SPECKLE, Unwanted Noise in Ultrasound Images (ĐỐM, NHIỄU của HÌNH ẢNH SIÊU ÂM)

Hình siêu âm thang xám có kiểu nhiễu đốm. Kiểu nhiễu này không phải là hình của tán xạ trong mô, mà do  hiện tượng phản âm giao thoa (interference pattern). Nhiễu đốm là những hạt (granular appearance) của hình siêu âm do tương tác cấu tạo và phá hủy của trường siêu âm từ vật phản xạ âm của mô (tissue reflectors). Nhiễu đốm có kiểu chấm sáng chồng lên hình siêu âm, làm giảm độ ly giải tương phản và làm mờ các chi tiết nhỏ.


Siêu âm 2D gồm nhiều đường quét thu được trong một khoảng thời gian có giới hạn. Nhưng dữ liệu của một đường quét không chỉ có được từ các cấu trúc nằm theo đường quét này. Tín hiệu cuối cùng nhận được còn do tác động qua lại xuất phát  từ ngoài đường truyền chùm sóng âm chính. Khi thay đổi dữ liệu đường quét sẽ có ảnh hưởng đến việc mô tả chính xác cấu trúc giải phẫu vùng khám. Một đối tượng thuần nhất được quét sẽ có một ảnh với độ sáng tương ứng. Có được độ sáng thuần nhất khi mô tả đúng vật liệu đã quét. Độ sáng không thuần nhất được gọi là đốm âm học do giao thoa tạo ra từ nhiều đường phản xạ.

Tán xạ trong mô mềm, máu và chất vô định hình theo nhiều hướng khác nhau trở lại đầu dò siêu âm và các mặt sóng từ tán xạ đập vào đầu dò cùng lúc. Kết quả là hình ảnh giao thoa sẽ biến đổi theo thời gian chứ không giữ nguyên. Hình ảnh với tín hiệu thay đổi tạo nên sáng tối khác nhau được gọi là đốm.

Do đốm bao gồm một số lượng lớn tán xạ, tương ứng giữa độ sáng tối hình ảnh với cấu trúc không còn là 1--1 nữa. Các tín hiệu dội yếu từ các đốm chồng lên các tín hiệu dội lại khác, kết quả là đốm được phủ trong vùng có tín hiệu dội cao. Đốm thường có liên quan đến vùng không có phản xạ mạnh, như  trong mô mềm.

Đốm ngăn việc phát hiện các cấu trúc kém tương phản, tức là các đối tượng có đặc tính phản xạ tương tự quanh mô. Tăng cường độ siêu âm không triệt tiêu được đốm.

Đốm là nhiễu của  hình ảnh siêu âm, xuất hiện khi phản âm trở về kết hợp lại và tập trung trên mặt đầu dò siêu âm. Trong kỹ thuật Doppler, công suất toàn bộ của phổ thu nhận được biến đổi tương tự như cách của đốm.

Công nghệ spatial compound sonography (siêu âm đa hướng), temporal compounding (tổng hợp thời gian) và frequency compounding  (tổng hợp tần số) giúp khử nhiễu đốm.

COMPOUND IMAGING


Compound imaging có khả năng thu thập nhiều khung hình có tần số khác nhau (frequency compound imaging) hoặc từ nhiều góc khác nhau (spatial compound imaging) và kết hợp các hình này thành một hình đa tần số (multifrequency compound image) hay đa góc (multiangle compound image) duy nhất .

Phần lớn spatial compounding để khám tuyến vú nhằm cải thiện chất lượng hình ảnh, dễ thấy tổn thương có độ tương phản thấp và xác định rõ đường viền và cấu trúc trong lòng. Nhưng còn giới hạn khi phân biệt lành với ác tính.

Frequency compound chỉ dùng trong siêu âm vú có can thiệp. Là sự kết hợp nhiều hình ảnh phát hiện với nhiều dải tần số khác nhau với 2 tần số trung tâm khác nhau (10 và 14MHz) thành 1 hình kết hợp duy nhất.

Phát hiện tổn thương (Lesion Detection)

Frequency compound C14 có giá trị (như tissue harmonic imaging (THI)) trong phát hiện tổn thương. Nói chung trong trường hợp tổn thương nông, C14 có tỉ lệ phát hiện cao, trong khi C10 mô tả tổn thương tốt hơn. Điều này có thể do tần số cao hơn và tăng âm sau mạnh hơn với C14.

C10 mô tả cấu trúc echo tổn thương tốt nhất, vì làm giảm nhiễu đốm và các nhiễu ồn , nên xác định cấu trúc bên trong tổn thương tốt hơn đặc biệt là thành phần của tổn thương dạng nang.

Chất lượng hình (Image Quality)

Frequency compound quét với nhiều tần số tạo ra nhiều kiểu nhiễu đốm cho mỗi khung hình. Bình quân hóa các khung hình làm giảm nhiễu đốm và dạng hạt trên hình siêu âm qui ước do đó làm tăng chất lượng hình. Khả năng tăng cường chất lượng hình của spatial compoud sonography xin xem bài riêng về spatial compound imaging.

Frequency compouding tăng cường khả năng phân tích cấu trúc echo tổn thương nhưng có giới hạn về đánh giá đường viền, yếu tố giúp phân biệt lành và ác tính.

