SO SÁNH CÁC THUẬT TOÁN ÁNH XẠ BẢO GIÁC LƯỚI GAN 3D

Lê Công Đoàn; Huỳnh Phước Hải; Nguyễn Lý Duy Phương

doi:10.34238/tnu-jst.13577

SO SÁNH CÁC THUẬT TOÁN ÁNH XẠ BẢO GIÁC LƯỚI GAN 3D

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 09/09/25 Ngày hoàn thiện: 11/12/25 Ngày đăng: 11/12/25

Các tác giả

1. Lê Công Đoàn , Trường Đại học An Giang - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
2. Huỳnh Phước Hải, Trường Đại học An Giang - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
3. Nguyễn Lý Duy Phương, Trường Đại học An Giang - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

Hình ảnh y tế ba chiều (3D) ngày càng trở thành nguồn dữ liệu thiết yếu cho chẩn đoán và nghiên cứu lâm sàng, trong đó việc chuẩn hóa bề mặt giải phẫu là bước quan trọng để phân tích hình thái học của các cơ quan bên trong. Ánh xạ bảo giác (conformal map) được xem là phương pháp nền tảng nhờ khả năng bảo toàn cấu trúc góc cục bộ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành đánh giá hai thuật toán tiêu biểu: phương pháp dựa trên tối ưu năng lượng điều hòa cạnh (SCM), với thuật toán phi tuyến, và phương pháp cải tiến, FLASH, với sơ đồ bắc–nam và Linear Beltrami Solver nhằm tăng tốc độ và giảm biến dạng. Chúng tôi đã cài đặt lại thuật toán bằng ngôn ngữ C/C++ và thử nghiệm trên 20 mô hình gan 3D được trích xuất từ ảnh Computed Tomography (CT) trong bộ dữ liệu MICCAI SLIVER07, với các độ phân giải khác nhau. Kết quả cho thấy, thuật toán FLASH có thể cải tiến độ biến dạng góc, đồng thời tối ưu thời gian xử lý, tiềm năng ứng dụng mạnh mẽ trong xử lý ảnh y tế, cụ thể là ảnh gan.

Từ khóa

Ánh xạ bảo giác; Ảnh CT gan; Hình cầu; Biến dạng góc; Năng lượng điều hòa

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] W. Lamadé et al., "The Impact of 3-Dimensional Reconstructions on Operation Planning in Liver Surgery," Archives of Surgery, vol. 135, no. 11, pp. 1256-1261, 2000, doi: 10.1001/archsurg.135.11.1256.

[2] K. Nakayama, Y. Oshiro, R. Miyamoto, K. Kohno, K. Fukunaga, and N. Ohkohchi, "The Effect of Three-Dimensional Preoperative Simulation on Liver Surgery," World J. Surg., vol. 41, no. 7, pp. 1840-1847, Jul 2017, doi: 10.1007/s00268-017-3933-7.

[3] T. Takamoto et al., "Automated Three-Dimensional Liver Reconstruction with Artificial Intelligence for Virtual Hepatectomy," Journal of Gastrointestinal Surgery, vol. 26, no. 10, pp. 2119-2127, 2022, doi: 10.1007/s11605-022-05415-9.

[4] F. Banchini, P. Capelli, A. Hasnaoui, G. Palmieri, A. Romboli, and M. Giuffrida, "3-D reconstruction in liver surgery: a systematic review," HPB, vol. 26, no. 10, pp. 1205-1215, 2024, doi: 10.1016/j.hpb.2024.06.006.

[5] S. B. Mun, S. T. Choi, Y. J. Kim, K. G. Kim, and W. S. Lee, "AI-Based 3D Liver Segmentation and Volumetric Analysis in Living Donor Data," J. Imaging Inform Med., Mar. 14, 2025, doi: 10.1007/s10278-025-01468-9.

[6] F. Babapour Mofrad, R. Zoroofi, A. Tehrani-Fard, S. Akhlaghpoor, and Y. Sato, "Classification of Normal and Diseased Liver Shapes based on Spherical Harmonics Coefficients," Journal of medical systems, vol. 38, 2014, doi: 10.1007/s10916-014-0020-6.

[7] M. Thanaj et al., "Liver Shape is Associated with Disease and Anthropometric Traits," medRxiv, 2022, doi: 10.1101/2022.08.18.22278951.

[8] M. Thanaj et al., "Liver shape analysis using statistical parametric maps at population scale," BMC Medical Imaging, vol. 24, no. 1, 2024, doi: 10.1186/s12880-023-01149-5.

[9] A. Sheffer, E. Praun, and K. Rose, "Mesh parameterization methods and their applications," Found. Trends. Comput. Graph. Vis., vol. 2, no. 2, pp. 105–171, 2006.

