Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
1
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU

1.1 TỔNG QUAN
Cuộc cách mạng về công nghệ số đã mang lại nhiều thay đổi trong hoạt động sinh
hoạt hàng ngày của chúng ta. Việc tích hợp những bộ vi xử lý công suất cao vào các mô hình
kỹ thuật cổ điển đã tạo ra những bước tiến mới về hiệu suất, tính năng và độ chính xác.
Nhiều công việc đã được tự động hóa giúp cải thiện đáng kể về tốc độ cũng như đạt hiệu quả
rất cao nhờ vào việc tích hợp thêm bộ vi điều khiển và những giải thuật tiên quyết kèm theo.
Hầu hết mọi lónh vực trong xã hội đều tiếp cận với những thay đổi về kỹ thuật, và trong đó
những thay đổi về kỹ thuật trong y khoa có tác động sâu sắc nhất lên đời sống của chúng ta.
Những tiến bộ trong công nghệ thông tin đã cải tiến cách thức thu nhận, lưu trữ,
chuyển giao và biểu hiện các thông tin y khoa của bệnh nhân. Việc lưu trữ thông tin trong
một cấu trúc cơ sở dữ liệu đã cải thiện chất lượng và tính linh hoạt trong chẩn đoán bằng cách
cho ra một hình thức chăm sóc bệnh nhân linh động và phù hợp. Những phát triển trong thông
tin liên lạc cộng với những tiến bộ không ngừng về mặt nén dữ liệu cho phép chuyển giao
những khối lớn dữ liệu của bệnh nhân giữa các trung tâm chẩn đoán và cho phép giám sát
bệnh nhân từ xa. Trong bệnh viện, các dữ liệu số và chế độ điều trò đã rất hiệu quả giúp nâng
cao chất lượng chăm sóc bệnh nhân với việc giảm đi những sai lầm có thể mắc phải cho con
người.
Ngoài những cải tiến về mặt kỹ thuật, sự gia tăng nhanh về công suất tính toán đã dẫn
đến sự ra đời của một loạt những mô hình mới về hiển thò hình ảnh chẩn đoán với khả năng
chụp, xử lý và hiển thò các dữ liệu y khoa dưới dạng ảnh một cách xuất sắc. Với bộ vi xử lý
tốc độ cao và dung lượng bộ nhớ lớn, cho phép các hệ thống hiển thò hình ảnh sử dụng những
thuật toán tái tạo có độ phức tạp cao, cải thiện cả về chất lượng và giá trò của các dữ liệu thu
được. Về hiệu năng, cho phép mở rộng ứng dụng của những thông tin đo được từ những tín
hiệu sinh học 2 chiều đơn giản chuyển hóa thành những hình ảnh 3 chiều.
www.bme.vn
Tac gia : Tran Phan Son Giang. Email :
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007

