醫(yī)用C像偽影成因

1、放射學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程放射學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程 2004級本科級本科2班班完成人完成人: 劉艷麗劉艷麗 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: 齊現(xiàn)英齊現(xiàn)英 1.1.偽影偽影(artifact) 又稱偽像又稱偽像(false image),它是指在重建它是指在重建圖像過程中，所有不同類型的圖像干擾和各種其它非隨機干圖像過程中，所有不同類型的圖像干擾和各種其它非隨機干擾在圖像上的表現(xiàn)，它對應(yīng)的是受檢體中根本不存在的組織擾在圖像上的表現(xiàn)，它對應(yīng)的是受檢體中根本不存在的組織或病灶的影像?；虿≡畹挠跋?。 2.2.導(dǎo)致圖像偽影的因素主要有兩類導(dǎo)致圖像偽影的因素主要有兩類: : （1 1）被掃描物屬性：）被掃描物屬性：運動偽影運動

2、偽影、金屬偽影等；金屬偽影等； （2 2）成像原理和技術(shù)）成像原理和技術(shù)：錐形偽影、射束硬化偽影和部分容錐形偽影、射束硬化偽影和部分容積偽影等。積偽影等。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容一一 、 概述概述 1 研究研究ct圖像偽影的目的及意義圖像偽影的目的及意義 2 研究研究ct圖像偽影的一般方法圖像偽影的一般方法二、二、 ct圖像偽影的臨床影響圖像偽影的臨床影響三、三、 ct圖像偽影的分析與矯正圖像偽影的分析與矯正 1 ct圖像常見偽影成因及解決方法圖像常見偽影成因及解決方法 2 ct機罕見偽影的圖像表現(xiàn)與檢修機罕見偽影的圖像表現(xiàn)與檢修 四四 、總結(jié)、總結(jié) （1）有助于對真實圖像的更深刻的認(rèn)識；）有助于對

3、真實圖像的更深刻的認(rèn)識； （2）有助于設(shè)備運行在最佳狀態(tài)和受檢體體位的調(diào)整；）有助于設(shè)備運行在最佳狀態(tài)和受檢體體位的調(diào)整； （3）有助于對成像設(shè)備軟、硬件設(shè)計的進一步完善。）有助于對成像設(shè)備軟、硬件設(shè)計的進一步完善。 2.2.研究研究ctct圖像偽影的一般方法圖像偽影的一般方法 （1）識別各種）識別各種ct圖像偽影，判斷偽影類型；圖像偽影，判斷偽影類型； （2）根據(jù)偽影類型，具體全面分析其形成原因；）根據(jù)偽影類型，具體全面分析其形成原因； （3）根據(jù)不同偽影形成的原因，采取相應(yīng)的有效矯正措）根據(jù)不同偽影形成的原因，采取相應(yīng)的有效矯正措施，抑制或消除偽影。施，抑制或消除偽影。 偽影在圖像上表現(xiàn)的

4、形狀各異，對做出準(zhǔn)確的圖像偽影在圖像上表現(xiàn)的形狀各異，對做出準(zhǔn)確的圖像診斷影響很大，它可能引起誤診，甚至導(dǎo)致醫(yī)療事故。診斷影響很大，它可能引起誤診，甚至導(dǎo)致醫(yī)療事故。偽影因其對臨床診斷的直接影響以及表現(xiàn)形式與原因多偽影因其對臨床診斷的直接影響以及表現(xiàn)形式與原因多樣化，目前是樣化，目前是ct成像研究的一個重點。成像研究的一個重點。 三三 ctct圖像偽影的分析與矯正圖像偽影的分析與矯正 （一一） ctct圖像常見偽影成因及解決方法圖像常見偽影成因及解決方法 1 1被掃描物引起的圖像偽影被掃描物引起的圖像偽影 （1）運動偽影）運動偽影 a原因：原因：點頭運動、吞咽動作、呼吸運動、心跳和胃腸蠕動點頭

