.965447 0.6a 0.4043 0.1788 0.0990 0.0790 0.0700 0.0644 0.0604 0.0574 100.223508 0.7a 0.4047 0.1798 0.1026 0.0820 0.0728 0.0670 0.0629 0.0597 97.230456 0.8a 0.4051 0.1808 0.1057 0.0849 0.0753 0.0693 0.0651 0.0618 95.825702 0.9a 0.4056 0.1818 0.1086 0.0874 0.0776 0.0714 0.0671 0.0637 102.106403 1.0a 0.4060 0.1827 0.1111 0.0898 0.0797 0.0734 0.0689 0.0655 99.742783 1.1a 0.4064 0.1833 0.1135 0.0920 0.0816 0.0752 0.0706 0.0671 103.436065 1.2a 0.4069 0.1847 0.1158 0.0942 0.0834 0.0769 0.0722 0.0686 99.835084 1.3a 0.4073 0.1857 0.1180 0.0962 0.0851 0.0785 0.0737 0.0700 100.248422 1.4a 0.4077 0.1867 0.1199 0.0981 0.0868 0.0800 0.0751 0.0714 97.637107 1.5a 0.4081 0.1877 0.1219 0.0999 0.0883 0.0814 0.0765 0.0727 98.340478 §é t-¬ng ph¶n ©m (%) §é t-¬ng ph¶n ©m (%) 30 30 30 §é t-¬ng ph¶n ©m (%) 25 25 25 20 20 20 15 15 15 10 10 10 3 2 2 2 1 2 3 0 2 0 2 0 1 -1 0 0 0 -2 -1 -2 -2 -2 -2 -3 -3 -2       (a) (b) (c) percent of the sound contrast 6 30 30 §é t-¬ng ph¶n ©m (%) §é t-¬ng ph¶n ©m (%) 5 25 25 4 20 20 3 15 15 2 10 10 1 5 5 3 3 2 2 2 3 1 3 1 2 2 2 0 1 0 1 0 -1 0 -1 0 0 -2 -1 -2 -1 -2 -2 -2 -2 -3 -3 -3 -3       (d) (e) (f) Hình 5. Kết quả ảnh khôi phục khi giá trị tham số chuẩn tắc là , và sau vòng lặp 1 (tương ứng hình (a), (b) và (c)) và sau vòng lặp 8 (tương ứng hình (d), (e) và (f)). ISBN 978-604-80-7468-5 235
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Bảng 3. Kết quả khảo sát tần số máy phát f 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 (MHZ) Error NaN NaN 0.4703 0.4722 NaN 0.4644 0.4740 0.4207 0.4042 f 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 (MHZ) Error 0.4088 0.3428 0.3433 0.3300 0.3722 0.3113 0.6464 0.3145 0.3100 0.3048 f 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 (MHZ) Error 0.3029 0.2944 0.2633 0.2890 0.2664 0.2662 0.2558 0.2598 0.2497 0.2497 f 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.4 (MHZ) Error 0.2451 0.2503 0.2591 0.2428 0.2515 0.2454 0.2312 0.2948 0.2284 0.3262 f 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 (MHZ) Error 0.2728 0.5040 0.3063 0.2560 0.3983 0.2877 0.2655 0.4536 0.5291 0.6484 f 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.6 (MHZ) Error 0.4756 0.7538 0.3647 0.2986 0.5472 0.5392 0.8756 0.6053 0.9351 0.4838 f 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7 (MHZ) Error 0.5923 0.5225 0.4977 0.9031 0.6074 0.9808 0.6078 0.7607 0.6420 0.4863 f 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.8 (MHZ) Error 0.8464 0.6283 0.8785 0.6646 0.7986 0.7127 0.5440 0.7552 0.6557 0.7813 f 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9 (MHZ) Error 0.5941 0.7766 0.6958 0.5341 0.6377 0.5955 0.7809 0.5352 0.9229 0.6985 f 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 (MHZ) Error 0.7235 0.6974 0.5364 0.8105 0.5620 1.0919 0.6862 0.9269 0.7003 0.5295 ISBN 978-604-80-7468-5 236
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Bảng 2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của số phép đo lên chất lượng tạo ảnh. Nt Nr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 1.0455 1.0457 1.0665 1.0476 1.0641 1.0486 1.0638 1.0593 1.0656 1.0555 1.0574 1.0657 1.0753 1.0593 1.073 1.0682 1.0347 1.0915 1.0381 0.9988 1.0749 1.0551 1.0362 1.0127 1.0277 2 1.0458 1.0752 1.0649 1.0481 1.0289 1.0547 1.0665 1.0934 1.0221 1.06 NaN 1.0729 1.0507 1.086 1.0223 0.9998 NaN 0.9988 0.9616 0.9312 1.0062 0.9556 NaN Nan 0.934 3 1.047 1.0455 0.9913 1.0265 NaN 0.9595 NaN 0.9469 NaN 0.9376 NaN 0.9521 NaN 0.9415 0.855 NaN NaN NaN 0.8846 0.8673 0.914 NaN NaN NaN NaN 4 1.0479 1.0475 1.0452 NaN 1.0138 1.0806 0.9992 1.0354 0.7361 1.029 0.96 0.973 0.9161 1.3986 NaN 0.8628 NaN 0.8862 0.7264 NaN NaN 0.8022 NaN 0.7458 0.8176 5 1.0641 1.0111 NaN 0.9844 NaN 0.9746 NaN NaN NaN NaN 0.8995 0.8594 0.8631 0.8414 0.8191 NaN 0.7774 NaN NaN NaN 0.6341 0.734 0.8371 0.8378 0.6499 6 1.0493 1.0535 0.9813 1.0804 0.9948 1.1332 0.9485 NaN 0.8631 0.9509 1.5222 NaN 0.7513 0.8409 0.8044 0.7044 0.7629 0.7659 0.7148 NaN 0.6735 0.6869 0.6434 0.609 0.6747 7 1.0439 1.0477 NaN 0.9869 NaN 0.9304 0.8187 0.8695 0.8877 0.8201 0.9159 0.7696 0.7913 0.8041 0.6517 0.7041 0.7121 0.6514 0.6525 0.6476 0.5977 0.6383 0.7511 0.7514 0.6034 8 1.0611 1.0932 0.9508 1.0258 NaN NaN 0.8826 1.1515 NaN NaN 0.7576 NaN 0.7572 0.7633 0.7088 0.6531 0.7193 0.6637 0.611 0.5879 0.5771 0.5924 0.5591 0.5452 0.5056 9 1.0464 1.0012 NaN 0.7361 NaN 0.8384 0.8877 NaN 0.578 NaN NaN 0.7234 NaN 0.5941 0.6186 0.6085 0.6173 0.6643 0.4398 0.4415 0.5804 0.4799 0.5062 0.4973 0.456 0.9435 0.6369 10 1.0566 1.063 0.9447 1.0297 NaN 0.8254 NaN NaN NaN 0.6876 0.7052 0.6414 0.67 0.6538 0.6282 0.5707 0.5309 0.5139 0.5809 0.5065 0.459 0.4555 0.4747 11 1.0381 NaN NaN 0.9391 0.8995 1.5222 0.9159 NaN NaN 0.6853 0.7484 0.6943 0.6124 0.658 0.5345 0.5559 0.5563 0.5572 0.5321 0.5142 0.4669 0.4663 0.6425 0.6501 0.4147 0.976 12 1.0682 1.0718 