Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quá trình xử lý ảnh X quang vú trên máy tính

Chính những chỉ bảo tận tình về mặt chuyên mơn, cùng sự kiên nhẫn và những lời khuyên, những lời động viên kịp thời của thầy đã giúp đỡ em rất nhiều từ khi bắt đầu cho tới khi em hồn thành luận văn. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PSG.TS.Nguyễn ðức Thuận và ThS.Nguyễn Thái Hà đã giúp đỡ em về mặt chuyên mơn, cũng như tạo điều kiện thuận lợi về mặt thời gian trong suốt quá trình em thực hiện luận văn. Tơi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Trọng Giảng, các bạn ðặng Hồng Thanh, Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Việt Hồng và Vũ Văn Quý đã giúp đỡ tơi rất nhiều khi tơi viết quyển luận văn này. Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình tơi, nơi luơn là điểm tựa vững chắc cho tơi trong suốt quá trình học tập và cơng tác của mình. 2 LỜI NĨI ðẦU Ung thư vú là một căn bệnh rất phổ biến ở nữ giới. Phát hiện sớm ung thư là nhân tố chính trong khả năng sống sĩt của bệnh nhân. Cho đến nay, phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện sớm dấu hiệu ung thư là chụp ảnh X quang vú [1]. Hiện nay, trong quá trình quét và đọc ảnh X quang vú, các bác sĩ được hỗ trợ rất nhiều từ hệ thống máy tính. Các thuật tốn trên máy tính giúp nâng cao chất lượng ảnh X quang vú, đưa ra các vùng nghi ngờ cĩ bệnh. Ngồi ra, quá trình đọc kỹ một bức ảnh X quang gọi là quá trình kiểm tra ảnh. Một hệ thống máy tính thực hiện kiểm tra ảnh X quang vú sẽ bao gồm các thành phần thực hiện các cơng việc như phân vùng ảnh, phát hiện và phân loại khối u, phát hiện và phân lại các khối vi canxi hố. Luận văn này nghiên cứu và trình bày về một thuật tốn thực hiện phân vùng các ảnh X quang và định vị khối u trên ảnh. Thuật tốn phân vùng ảnh sử dụng tốn tử dựa trên lược đồ xám của ảnh để xác định ranh giới giữa các thành phần khác nhau trên ảnh. Nĩ sử dụng thuật tốn nhĩm điểm ảnh để đưa ra các tập hợp điểm ảnh biểu diễn các vùng khác nhau trên ảnh. Thuật tốn định vị khối u sử dụng mức độ thay đổi của đối sánh mẫu để định vị các vùng nghi cĩ bệnh. Cuối cùng, một cơ sở dữ liệu ảnh X quang vú đã được chẩn đốn và kiểm nghiệm kết quả bằng thực tế được xây dựng. ðĩ là cơ sở dữ liệu chuẩn bao gồm các ảnh được dùng làm mẫu, các mẫu này được sử dụng trong quá trình đọc các ảnh X quang vú tại bệnh viện K, Hà Nội. 3 MỤC LỤC Chương 1 - GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................5 1.1 Mục đích của luận văn....................................................................................5 1.2 Cấu trúc của luận văn .....................................................................................7 Chương 2 - BỆNH UNG THƯ VÚ..........................................................................8 2.1 Giải phẫu vú...................................................................................................8 2.1.1 Cấu trúc giải phẫu....................................................................................8 2.1.2 Kích thước, hình dạng và thay đổi theo thời gian của vú........................10 2.1.3 Vị trí của vú...........................................................................................12 2.2 Ung thư vú ...................................................................................................13 2.2.1 Ung thư vú là gì? ...................................................................................13 2.2.2 Nút bạch huyết.......................................................................................15 2.2.3 Nguyên nhân của ung thư ......................................................................18 2.2.4 Các giai đoạn của ung thư vú .................................................................21 2.3 Tạo ảnh bằng tia X .......................................................................................22 2.3.1 Tạo ảnh X quang vú – Mammography ...................................................23 2.3.2 Các kiểu bất thường mà X quang vú chẩn đốn cĩ thể phát hiện............29 2.3.3 Nền ảnh X quang vú ..............................................................................35 2.3.4 ðọc phim X quang vú............................................................................36 Chương 3 - XỬ LÝ ẢNH SỐ ................................................................................38 3.1 Ảnh số..........................................................................................................38 3.2 Mơ hình xác suất thống kê............................................................................39 3.2.1 Lược đồ xám..........................................................................................39 3.2.2 Giá trị trung bình (Mean) .......................................................................42 3.2.3 ðộ lệch chuẩn........................................................................................42 3.2.4 ðối xứng lệch (skewness) ......................................................................43 3.3 Cải thiện ảnh ................................................................................................43 3.3.1 Các phép tốn với lược đồ xám..............................................................43 3.3.2 Lọc và tích chập.....................................................................................46 3.3.3 Làm trơn ảnh .........................................................................................47 3.3.4 Làm sắc nét ảnh .....................................................................................48 3.4 Phân vùng ảnh..............................................................................................50 3.4.1 Phân vùng ảnh dựa trên đường biên .......................................................50 3.4.2 Phân vùng ảnh dựa theo vùng ................................................................51 Chương 4 - PHÂN VÙNG NHŨ ẢNH ..................................................................53 4.1 Tầm quan trọng của phân vùng ảnh đúng cách .............................................53 4.2 Thuật tốn phân vùng ảnh ............................................................................54 4.2.1 Phân vùng dựa trên lược đồ xám............................................................56 4.2.2 Phương pháp chênh lệch lược đồ xám....................................................56 4.2.3 Tìm ranh giới giữa các thành phần.........................................................63 4.2.4 Thêm bối cảnh khơng gian.....................................................................67 4.2.5 Phân vùng các ảnh X quang vú đặc........................................................71 4 4.3 Tổng kết về quá trình phân vùng ..................................................................73 Chương 5 - PHÁT HIỆN CÁC KHỐI U TRÊN ẢNH X QUANG VÚ ..................74 5.1 Thuật tốn định vị khối u trong ảnh X quang vú số hĩa................................74 5.2 Thuật tốn phát hiện khối u ..........................................................................75 5.2.1 Một mẫu cho các khối u trong ảnh X quang vú ......................................75 5.2.2 Các phương pháp đối sánh mẫu .............................................................79 5.2.3 Nhĩm và phân vùng các vùng nghi ngờ .................................................84 5.2.4 Cải thiện đa tỷ lệ ....................................................................................85 5.3 Tổng kết về định vị khối u............................................................................87 Chương 6 - HỆ THỐNG KIỂM TRA THUẬT TỐN QUÉT ...............................88 6.1 Các kết quả lọc ảnh ......................................................................................88 6.2 Nhĩm các nhĩm pixel...................................................................................89 Chương 7 - KẾT LUẬN ...................................................................................... 