những tính năng tăng cường áp dụng cho ảnh gốc không bò giới hạn về số lượng. Tính năng
chính của hiển thò số là khả năng kết hợp những kỹ thuật khác nhau để thu lấy những thông
tin đáng giá nhất từ dữ liệu ảnh chụp được.
Hình ảnh y khoa được đònh nghóa tổng quát theo những phương thức chụp ảnh chuyên
biệt. Thuật ngữ mô hình chuyên dụng gắn liền với cách thức mà mô hình đó sử dụng để đạt
được kết quả. Mỗi mô hình chuyên dụng sử dụng một kỹ thuật khác nhau nhưng đều hướng
tới một đối tượng chung. Mỗi mô hình đều có những ưu và khuyết điểm liên quan tới những
đặc điểm của kỹ thuật mà nó áp dụng (như: tốc độ, độ tin cậy, độ chính xác, giá thành, mức
độ khả thi). Vì những mô hình chuyên dụng có bản chất rất khác nhau nên người ta áp dụng
một số hình thức phân loại dựa trên những nét tương đồng của các kỹ thuật. Mục đích của
việc hiển thò hình ảnh y khoa là xác đònh và biểu diễn các trạng thái và quá trình sinh lý của
cơ thể người. Có rất nhiều mô hình để mô tả đặc điểm sinh lý con người mà hiện nay được
phổ biến phân loại theo : mô hình cấu trúc và mô hình chức năng.
Những mô hình hiển thò hình ảnh cấu trúc mô tả đặc điểm chi tiết giải phẫu. Những
mô hình này xác đònh những đặc tính vật lý của các tổ chức ở những thời điểm đặc biệt.
Những mô hình cấu trúc khác nhau sẽ phân tích cấu trúc giải phẫu theo những cách khác
nhau phụ thuộc vào bản chất của kỹ thuật mà mô hình đó sử dụng. Hai mô hình cấu trúc
thông dụng nhất là cộng hưởng từ (Magnetic Resonance - MR) và cắt lớp điện toán
(Computed Tomography - CT). Tuy hình ảnh từ 2 mô hình này khác nhau đáng kể nhưng cả 2
đều tập trung thể hiện những cấu trúc bao gồm xương, mô, mỡ và da. Những mô hình chức
năng theo dõi các quá trình sinh lý như trao đổi chất hay sự tích tụ của các hợp chất hữu cơ
đặc trưng. Theo đó, hoạt động trao đổi chất gắn với những quá trình khác nhau được chụp lại
và xử lý. Chụp cắt lớp điện toán phát xạ đơn photon (Single Photon Emission Computed
Tomography - SPECT) và chụp cắt lớp phát xạ positron (Positron Emission Tomography -
PET) là những mô hình tiêu biểu của dạng mô hình chức năng. Lợi ích mà các mô hình cấu
trúc và mô hình chức năng mang lại cho người sử dụng trong việc chẩn đoán không can thiệp,
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
4
lập kế hoạch và điều trò lâu dài là không thể kể hết. Một bản điều tra tóm tắt về các kỹ thuật
hợp nhất đằng sau các mô hình này sẽ được cung cấp chi tiết trong chương 3 của luận văn.

các dữ liệu ảnh thu được từ cả 2 mô hình thành một khối ảnh đơn nhất; qui trình này gọi là
hợp nhất dữ liệu. Bằng cách đó, ý nghóa về mặt lâm sàng của mỗi mô hình được kết hợp vào
một hình thức biểu diễn chung.
Ích lợi từ việc kết hợp những mô hình ảnh khác nhau đã được minh chứng tốt. Trong ví
dụ trên, việc nhận diện khu vực có hoạt động trao đổi chất bất thường được cải thiện bằng
cách kết hợp các thông tin của một mô hình chức năng với chi tiết giải phẫu của một mô hình
cấu trúc. Một hình thức kết hợp tương tự được sử dụng để xác đònh vò trí của hiện tượng động
kinh thành phần, lúc này, độ chính xác của các lớp cắt SPECT được gia tăng qua việc hợp
nhất với một khối ảnh MR. Trong lónh vực nghiên cứu, hình thức kết hợp này cũng giúp ích
trong khảo sát sự lan truyền của các tín hiệu cảm giác trong não (các xung thần kinh). Hiệu
quả của những hình thức hợp nhất chức năng-cấu trúc được xác minh không chỉ trong quan sát
hoạt động thần kinh (chứng động kinh) mà còn hiệu quả trong nhận dạng những trạng thái
sinh lý bất thường. Người ta cũng chứng minh được lợi ích của việc hợp nhất các khối ảnh MR
và CT khi tiến hành nhận diện khối u trong các lớp cắt PET [23].
Thông tin thu được từ việc hợp nhất các mô hình này không chỉ đơn thuần giới hạn
trong chẩn đoán, nó còn có thể ứng dụng được để hỗ trợ trong phòng phẫu thuật. Trong các ca
phẫu thuật thần kinh, những hệ thống trực quan cao cấp sử dụng những thông tin hiển thò từ
nhiều mô hình để hỗ trợ cho các bác só giải phẫu có thể thao tác an toàn trên cấu trúc của não
[30]. Thông qua việc sử dụng một khung cố đònh để giữ đầu của bệnh nhân đúng vò trí, người
ta thiết lập một mối liên hệ không gian giữa bệnh nhân và các thông tin hiển thò trên khối ảnh
số. Khi bác só phẫu thuật di chuyển các dụng cụ bên trong cơ thể bệnh nhân, một hệ thống
hồng ngoại giám sát sự chuyển động của các dụng cụ qua những đầu dò gắn trên dụng cụ (ví
dụ như mũi dao mổ). Hệ thống quan sát sau đó thiết lập một giá trò số về dụng cụ lên trên
ảnh não và liên tục cập nhật vò trí theo thời gian khi dụng cụ di chuyển. Theo cách này, bác só
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
6
phẫu thuật có thể sử dụng những thông tin được cung cấp bởi ảnh số trong phòng phẫu thuật
bằng cách quan sát trên màn ảnh máy tính.
Sử dụng khối ảnh số trong phòng phẫu thuật có rất nhiều ưu điểm. Trước tiên, việc
đònh đường đi qua cấu trúc phức tạp của não đã trở nên thuận lợi hơn nhiều khi sử dụng phần

