Trí tuệ nhân tạo giúp cải thiện chất lượng hình ảnh y, sinh học

Suckhoedoisong.vn - Các nhà khoa học thuộc Đại học Zurich và Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH) đã sử dụng các phương pháp để nâng cao chất lượng chẩn đoán hình ảnh bằng quang âm.

Đây là một kỹ thuật chụp ảnh có tuổi đời còn tương đối trẻ trong y học và được sử dụng để chụp ảnh mạch máu, nghiên cứu hoạt động của bộ não, mô tả các đặc điểm của tổn thương trên da và chẩn đoán ung thư vú.

Tuy nhiên, chất lượng hiển thị hình ảnh của kỹ thuật này phụ thuộc rất nhiều vào số lượng và sự phân bố các cảm biến được sử dụng bởi thiết bị chụp. Cụ thể, càng nhiều cảm biến thì chất lượng hình ảnh càng tốt. Phương pháp mới được phát triển bởi các nhà khoa học thuộc Viện ETH cho phép giảm đáng kể số lượng cảm biến mà không làm giảm chất lượng của hình ảnh chụp. Điều này giúp giảm giá thành của thiết bị và tăng tốc độ chụp ảnh hoặc cải thiện chất lượng chẩn đoán.

Kỹ thuật quang âm là gì?

Chẩn đoán hình ảnh quang âm tương tự với siêu âm ở một số khía cạnh. Đối với kỹ thuật siêu âm, đầu dò sẽ phát sóng siêu âm đi vào cơ thể, sau đó, các sóng này được các mô trong cơ thể phản xạ lại. Các cảm biến trên đầu dò sẽ phát hiện các sóng âm phản hồi và chuyển chúng thành hình ảnh của các phần bên trong cơ thể. Trong kỹ thuật quang âm, thay vì dùng sóng siêu âm, các xung động laser cực ngắn sẽ được đưa vào bên trong các mô, ở đó, chúng bị hấp thụ và chuyển đổi thành sóng siêu âm. Và tương tự như trong kỹ thuật siêu âm, các sóng này sẽ được phát hiện và chuyển thành hình ảnh.

Khác với kỹ thuật quang âm, nhiều kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh khác, chẳng hạn như siêu âm, Xquang hay chụp cộng hưởng từ (MRI) chủ yếu phù hợp để hiển thị những thay đổi giải phẫu trong cơ thể. Để nhận được thêm các thông tin chức năng bổ sung, ví dụ như những thay đổi liên quan đến huyết động hay chuyển hóa, bệnh nhân phải được cho sử dụng thuốc cản quang hoặc các chất theo dõi phóng xạ trước khi tiến hành chụp ảnh. Trong kỹ thuật quang âm, những thông tin chức năng và phân tử được hiển thị mà không cần đến tác nhân cản quang. Bằng kỹ thuật này, có thể phát hiện được một số thay đổi quan trọng trong cơ thể, ví dụ như sự thay đổi khu trú của quá trình khí hóa ôxy ở mô - một dấu hiệu quan trọng của ung thư có thể được sử dụng để chẩn đoán sớm hay hàm lượng lipid trong mạch máu cũng là một chỉ điểm bệnh lý tiềm năng có thể hỗ trợ cho phát hiện sớm các bệnh lý tim mạch.

Chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật quang âm.

Chẩn đoán hình ảnh bằng kỹ thuật quang âm.

Phương pháp mới giúp nâng cao chất lượng hình ảnh

Các nhà khoa học đã tìm cách làm tăng chất lượng hình ảnh của các máy quang âm giá thành thấp có chứa chỉ một số lượng nhỏ các cảm biến siêu âm. Để làm được điều này, họ đã bắt đầu với việc tự phát triển một máy quét quang âm cao cấp có chứa 512 cảm biến với hình ảnh thu được có chất lượng tuyệt vời. Những hình ảnh này sau đó được phân tích bằng một mạng trí tuệ nhân tạo (AI), là hệ thống có khả năng xác định (học) được những thuộc tính của các hình ảnh chất lượng cao. Tiếp đó, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ phần lớn các cảm biến để chỉ còn lại 128 hoặc 32 cảm biến với một tác động bất lợi đối với chất lượng của hình ảnh. Do sự thiếu hụt về dữ liệu, những biến dạng được gọi là tạo các dạng đường sọc sẽ xuất hiện trên hình ảnh. Tuy nhiên, mạng trí tuệ nhân tạo đã được huấn luyện trước đó lại có khả năng sửa chữa được phần lớn những lỗi này, do đó mang lại những hình ảnh có chất lượng gần với chất lượng của hình ảnh thu được với tất cả 512 cảm biến.

Trong kỹ thuật quang âm, chất lượng hình ảnh tăng lên không chỉ với việc tăng lên của số lượng cảm biến sử dụng mà thông tin được bắt lấy từ càng nhiều hướng càng tốt. Có nghĩa là phân vùng các cảm biến được bố trí xung quanh đối tượng càng lớn thì chất lượng hình ảnh càng cao. Thuật toán máy học được phát triển cũng thành công trong việc cải thiện chất lượng của những hình ảnh được ghi từ chỉ một phân vùng vòng hẹp. Điều này là đặc biệt quan trọng trong lâm sàng bởi vì các xung laser không thể thâm nhập được toàn bộ cơ thể người, do đó, những vùng được chụp ảnh bình thường chỉ được tiếp cận từ một hướng.

Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng phương pháp của họ không chỉ giới hạn ở việc ứng dụng trong chẩn đoán hình ảnh quang âm mà còn có thể áp dụng đối với các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh khác. Những hình ảnh được cải thiện chất lượng bởi các phương pháp AI sẽ giúp dễ dàng đưa ra những chẩn đoán chính xác hơn.

Thái Sơn

((ScienceDaily))

Bạn quan tâm
Loading...
Bình luận

Gửi bài viết cho tòa soạn qua email: bandientuskds@gmail.com

ĐẶT CÂU HỎI & NHẬN TƯ VẤN MIỄN PHÍ TỪ CHUYÊN GIA