100 7.1 Tổng kết ..................................................................................................... 100 7.2 Phương hướng trong tương lai.................................................................... 100 5 Chương 1 - GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Mục đích của luận văn Ung thư vú là loại ung thư thường gặp nhất và gây tử vong hàng đầu ở phụ nữ nhiều nước cơng nghiệp. Theo Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Thế giới (IARC) vào năm 1998 thì ung thư vú đứng đầu, chiếm 21% trong tổng số các loại ung thư ở phụ nữ trên tồn thế giới. Cũng theo IARC, xuất độ chuẩn hĩa theo tuổi của ung thư vú ở phụ nữ là 92.04 (trên 100,000 dân) ở châu Âu và 67.48 (trên 100,000 dân) trên tồn thế giới vào năm 1998, đều là cao nhất trong các loại ung thư ở nữ giới [3]. Ung thư vú đang trở nên phổ biến tại các nước đang phát triển. Tại Việt Nam, năm 1998, ở nữ giới, ung thư vú là loại ung thư cĩ tần suất cao nhất ở Hà Nội với xuất độ chuẩn hĩa theo tuổi là 20.3 (trên 100,000 dân) và cao thứ hai ở Thành phố Hồ Chí Minh với xuất độ chuẩn hĩa theo tuổi là 16 (trên 100,000 dân) sau ung thư cổ tử cung mà xuất độ chuẩn hĩa theo tuổi là 28.6 (trên 100,000 dân) [4]. ðây là một bệnh hết sức phức tạp mà trong nhiều năm qua đã cĩ nhiều nghiên cứu về nguyên nhân, bệnh sinh và điều trị. Một điều quan trọng cần phải nhận thấy là việc phát hiện sớm ung thư vú qua sự tầm sốt ở những phụ nữ bình thường đã làm thay đổi rõ ràng bệnh sử tự nhiên của bệnh cũng như cải thiện đáng kể tiên lượng bệnh. Cho đến nay, phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện ung thư vú ở phụ nữ là chụp nhũ ảnh – phương pháp sử dụng tia X để tạo ảnh vú. Phương pháp này cĩ thể phát hiện được một khối u ác tính trong vú hai năm trước khi cơ thể cảm nhận được nĩ [1]. Nĩi chung, ở Việt Nam hiện nay, việc chẩn đốn bệnh từ phim chụp X quang vú vẫn được thực hiện thủ cơng bởi các bác sĩ hoặc các kỹ thuật viên. Bác sĩ hay kỹ thuật viên phân tích từng phim X quang vú, với từng bệnh nhân, trả về kết quả tốt (vú khoẻ mạnh) hoặc khoanh ra các vùng cĩ nghi ngờ mắc bệnh trên phim X quang. Với các bệnh nhân nghi ngờ cĩ bệnh, các bác sĩ sẽ thực hiện thêm một số bước 6 kiểm tra, như tạo nhũ ảnh chẩn đốn, cho đến khi cĩ kết quả cuối cùng. Quá trình chẩn đốn như trên dựa nhiều vào kinh nghiệm của các bác sĩ hoặc các kỹ thuật viên. Bên cạnh phương pháp chẩn đốn truyền thống như vậy, ngày nay chúng ta đã được hỗ trợ rất nhiều từ các hệ thống máy tính. Tuy rằng máy tính chưa thể đảm nhận được trọn vẹn cơng việc của các bác sĩ, kỹ thuật viên, nhưng với sự hỗ trợ từ hệ thống máy tính, chắc chắn hiệu quả của quá trình chẩn đốn sẽ tăng lên nhiều lần. Ta cĩ thể sử dụng các thuật tốn để nâng cao chất lượng ảnh và chỉ ra những vùng khả nghi. Ảnh X quang vú trong nội dung nghiên cứu ở đây được thu nhận ở dạng số và được thu thập từ cơ sở dữ liệu bệnh viện K Hà Nội. Ảnh X quang vú cĩ thể chứa các dấu hiệu/ tín hiệu về ung thư vú ở nhiều mức độ khác nhau: các vi canxi hố, các thương tổn, các khối giới hạn hoặc cĩ hình dạng khơng rõ ràng, hay các biến dạng về hình thể… Trên thế giới, rất nhiều phương pháp phân tích ảnh số X quang vú đã được nghiên cứu, triển khai và cho những kết quả tốt. Các kỹ thuật phổ biến trong lĩnh vực xử lý ảnh được áp dụng vào ảnh số X quang vú nhằm cố gắng xác định các dấu hiệu sớm của ung thư, càng ngày càng chính xác. Với suy nghĩ về thực trạng căn bệnh ung thư vú và cơ sở hạ tầng tại các bệnh viện ở Việt Nam, tơi thực hiện quyển luận văn này với mục đích nghiên cứu về một thuật tốn nhằm hỗ trợ các bác sĩ trong quá trình đọc ảnh X quang vú và đưa ra những chẩn đốn của mình. Thuật tốn này được gọi là thuật tốn kiểm tra, nĩ hỗ trợ việc định vị các bất thường trên ảnh X quang vú. Luận văn sẽ trình bày về một thuật tốn phân vùng ảnh X quang vú, một phương pháp xác định khối u trên ảnh và một phương pháp kiểm định, so sánh các kết quả thu được từ thuật tốn kiểm tra. Thuật tốn phân vùng ở đây hoạt động trên một tập hợp ảnh X quang vú nĩi chung, nĩ khơng địi hỏi bộ dữ liệu đã được huấn luyện. Cĩ một vài kỹ thuật về định vị khối u trên ảnh X quang vú. Chúng cĩ những mức độ thành cơng khác nhau, và rất nhiều trong số đĩ sử dụng một dạng đối sánh mẫu để so sánh các phần của một bức ảnh với một mẫu khối u được lựa chọn từ trước. Các mẫu khác xây dựng nên các vector đặc trưng và sử dụng một cách phân loại đã được huấn luyện trước để chọn ra các vùng ác tính. Nghiên cứu thực hiện 7 trong luận văn này cố gắng đưa ra những cải tiến về hiệu suất và tính chính xác của các phương pháp trên. Ta cũng đánh giá các mẫu khối u cĩ thể và chọn một mẫu và một phương pháp so sánh tối ưu. Cuối cùng, người thực hiện luận văn xây dựng một cơ sở dữ liệu bao gồm các ảnh X quang vú đã được chẩn đốn chính xác. Các ảnh X quang này được sử dụng với vai trị các mẫu đối sánh trong quá trình đọc các ảnh X quang trong bệnh viện K Hà Nội. 1.2 Cấu trúc của luận văn Chương 2 cung cấp một cái nhìn chi tiết về căn bệnh ung thư vú, bao gồm các biểu hiện và trạng thái của bệnh, nguyên nhân gây bệnh cũng như các cách phát hiện, điều trị bệnh. Chương 3 cung cấp các khái niệm cơ bản về xử lý ảnh cũng như một số phép tốn cải thiện, nâng cao chất lượng ảnh X quang vú, ví dụ điều chỉnh, cân bằng lược đồ xám, lọc và làm trơn ảnh. Chương 4 giới thiệu và triển khai thuật tốn phân vùng ảnh X quang vú. Thuật tốn phân vùng dựa trên lược đồ xám kết hợp các thơng tin về khơng gian. Chương 5 trình bày phương pháp phát hiện khối u dựa trên đối sánh mẫu. Trước tiên sử dụng một mẫu để nhận biết và ghi lại các pixel nghi ngờ. Saud dĩ là bước nhĩm các pixel và kiểm tra lại với mẫu đa tỷ lệ sao cho phù hợp với kích thước chính xác của khối u. Chương 6 trình bày về hệ thống kiểm định thuật tốn hỗ trợ kiểm tra ảnh X quang vú với các ví dụ minh họa cụ thể. Cuối cùng, Chương 7 đưa ra kết luận về cơng việc thực hiện và hướng phát triển trong tương lai. 8 Chương 2 - BỆNH UNG THƯ VÚ 2.1 Giải phẫu vú 2.1.1 Cấu trúc giải phẫu Vú bắt đầu phát triển ở phơi thai khoảng 7 đến 8 tuần sau khi thụ thai. Chưa thể nhận ra chúng ở giai đoạn này, bao gồm chỉ một chút mơ gợn lên. Từ tuần thứ 12 đến 16, nhiều thành phần phụ trở nên rõ ràng hơn. Các nhĩm tế bào rất nhỏ bắt đầu phân nhánh dẫn đến sự hình thành các ống dẫn và các tuyến sản xuất sữa trong tương lai. Các mơ khác phát triển thành các tế bào cơ, các tế bào này sẽ hình thành núm vú (điểm nhơ ra của vú) và quầng vú (phần mơ màu thẫm xung quanh núm vú). Trong các giai đoạn sau của thời gian mang bầu, các hormone của mẹ đi qua nhau thai để vào bào thai, khiến các tế bào vú hình thành các cấu trúc dạng ống phân nhánh, từ đĩ hình thành