hợp nhất hình ảnh (registration). Thực hiện hợp nhất hình ảnh từ nhiều phương tiện chẩn đoán
hình ảnh khác nhau có thể gọi là hợp nhất hình ảnh đa mô hình (multimodal registration).
Tiến hành việc này đã đặt ra nhiều điều cần bàn luận xung quanh vấn đề liên quan đến mô
hình chụp, ảnh và bệnh nhân.

Vấn đề về mô hình
Mỗi mô hình hiển thò ảnh mô tả đặc điểm của một đặc tính sinh lý khác nhau. Theo
đó, một cấu trúc có thể phân biệt rõ ràng trong một mô hình nhưng lại không thể quan sát
được trong một mô hình khác - điều này cũng tương tự như việc so sánh những quả táo và
cam. Phần khác nhau về thông tin thu được từ các mô hình cho thấy rằng bản chất của việc
biểu diễn một vùng đặc biệt có thể khác nhau, làm cho mối tương quan và việc sắp xếp hai
mô hình trở nên phức tạp.

Vấn đề về ảnh
Các mô hình không chỉ khác nhau về thông tin chúng thể hiện mà còn khác nhau ở
cách thức mà chúng thể hiện thông tin. Các khối ảnh có thể khác nhau về chất lượng và các
chiều không gian của chúng. Những hạn chế vốn có trong một vài kỹ thuật làm cho ảnh thu
được từ các mô hình không thể tương đồng nhau về chất lượng. Kết quả là một cấu trúc có
thể rất rõ trong mô hình ảnh này nhưng lại bò mờ đi đáng kể trên mô hình ảnh khác. Ngoài ra,
những thông tin chứa bên trong ảnh được biểu diễn bằng những sơ đồ khác nhau. Một số mô
hình sử dụng thang xám để hiển thò thông tin, trong khi những mô hình khác lại giá trò hơn khi
sử dụng thang màu để biểu diễn.
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
8

Vấn đề về bệnh nhân
Do qui trình thu hai khối ảnh trên cùng bệnh nhân được thực hiện theo hai công đoạn
hiển thò ảnh độc lập, các khối ảnh sẽ khác nhau theo thời gian và vò trí thu nhận. Một điều
hiển nhiên là những khác biệt về vò trí của vật thể bên trong máy quét sẽ tăng lên. Sự sai
lệch này sẽ ảnh hưởng đến góc độ quét ảnh qua bệnh nhân và vò trí của dữ liệu bệnh nhân

thường gặp trong môi trường khảo sát. Trong nhiều ứng dụng, quan sát trực quan có thể là
một việc tương đối dễ dàng và đơn giản, nhưng trong chẩn đoán y khoa thì không như vậy.
Chỉ một việc quan sát đơn giản trạng thái trao đổi chất của cơ thể người cũng gặp rất nhiều
trở ngại. Bởi nó là một mạng lưới đan kết chặt chẽ giữa hệ cơ, hệ xương, hệ tuần hoàn và hệ
thần kinh điều hòa hoạt động của cơ thể theo những môi trường thay đổi liên tục. Kỹ thuật
hiển thò hình ảnh y khoa chính là một giải pháp an toàn, không can thiệp cho phẫu thuật thăm
khám mà chỉ gây ra ít hoặc hoàn toàn không gây tổn hại cho bệnh nhân.