Tài liệu tham khảo:

1/ Basic Ultrasound, Echocardiography and Doppler for Clinicians, Asbjorn Stoylen, Dr Med., NTNU Norwegian University of Science and Technology, March 2010.
2/ Cơ sở kỹ thuật siêu âm, Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Vũ Sơn, Trần Anh Vũ, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội, 2003.
3/ Z_Breast Ultrasound Current Technology and Clinical Applications, Donna M.Reeves, The University of Texas, MD Anderson Cancer Center.
4/ Tissue Harmonic Imaging, Frequency Compound Imaging and Conventional Imaging: Use and Benefit in Breast Sonography, Benoit Mesurolle, Tarek Helou, Mona El-Khoury, Michael Edwardes, Elizabeth J. Sutton, Ellen Kao, J Ultrasound in Medicine, 2007;26:1041-1051.

Acoustic Structure Quantification, ASQ (ĐỊNH LƯỢNG CẤU TRÚC ÂM) của AplioXG Toshiba

ĐỊNH LƯỢNG CẤU TRÚC ÂM (Acoustic Structure Quantification, ASQ) của AplioXG Toshiba.

Định lượng cấu trúc âm (ASQ): Nhìn sâu hơn vào tín hiệu echo ở độ ly giải 100 lần cao hơn.

Toshiba Medical Systems Châu Âu giới thiệu công nghệ mới: Định lượng cấu trúc âm (ASQ). Một ứng dụng lâm sàng tiên tiến có thể phân tích dữ liệu tín hiệu echo ở độ ly giải cao hơn 100 lần so với những hình ảnh thang xám bình thường hoặc lưu lượng màu bằng cách sử dụng phần cứng đặc biệt mở rộng (Mặt phân giới Dữ liệu siêu âm thô của Toshiba, Toshiba Ultrasound Raw Data Interface).

"ASQ phân tích các mẫu echo trong không gian (spatial echo patterns) trong một khu vực quan tâm (ROI) lựa chọn bởi người sử dụng trên hình ảnh thang xám có được khi khám siêu âm bình thường. ASQ hoạt động trong nền với các dữ liệu thô từ khu vực này và cho ra một tham số và vẽ đường biểu diễn về  'tính đồng nhất'  hoặc 'độ mềm' của cấu trúc mô, phản ánh chùm siêu âm được máy AplioXG gửi vào cơ thể ", Tiến sĩ Noahisa Kamiyama, người đã thiết kế các thuật toán ASQ giải thích.
Tham số này cho thấy những thay đổi bệnh lý của mô, ví dụ như chuyển đổi hoá xơ (fibrotic) của nhu mô gan.

 ”Hầu hết các máy siêu âm không thể chấp nhận các dữ liệu tần số thuần âm radio (pure acoustic radio frequency [RF] data). Thay vào đó chỉ chọn các phân đoạn tín hiệu trích xuất để hiển thị hình ảnh B-mode trên màn hình".
ASQ hoạt động với bộ xử lý tín hiệu nhận tín hiệu RF thô và trích xuất dữ liệu của cấu trúc cực nhỏ, hoặc các dải sợi. Gan là một cơ quan mềm, trơn mượt, không có bất kỳ cấu trúc bất thường nào trong trạng thái lành mạnh.
ASQ tìm các tín hiệu thô để phân biệt các thay đổi nhỏ, những hồi âm của các cấu trúc rất mảnh từ nền nhiểu ồn tạo ra bởi sóng radio rồi chế biến dữ liệu này thành một dạng hữu ích cho các radiologists.

ASQ cung cấp hai phương thức trình bày, một là đồ thị thống kê, vẽ đường cong biểu diễn phân phối các thông số đáp ứng với các cấu trúc sợi mà chùm siêu âm phản ánh hoặc tính 'đồng nhất' hay độ ‘mềm' của mô. Cách thứ hai là hiển thị hình ảnh giống như hình ảnh Doppler quen thuộc với màu sắc của các giá trị khác nhau chồng trên hình B-mode.

Toyoda và Kumada trong American Journal of Roentgenology October 2009 báo cáo về tương quan giữa phân tích dữ liệu bằng ASQ và kết quả mô học của tế bào gan ở 148 ca, qua đó các giá trị trung bình của ASQ phù hợp với kết quả sinh thiết của bệnh nhân bị viêm gan mạn tính chưa xơ gan.

Các loạt giá trị ASQ chỉ ra chính xác mức độ nghiêm trọng ngày càng tăng của viêm gan mạn tính ở bệnh nhân thuộc tiêu chuẩn phân loại quốc tế từ F1 đến F4. Những biểu đồ dấu hiệu của ASQ không xâm lấn phù hợp chặt chẽ theo biểu đồ khảo sát mô học và phân loại của ASQ của bệnh nhân F2 đến F4 nặng đã được xác nhận.

ASQ được bổ sung một bộ xử lý mạnh mẽ để dòng máy Aplio XG có thể phân tích các dữ liệu thô trong thời gian thực, trong khi các chức năng khác của Aplio XG hoạt động bình thường.

ASQ của gan của một bệnh nhân hoá xơ nghiêm trọng (độ 3). Tại khu vực ROI tăng cao giá trị trung bình của cm2 với phân phối tần số lệch về bên phải.

Tại MEDIC, BS Lê đình Vĩnh Phúc bước đầu có áp dụng công nghệ ASQ này trên  máy AplioXG.