các ống dẫn sữa. Trong 8 tuần cuối cùng của thai kỳ, các thuỳ con (các tuyến sản sinh ra sữa) hồn thiện và thực sự bắt đầu sinh ra một chất lỏng gọi là sữa non. Trong cả trẻ sơ sinh nam và nữ đều cĩ thể cảm nhận được những vết phồng nằm dưới núm vú và quầng vú và cĩ thể nhận biết một chất lỏng trong suốt tiết ra, đĩ là sữa non. Những hiện tượng này biểu thị tác động của hormone người mẹ và sẽ giảm dần đi trong những tuần đầu tiên của cuộc đời. Từ thời thơ ấu đến tuổi dậy thì, khơng cĩ sự khác nhau giữa vú của nam và nữ. Tuy nhiên, với sự bắt đầu tuổi dậy thì ở nữ, quá trình giải phĩng estrogen, trước tiên là một mình, và sau đĩ là kết hợp với progesterone khi buồng trứng hồn thiện về chức năng, khiến vú trải qua những thay đổi đột ngột, lên đến cực điểm trong dạng trưởng thành hồn tồn. Quá trình này trung bình mất 3 đến 4 năm và thường hồn chỉnh vào tuổi 16. Sự hồn thiện hơn nữa của các mơ vú xảy ra cùng quá trình tiết sữa và thường được coi là một cách bảo vệ chống lại bệnh ung thư vú. Vú của phụ nữ trưởng thành cơ bản bao gồm 4 cấu trúc sau: các tiểu thuỳ hay tuyến; các ống dẫn sữa; mỡ và mơ liên kết (Hình 2.1). Các tiểu thuỳ tập hợp lại thành các đơn vị lớn hơn gọi là thuỳ. Trung bình cĩ 15 – 20 thuỳ trong mỗi bên vú sắp xếp hỗn độn theo dạng nan hoa toả ra từ núm vú/ khu vực quầng vú. Tuy nhiên, sự phân bố các thuỳ này khơng đều. Mơ tuyến trội hơn ở phần vú trên bên ngồi. Phần này chịu trách nhiệm về sự căng cứng ở vùng này mà rất nhiều phụ nữ cảm 9 thấy trước chu kỳ kinh nguyệt. Nĩ cũng là khu vực chiếm một nửa trong tổng số ung thư. Các thuỳ ở đây đổ vào các ống dẫn sữa, chảy qua vú về hướng núm/ quầng vú. Ở đĩ, chúng tụ lại thành 6 đến 10 ống dẫn lớn hơn gọi là các ống gĩp, các ống này dẫn vào đế của núm vú và kết nối với bên ngồi. Trong khi tiết sữa, sữa trong vú đi theo dịng chảy này đưa đến trẻ em. Hình 2.1 Cấu trúc giải phẫu của vú ðộ ổn định của các thuỳ trong vú khác nhau theo từng người và cĩ thể cịn thay đổi giữa 2 vú trên cùng một cơ thể. Tuy nhiên, nĩi chung, phần tuyến của vú cĩ cảm giác rắn, cĩ dạng mấu. Xung quanh các thuỳ là mỡ. Khơng giống các thuỳ, mỡ hầu như luơn luơn mềm. Sự khác biệt về mật độ giữa mơ tuyến và mơ mỡ trong vú chính là cơ sở cho tạo nhũ ảnh. Trong khi đĩ, các ống dẫn trong vú thường khơng cảm nhận được trừ khi chúng bị ứ sữa, bị sưng hoặc cĩ khối u. Vú của phụ nữ trẻ tuổi cơ bản bao gồm mơ tuyến với chỉ một lượng rất ít là mỡ. Vì thế chúng chắc hơn so với những người già. Khi tuổi tăng lên, đặc biệt với sự mất mát estrogen và vào thời kỳ mãn kinh, các thuỳ co lại và được thay thế bởi 10 mỡ. Vú trở nên mềm hơn và mất giá đỡ. Kiểm tra cơ thể và nhũ ảnh chụp vào thời kỳ này dễ “biên dịch” hơn và cĩ thể là chính xác hơn. Trong khi tất cả các thành phần của vú bị ảnh hưởng bởi hormone nữ, mơ tuyến là nhạy cảm nhất. Các thay đổi rất đột ngột và hồn tồn bình thường cĩ thể xảy ra trong suốt chu kỳ kinh nguyệt. Các thay đổi này rõ ràng nhất là vào trước khi hành kinh khi mức độ estrogen và progesterone lên đến đỉnh. Ngay sau khi hành kinh, mức hormone trở về thấp nhất và vú trở nên mềm hơn và ít đau hơn. ðây là thời gian tốt nhất để thực hiện tự kiểm tra vú (BSE), và chụp nhũ ảnh. Ở các phụ nữ sau khi mãn kinh, khi khơng cần cung cấp estrogen nữa, trọng lượng trở thành một nhân tố quan trọng đối với kích thước và hình dạng của vú. Bao gồm hầu hết là mỡ ở thời điểm này, những thay đổi nhỏ trong trọng lượng của cơ thể cũng cĩ thể gây ra thay đổi lớn trong kích thước vú. Cĩ một vài dị tật bẩm sinh của vú rất đáng nhắc đến ở đây. Dị tật thường thấy nhất là của núm vú phụ và/ hoặc mơ vú. Dị tật này xảy ra với 2 – 6% dân số và thường khơng được nhận biết. Núm phụ cĩ thể xuất hiện bất cứ chỗ nào dọc theo tuyến sữa (mơ gợn lên một chút, chỉ thấy ở bào thai, kéo dài từ trong nách ra đến đỉnh mà từ đĩ vú phát triển). Mơ vú phụ thường xảy ra ở vùng trong nách. Khơng đáng lo ngại về mặt lâm sàng ngoại trừ việc phải để ý sự cĩ mặt của chúng và tính đến chúng trong những lần khám bệnh. Một dị tật bẩm sinh nữa cĩ thể xảy ra là sự kém phát triển hoặc thiếu hẳn một hoặc cả hai bên vú. Khơng giống trường hợp núm vú phụ và mơ vú, khiếm khuyết này khá hiếm. Thơng thường một núm vú bước đầu vẫn cĩ ở bên bị ảnh hưởng. Các dị tật về cơ nằm dưới và khung xương sườn cùng tồn tại cũng khá phổ biến. Người ta cĩ thể thực hiện hiệu chỉnh bằng phẫu thuật nhựa và cách này cĩ khả năng cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống. 2.1.2 Kích thước, hình dạng và thay đổi theo thời gian của vú Kích thước và hình dạng vú của phụ nữ khác nhau đáng kể. Một số phụ nữ cĩ lượng mơ vú lớn, và vì thế cĩ vú lớn. Các phụ nữ khác cĩ lượng mơ vú nhỏ hơn với ít mỡ hơn. 11 Hình 2.2 Hình dạng của vú Các nhân tố cĩ thể ảnh hưởng đến kích thước vú của phụ nữ là: - Thể tích mơ vú - Tiểu sử gia đình - Tuổi tác - Tăng hay giảm trọng lượng - Tiểu sử về sinh nở và cho con bú - ðộ dày và tính đàn hồi của lớp da ở vú - Mức độ ảnh hưởng của hormon lên vú (cụ thể là estrogen và progesterone) - Thời kỳ mãn kinh Vú của phụ nữ hiếm khi cân bằng (đối xứng). Thơng thường, một bên vú lớn hơn hoặc nhỏ hơn, cao hơn hoặc thấp hơn, hoặc cĩ hình dạng khác so với vú bên kia. Kích thước và các đặc tính của núm vú cũng rất khác nhau giữa các phụ nữ. Ở một số người, núm vú luơn giữ thẳng. Ở một số người khác, núm vú chỉ thẳng lên khi bị kích thích lạnh hoặc do tiếp xúc. Một số phụ nữ cũng cĩ núm vú lún vào bên trong. Trên vú cĩ thể cĩ lơng. Núm vú cĩ thể bằng phẳng, hình trịn hoặc hình trụ. Màu của núm vú được xác định bởi độ mỏng của da và sắc tố da. Núm vú và quầng vú (vùng cĩ màu xung quanh núm) chứa các thớ cơ chuyên dụng đáp ứng lại các kích thích để làm cho núm vú thẳng lên. Quầng vú cũng bao bọc tuyến Montgomery cĩ thể xuất hiện ở dạng các điểm nhỏ, nổi lên trên bề mặt quầng. Tuyến Montgomery giúp làm trơn 12 quầng vú. Khi núm vú được kích thích, các thớ cơ sẽ co lại, quầng vú nhăn lại và núm vú sẽ cứng lên. Hình dạng vú trải qua nhiều thay đổi khi tuổi tác tăng lên. Ở người trẻ, da vú trải căng ra khi vú phát triển, tạo cho vú dáng hình trịn. Phụ nữ trẻ cĩ vú đặc hơn (nhiều mơ tuyến hơn) so với phụ nữ già. Trên ảnh X quang vú, các khối u trong vú, bao gồm cả u lành và u ác, đều là các vùng cĩ màu sáng. Các mơ mỡ cĩ màu tối trên ảnh. Tất cả các thành phần khác của vú (tuyến, mơ liên kết, khối u, cặn canxi…) cĩ dạng một bĩng xám trên ảnh. Nĩi chung, phụ nữ càng trẻ thì vú càng đặc. Khi tuổi tăng lên, vú phụ nữ trở nên lỗng hơn và vú được lấp đầy bằng mơ mỡ, cĩ dạng các vùng tối trên ảnh X quang. Các bác sĩ thường dễ dàng phát hiện ung thư ở vú những phụ nữ lớn tuổi vì dễ nhận ra các vùng bất thường hơn. Trong mỗi chu kỳ kinh nguyệt, mơ vú cĩ xu hướng căng lên do những thay đổi của mức estrogen và progesterone của cơ thể. Tuyến sữa và các ống dẫn mở rộng, và vú giữ nước. Trong khi hành kinh, vú cĩ cảm giác tạm thời hơi sưng lên và đau. Các bác sĩ khuyên rằng phụ nữ nên tự kiểm tra vú hàng tháng vào tuần ngay sau khi hành kinh khi vú đã khơng cịn đau như trước. U nang sợi là một kiểu lành tính phổ biến liên quan đến chu kỳ kinh nguyệt. Một số phụ nữ cĩ u nang (một gĩi chất lỏng dồn lại) sẽ cảm thấy cĩ cục trong vú và thấy đau. Các triệu chứng của u nang sợi thường giảm đi sau khi mãn kinh nhưng cĩ thể kéo dài nếu phụ nữ sử dụng liệu phát thay thế hormon. 