2.1.1. Hình thức hiển thò và qui trình thiết lập
Đơn vò cơ bản của một ảnh kỹ thuật số là điểm ảnh (pixel). Nó được xác đònh bởi:
một giá trò cường độ và một tọa độ. Giá trò cường độ của một điểm ảnh liên quan đến số
lượng đo đạc bởi một hệ thống tạo ảnh từ một mẫu vật thể bên trong ảnh. Các giá trò
cường độ trong một ảnh biến thiên trong miền qui đònh bởi lược đồ biểu diễn. Trong lược
đồ ảnh thang xám (đen và trắng), thông thường thì cường độ điểm ảnh biến thiên từ 0
(đen) đến 255 (trắng), trong đó những giá trò ở khoảng giữa qui đònh màu xám. Có rất
nhiều lược đồ màu tồn tại chẳng hạn như RGB là lược đồ kết hợp 3 giá trò cường độ đỏ,
lục, lam để biểu diễn một màu đơn. Trong hiển thò hình ảnh y khoa, hệ thống thiết lập ảnh
sẽ đo đạc các giá trò này trong tầm giới hạn hoạt động của hệ. Kết hợp giá trò đo được so
với một cường độ điểm ảnh tương ứng sẽ giúp cho ảnh số “thấy” được những gì mà hệ
thống chụp ảnh thấy (nói cách khác là ảnh số thể hiện hình ảnh thiết lập từ hệ thống).
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
10
Theo một kiểu tương tự, tọa độ của một điểm ảnh biểu hiện vò trí của nó bên trong
ảnh tương ứng với vò trí của mẫu vật bên trong thành phần được chụp. Bằng cách lấy mẫu
thành phần theo một lưới 2 chiều, có thể tạo ra được một hình thức biểu diễn ảnh. Về lý
thuyết, bên trong một mẫu vật, bất kể nó có nhỏ đến cỡ nào thì số lượng thông tin hàm
chứa bên trong là vô hạn. Tuy nhiên, khả năng đo đạc của bất kỳ hệ thống nào cũng chỉ
cho phép tách lấy một số giới hạn từ lượng thông tin hàm chứa bên trong vật thể tùy theo
các giới hạn vật lý của kỹ thuật sử dụng. Lượng thông tin mất đi khi so sánh giữa ảnh thật
sự với ảnh số gọi là sai số tự do. Tuy không thể tránh khỏi sai số này, nhưng ảnh hưởng

thể thu ảnh từ bất kỳ mặt cắt nào, nhưng theo bản chất giải phẫu học con người thì thu
nhận ảnh theo mặt cắt ngang sẽ thuận lợi hơn. Thêm vào đó, tính linh động của ảnh số
cho phép các thông tin không bò giới hạn bởi bất kỳ góc nhìn nào. Tuy các thông số
nghiên cứu sẽ thay đổi tùy theo mô hình nhưng ta có thể đưa ra một phương thức khái quát
về thu nhận thông tin và biểu diễn số của các mô hình. Một phân đoạn hiển thò hình ảnh
tiêu biểu bao gồm việc thu nhận các chuỗi hình ảnh từ mặt cắt ngang. Tùy theo mô hình
mà cách thức thu nhận sẽ thay đổi. Tuy nhiên, thành phẩm cuối cùng sẽ bao gồm một
cụm các lớp ảnh cắt ngang có thể kết hợp lại để tạo nên một thể tích 3 chiều của vùng
cần nghiên cứu. Trong trường hợp lý tưởng thì các ảnh này sẽ được thiết lập sao cho các
lớp cắt liên tục nhau, tức là giữa chúng không có khoảng trống. Tuy nhiên, do những hạn
chế vốn có trong một số hệ thống thu nhận ảnh làm cho các lớp ảnh cắt không liên tục với
nhau mà giữa chúng sẽ có một khoảng cách nhất đònh. Có thể sử dụng thuật toán nội suy
để lấp đầy những khoảng cách này và tạo nên một khối ảnh tương đượng. Ngược lại, các
hệ thống thiết lập ảnh cho ra các ảnh tại những khoảng liên tiếp nhỏ hơn bề dày của 1 lớp
cắt đơn, kết quả là có các ảnh chồng lấp nhau. Điều này thường xuất hiện ở các mô hình
có qui ước về bề dày lớp cắt. Từ những tiêu chí trên sẽ cho phép thiết lập khối ảnh độ
phân giải thấp, thiếu cân đối trên mặt cắt ngang. Bằng cách chồng lấp các lớp cắt ảnh lên
nhau, bề dày lớp cắt được gia tăng kéo theo sự gia tăng của độ phân giải ngang.
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
12
Tính phức tạp về giải phẫu và chức năng của não người đã xúc tiến hình thành một
số lượng lớn các mô hình hiển thò hình ảnh. Những mô hình thông dụng nhất dùng để mô
tả đặc điểm sinh lý của não bao gồm cộng hưởng từ (MRI), chụp cắt lớp điện toán (CT),
chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) và chụp cắt lớp điện toán phát xạ đơn photon
(SPECT). Dưới đây là vài nét sơ lược về mỗi mô hình và kỹ thuật tương ứng.