5、運動、吞咽動作、呼吸運動、心跳和胃腸蠕動 b最常見的圖像表現(xiàn)最常見的圖像表現(xiàn)：移動條狀偽影和低密度陰影移動條狀偽影和低密度陰影 c解決方法解決方法：在屏氣狀態(tài)下（胸腹掃描），固定體位；在屏氣狀態(tài)下（胸腹掃描），固定體位； 修正圖像重建算法；修正圖像重建算法； 提高掃描速度，縮短掃描時間，是最直接、有效的方法。提高掃描速度，縮短掃描時間，是最直接、有效的方法。 通過球管掃描的開始位置與運動的方向?qū)R通過球管掃描的開始位置與運動的方向?qū)R,來最小化運來最小化運動偽影動偽影; 通過利用超過通過利用超過2的投影數(shù)據(jù)抑制運動偽影的投影數(shù)據(jù)抑制運動偽影; 應(yīng)用特殊的重建技術(shù)應(yīng)用特殊的重建技術(shù)mca (mo

6、tion artifact correction algorthm, 運動偽影校正算法運動偽影校正算法), 運動偽影校正前后圖像對比如下圖運動偽影校正前后圖像對比如下圖所示：所示： （2）金屬偽影）金屬偽影a基本原因：基本原因：x射線被高密度物質(zhì)如牙齒填充物、手射線被高密度物質(zhì)如牙齒填充物、手術(shù)夾和電極等作用后急劇衰減術(shù)夾和電極等作用后急劇衰減,導(dǎo)致對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)失真導(dǎo)致對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)失真,喪失喪失了周圍的密度組織的了周圍的密度組織的x射線衰減信息所致。射線衰減信息所致。 b主要圖像表現(xiàn)：主要圖像表現(xiàn)：大投影數(shù)據(jù)引起的從金屬區(qū)域發(fā)大投影數(shù)據(jù)引起的從金屬區(qū)域發(fā)出的條狀偽影出的條狀偽影,如下圖所示

7、：如下圖所示： 抑制方法：抑制方法： 薄層掃描抑制部分容積效應(yīng)；薄層掃描抑制部分容積效應(yīng)； 選擇更高選擇更高kvp值有助于減少射束硬化影響；值有助于減少射束硬化影響； 選擇合適的層面方向選擇合適的層面方向,使得掃描平面內(nèi)盡可能不包括金屬使得掃描平面內(nèi)盡可能不包括金屬植入物；植入物； 軟件校正方案，常采用對引起偽影的投影值進行合成投軟件校正方案，常采用對引起偽影的投影值進行合成投影插值影插值, 原理下圖所示：原理下圖所示： 2.成像原理和技術(shù)引起的圖像偽影成像原理和技術(shù)引起的圖像偽影 （1）錐形偽影）錐形偽影 a原因：原因：與螺距和層厚等掃描參數(shù)的不同設(shè)置有關(guān)，插與螺距和層厚等掃描參數(shù)的不同設(shè)置

8、有關(guān)，插值是導(dǎo)致此偽影的根本原因；值是導(dǎo)致此偽影的根本原因； b偽影表現(xiàn)：偽影表現(xiàn)：為典型的規(guī)則形狀為典型的規(guī)則形狀, 可以用錐形來模擬可以用錐形來模擬, 所所以稱之為錐形偽影。如腦部圖像中顱骨邊緣的階梯狀陰影以稱之為錐形偽影。如腦部圖像中顱骨邊緣的階梯狀陰影,如如下圖所示：下圖所示： c解決方法：解決方法： 把目標(biāo)置于等中心可降低錐形偽影；把目標(biāo)置于等中心可降低錐形偽影； 在掃描效率和抑制偽影兩方面需選擇合理的折中方案在掃描效率和抑制偽影兩方面需選擇合理的折中方案,尤其是表明覆蓋范圍較大時要考慮球管的熱容。尤其是表明覆蓋范圍較大時要考慮球管的熱容。 在抑制偽影方面，掃描前應(yīng)根據(jù)具體臨床要求合

9、理選在抑制偽影方面，掃描前應(yīng)根據(jù)具體臨床要求合理選擇掃描參數(shù)。擇掃描參數(shù)。 （2）射束硬化偽影）射束硬化偽影 a原因：原因：不同能量的不同能量的x射線在人體內(nèi)的吸收系數(shù)不同，射線在人體內(nèi)的吸收系數(shù)不同，連續(xù)能譜的連續(xù)能譜的x射線經(jīng)過人體后射線經(jīng)過人體后,低能量射線易被吸收低能量射線易被吸收,高能量射線高能量射線較易穿過較易穿過,在射線傳播過程中在射線傳播過程中,平均能量會變高平均能量會變高,射線逐漸變硬射線逐漸變硬,稱稱之為射束硬化效應(yīng)。之為射束硬化效應(yīng)。 b通常產(chǎn)生偽影通常產(chǎn)生偽影:致密物體之間的暗區(qū)或條狀偽影致密物體之間的暗區(qū)或條狀偽影 骨骨腦界面腦界面, 產(chǎn)生一個模糊杯狀影產(chǎn)生一個模糊杯