2.1.3 Vị trí của vú Hai vú chiếm phần lớn ngực. Ở đằng trước, mơ vú kéo dài từ xương địn đến giữa xương ức. Ở hai bên, mơ vú cĩ thể kéo đến nách và đến phần cơ nằm từ thắt lưng đến phần xương cánh tay trên. 13 Hình 2.3 Vị trí của vú Trên thực tế, mối quan hệ về giải phẫu giữa vú và cơ nằm bên dưới rất quan trọng trong phẫu thuật. Vú che phủ các cơ thành ngực quan trọng như cơ thành ngực chính, cơ thành ngực phụ và cơ liên sườn. Vú cũng cĩ thể bao trùm một vài cơ mảnh gắn vào xương sườn/ cơ sườn và nối với xương vai và các cơ dài, phẳng kéo dãn cơ thể từ xương chung đến các xương sườn. 2.2 Ung thư vú 2.2.1 Ung thư vú là gì? Ung thư vú là ung thư xảy ra với vú. Phần lớn ung thư vú xảy ra ở phụ nữ, tuy nhiên cũng cĩ thể xảy ra với nam giới. “Ung thư” là tên gọi một nhĩm rất nhiều các bệnh liên quan bắt đầu từ việc các tế bào bị thay đổi về hình dạng và chức năng. Cơ thể được hình thành từ rất nhiều kiểu tế bào. Thơng thường, các tế bào phát triển và phân chia để sinh ra nhiều tế bào hơn chỉ khi cơ thể cần đến chúng. Quá trình cĩ thứ tự này giúp giữ cho cơ thể khoẻ mạnh. Tuy nhiên, đơi khi các tế bào tiếp tục phân chia khi cơ thể khơng cần đến các tế bào mới. Các tế bào thừa này hình thành nên một khối mơ, được gọi là 14 một khối u. Các khối u cĩ thể là lành tính hoặc ác tính. Khi các tế bào bị bệnh xuất phát từ mơ vú, khối u đĩ được gọi là u vú. Một khối u vú được xem là lành tính nếu nĩ hạn chế trong một vài lớp tế bào và khơng xâm lấn sang các mơ hay cơ quan xung quanh. Cịn nếu khối u lan sang các mơ hoặc cơ quan xung quanh, nĩ được xem là ác tính. Ung thư biểu mơ (carcinoma) là thuật ngữ dùng để miêu tả kiểu ung thư phổ biến nhất, xuất phát từ biểu mơ (bề mặt hoặc lớp ngồi). Ngược lại, bướu thịt (sarcoma) là từ dùng để định nghĩa các khối u xuất phát t ừ xương, cơ, mỡ và mơ liên kết. Về bản chất, vú là một tập hợp các mơ mỡ và tuyến sản sinh sữa sau khi phụ nữ sinh con. Các tuyến sản xuất sữa được gọi là các tiểu thuỳ và các ống nối chúng với núm vú được gọi là các ống dẫn. Tương ứng, ung thư biểu mơ của vú phát triển khi các thay đổi ác tính xảy ra trong các tế bào nằm ở tiểu thuỳ hoặc phổ biến hơn, nằm ở các ống dẫn. Cĩ hai kiểu ung thư vú chính: - Ung thư biểu mơ tiểu thuỳ - Ung thư biểu mơ ống dẫn. Ung thư cĩ thể là kiểu xâm lấn (lan sang các vùng khác) hoặc khơng xâm lấn (thường được gọi là “in situ” (nghĩa là tại chỗ) - chỉ nằm ở vùng khởi đầu). Phần lớn (70% - 80%) ung thư vú xuất phát từ các ống dẫn, phần tạo nên phần lớn mơ vú. Vì các tế bào tiểu thuỳ và ống dẫn cĩ ở các mơ tuyến ở các vùng trên, giữa và ngồi của vú, nên đây là nơi xảy ra hầu hết các trường hợp ung thư. Các khối u vú hiếm khi bắt nguồn từ mơ mỡ hoặc mơ khơng phải mơ tuyến. Các khối u như vậy, nếu cĩ xuất hiện, thường là các bướu thịt. Các tế bào từ các khối u cĩ thể di chuyển và phát triển trong các phần khác của cơ thể. Quá trình này được gọi là di căn. Ung thư vú thường di căn đến các vùng như phổi, xương, gan và não. Nếu ung thư vú được phát hiện vào giai đoạn đầu – ví dụ, trước khi di căn - thường là cĩ thể chữa trị được; tuy nhiên, khi bệnh đã phát triển, khả năng điều trị hiệu quả là khơng cịn. Mặc dù vậy thì may mắn là nhiều 15 khối bướu trong vú lại gây ra u lành tính, u này sẽ khơng lan ra ngồi vú và khơng đe doạ đến tính mạng. 2.2.2 Nút bạch huyết Do ung thư cĩ thể lan từ vú đến các nút bạch huyết ở nách trước tiên nên xác định xem các nút bạch huyết cĩ chứa tế bào ung thư khơng là việc thiết yếu trong quá trình chẩn đốn ung thư vú. Trạng thái của các nút bạch huyết giúp bác sĩ xác định và đánh giá ung thư, và từ đĩ quyết định cách điều trị. 2.2.2.1 Hệ bạch huyết Hệ bạch huyết là phần cơ bản của hệ miễn dịch, giúp cơ thể chống trọi lại các nhiễm trùng hoặc ung thư. Hệ bạch huyết gồm một mạng lưới các mạch dẫn chất lỏng từ các mơ đến các nút bạch huyết, các ống dẫn bạch huyết chứa chất lỏng lớn hơn và các cơ quan chuyên dụng nằm trong hệ miễn dịch. Các nút bạch huyết và các cơ quan làm việc như một kiểu “bộ lọc”, loại bỏ các cơ quan xâm lấn hoặc các tế bào bị bệnh từ chất lưu bạch huyết và “xử lý” chúng theo cách cho phép cơ thể chống trọi lại các tác nhân cĩ hại này. Bạch huyết là một chất lỏng màu sáng/ hơi vàng chứa các tế bào bạch cầu, protein, và một số tế bào hồng cầu. Các nút bạch huyết hình hột đậu của hệ bạch huyết được kết nối nhờ các mạch. Các nút bạch huyết thường cĩ trong các bĩ dưới nách, ở hai bên cổ và ở háng. Các nút bạch huyết lọc chất lỏng bạch huyết và chặn các chất lạ. Bất cứ chất lỏng nào được hệ bạch huyết hấp thụ đều đi qua ít nhất một nút bạch huyết trước khi nĩ trở về tuần hồn. 16 Hình 2.3 Hệ bạch huyết Các nút bạch huyết chứa các tế bào bạch cầu giúp phá vỡ các vi trùng lạ hoặc các tế bào cĩ hại. Các nút bạch huyết cĩ thể mở rộng hoặc phồng lên khi chúng chống lại một sự nhiễm trùng vì chúng phải sinh ra thêm các tế bào bạch cầu. Các nút bạch huyết cĩ thể bị viêm khi chúng đang chống lại một cơ thể lạ. ðơi khi, cĩ thể nhìn thầy các mạch bạch huyết dưới dạng các đường mảnh màu đỏ dọc theo một chi nào đĩ do nhiễm trùng. Các nút bạch huyết cũng cĩ thể sưng lên do sự hình thành một áp xe (túi mủ) trong các nút hoặc khi chúng chứa các tế bào ung thư. 2.2.2.2 Tầm quan trọng của các nút bạch huyết trong xác định giai đoạn ung thư Hình 2.4 Các nút bạch huyết ở nách 17 Nút bạch huyết cĩ chứa các tế bào ung thư hay khơng là một yếu tố quan trọng khi xác định giai đoạn ung thư vú, quyết định cách điều trị và dự đốn khả năng sống. Mặc dù ung thư vú cĩ nhiều khả năng lan sang các vùng khác của cơ thể trước tiên, nhưng phổ biến nhất là nĩ lan sang các nút bạch huyết ở nách trước tiên. Từ đĩ, ung thư vú cĩ thể di căn đến các phần khác của cơ thể (như xương, phổi, gan hoặc não). Nếu một phụ nữ được chẩn đốn là bị ung thư xâm lấn (ung thư xâm lấn qua thành các ống dẫn và tiểu thuỳ của vú sang các mơ xung quanh vú), cần phải kiểm tra các nút bạch huyết ở nách để xác định chúng cĩ chứa tế bào ung thư hay khơng. Bảng 2.1 Phân loại ung thư Ung thư khơng xâm lấn Ung thư xâm lấn Các tế bào ung thư chỉ nằm trong các ống dẫn và khơng xâm lấn sang mơ mỡ và mơ liên kết xung quanh trong vú. Ung thư biểu mơ ống dẫn tại chỗ (DCIS) là kiểu phổ biến nhất của ung thư khơng xâm lấn (90%). Ung thư biểu mơ tiểu thuỳ tại chỗ (LCIS) ít phổ biến hơn và được xem là dấu hiệu về khả năng phát triển thành ung thư vú. Các tế bào ung thư phá vỡ thành ống dẫn và tiểu thuỳ và xâm lấn sang các mơ mỡ và mơ liên kết xung quanh trong vú. Ung thư cĩ thể là xâm lấn nhưng khơng di căn đến các nút bạch huyết hoặc các cơ quan khác. Xác định xem các nút bạch huyết cĩ tế bào ung thư hay khơng là một bước thiết yếu của quá trình xác định giai đoạn ung thư, giúp quyết định cách điều trị và dự đốn bệnh. Kích thước khối u và phạm vi ung thư cĩ thể di căn sang các vùng khác của cơ thể cũng cần được kiểm tra. Cách kiểm tra các nút bạch huyết chuẩn là thực hiện mổ nút ở nách. Quy trình này thực hiện loại bỏ 10 đến 30 nút bạch huyết để kiểm tra dưới kính hiển vi. Tác dụng phụ phổ biến nhất của việc mổ nút ở nách là gây ra sưng cánh tay, ảnh hưởng khoảng 10% bệnh nhân. Chứng này xảy ra khi quá trình dẫn bạch huyết bình thường từ cánh tay bị nghẽn hoặc chặn lại, khiến chất lỏng bị dồn ứ trong cánh tay. 18 Một cách phẫu thuật khác nữa hiện nay được dùng cho các bệnh nhân ung thư vú, đĩ là sinh thiết nút, để xác định xem các tế bào ung thư cĩ trong các nút bạch huyết hay khơng. Sinh thiết nút loại bỏ chỉ một đến ba nút bạch huyết đầu tiên trong chuỗi bạch huyết. Các nghiên cứu tiếp tục chứng tỏ rằng bỏ đi càng ít nút bạch huyết cà._.ng giảm khả năng phát triển khối sưng tấy. Mức độ hiệu quả của sinh thiết trong xác định các nút bạch huyết cĩ chứa tế bào ung thư hay khơng đã được chứng tỏ là liên quan trực tiếp đến kinh nghiệm của bác sĩ thực hiện quy trình đĩ. Nếu các nút được lấy ra cĩ chứa ung thư, sau đĩ người ta sẽ thực hiện quy trình phẫu thuật tồn bộ nút bạch huyết dưới nách. 2.2.3 Nguyên nhân của ung thư Người ta chưa thể khẳng định các nguyên nhân chính xác gây ung thư vú. Tuy nhiên các nhà khoa học cĩ thể đưa ra một số nhân tố cĩ khả năng làm tăng nguy cơ mắc phải căn bệnh này. Các nhân tố nhất định, ví dụ tuổi tác, là ngồi khả năng kiểm sốt, trong khi các nhân tố khác, ví dụ thĩi quen uống bia rượu, lại cĩ thể điều chỉnh được [3]. 