2.1.2. Hiển thò hình ảnh cộng hưởng từ (MRI - Magnetic Resonance Imaging)
Hiển thò hình ảnh cộng hưởng từ sử dụng các sóng tần số vô tuyến và từ trường để
biểu diễn những mặt cắt từ 3 chiều của các cấu trúc giải phẫu, dựa trên nguyên lý của
cộng hưởng từ hạt nhân. Khi một vật thể được đặt trong một từ trường tónh, cường độ

điển. Trong khi tiến hành quét CT, thiết bò phát tia X được đặt trên 1 giá có thể xoay xung
quanh vật thể. Các đầu dò tia X được đặt trên phía đối diện giá đỡ của bộ phận phát. Khi
thiết bò này xoay một vòng xung quanh vật thể, một chùm tia X dạng quạt được truyền
qua cơ thể ở các góc khác nhau và các tín hiệu suy giảm được ghi nhận. Các điểm quan
sát này được kết hợp lại thông qua thuật toán để tạo ra một lớp cắt ảnh trên bề mặt chứa
chùm tia X và đầu dò. Mỗi lớp cắt chứa mật độ mô đã được tính toán tại mỗi điểm bên
trong vùng hiển thò.
Tương tự như MR, CT là một phương thức về cấu trúc bởi khả năng thể hiện những
điểm khác biệt trong cấu trúc. Bởi vì CT mô tả đặc điểm dựa trên mật độ mô, chính vì thế
nó bổ sung thông tin cho MR. Các tia X bò suy giảm đáng kể khi xuyên qua các chất có
nguồn gốc xương, chính vì thế, CT rất có giá trò trong chẩn đoán về xương. Vì các ảnh CT
được tái tạo từ nhiều lớp cắt riêng biệt nên có độ phân giải rất cao.

2.1.4. Chụp cắt lớp phát xạ positron (PET - Positron Computerized Tomography)
Chụp cắt lớp phát xạ positron dựa trên hoạt tính của hạt nhân phóng xạ (hợp chất
thừa protons). PET lấy nguyên lý đo độ phân rã của hạt nhân phóng xạ để ghi nhận hoạt
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
14
động trao đổi chất thông qua việc khảo sát sự tồn tại và số lượng các phản ứng phân hủy
positron tạo nên từ quá trình tích lũy các chất đánh dấu phóng xạ trong các vùng khác
nhau của cơ thể.
Về một vài khía cạnh, PET là phương thức hiển thò hình ảnh có ý nghóa về mặt lâm
sàng. Trước tiên, vì các hợp chất phóng xạ đánh dấu đã được nhận dạng về mặt hóa học
so với các thành phần khác không được đánh dấu, các chất này có phản ứng tương tự các
hợp chất sinh học bình thường trong khi tiến hành khảo sát. Vì thế, PET có khả năng hiển
thò quá trình trao đổi chất của các hợp chất khác nhau không chòu ảnh hưởng bởi trạng thái
hóa sinh thông thường. Hơn nữa, những hệ thống thu ảnh PET đủ nhạy để dò ra các chất
phóng xạ đánh dấu ở các mức tương ứng. Vì thế, các chất này có thể được đưa vào trong
đối tượng khảo sát mà không cần cơ thể phải ở mức trao đổi chất cao hơn bình thường. Sự
biến thiên đa dạng của các quá trình trao đổi chất bên trong não có thể được ghi nhận bao


2.2 HP NHẤT HÌNH ẢNH (Registration)
Hợp nhất hình ảnh là một thuật ngữ của việc xử lý ảnh bao gồm các ảnh của cùng một
cấu trúc, khác nhau ở viễn cảnh chụp, thời gian chụp hay phương thức chụp. Vì các ảnh có
thể thay đổi bởi một hoặc tất cả những yếu tố trên, nên các vật thể được thể hiện trong các
ảnh này rõ ràng sẽ có khác biệt. Việc so sánh các thông tin từ các ảnh này đặt ra những thách
thức đáng kể. Hợp nhất nhằm mục đích điều chỉnh đúng những sự biến đổi này bằng cách sắp
xếp các ảnh sao cho thông tin giữa chúng tương xứng với nhau. Nhiệm vụ của hợp nhất hình
ảnh có thể đựơc đònh nghóa như sau : 2 ảnh cho sẵn chứa một vài cấu trúc tương xứng nhau,
xác đònh một phép biến đổi hình học sao cho khi áp dụng nó cho một ảnh sẽ giúp sắp xếp
những giá trò điểm trên ảnh này lên trên ảnh thứ 2 ngay tại những cấu trúc mà 2 ảnh tương
ứng với nhau. Có thể diễn tả việc hợp nhất ảnh của khối B lên trên khối A như sau :
A(x,y,z) = T
α
. B(x,y,z)
Trong đó, T
α
là một hình thức chuyển đổi 3 chiều được tạo ra theo một phương thức
nào đó. Brown [40] đã khẳng đònh việc phân tích các chương trình hợp nhất tổng quát dựa vào
www.bme.vn
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
16
4 yếu tố chính sau : không gian đặc điểm, xác đònh sự tương đồng, không gian nghiên cứu và
chiến lược nghiên cứu.

2.2.1. Không gian đặc điểm
Công việc đầu tiên trong hợp nhất hai khối ảnh là lựa chọn một không gian đặc
điểm làm gốc. Không gian này miêu tả những nét chung chia sẻ giữa hai khối ảnh. Nó có
thể có nhiều dạng, trong đó tồn tại một số bất kỳ về cách thức thể hiện một ảnh. Không
gian này có thể là tập hợp của những thành phần sau : những giá trò cường độ thô; những

2.2.2. Xác đònh sự tương đồng
Xác đònh sự tương đồng là sự đònh giá thông tin đã được qui đònh trong không gian
đặc điểm. Nói cách khác, nếu không gian đặc điểm qui ước đặc điểm nào được kết hợp thì
việc xác đònh tương đồng những điểm hợp nhau được đánh giá ra sao. Vì thế, bản chất của
việc xác đònh tính tương đồng gắn liền với bản chất của không gian đặc điểm. Những
phép đo thông thường bao gồm tổng của những điểm khác nhau tuyệt đối và những hệ số
tương quan kèm theo. Các đường viền và đường thẳng sẽ đòi hỏi phải tính tổng bình
phương những khác biệt giữa các điểm dọc theo mỗi đường. Về phương diện khác, việc
khảo sát một không gian đặc điểm với nền tảng là giá trò cường độ cần thiết phải có phép
đo phù hợp với các giá trò như nhiễu, khi không có quá trình tiền xử lý. Đây là giá trò của
việc tính toán khi lựa chọn một phép đo tương đồng. Về thực chất thì giá trò này cũng liên
quan tới giá trò biểu hiện của không gian đặc điểm. Vì tính phức tạp của không gian đặc
điểm có liên quan trực tiếp đến chất lượng thông tin thể hiện, nên kèm theo đó là giá trò
tính toán của phép đo tương đồng đối với những đặc điểm cao cấp sẽ ít hơn. Về mặt này,
một số giá trò gắn với quá trình tiền xử lý được cân bằng khi sử dụng một phép đo tương
đồng đơn giản. Việc tiền xử lý sẽ có tác dụng trước bất kỳ phép tính nào; các đặc điểm
được tăng cường, biểu hiện và được tính toán sau đó bởi phép đo tương đồng. Phép đo
tương đồng sẽ được thực hiện cho mọi quá trình tính toán các thông số chuyển đổi hợp
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
18
nhất. Vì thế, độ phức tạp kèm theo của một phép đo tinh tế hơn sẽ gấp nhiều lần khi tính
toán một phép đo đơn thuần .

