医用CT图像伪影成因

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,题目,：,医用CT图像伪影成因及矫正分析,放射学院生物医学工程,2004级本科2班,完成人:刘艳丽,指导教师:齐现英,前言,1.伪影,(artifact),又称伪像(false image),它是指在重建图像过程中，所有不同类型的图像干扰和各种其它非随机干扰在图像上的表现，它对应的是受检体中根本不存在的组织或病灶的影像。,2.导致图像伪影的因素主要有两类:,（1）被扫描物属性：,运动伪影,、,金属伪影等；,（,2）成像原理和技术,：,锥形伪影、射束硬化伪影和部分容积伪影等。,主要内容,一、概述,1 研究CT图像伪影的目的及意义,2 研究CT图像伪影的一般方法,二、CT图像伪影的临床影响,三、CT图像伪影的分析与矫正,1 CT图像常见伪影成因及解决方法,2,CT机罕见伪影的图像表现与检修,四、总结,一,、,概述,1.研究CT图像伪影的目的及意义,（1）有助于对真实图像的更深刻的认识；,（2）有助于设备运行在最佳状态和受检体体位的调整；,（3）有助于对成像设备软、硬件设计的进一步完善。,2.研究CT图像伪影的一般方法,（1）识别各种CT图像伪影，判断伪影类型；,（2）根据伪影类型，具体全面分析其形成原因；,（3）根据不同伪影形成的原因，采取相应的有效矫正措施，抑制或消除伪影。,二、图像伪影的临床影响,伪影在图像上表现的形状各异，对做出准确的图像诊断影响很大，它可能引起误诊，甚至导致医疗事故。伪影因其对临床诊断的直接影响以及表现形式与原因多样化，目前是CT成像研究的一个重点。,三,、,CT图像伪影的分析与矫正,（,一,）,CT图像常见伪影成因及解决方法,1,被扫描物引起的图像伪影,（1）运动伪影,A原因：,点头运动、吞咽动作、呼吸运动、心跳和胃肠蠕动,B最常见的图像表现,：,移动条状伪影和低密度阴影,C解决方法,：,在屏气状态下（胸腹扫描），固定体位；,修正图像重建算法；,提高扫描速度，缩短扫描时间，是最直接、有效的方法。,通过球管扫描的开始位置与运动的方向对齐,来最小化运动伪影;,通过利用超过2的投影数据抑制运动伪影;,应用特殊的重建技术MCA(Motion Artifact Correction Algorthm,运动伪影校正算法),运动伪影校正前后图像对比如下图所示：,（2）金属伪影,A基本原因：,X射线被高密度物质如牙齿填充物、手术夹和电极等作用后急剧衰减,导致对应的投影数据失真,丧失了周围的密度组织的X射线衰减信息所致。,B主要图像表现：,大投影数据引起的从金属区域发出的条状伪影,如下图所示：,抑制方法：,薄层扫描抑制部分容积效应；,选择更高kVp值有助于减少射束硬化影响；,选择合适的层面方向,使得扫描平面内尽可能不包括金属植入物；,软件校正方案，常采用对引起伪影的投影值进行合成投影插值,原理下图所示：,2.成像原理和技术引起的图像伪影,（1）锥形伪影,A原因：,与螺距和层厚等扫描参数的不同设置有关，插值是导致此伪影的根本原因；,B伪影表现：,为典型的规则形状,可以用锥形来模拟,所以称之为锥形伪影。如脑部图像中颅骨边缘的阶梯状阴影,如下图所示：,C解决方法：,把目标置于等中心可降低锥形伪影；,在扫描效率和抑制伪影两方面需选择合理的折中方案,尤其是表明覆盖范围较大时要考虑球管的热容。,在抑制伪影方面，扫描前应根据具体临床要求合理选择扫描参数。,（2）射束硬化伪影,A原因：,不同能量的X射线在人体内的吸收系数不同，连续能谱的X射线经过人体后,低能量射线易被吸收,高能量射线较易穿过,在射线传播过程中,平均能量会变高,射线逐渐变硬,称之为射束硬化效应。,B通常产生伪影:,致密物体之间的暗区或条状伪影 骨脑界面,产生一个模糊杯状影,(a)条状伪影 （b）杯状伪影,C解决方法：,可通过X射线过滤器过滤,吸收低能射线，减少硬化效应。