2.2.3.1 Tuổi tác Nguy cơ mắc ung thư vú tăng theo tuổi. Ví dụ, tỷ lệ ung thư vú hàng năm ở phụ nữ 50 tuổi cao hơn 8 lần so với ở phụ nữ 30 tuổi. Hầu hết các trường hợp ung thư vú (khoảng 80%) phát triển ở phụ nữ hơn 50 tuổi. Trong một nhĩm tuổi (40 đến 45), ung thư vú được xếp đầu tiên trong các nguyên nhân gây tử vong ở phụ nữ. Ung thư vú khơng phổ biến ở phụ nữ dưới 35 tuổi, ngoại trừ những ai trong tiểu sử gia đình cĩ căn bệnh này. 2.2.3.2 Ung thư vú trước đĩ Nếu một phụ nữ đã từng mắc ung thư vú, phụ nữ này cĩ nhiều khả năng mắc ung thư vú ở vú cịn lại. Ung thư như vậy xuất phát từ một vị trí hồn tồn khác và khơng nên nhầm lẫn với ung thư tái phát hoặc di căn từ một vùng khác. Khả năng lại mắc ung thư tăng 0.5 % đến 0.7 % mỗi năm sau chẩn đốn ban đầu. Sau 20 năm, khả năng một phụ nữ phát triển ung thư vú mới là 10 % đến 15 %. 19 2.2.3.3 Tiểu sử gia đình Khoảng 85 % phụ nữ mắc ung thư vú khơng thuộc gia đình cĩ người mắc ung thư vú. Trong 15 % cịn lại, khoảng một phần ba cĩ bất thường về gen. Nguy cơ mắc ung thư vú cao gấp hai lần trong số những phụ nữ cĩ mối quan hệ bậc nhất (mẹ, chị gái hoặc con gái) với người mắc căn bệnh này. Nguy cơ tăng gấp 4 đến 5 lần nếu ung thư cĩ mối quan hệ được phát hiện trước khi mãn kinh và bao gồm cả hai bên vú. Nguy cơ cũng tăng nếu ung thư vú xuất hiện trong nhiều thế hệ của gia đình. Hơn nữa, nguy cơ ung thư vú cao được thấy ở những gia đình cĩ những rối loạn di truyền, ví dụ bất thường về hệ vận động và hội chứng Li-Fraumeni. 2.2.3.4 Biến đổi gen Khoảng 5 % đến 10 % các trường hợp ung thư vú là di truyền. Các nhà khoa học đã xác định được các biến đổi nhất định về gen (thay đổi vĩnh viễn trong chất liệu gen) khiến người ta cĩ khả năng cao mắc phải ung thư vú. Cho đến nay, các gen được nghiên cứu nhiều nhất bao gồm BRCA1 và BRCA2. Ngồi ra, nhiều gen khác cũng liên quan đến ung thư vú, bao gồm gen cĩ tên p53, AT, nhĩm hồi phục GADD, gen triệt RB, và gen đột biến gây ung thư HER- 2/neu. Một số trong những gen này trực tiếp tác động đến nguy cơ mắc ung thư vú, trong khi những gen khác liên quan đến quy trình chung phát triển ung thư và di căn. 2.2.3.5 Hormone Nguy cơ ung thư vú cao hơn ở những phụ nữ sử dụng các hormone giới tính, cụ thể là estrogen. Vì thế, nguy cơ mắc ung thư vú cao hơn ở những phụ nữ: • bắt đầu hành kinh sớm (trước tuổi 12) • mãn kinh muộn • khơng sinh con • sinh con muộn (sau tuổi 30) • sử dụng thuốc kiểm sốt sinh nở 20 Liệu pháp thay thế estrogen (ERT), cịn được gọi là liệu pháp thay thế hormone (HRT), được nhiều phụ nữ lớn tuổi sử dụng để giảm các triệu chứng mãn kinh. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng ERT làm tăng nguy cơ mắc ung thư vú sau khi sử dụng nĩ trong thời gian dài (hơn 10 năm). Nhưng khơng cĩ một nhất trí chính thức nào về ERT, do các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng việc tăng nguy cơ mắc ung thư vú được loại trừ trong vịng 5 năm ngừng ERT. Hơn nữa, một số nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng nguy cơ mắc ung thư vú cao hơn ở những phụ nữ sử dụng estrogen hoặc estrogen cộng progestin, trong khi những người khác thì khơng. Do những điều khơng chắc chắn như vậy – và thực tế là ERT mang lại nhiều lợi ích (ví dụ giảm nguy cơ gẫy xương và đột quỵ) – trước khi một ai đĩ sử dụng ERT, họ cần tham khảo bác sĩ. 2.2.3.6 Bệnh về vú (lành tính) Hầu hết các bệnh lành tính ở vú, ví dụ u nang, khơng làm tăng khả năng mắc ung thư vú. Nhưng nguy cơ tăng lên khi mơ vú cĩ một số đặc tính cụ thể, như • u tuyến sợi phức tạp • tăng sản (tăng bất thường trong số lượng tế bào) • bất thường cấu trúc tế bào Tăng sản vừa phải hoặc đột ngột cĩ thể làm tăng nguy cơ ung thư vú từ 1.5 đến 4 lần; tuy nhiên khi liên quan đến bất thường về cấu trúc tế bào thì nguy cơ cĩ thể tăng tới 5 lần. Nếu một phụ nữ lại cĩ thêm tiểu sử gia đình cĩ người mắc ung thư vú thì nguy cơ mắc ung thư vú của phụ nữ này tăng tới 11 lần. 2.2.3.7 Sử dụng chất kích thích Nguy cơ mắc ung thư vú tăng ở những phụ nữ sử dụng chất kích thích. Những phụ nữ sử dụng một đồ uống cĩ chất cồn một ngày thì nguy cơ mắc ung thư vú cao hơn một chút, cịn những phụ nữ sử dụng hơn 3 đồ uống cĩ chất cồn một ngày sẽ cĩ nguy cơ cao gấp đơi. Tuy nhiên, cơ sở cho điều này là chưa rõ ràng. 21 2.2.3.8 Nhiễm phĩng xạ Nguy cơ mắc ung thư vú tăng đáng kể ở những phụ nữ đã trải qua xạ trị ở ngực khi cịn nhỏ hoặc ở tuổi thanh niên. Do những điều trị từng trải qua (ví dụ, chụp ảnh X quang phổi), phụ nữ trên 45 tuổi thường nhiễm phĩng xạ nhiều hơn các phụ nữ trẻ. Hơn nữa, nguy cơ cũng tăng ở những phụ nữ bị nhiễm phĩng xạ của bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki, Nhật Bản. 2.2.3.9 Các nguyên nhân khác Một số các yếu tố khác, tuy chưa được chứng minh, nhưng cĩ nhiều khả năng ảnh hưởng đến nguy cơ mắc ung thư vú: • chế độ ăn uống • tình trạng ơ nhiễm mơi trường • hút thuốc lá • bị sảy thai • cĩ trọng lượng/ chiều cao trên mức trung bình 2.2.4 Các giai đoạn của ung thư vú Với mục đích điều trị, ung thư vú được chia thành 5 giai đoạn. Giai đoạn 0 miêu tả các tế bào ung thư khơng xâm nhập nhưng về lâu dài cĩ nguy cơ trở thành xâm nhập. Giai đoạn một (I) miêu tả các khối u khơng lớn hơn 2 cm về chiều ngang và chưa truyền lan ra ngồi vú. Trong giai đoạn hai, khối u khoảng 2 cm nhưng đã lan truyền đến nút bạch huyết dưới cánh tay, hoặc khối u khoảng 5 cm nhưng chưa lan truyền đến nút bạch huyết dưới tay. Giai đoạn ba ung thư lớn hơn 5 cm chiều ngang và đã lan truyền đến nút bạch huyết hoặc mơ khác dưới vú. Giai đoạn bốn ung thư được gọi là di căn và đã lan truyền đến các phần khác trong cơ thể. Mức độ nghiêm trọng tăng dần lên theo các giai đoạn và tỷ lệ sống giảm. 22 Bảng 2.2 Các giai đoạn ung thư vú Giai đoạn Kích thước khối u Bao gồm nút bạch huyết Di căn I II III IV Nhỏ hơn 2 cm Từ 2 – 5 cm Lớn hơn 5 cm (Khơng áp dụng) Khơng Khơng hoặc ở cùng bên vú Cĩ, ở cùng bên vú (Khơng áp dụng) Khơng Khơng Khơng Cĩ 2.3 Tạo ảnh bằng tia X Tạo ảnh bằng tia X – hay cịn gọi là tạo ảnh quang tuyến - là một trong những cách tạo ảnh nhanh nhất và dễ dàng nhất để một bác sĩ quan sát được các cơ quan bên trong cơ thể bệnh nhân. Tạo ảnh tia X đã tồn tại hơn 100 năm và là một cơng cụ rất tốt để đánh giá các chấn thương về xương (ví dụ gẫy xương), để chẩn đốn các hệ thống ruột – chứa khí (bộ máy tiêu hố), để tạo ảnh chẩn đốn độ phân giải cao của vú (mammography), và để tạo ảnh nhận biết các khoang ngực bao gồm phổi và tim. Cĩ nhiều ứng dụng khác nữa của tạo ảnh quang tuyến bao gồm tạo ảnh thận, răng và hàm, và các cấu trúc trong tai, mũi và cổ họng. Tạo ảnh chẩn đốn quang tuyến vẫn bao gồm phần lớn các quy trình chẩn đốn thực hiện hàng năm trên tồn thế giới. Tạo ảnh quang tuyến đặc biệt là cơ sở cho mammography quét và chẩn đốn, sử dụng để phát hiện và chỉ dẫn cách điều trị đối với ung thư vú. Tạo ảnh X quang thường quy vẫn đĩng một vai trị quan trọng trong phát hiện, chẩn đốn và điều trị các bệnh về tim và chứng đột quỵ. (a) (b) (c) Hình 2.5 (a) Tạo ảnh quang tuyến, (b) ảnh X quang lồng ngực và (c) ảnh X quang bàn tay 23 Tạo ảnh quang tuyến cũng là một phần quan trọng trong phép đo mật độ xương nhằm phát hiện chứng lỗng xương và cũng đĩng vai trị then chốt trong phẫu thuật chỉnh hình và điều trị các chấn thương trong thể thao. Tạo ảnh quang tuyến là cơ sở chính trong phát hiện, chẩn đốn và điều trị ung thư. Tạo ảnh quang tuyến thường quy bao gồm một phạm vi rộng các kỹ thuật và ứng dụng. tuy nhiên, nĩi chung, tạo ảnh quang tuyến thường được chia thành hai kiểu chính: 1. Tạo ảnh quang tuyến với một bức ảnh “tĩnh” của xương hoặc cơ quan nào đĩ và in lên phim hoặc hiển thị trên màn hình máy tính. Một bức ảnh quang tuyến thường được so sánh với việc chụp một bức ảnh với camera 35 mm. 2. Tạo ảnh tăng sáng truyền hình với hình ảnh một cơ quan nào đĩ được quan sát trên màn hình TV hoặc máy tính. 2.3.1 Tạo ảnh X quang vú – Mammography (a) (b) Hình 2.6 (a) Hệ thống tạo ảnh X quang vú và (b) Một bức ảnh X quang vú 2.3.1.1 Mammography là gì? Mammography là một kiểu tạo ảnh quang tuyến đặc biệt được sử dụng để tạo ảnh các chi tiết của vú. Cĩ khoảng 48 triệu ảnh X quang vú được thực hiện hàng 24 năm ở Mỹ. Tạo ảnh X quang vú sử dụng tia X liều thấp; phim độ tương phản và độ phân giải cao; và hệ thống tia X được thiết kế đặc biệt để tạo ảnh vú. ðiều trị ung thư vú thành cơng phụ thuộc vào việc chẩn đốn sớm. Ảnh X quang vú đĩng vai trị chính trong việc phát hiện sớm ung thư vú. Cơ quan Food and Drug của Mỹ báo cáo rằng ảnh X quang vú cĩ thể phát hiện 85 % đến 90 % các trường hợp ung thư vú ở phụ nữ hơn 50 tuổi và phát hiện được các khối sưng hai năm trước khi cĩ thể cảm nhận được nĩ. Những lợi ích của tạo ảnh X quang vú vượt trội hơn hẳn những nguy cơ và nhược điểm của nĩ. Ảnh X quang vú cho biết những thay đổi trong vú rất tốt trước khi bệnh nhân hoặc bác sĩ cảm nhận được chúng. Khi phát hiện được một khối sưng, ảnh X quang vú sẽ là chìa khố để đánh giá khối sưng đĩ nhằm xác định nĩ cĩ phải là ung thư hay khơng. Nếu bất thường trong vú được phát hiện và khẳng định bằng ảnh X quang vú, cĩ thể thực hiện thêm các kiểm tra tạo ảnh vú khác như siêu âm hoặc sinh thiết. Sinh thiết bao gồm việc lấy một mẫu từ mơ vú và kiểm tra mẫu này dưới kính hiển vi để xác định nĩ cĩ chứa các tế bào ung thư hay khơng. Tạo ảnh X quang vú và siêu âm được sử dụng nhiều để giúp các bác sĩ đưa kim vào đúng vị trí trong vú khi làm sinh thiết. Cĩ hai kiểu tạo ảnh X quang vú, là quét và chẩn đốn: - Quét X quang vú là kiểu kiểm tra vú bằng tia X cho các phụ nữ khơng cĩ các triệu chứng bất thường (khơng cĩ bệnh hoặc triệu chứng về ung thư vú). Mục đích của việc quét này là phát hiện ung thư khi nĩ cịn nhỏ đến mức bệnh nhân hay bác sĩ khơng thể cảm nhận được. Phát hiện sớm khối ung thư nhỏ bằng cách quét sẽ tăng khả năng điều trị thành cơng cho bệnh nhân lên nhiều lần. Quét X quang vú được khuyến cáo thực hiện hàng năm hoặc 2 năm một lần đối với các phụ nữ từ 40 tuổi trở lên và hàng năm đối với những phụ nữ trên 50 tuổi. Trong một số trường hợp, bác sĩ cĩ thể khuyên thực hiện quét mammography trước tuổi 40 (ví dụ với những phụ nữ trong tiểu sử gia đình cĩ người mắc bệnh ung thư vú). - X quang vú chẩn đốn là kiểu kiểm tra vú bằng tia X với các phụ nữ cĩ bệnh (ví dụ, trong khi tự kiểm tra họ phát hiệ thấy khối sưng trong vú hoặc núm vú chảy nước) hoặc cĩ bất thường phát hiện trong khi quét. X quang vú chẩn 25 đốn phức tạp hơn và tốn nhiều thời gian hơn quét X quang vú và được sử dụng để xác định kích thước và vị trí chính xác của các bất thường trong vú và tạo ảnh các mơ và nút bạch huyết xung quanh. Thơng thường, người ta tạo ảnh thêm một vài hướng nhìn của vú và biên dịch trong quá trình X quang vú chẩn đốn. Vì thế, X quang vú chẩn đốn đắt hơn quét X quang vú. Phụ nữ với vú được cấy mơ và trong tiểu sử gia đình cĩ người mắc ung thư vú thường cần thêm các ảnh dùng trong X quang vú chẩn đốn. 2.3.1.2 Tạo ảnh X quang vú được thực hiện như thế nào? Trong quá trình tạo ảnh, kỹ thuật viên sẽ định vị bệnh nhân và tạo ảnh từng vú tách biệt nhau. Mỗi lần, từng vú được định vị cẩn thận trên một cassette chứa phim đặc biệt và sau đĩ nhẹ nhàng nén vú bằng một tấm nén (thường làm bằng nhựa). Nén làm cho vú bằng phẳng để cĩ thể tạo ảnh nhiều mơ nhất. Ở một số nơi, kỹ thuật viên cĩ thể gắn một vài miếng đánh dấu dính lên trên da bệnh nhân trước khi tạo ảnh. Mục đích của các tấm dính đánh dấu đĩ là: (1) xác định các vùng cĩ nốt ruồi, vết hoặc sẹo sao cho chúng khơng bị hiểu nhầm là các bất thường, và (2) xác định các vùng cĩ thể là vùng quan tâm (ví dụ một khối sưng thấy khi tự kiểm tra vú). Một số nơi luơn đánh dấu núm vú bằng một điểm nhỏ để tạo ra một “mốc” trên ảnh X quang vú. ðể “tạo” ảnh X quang vú, nguồn tia X được bật lên và các tia X phát qua vú đã được nén và đến cassette phim đặt dưới vú. Các tia X đập vào lớp phosphor đặc biệt trong cassette. Lớp phosphor này phát sáng tương ứng với cường độ chùm tia X đập vào nĩ, từ đĩ “chiếu” vào phim một bức ảnh của các cấu trúc bên trong vú. Phim nhạy cao và các tia X đặc biệt được sử dụng để tạo ảnh cĩ chất lượng cao nhất với liều thấp nhất. Phim “được chiếu” trong cassette sau đĩ được rửa trong phịng tối giống như ảnh bình thường. Chính năng lượng và bước sĩng đặc biệt của tia X cho phép chung đi qua vú và tạo ảnh các cấu trúc bên trong của vú. Khi các tia X đi qua vú, chúng bị suy giảm (yếu đi) do mật đơ mơ khác nhau chúng gặp phải. Mỡ cĩ mật độ lớn và hấp thụ hoặc làm suy giảm một lượng lớn tia X. Các mơ liên kết xung quanh các ống dẫn và mỡ cĩ mật độ thấp hơn và làm suy giảm năng lượng tia X ít hơn. Chính 26 sự khác biệt trong hấp thụ và mức độ chiếu tương ứng lên phim tạo ra ảnh thể hiện rõ ràng các cấu trúc bên trong như mỡ, mơ tuyến sợi, ống dẫn và núm vú. Khơng những thế, các bất thường như các vi canxi hố (các cặn canxi nhỏ), khối u và u nang cũng thấy trên ảnh X quang vú. Phim đã được rửa sau đĩ được bác sĩ đọc, bác sĩ này sẽ so sánh bức ảnh mới của một bệnh nhân nào đĩ với ảnh của bệnh nhân khác và với các ảnh X quang vú mà bệnh nhân đĩ đã chụp trước đĩ. Bác sĩ tìm kiếm bĩng mờ và các kiểu mật độ mơ để phát hiện các bất thường. Ảnh X quang vú cũng như vân tay; cĩ dạng khác nhau ở những người kác nhau, và khơng cĩ hai ảnh nào giống nhau. Những ảnh đã chụp trước đĩ rất cĩ ích cho các bác sĩ để so sánh. Nĩ giúp các bác sĩ phát hiện những thay đổi nhỏ diễn ra từ từ theo thời gian và phát hiện ung thư sớm nhất cĩ thể. Vú tạo thành từ mỡ, mơ sợi và các tuyến. Các khối u trong vú (bao gồm u lành và u ác) cĩ dạng các vùng trắng trên phim. Mỡ cĩ dạng các vùng đen. Các thành phần khác (tuyến, mơ liên két, khối u, và các bất thường quan trọng khác như các vi canxi hố) cĩ một mức độ sáng nào đĩ trên ảnh. 2.3.1.3 Các hướng quan sát trong X quang vú quét và chẩn đốn CC và MLO LM ML Hình 2.7 