2.2.3. Không gian nghiên cứu
Không gian nghiên cứu được đònh nghóa là miền chứa tập hợp tất cả những phép
đo tương đồng có thể có. Tại một vài nơi trong không gian nghiên cứu sẽ tìm thấy được
cách giải quyết tốt nhất. Phụ thuộc vào phép đo tương đồng, phương thức này có thể được
xác đònh tại điểm cực đại hay cực tiểu của không gian nghiên cứu. Trong thuật ngữ hợp
nhất hình ảnh, phương pháp giải quyết tốt nhất tương ứng với các phương thức biến đổi tốt
nhất để kết hợp một ảnh lên ảnh khác đáp ứng được yêu cầu của phép đo tương đồng.

phương pháp tuyến tính. Tuy nhiên, khi nghiên cứu một không gian phức tạp cộng với
phép tính tương đồng phức tạp thì mức độ tính toán phải đủ lớn để đáp ứng các tiêu chuẩn
khảo sát. Ngược lại, những thuật toán mong muốn cho ra kết quả nhanh, nhưng do khả
năng hạn chế không phù hợp với những tiêu chuẩn lý tưởng nên dẫn đến việc tính toán bò
gián đoạn. Những tập dữ liệu rời rạc có khuynh hướng gây ra nhiễu ở một vài mức độ nào
đó đối với phép đo tương đồng chủ yếu do sai số rời rạc. Chính điều này gây ảnh hưởng
không tốt cho việc xác đònh những điểm cực trò trong khi khảo sát tìm giá trò tối ưu tổng
quát.
Cũng có thể xem việc lựa chọn chiến lược nghiên cứu như là bản chất của phép đo
tương đồng. Trong một vài hệ thống, các phép tính có thể biểu diễn theo hình thức toán
học. Nhiều chiến lược sử dụng nguyên hàm như một nguồn thông tin khi tìm kiếm giải
pháp tối ưu. Tuy nhiên, những thông tin trong nguyên hàm không phải lúc nào cũng có giá
trò. Trong trường hợp này thì cần có một chiến lược nghiên cứu theo một khía cạnh khác
của hàm số. Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
20
2.2.5. Các ứng dụng hợp nhất hình ảnh
Hợp nhất hình ảnh có ứng dụng rất rộng rãi trong các lónh vực thần kinh học. Hợp
nhất ảnh với ảnh được sử dụng để kết nối thông tin của những cấu trúc ảnh khác nhau.
Phổ biến nhất là sử dụng hợp nhất để thu được những biểu hiện lâm sàng có ý nghóa thiết
thực hơn về tình trạng của bệnh nhân. Những thông tin được tăng lên thông qua hợp nhất
có thể được ứng dụng về sau trong các chương trình giải phẫu thần kinh trên cơ sở kết hợp
ảnh với bệnh nhân. Kết hợp ảnh với bệnh nhân nhằm mục tiêu phác thảo một tập hợp ảnh
lên trên một không gian vật lý trong quá trình điều trò cho bệnh nhân. Hình thức hợp nhất
này cho phép nhà phẫu thuật sử dụng thông tin ảnh để giám sát các cấu trúc giải phẫu
thuận lợi hơn trong suốt tiến trình phẫu thuật thần kinh. Hợp nhất ảnh với bản đồ phác họa
những khối ảnh lên trên các bản đồ giải phẫu số học bằng cách dồn một khối ảnh vào
trong một khối khác. Hình thức kết hợp này cực kỳ hữu ích trong ứng dụng hợp nhất

thước thông thường của một ảnh DICOM hiện nay là 512 x 512 pixels, nhưng lệ thuộc
vào một số điều kiện khách quan mà hình ảnh có thể có kích thước khác hơn một chút
về chiều rộng hoặc chiều sâu hoặc có thể chỉ là 256 x 256 pixels.
Như vậy, khi ta tiến hành hợp nhất 2 ảnh khác nhau về kích thước, nếu không
nắm rõ những thông tin này để có sự điều chỉnh phù hợp thì ảnh hợp nhất thu được sẽ
không như mong muốn.