,利用射束硬化补偿、校正技术，提高重建图像CT值的精度，减少伪影，但不能完全消除。,对颅底伪影可以采用薄层扫描以减少伪影。,（3）部分容积伪影(Partial volume),A原因：,在同一扫描层面内含有2种以上不同密度的组织结构而又相重叠时，对应的重建图像的CT值取其均值，而所得的CT值不能如实反映其中任何一种物质的CT值，这种现象即为部分容积效应。,B图像表现：,常为带状和条状伪影，在脑部表现明显，以后颅窝的情况最为严重，如下图所示：,C解决方法：,采用薄层扫描是克服部分容积伪影的最有效和最直接的方法。CT发展的趋势之一就是薄层，这对于提高纵向分辨力是至关重要的。,根据相邻重叠的图像信息,用软件校正的方法减少部分容积效应。,在图像处理中，采用滤波算法也能达到一定效果。,（4）光子不足伪影(Photon starvation),A原因：,穿过病人到达探测器的光子不足，投影噪声迅速增大。滤波后噪声被进一步放大，反投影过程将这些采样映射为图像中亮或暗的直线，形成严重的条纹伪影。如下图所示：,B解决方法：,注意病人摆位、优化扫描参数等；,当伪影主要由CT机局限性引起时，就必须采用抑制伪影技术，如使用管电流调制(mA modulation)技术和自适应滤波法(adaptive fitration)。,（5）欠采样伪影(Photon starvation),A原因：,原始数据的采样频率必须等于或大于被采样信号最高频率的2倍。CT采样中，当径向和角度采样间距明显大于像素尺寸时，称之为(该方向)欠采样。采样间隔过大会使边缘锐利和小物体采样信息反投影重合不良,产生细条状混叠(aliasing)伪影。如下图所示：,B解决方法：,是通过测量系统探测器偏移1/4,使采样频率提高两倍。,是采用非焦点技术，探测器偏移1/4和非焦点技术的组合，使CT扫描机机架每旋转一圈，大约采集1000次投影，进一步提高众诸多因素限制，可以进一步消除混叠。,（6）不完全投影(Inadequatescan field),A原因：,投影被截断，在靠近截断的区域产生亮的阴影伪影。,在测量以外区域有对比度不连续的物体，就会产生条状伪影,。,（a）投影截断 （b）条状伪影,B解决方法：,预防，即把病人定位在在扫描野(FOV)中心。,校正，这种方法适用于被测物体横断面超过了扫描机的FOV极限。,（7）环状和带状伪影(Detector sensitivity),A原因：为通道数据差异,原理如下图所示：,B图像表现：,(a)带状伪影 (b)环状伪影 (c)条状伪影,C解决方法：,完善数据采集和测量系统。,在图像后处理中，去除残余环形伪影和带形伪影。,（二）CT机罕见伪影的图像表现与检修,(1)波纹状伪影,A图像表现,B伪影原因（按相关程序排序）,1）高压逆变器;,2）X线球管问题，特别是靶振动；,3）机架机械振动；,4）KV不稳定，有纹波；,5）探测器偏置电压纹波。,C检修流程,1）作静态和轴位旋转扫描：,若静态扫描数据正常，则怀疑是机架机械振动；,若静态扫描数据不正常，测量探测器+1000VDC，若不正常，替换探测器偏置电源；,2）若探测器偏置电压正常，检查伪影图像的扫描参数，如扫描时间、kV、mA等。,(2)颗粒状噪声伪影,A图像表现,B伪影原因（按相关程度排序）,1）氙气探测器低气压；,2）X线球管旋转阳极振动；,3）扫描技术条件不正确；,4）X线球管内部打火；,C检修流程,1）查找故障信息中是否有Warm Up Error REF错误提示；,2）检查探测器气压表，若低，则怀疑探测器问题。,除以上两种伪影外，还有以下几种伪影：,(a)图像分裂伪影 (b)图像旋转伪影,(c)偏移量伪影,四、结论,减少伪影的措施：,根据伪影产生原理对其补偿或采取相应硬件措施；,采用图像处理算法抑制或消除伪影。,感谢各位老师！,