Các hướng quan sát trong quét X quang vú Với chụp X quang vú, mỗi bên vú được tạo ảnh riêng: - thơng thường là từ trên xuống (ảnh cranial-caudal, CC) và 27 - từ hướng xiên (mediolateral-oblique, MLO) Với X quang vú chẩn đốn, từng bên vú được tạo ảnh riêng: - từ trên xuống (CC) - từ hướng xiên (MLO) - từ ngồi vào trong (lateromedial, LM) và từ giữa ngực ra ngồi (mediolateral, ML)… - nếu đã thực hiện quá trình quét trước đĩ và nếu những ảnh CC và MLO thu được đủ chất lượng chẩn đốn thì khơng cần thực hiện lại mammography chẩn đốn nữa. Hình 2.8 Hướng quan sát CC của vú bên trái trên ảnh X quang 28 Hình 2.9 Hướng quan sát ML của vú bên trái trên ảnh X quang Hình 2.10 Ảnh X quang vú với các vùng khác nhau Cơ ngực Kết cấu chính của vú Nền ảnh Mỡ dưới da 29 2.3.2 Các kiểu bất thường mà X quang vú chẩn đốn cĩ thể phát hiện Ảnh X quang vú được dùng để phát hiện các bất thường trong vú, phổ biến nhất là các khối u hoặc các vi canxi hố. Các canxi hố là các cặn khống chất trong mơ vú xuất hiện dưới dạng một vùng màu trắng, nhỏ trên phim X quang. Khối u là một nhĩm tế bào bất kỳ hợp lại với mật độ lớn hơn các mơ xung quanh. U nang (túi chất lỏng) cũng xuất hện dưới dạng một khối u trên ảnh X quang vú. ðể phân biệt giữa một khối u rắn và một khối u nang, các bác sĩ thường sử dụng sĩng siêu âm. • Các vi canxi hố: là các đốm canxi nhỏ (nhỏ hơn 1/50 inch) trong vú. Khi cĩ nhiều vi canxi hố trong cùng một vùng, chúng tạo thành một đám và cĩ thể biểu thị một khối ung thư nhỏ. Khoảng một nửa các trường hợp ung thư phát hiện qua ảnh X quang vú cĩ dạng các đám vicanxi hố. Các vi canxi hố là biểu hiện phổ biến nhất về ung thư biểu mơ ống dẫn tại chỗ (DCIS) (một dạng ung thư giai đoạn đầu hạn chế trong các ống dẫn) trên ảnh X quang vú. Gần 90% các trường hợp ung thư biểu mơ ống dẫn tại chố liên quan đến các vi canxi hố. • Một vùng vi canxi hố trên ảnh X quang vú khơng phải lúc nào cũng biểu thị ung thư. Hình dạng và sự sắp xếp các vi canxi giúp bác sĩ đánh giá khả năng ung thư. Trong một số trường hợp, các vi canxi hố khơng cần phải làm sinh thiết. Thay vì thế, bác sĩ cĩ thể tiếp tục theo dõi và thực hiện chụp X quang vú 6 tháng 1 lần cho bệnh nhân. Trong các trường hợp khác, các vi canxi hố đáng ngại hơn và khi đĩ cần làm sinh thiết. Khoảng 17% các canxi hố cần sinh thiết thực sự là ung thư. • Các khối u: Một thay đổi quan trọng nữa trên ảnh X quang vú là sự hiện diện của các khối u, các khối này cĩ thể cĩ hoặc khơng liên quan đến các canxi hố. Một khối u là một nhĩm tế bào bất kỳ nhĩm lại với mật độ cao hơn các mơ xung quanh. Cũng giống như với các vi canxi hố, khối u cĩ thể là lành tính hoặc ác tính. Kích thước, hình dạng và đường bao của khối u giúp bác sĩ đánh giá khả năng ung thư của nĩ. Các ảnh X quang vú chụp trong quá khứ cĩ thể cho thấy một khối u nào đĩ khơng thay đổi trong nhiều năm, biểu hiện là u lành tính và tránh được việc sinh thiết khơng cần thiết. 30 Hình 2.11 Ví dụ về khối u trịn Hình 2.12 Ví dụ về khối u hình ơ van Hình 2.13 Ví dụ về khối u tiểu thuỳ 31 Hình 2.14 Ví dụ về khối u dạng bất thường Hình 2.15 Ví dụ về khối u cĩ giới hạn Hình 2.16 Ví dụ về khối u với đường bao nằm ở các tiểu thuỳ 32 Hình 2.17 Ví dụ về khối u với đường bao khơng rõ ràng Hình 2.18 Ví dụ về khối u với đường bao khơng nhận biết được Hình 2.19 Ví dụ về khối u gai 33 Từ Hình 2.20 đến Hình 2.22 là các ví dụ về khối u với mật độ khác nhau. Các khối u với mật độ cao nổi bật lên trên mơ nền. Các khối u với mật độ thấp cĩ dạng mờ nhạt và cĩ thể bị che khuất một phần. Các khối u cĩ mật độ ngang bằng biểu thị cường độ bằng với các đối tượng khác trên ảnh. Hình 2.20 Ví dụ về khối u cĩ mật độ cao Hình 2.21 Khối u cĩ mật độ ngang bằng 34 Hình 2.22 Khối u cĩ mật độ thấp Hình 2.23 Các vi can xi hố (khoanh trịn) 35 Hình 2.24 Hình ảnh nhìn từ bên và từ trên xuống của một biến dạng hình học (khoanh trịn) 2.3.3 Nền ảnh X quang vú Bên cạnh những bất thường cụ thể thấy trên ảnh X quang vú, các hiện tượng khác được quan sát cũng cĩ thể ảnh hưởng đến việc đọc ảnh của bác sĩ. Ví dụ, một số ảnh X quang vú cho thấy vú cĩ mật độ rất cao (rất đặc). Chúng hiển thị mơ tuyến sợi đặc, khiến việc nhận biết các dấu hiệu ung thư trở nên khĩ khăn. Hình 2.25 minh họa một ảnh X quang vú với mơ đặc. 36 Hình 2.25 Ảnh X quang vú với mơ tuyến rất đặc 2.3.4 ðọc phim X quang vú Quét X quang vú cĩ thể giúp phát hiện sớm ung thư vú; tuy nhiên, nĩ phụ thuộc vào việc đọc chính xác ảnh của bác sĩ. Do các chi tiết nhỏ và các thay đổi của vú, thường xảy ra lỗi. Cĩ hai loại lỗi thường gặp là tích cực sai và tiêu cực sai. Tích cực sai là lỗi khi bác sĩ xác định một vùng nào đĩ là ung thư trong khi nĩ chỉ là lành tính. Tiêu cực sai xảy ra khi một bất thường nào đĩ khơng được bác sĩ phát hiện. Trong hai lỗi này, tích cực sai ít nguy hiểm hơn. Chúng thường khơng gây nguy hiểm cho cuộc sống của bệnh nhân, nhưng cũng gây ra những hệ quả tiêu cực. Cĩ thể phải chụp thêm ảnh X quang hoặc thực hiện các kiểm tra khơng xâm nhập để xác định bản chất của bất thường. 37 Tiêu cực sai cĩ mức độ nguy hại cao hơn. Lỗi này trực tiếp làm chậm hoặc ngăn chặn việc phát hiện sớm ung thư và gây ảnh hưởng bất lợi lên cơ hội điều trị ung thư của bệnh nhân. Các khối u hoặc dấu hiệu của khối u mà khơng được phát hiện hoặc bị phân loại nhầm là u lành sẽ làm giảm hiệu quả của quét X quang vú. 38 Chương 3 - XỬ LÝ ẢNH SỐ Trước đây, các bệnh viện ở Việt Nam thường ghi ảnh X quang lên phim. Tuy nhiên, hiện nay một số nơi, như bệnh viện K Hà Nội, đã sử dụng thiết bị với khả năng thu nhận số. Vì vậy, ảnh X quang ta thu được là ảnh số, lưu trữ trên máy tính dưới dạng file JPEG. Bởi vậy, trong chương này ta sẽ trình bày một số khái niệm, thuật tốn đối với ảnh số, với các ví dụ minh họa là các ảnh X quang vú. 3.1 Ảnh số Một bức ảnh số là một bức ảnh xij = f (i, j) được rời rạc hố cả về toạ độ khơng gian và về độ sáng. Ta cĩ thể xem một bức ảnh số như một ma trận cĩ chỉ số hàng và cột xác định một điểm trên ảnh mà giá trị phần tử ma trận tương ứng của nĩ xác định mức xám ở điểm đĩ. Các phần tử của một mảng số như vậy được gọi là các phần tử ảnh hay là các điểm ảnh (pixel – picture element). Hình 3.1 Ví dụ về ma trận ảnh kích thước 5 × 5 và lược đồ xám của nĩ ðây là định nghĩa về một ảnh mức xám. Ảnh dùng trong nghiên cứu này là các ảnh mức xám. Các ảnh mức xám cũng được sử dụng để biểu thị các thay đổi về cường độ tương đối đối với một cảnh cho trước hoặc một vật chất đối tượng. Do các cường độ thu nhận trên một tấm phim X quang của hệ thống X quang là các giá trị ghi lại mức độ hấp thụ bức xạ tương đối nên các ảnh mức xám là hồn tồn thích hợp cho ảnh số X quang vú. Các phần tử trong một bức ảnh số chứa một giá trị rời 39 rạc, thường là một số nguyên dương trong một phạm vi cho trước. Thơng thường các bức ảnh sẽ được định nghĩa bởi một dải các giá trị chúng bao gồm. Ví dụ, một ảnh mức xám 8 bit cĩ các giá trị pixel nằm trong khoảng từ 0 đến 255. Một ảnh mức xám 12 bit cĩ xá giá trị pixel từ 0 đến 4095. Tương tự thế, ảnh nhị phân, hay ảnh 1 bit, cĩ các giá trị pixel là 0 hoặc 1. 