0.9694 0.8828 NaN 0.7696 0.7989 0.7251 0.7093 0.7006 1.1498 0.5786 0.5794 0.5801 0.5207 0.5751 0.5361 0.4891 0.463 0.4925 0.4514 0.4243 0.4007 0.4419 13 1.0617 1.0372 NaN 0.8969 0.8631 0.7513 0.7913 0.7572 NaN 0.6397 0.6129 0.5958 0.5295 0.5433 0.4895 0.472 0.4752 0.4967 0.3723 0.3573 0.3994 0.3204 0.3403 0.3074 0.2868 14 1.0609 1.0879 0.9474 1.3986 0.862 0.8325 0.8062 0.7633 0.6356 0.6764 0.658 0.5843 0.5548 1.1349 0.569 0.5288 0.5713 0.5127 0.4226 0.3758 0.4351 0.4297 0.3853 0.3532 0.3555 0.8592 0.8329 0.8044 0.7088 0.6501 0.5206 0.4929 0.5638 0.4709 0.4128 0.4184 0.3592 0.3503 0.2859 0.2374 0.2156 15 1.079 1.0176 NaN 0.6517 0.6186 0.5801 0.5087 0.358 0.2401 16 1.0701 1.0007 NaN 0.8585 NaN 0.6955 0.6932 0.6561 0.5943 0.6297 0.5481 0.5179 0.451 0.5338 0.4676 0.4234 0.5345 0.4378 0.3389 0.3345 0.3491 0.2855 0.2303 0.2291 0.1761 0.7774 0.7549 0.7193 0.6587 0.6194 0.623 0.5357 0.5843 0.4599 0.5864 0.4914 0.5287 0.5867 0.4753 0.3386 0.3061 0.2647 0.242 0.2234 17 1.0846 NaN NaN 0.8574 0.3515 0.224 18 1.0833 0.9988 NaN 0.8862 NaN 0.7681 0.6514 0.6537 0.6639 0.576 0.5397 0.5413 0.4802 0.5195 0.4106 0.4455 0.4547 0.4267 0.3046 0.2926 0.3583 0.2498 0.2232 0.1944 0.1793 19 1.0219 0.9428 0.8783 0.7264 NaN 0.6894 0.6525 0.611 0.4475 0.5249 0.5321 0.4765 0.3679 0.3963 0.3717 0.3481 0.3684 0.3025 0.2302 0.2181 0.2478 0.1702 0.167 0.1442 0.1063 20 1.018 0.9476 NaN 0.7232 0.7164 0.6536 0.6418 0.5996 0.4346 0.5206 0.5184 0.4656 0.3608 0.4042 0.3401 0.323 0.3198 0.2926 0.2243 0.2104 0.2267 0.1475 0.1425 0.1249 0.0792 21 1.0524 1.0062 0.914 NaN 0.6341 0.6655 0.5977 0.5737 0.5792 0.5696 0.4536 0.5063 0.3815 0.4241 0.3371 0.3475 0.3394 0.3685 0.2526 0.2199 0.2171 0.1946 0.1147 0.12 0.0873 1.0408 0.9329 0.7186 0.5872 0.4781 0.5044 0.4627 0.4476 0.3316 0.4145 0.3051 0.2897 0.261 0.2425 0.1588 0.204 0.1187 0.111 0.0952 22 NaN 0.8022 0.6869 0.6383 0.158 0.0991 23 1.0218 NaN NaN NaN 0.8371 0.6411 0.7543 0.565 0.5041 0.4741 0.6543 0.4216 0.3345 0.3718 0.2532 0.2451 0.2461 0.2177 0.1621 0.1519 0.1455 0.1124 0.2056 0.1896 0.0661 24 1.0231 NaN NaN 0.7629 0.8317 0.6058 0.7483 0.5338 0.494 0.4349 0.6394 0.4028 0.3119 0.3664 0.2243 0.2111 0.2115 0.2059 0.1549 0.1382 0.096 0.0981 0.1882 0.1744 0.0618 25 1.024 0.9224 NaN 0.8039 0.6405 0.6747 0.6065 0.5109 0.4432 0.4679 0.4142 0.4384 0.277 0.3399 0.2377 0.2057 0.2135 0.1828 0.1073 0.0784 0.0989 0.0819 0.0722 0.0564 0.0481 ISBN 978-604-80-7468-5 237