10、狀影 (a) 條狀偽影條狀偽影 （b）杯狀偽影）杯狀偽影 c解決方法：解決方法： 可通過可通過x射線過濾器過濾射線過濾器過濾,吸收低能射線，減少硬化效應(yīng)。吸收低能射線，減少硬化效應(yīng)。 利用射束硬化補償、校正技術(shù)，提高重建圖像利用射束硬化補償、校正技術(shù)，提高重建圖像ct值的精值的精度，減少偽影，但不能完全消除。度，減少偽影，但不能完全消除。 對顱底偽影可以采用薄層掃描以減少偽影。對顱底偽影可以采用薄層掃描以減少偽影。（3）部分容積偽影）部分容積偽影(partial volume) a原因：原因：在同一掃描層面內(nèi)含有在同一掃描層面內(nèi)含有2種以上不同密度的組織種以上不同密度的組織結(jié)構(gòu)而又相重疊時，對

11、應(yīng)的重建圖像的結(jié)構(gòu)而又相重疊時，對應(yīng)的重建圖像的ct值取其均值，而所得值取其均值，而所得的的ct值不能如實反映其中任何一種物質(zhì)的值不能如實反映其中任何一種物質(zhì)的ct值，這種現(xiàn)象即值，這種現(xiàn)象即為部分容積效應(yīng)為部分容積效應(yīng) 。 b圖像表現(xiàn)：圖像表現(xiàn)：常為帶狀和條狀偽影，在腦部表現(xiàn)明顯，常為帶狀和條狀偽影，在腦部表現(xiàn)明顯，以后顱窩的情況最為嚴(yán)重，如下圖所示：以后顱窩的情況最為嚴(yán)重，如下圖所示： c解決方法：解決方法：采用薄層掃描是克服部分容積偽影的最有效和最直接的方采用薄層掃描是克服部分容積偽影的最有效和最直接的方法。法。ct發(fā)展的趨勢之一就是薄層，這對于提高縱向分辨力發(fā)展的趨勢之一就是薄層，這對

12、于提高縱向分辨力是至關(guān)重要的。是至關(guān)重要的。根據(jù)相鄰重疊的圖像信息根據(jù)相鄰重疊的圖像信息,用軟件校正的方法減少部分容積用軟件校正的方法減少部分容積效應(yīng)。效應(yīng)。在圖像處理中，采用濾波算法也能達到一定效果。在圖像處理中，采用濾波算法也能達到一定效果。（4）光子不足偽影）光子不足偽影(photon starvation) a原因：原因：穿過病人到達探測器的光子不足，投影噪聲迅穿過病人到達探測器的光子不足，投影噪聲迅速增大。濾波后噪聲被進一步放大，反投影過程將這些采樣映速增大。濾波后噪聲被進一步放大，反投影過程將這些采樣映射為圖像中亮或暗的直線，形成嚴(yán)重的條紋偽影。如下圖所示：射為圖像中亮或暗的直線，

13、形成嚴(yán)重的條紋偽影。如下圖所示： b解決方法：解決方法： 注意病人擺位、優(yōu)化掃描參數(shù)等；注意病人擺位、優(yōu)化掃描參數(shù)等； 當(dāng)偽影主要由當(dāng)偽影主要由ct機局限性引起時，就必須采用抑制偽機局限性引起時，就必須采用抑制偽影技術(shù)，如使用管電流調(diào)制影技術(shù)，如使用管電流調(diào)制(ma modulation)技術(shù)和自適技術(shù)和自適應(yīng)濾波法應(yīng)濾波法(adaptive fitration)。（5）欠采樣偽影）欠采樣偽影(photon starvation)a原因：原因：原始數(shù)據(jù)的采樣頻率必須等于或大于被采樣信號最高頻率原始數(shù)據(jù)的采樣頻率必須等于或大于被采樣信號最高頻率的的2倍。倍。ct采樣中，當(dāng)徑向和角度采樣間距明顯大