[10] M.-H. Yueh, X. Gu, W.-W. Lin, C.-T. Wu, and S.-T. Yau, "Conformal Surface Morphing with Applications on Facial Expressions," arXiv, vol. arXiv:1504.00097, Feb. 04, 2015.

[11] K. Qian, K. H. Su, J. L. Zhang, and Y. H. Li, "A 3D face registration algorithm based on conformal mapping," Concurr Comp-Pract E, vol. 30, no. 22, Nov. 25, 2018, doi: 10.1002/cpe.4654.

[12] G. Xianfeng, W. Yalin, T. F. Chan, P. M. Thompson, and Y. Shing-Tung, "Genus zero surface conformal mapping and its application to brain surface mapping," IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 23, no. 8, pp. 949-958, 2004, doi: 10.1109/TMI.2004.831226.

[13] P. T. Choi, K. C. Lam, and L. M. Lui, "FLASH: Fast Landmark Aligned Spherical Harmonic Parameterization for Genus-0 Closed Brain Surfaces," SIAM J. Img. Sci., vol. 8, no. 1, pp. 67–94, 2015, doi: 10.1137/130950008.

[14] D. C. Le, J. Chansangrat, N. Keeratibharat, and P. Horkaew, "Symmetric Reconstruction of Functional Liver Segments and Cross-Individual Correspondence of Hepatectomy," Diagnostics, vol. 11, no. 5, 2021, doi: 10.3390/diagnostics11050852.

[15] Y. Guo, Q. Chen, G. P. T. Choi, and L. M. Lui, "Automatic landmark detection and registration of brain cortical surfaces via quasi-conformal geometry and convolutional neural networks," Computers in Biology and Medicine, vol. 163, 2023, Art. no. 107185, doi: 10.1016/j.compbiomed.2023.107185.

[16] N. Li, Q. Su, T. Yao, M. Ba, and G. Wang, "Landmark-based spherical quasi-conformal mapping for hippocampal surface registration," Quantitative Imaging in Medicine and Surgery, vol. 14, no. 6, pp. 3997-4014, 2024.

[17] Y. Ren, W. Hu, Z. Li, W. Chen, and N. Lei, "Colorectal Protrusions Detection based on Conformal Colon Flattening," in Pacific Graphics Conference Papers and Posters, The Eurographics Association, 2024, doi: 10.2312/pg.20241322.

[18] S. Seikh, "Conformal Mappings in Complex Analysis: A Comprehensive Review," International Journal of Innovative Research in Technology, vol. 10, no. 1, pp. 1731-1736, 2023.

[19] S. J. Fletcher, "Chapter 12 - Numerical Modeling on the Sphere," in Data Assimilation for the Geosciences, S. J. Fletcher Ed., Elsevier, 2017, pp. 483-554.

[20] T. Heimann et al., "Comparison and evaluation of methods for liver segmentation from CT datasets," IEEE Trans Med Imaging, vol. 28, no. 8, pp. 1251-1265, Aug. 2009, doi: 10.1109/TMI.2009.2013851.

[21] W. E. Lorensen and H. E. Cline, "Marching cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm," presented at the Proceedings of the 14th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, 1987, doi: 10.1145/37401.37422.

[22] M. Attene, "A lightweight approach to repairing digitized polygon meshes," The Visual Computer, vol. 26, no. 11, pp. 1393-1406, 2010, doi: 10.1007/s00371-010-0416-3.

[23] C. D. Le and C. T. C. Huynh, "Representation of 3D liver models based on conformal map and spherical harmonics," TNU Journal of Science and Technology, vol. 228, pp. 152-160, 2023, doi: 10.34238/tnu-jst.7763.

[24] VCG, "Visualization and Computer Graphics Library," 2025. [Online]. Available: http://vcglib.net/. [Accessed Sept. 4, 2025].

[25] C. Sanderson and R. Curtin, "Practical Sparse Matrices in C++ with Hybrid Storage and Template-Based Expression Optimisation," Mathematical and Computational Applications, vol. 24, 2019, doi: 10.3390/mca24030070.

[26] C. Sanderson and R. Curtin, "Armadillo: an Efficient Framework for Numerical Linear Algebra," International Conference on Computer and Automation Engineering, 2025, pp. 303-307.

[27] P. Cignoni, M. Callieri, M. Corsini, M. Dellepiane, F. Ganovelli, and G. Ranzuglia, "MeshLab: an Open-Source Mesh Processing Tool," Eurographics Italian Chapter Conference, 2008, pp. 129-136.

[28] C. T. C. Huynh and C. D. Le, "Meshlab: A 3D mesh processing and additional plugins," Vietnam Trade and Industry Review, vol. 15, pp. 21-27, 2022.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.13577

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