 Thang màu (Colortype)
Grayscale : Thang xám
Đây là thang màu tiêu biểu cho tất cả các hình ảnh y khoa. Hầu hết các hình
ảnh y khoa chẩn đoán từ X-quang, siêu âm cho tới CT, MRI, X-quang số đều dựa trên
thang xám làm nền tảng để thể hiện các bộ phận chụp với cường độ sáng tối tương
ứng.
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
22
Xét với hình ảnh X-quang : hình ảnh càng sáng thể hiện những thành phần có
cấu trúc đậm đặc mà tiêu biểu là hình ảnh của xương, còn hình ảnh càng tối tượng
trưng cho những vùng không khí tập trung.
Xét với hình ảnh siêu âm : hình ảnh tối thể hiện cho các chất dòch trong cơ thể,
hình ảnh sáng là không khí, như vậy nếu không khí cản trở đường đi của sóng âm, thì
hình ảnh thu được sẽ chỉ có một màu sáng và không thể hiện được những thành phần
cần khảo sát. Chính vì thế, người ta không áp dụng cho siêu âm phổi hoặc những
thành phần nằm trên lồng ngực (ngoại trừ siêu âm tim).
Như vậy, khi cần khảo sát một cách tổng quát (X-quang tổng quát, Siêu âm
tổng quát, CT tổng quát…), hình ảnh với thang độ xám đã trở nên rất phổ biến và trở
thành một chuẩn qui ước quốc tế về hình ảnh chẩn đoán.
Truecolor RGB : thang màu đỏ - lục - lam
Đây là thang màu được áp dụng khi cần đánh giá quá trình trao đổi chất hoặc
khảo sát hoạt động của các cơ quan một cách tỉ mỉ hơn.
Xét với hình ảnh siêu âm màu : khi đánh giá dòng chảy, người ta qui ước màu

24

 Giá trò nhỏ nhất / lớn nhất của điểm ảnh (Smallest/Largest Image Pixel Value)
Nghiên cứu các giá trò này giúp chúng ta tìm ra những vùng giá trò tương đương
của các bộ phận khác nhau trên mỗi ảnh, làm tiền đề cho việc xây dựng ảnh hợp nhất
cũng như tái thiết lập ảnh 3 chiều.

2.3.2. Một số đònh dạng ảnh khác có liên quan
Trong quá trình khảo sát ảnh y khoa, ngoài đònh dạng ảnh DICOM, cũng có trường
hợp ảnh mang một số đònh dạng khác vì mục đích nhất đònh (độ phân giải, ảnh chức năng,
ảnh động…)
Khi nghiên cứu hợp nhất hình ảnh, ta phải nắm bắt thêm những đònh dạng ảnh
khác cần thiết nhằm khắc phục những trở ngại khi hợp nhất những hình ảnh có tính chất
khác nhau. Trên cơ sở đó, có thể tái lập đònh dạng ảnh DICOM hoặc chuyển từ ảnh
DICOM sang các đònh dạng tùy theo mục đích nghiên cứu.
Khảo sát sơ lược về một số đònh dạng ảnh thường gặp :
• BMP (Microsoft Widows Bitmap) : đònh dạng ảnh không nén (dung lượng lớn) có
thang màu là True Color, Grayscale hoặc Indexed. Đây là ảnh có độ rõ nét tốt, tính
trung thực cao, là một trong hai đònh dạng cơ bản gần gũi nhất với người sử dụng.

• JPEG hoặc JPG (Joint Photographic Expert Groups) : ảnh nén (dung lượng nhỏ)
thang màu là True Color, Grayscale. Tuy không rõ nét bằng BMP, nhưng nhìn chung
chất lượng hình ảnh tốt, dung lượng nhỏ, và là đònh dạng cơ bản được sử dụng phổ
biến nhất.

• PNG (Portable Network Graphic) : thang màu True Color, Grayscale hoặc Indexed.
Đặc trưng của loại ảnh này là dung lượng vừa phải, chất lượng tương đối, nhưng đặc
Luận Văn Tốt Nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM 2007
25
biệt nhất là trường hợp ảnh theo thang cường độ (Indexed) có thể chứa giá trò qui đònh