14、于像素尺采樣中，當(dāng)徑向和角度采樣間距明顯大于像素尺寸時，稱之為寸時，稱之為(該方向該方向)欠采樣。采樣間隔過大會使邊緣銳利和欠采樣。采樣間隔過大會使邊緣銳利和小物體采樣信息反投影重合不良小物體采樣信息反投影重合不良, 產(chǎn)生細條狀混疊產(chǎn)生細條狀混疊(aliasing) 偽影。如下圖所示：偽影。如下圖所示： b解決方法：解決方法： 是通過測量系統(tǒng)探測器偏移是通過測量系統(tǒng)探測器偏移1/4,使采樣頻率提高兩倍。使采樣頻率提高兩倍。 是采用非焦點技術(shù)，探測器偏移是采用非焦點技術(shù)，探測器偏移1/4和非焦點技術(shù)的組合，和非焦點技術(shù)的組合，使使ct掃描機機架每旋轉(zhuǎn)一圈，大約采集掃描機機架每旋轉(zhuǎn)一圈，大約采集1

15、000次投影，進一步次投影，進一步提高眾諸多因素限制，可以進一步消除混疊。提高眾諸多因素限制，可以進一步消除混疊。（6）不完全投影）不完全投影(inadequatescan field) a原因：原因： 投影被截斷，在靠近截斷的區(qū)域產(chǎn)生亮的陰影偽影。投影被截斷，在靠近截斷的區(qū)域產(chǎn)生亮的陰影偽影。 在測量以外區(qū)域有對比度不連續(xù)的物體，就會產(chǎn)生條狀偽在測量以外區(qū)域有對比度不連續(xù)的物體，就會產(chǎn)生條狀偽影影。 （a）投影截斷）投影截斷 （b）條狀偽影）條狀偽影 b解決方法：解決方法： 預(yù)防，即把病人定位在在掃描野預(yù)防，即把病人定位在在掃描野(fov)中心。中心。 校正，這種方法適用于被測物體橫斷面超過

16、了掃描機的校正，這種方法適用于被測物體橫斷面超過了掃描機的fov極限極限 。（7）環(huán)狀和帶狀偽影）環(huán)狀和帶狀偽影(detector sensitivity) a原因：為通道數(shù)據(jù)差異原因：為通道數(shù)據(jù)差異, 原理如下圖所示：原理如下圖所示：b圖像表現(xiàn)：圖像表現(xiàn)： (a)帶狀偽影帶狀偽影 (b)環(huán)狀偽影環(huán)狀偽影 (c)條狀偽影條狀偽影 c解決方法：解決方法：完善數(shù)據(jù)采集和測量系統(tǒng)。完善數(shù)據(jù)采集和測量系統(tǒng)。 在圖像后處理中，去除殘余環(huán)形偽影和帶形偽影。在圖像后處理中，去除殘余環(huán)形偽影和帶形偽影。 (1)波紋狀偽影波紋狀偽影a圖像表現(xiàn)圖像表現(xiàn) b偽影原因（按相關(guān)程序排序）偽影原因（按相關(guān)程序排序） 1）

17、高壓逆變器）高壓逆變器; 2）x線球管問題，特別是靶振動；線球管問題，特別是靶振動； 3）機架機械振動；）機架機械振動； 4）kv不穩(wěn)定，有紋波；不穩(wěn)定，有紋波； 5）探測器偏置電壓紋波。）探測器偏置電壓紋波。 c檢修流程檢修流程 1）作靜態(tài)和軸位旋轉(zhuǎn)掃描：）作靜態(tài)和軸位旋轉(zhuǎn)掃描： 若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)正常，則懷疑是機架機械振動；若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)正常，則懷疑是機架機械振動； 若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)不正常，測量探測器若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)不正常，測量探測器+1000vdc， 若不正常，替換探測器偏置電源；若不正常，替換探測器偏置電源； 2）若探測器偏置電壓正常，檢查偽影圖像的掃描參數(shù)，如掃）若探測器偏置電壓正常，檢查偽影圖像的掃描參數(shù)，如掃描時間、描時間、kv、ma等。等。 (2) 顆粒狀噪聲偽影顆粒狀噪聲偽影a圖像表現(xiàn)圖像表現(xiàn) b偽影原因（按相關(guān)程度排序）偽影原因（按相關(guān)程度排序） 1）氙氣探測器低氣壓；）氙氣探測器低氣壓； 2）x線球管旋轉(zhuǎn)陽極振動；線球管旋轉(zhuǎn)陽極振動； 3）掃描技術(shù)條件不正確；）掃描技術(shù)條件不正確； 4）x線球管內(nèi)部打火；線球管內(nèi)部打火； c檢修流程檢修流程