3.2 Mơ hình xác suất thống kê Các con số thống kê cĩ thể khai triển cho ảnh số, hỗ trợ việc mơ tả và phân tích ảnh. Phần này đưa ra giới thiệu về một nhĩm các thơng số thống kê ảnh được lựa chọn cùng các ví dụ. Trên thực tế, nhiều nghiên cứu tiếp tục phát triển các con số thống kê mới để miêu tả và phân tích các bức ảnh. Nghiên cứu này chủ yếu quan tâm đến ứng dụng các thơng số thống kê đã cĩ. Các thống kê dưới đây cĩ thể được tính tốn trên tồn bức ảnh hoặc trên một phần của bức ảnh. Trong nhiều trường hợp, nhiều phần của bức ảnh từ một bức ảnh ban đầu được lựa chọn và so sánh sử dụng các thống kê này. 3.2.1 Lược đồ xám Lược đồ xám của một bức ảnh biểu diễn phân bố cường độ mức xám trên một bức ảnh khơng theo vị trí trên ảnh. Hình 3.2 là một ví dụ về ảnh X quang vú và Hình 3.3 là lược đồ xám tương ứng của nĩ. Lược đồ xám cho biết phân bố xác suất với mỗi mức xám trên ảnh. Vì Hình 3.2 là ảnh 8 bit, lượng đồ xám biểu diễn 256 giá trị. Tổng quát, ứng với ảnh n bit, lược đồ xám sẽ hiển thị phân bố xác suất của 2n mức xám trên ảnh. 40 Hình 3.2 Ảnh mammogram biểu diễn vú trái nhìn từ bên Nhiều thơng tin cĩ thể thu thập được từ lược đồ xám của ảnh và các ảnh con. Ví dụ, Hình 3.4 biểu diễn 3 ảnh con từ Hình 3.2 và lược đồ xám tương ứng của chúng. Ba ảnh con này biểu diễn mơ mỡ trong vú, Hình 3.4(a), nền, Hình 3.4(b) và mơ cơ ngực, Hình 3.4(c). Lược đồ xám của các ảnh con này cung cấp hình ảnh định lượng về những khác nhau quan sát được giữa các thành phần ảnh mammo được biểu diễn. Hình 3.3 Lược đồ xám của ảnh trên Hình 3.2 41 Hình 3.4 Ba ảnh con từ Hình 3.2 và lược đồ xám tương ứng của chúng Sử dụng Matlab tính lược đồ xám của một bức ảnh cho trước. function ihist = imghist(img) if exist('img', 'var') == 0 42 error('Error: Specify an input image.'); end ihist = []; [rows,cols] = size(img); maxgval = 255; ihist = zeros(1,maxgval); for i=0:maxgval ihist(i+1) = sum(img(:)==i); end end 3.2.2 Giá trị trung bình (Mean) Giá trị trung bình của một bức ảnh là trung bình của tất cả các cường độ pixel trên ảnh. Giá trị này được tính cho tồn bức ảnh hoặc cho một ảnh con nào đĩ. Với một bức ảnh cĩ kích thước M × N, nĩ được định nghĩa là , ij i j x M N µ = × ∑ (3.1) M×N là tổng số pixel trên ảnh. Giá trị kỳ vọng được định nghĩa là [ ] , ( )ij ij i j E x x p x=∑ (3.2) Giá trị kỳ vọng cũng được áp dụng cho các hàm của xij. Giá trị trung vị của một bức ảnh cũng liên quan đến giá trị trung bình và được định nghĩa là giá trị ở giữa của tất cả các pixel. Vì vậy, nếu tất cả các giá trị pixel trên ảnh đã được phân loại thì giá trị ở giữa sẽ là giá trị trung vị. 3.2.3 ðộ lệch chuẩn Biến của ảnh là một đại lượng về sự thay đổi của cường độ pixel trên ảnh. Biến của ảnh, xi,j được định nghĩa là 43 ( ) 2, ,2 i j i j x N µ σ − ≡ ∑ (3.3) với µ là giá trị trung bình của ảnh và N là số pixel. σ2 là biến và σ bằng độ lệch chuẩn. Biến cĩ thể được định nghĩa theo giá trị kỳ vọng của xij như sau ( )22 E Xσ µ ≡ −  (3.4) 3.2.4 ðối xứng lệch (skewness) ðối xứng lệch là đại lượng về tính khơng đối xứng của các giá trị pixel quanh giá trị trung bình. Nếu đại lượng này âm, cường độ pixel sẽ trải thiên về phía trái hơn là về phía phải. Nếu dương, cường độ pixel sẽ trải thiên về phía phải hơn là phía trái. Skew là một phân bố được định nghĩa như sau ( )3 , 3 i jxy N µ σ − ≡ ∑ (3.5) với µ là giá trị trung bình của ảnh, σ là độ lệch chuẩn và N là tổng số pixel. Skew của bất cứ phân bố đối xứng hồn tồn nào đều bằng 0. 3.3 Cải thiện ảnh Phần này giới thiệu một số phương pháp cải thiện, hay cịn gọi là nâng cấp ảnh số. Các phép tốn cải thiện ảnh số cĩ thể được sử dụng để nâng cao chất lượng hình ảnh, loại trừ nhiễu và lỗi, hoặc để làm nổi bật lên một số đặc tính nào đĩ trên ảnh. Các phép tốn này cĩ thể khá hữu ích trong việc phát triển các kỹ thuật phân tích ảnh mammo số. 3.3.1 Các phép tốn với lược đồ xám Phần trên đã miêu tả chi tiết về cấu trúc của một lược đồ xám. Lược đồ xám miêu tả các dữ liệu trên ảnh, nhưng nĩ cĩ thể cũng được sử dụng để cải thiện ảnh. Các phép tốn cĩ thể được thực hiện trên lược đồ xám để cải thiện dạng ảnh hoặc điều chình nội dung ảnh. 44 • ðiều chỉnh lược đồ xám Một số ảnh cĩ độ tương phản thấp, nghĩa là chúng hiển thị ít khác biệt giữa các pixel sáng nhất và tối nhất. Nĩi cách khác, chúng sử dụng một phần nhỏ của dải cường độ cho phép. ðiều này thường xảy ra khi phân tích các ảnh con từ một ảnh mammo số. Hình 3.5(a) đưa ra một bức ảnh con từ ảnh trên Hình 3.2. Bức ảnh con này biểu diễn một vùng cơ ngực; chú ý rằng cĩ độ tương phản thấp. Lược đồ xám trên Hình 3.5 (b) rất hẹp. Các đặc tính trên bức ảnh con này hầu như khơng thể phân biệt được, và các pixel trên bức ảnh con này thay đổi từ 221 đến 250, chiếm 11.37 % của 255 giá trị với ảnh 8 bit. Hình 3.5(c) biểu diễn ảnh sau khi các giá trị pixel đã được điều chỉnh lại theo cả dải cường độ từ 0 đến 255. Hình 3.5(d) biểu diễn lược đồ xám sau khi điều chỉnh. Bức ảnh đã rộng hơn và cĩ nhiều chi tiết và đặc tính hơn. ðây là một ví dụ về việc điều chỉnh tỷ lệ tuyến tính đơn giản cường độ các pixel, trong một số trường hợp các phép tốn phức tạp hơn cho kết quả tốt hơn. Cường độ cĩ thể được chia mức lại để tăng độ tương phản cho các dải phổ cường độ khác nhau. Chia mức cĩ thể làm nổi bật các đặc tính rơi vào một dải cường độ nào đĩ trên ảnh. (a) Mơ ngực (b) Lược đồ xám của ảnh trên hình (a) 45 (c) Ảnh con từ (a) sau khi biến đổi lược đồ xám (d) Lược đồ xám của (c ) Hình 3.5 Ví dụ về điều chỉnh lược đồ xám để nâng cao độ tương phản của ảnh • Cân bằng lược đồ xám Một phương pháp tăng độ tương phản khác của ảnh là cân bằng lược đồ xám. Cân bằng lược đồ xám là một quy trình được sử dụng để tạo ra một ảnh mới đã được cải thiện với lược đồ xám đồng đều. Việc này được thực hiện bằng cách sử dụng một lược đồ xám luỹ tích được chuẩn hố với vai trị một hàm ánh xạ mức xám. Hình 3.6(a) biểu diễn một ảnh con từ Hình 3.2 hiển thị một phần cơ ngực. Như đã miêu tả ở trên, ảnh này cĩ độ tương phản thấp. Hình 3.6(c) biểu diễn cùng bức ảnh con đĩ sau khi đã cân bằng lược đồ xám. Hình 3.6(d) biểu diễn lược đồ xám sau khi cân bằng, và các chi tiết và đặc tính trên ảnh con đã hiển thị rõ hơn. (a) Cơ ngực (b) Lược đồ xám của ảnh trên (a) 46 (c) Ảnh con từ (a) sau khi cân bằng lược đồ xám (d) Lược đồ xám của (c) Hình 3.6 Ví dụ về cân bằng lược đồ xám Sử dụng Matlab thực hiện cân bằng lược đồ xám function ieqhist = imghisteq(img) if exist('img', 'var') == 0 error('Error: Specify an input image.'); end ieqhist = []; icdf = imgcdf(img); [rows,cols] = size(img); ieqhist = round(255*icdf/(rows*cols)); end 3.3.2 Lọc và tích chập Lọc tuyến tính một bức ảnh cĩ thể thay đổi bức ảnh theo rất nhiều cách, để cải thiện hoặc khử một số đặc tính nào đĩ. Sự khác biệt giữa lọc tuyến tính và các phương pháp cải thiện ảnh khác là việc sử dụng bộ lọc, cịn được gọi là nhân. Lọc tuyến tính được thực hiện bằng một phép tốn gọi là tích chập. Trong tích chập, giá trị của một pixel đầu vào được tính bằng tổng trọng số của các pixel lân cận. Ma trận các trọng số được gọi là nhân tích chập. Ví dụ, dùng nhân tích chập K = [1/3 1/3 1/3] cho một tín hiệu một chiều A = [1 0 1 0 1 0 1 0] cĩ tác dụng thay thế mỗi giá trị bằng giá trị trung bình của giá trị đĩ với giá trị bên trái và bên phải. Việc này cho kết quả B = [1/3 2/3 1/3 2/3 1/3 2/3 1/3 2/3 1/3 2/3]. 47 3.3.3 Làm trơn ảnh Trong một số trường hợp một bức ảnh sẽ hiển thị nhiều chi tiết hơn mức cần thiết. Nếu ta phân tích một bức ảnh cho các đặc tính tỷ lệ lớn bao gồm nhiều pixel, thì các thay đổi nhỏ giữa các pixel cĩ thể gây ra rắc rối. ðể giảm các đặc tính tỷ lệ nhỏ trên ảnh, ta sử dụng phép làm trơn ảnh. Cĩ một vài phương pháp làm trơ._.