醫(yī)用圖像偽影成因

醫(yī)用圖像偽影成因第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二前言

1.偽影(artifact)

又稱偽像(falseimage),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(jī)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或病灶的影像。

2.導(dǎo)致圖像偽影的因素主要有兩類:

（1）被掃描物屬性：運(yùn)動偽影、金屬偽影等；

（2）成像原理和技術(shù)：錐形偽影、射束硬化偽影和部分容積偽影等。

第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二主要內(nèi)容一、概述

1研究CT圖像偽影的目的及意義2研究CT圖像偽影的一般方法二、CT圖像偽影的臨床影響三、CT圖像偽影的分析與矯正1CT圖像常見偽影成因及解決方法2CT機(jī)罕見偽影的圖像表現(xiàn)與檢修

四、總結(jié)

第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二一、概述

1.研究CT圖像偽影的目的及意義

（1）有助于對真實圖像的更深刻的認(rèn)識；（2）有助于設(shè)備運(yùn)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(jìn)一步完善。

2.研究CT圖像偽影的一般方法

（1）識別各種CT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；（3）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。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二二、圖像偽影的臨床影響偽影在圖像上表現(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。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CT成像研究的一個重點(diǎn)。

第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

三、CT圖像偽影的分析與矯正

（一）CT圖像常見偽影成因及解決方法

1．被掃描物引起的圖像偽影

（1）運(yùn)動偽影

A．原因：點(diǎn)頭運(yùn)動、吞咽動作、呼吸運(yùn)動、心跳和胃腸蠕動

B．最常見的圖像表現(xiàn)：移動條狀偽影和低密度陰影

C．解決方法：①在屏氣狀態(tài)下（胸腹掃描），固定體位；

第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

②修正圖像重建算法；③提高掃描速度，縮短掃描時間，是最直接、有效的方法。④通過球管掃描的開始位置與運(yùn)動的方向?qū)R,來最小化運(yùn)動偽影;⑤通過利用超過2π的投影數(shù)據(jù)抑制運(yùn)動偽影;⑥應(yīng)用特殊的重建技術(shù)MCA(MotionArtifactCorrectionAlgorthm,運(yùn)動偽影校正算法),運(yùn)動偽影校正前后圖像對比如下圖所示：

第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（2）金屬偽影

A．基本原因：X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,導(dǎo)致對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)失真,喪失了周圍的密度組織的X射線衰減信息所致。

B．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)出的條狀偽影,如下圖所示：第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

Ｃ．抑制方法：

①薄層掃描抑制部分容積效應(yīng)；②選擇更高kVp值有助于減少射束硬化影響；③選擇合適的層面方向,使得掃描平面內(nèi)盡可能不包括金屬植入物；④軟件校正方案，常采用對引起偽影的投影值進(jìn)行合成投影插值,原理下圖所示：

第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

2.成像原理和技術(shù)引起的圖像偽影

（1）錐形偽影

A．原因：與螺距和層厚等掃描參數(shù)的不同設(shè)置有關(guān)，插值是導(dǎo)致此偽影的根本原因；

B．偽影表現(xiàn)：為典型的規(guī)則形狀,可以用錐形來模擬,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,如下圖所示：

第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二C．解決方法：

①把目標(biāo)置于等中心可降低錐形偽影；②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。③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)。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（2）射束硬化偽影

A．原因：不同能量的X射線在人體內(nèi)的吸收系數(shù)不同，連續(xù)能譜的X射線經(jīng)過人體后,低能量射線易被吸收,高能量射線較易穿過,在射線傳播過程中,平均能量會變高,射線逐漸變硬,稱之為射束硬化效應(yīng)。

B．通常產(chǎn)生偽影:①致密物體之間的暗區(qū)或條狀偽影②骨─腦界面,產(chǎn)生一個模糊杯狀影

(a)條狀偽影（b）杯狀偽影

第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二C．解決方法：①可通過X射線過濾器過濾,吸收低能射線，減少硬化效應(yīng)。②利用射束硬化補(bǔ)償、校正技術(shù)，提高重建圖像CT值的精度，減少偽影，但不能完全消除。③對顱底偽影可以采用薄層掃描以減少偽影。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（3）部分容積偽影(Partialvolume)

A．原因：在同一掃描層面內(nèi)含有2種以上不同密度的組織結(jié)構(gòu)而又相重疊時，對應(yīng)的重建圖像的CT值取其均值，而所得的CT值不能如實反映其中任何一種物質(zhì)的CT值，這種現(xiàn)象即為部分容積效應(yīng)。B．圖像表現(xiàn)：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：

第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二C．解決方法：①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。CT發(fā)展的趨勢之一就是薄層，這對于提高縱向分辨力是至關(guān)重要的。②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效應(yīng)。③在圖像處理中，采用濾波算法也能達(dá)到一定效果。第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（4）光子不足偽影(Photonstarvation)

A．原因：穿過病人到達(dá)探測器的光子不足，投影噪聲迅速增大。濾波后噪聲被進(jìn)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：

第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二B．解決方法：

①注意病人擺位、優(yōu)化掃描參數(shù)等；②當(dāng)偽影主要由CT機(jī)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(mAmodulation)技術(shù)和自適應(yīng)濾波法(adaptivefitration)。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（5）欠采樣偽影(Photonstarvation)A．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的2倍。CT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(該方向)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,產(chǎn)生細(xì)條狀混疊(aliasing)偽影。如下圖所示：

第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二B．解決方法：

①是通過測量系統(tǒng)探測器偏移1/4,使采樣頻率提高兩倍。

②是采用非焦點(diǎn)技術(shù)，探測器偏移1/4和非焦點(diǎn)技術(shù)的組合，使CT掃描機(jī)機(jī)架每旋轉(zhuǎn)一圈，大約采集1000次投影，進(jìn)一步提高眾諸多因素限制，可以進(jìn)一步消除混疊。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（6）不完全投影(Inadequatescanfield)A．原因：①投影被截斷，在靠近截斷的區(qū)域產(chǎn)生亮的陰影偽影。

②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。

（a）投影截斷（b）條狀偽影B．解決方法：①預(yù)防，即把病人定位在在掃描野(FOV)中心。②校正，這種方法適用于被測物體橫斷面超過了掃描機(jī)的FOV極限。第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（7）環(huán)狀和帶狀偽影(Detectorsensitivity)

A．原因：為通道數(shù)據(jù)差異,原理如下圖所示：B．圖像表現(xiàn)：

(a)帶狀偽影(b)環(huán)狀偽影(c)條狀偽影C．解決方法：①完善數(shù)據(jù)采集和測量系統(tǒng)。

②在圖像后處理中，去除殘余環(huán)形偽影和帶形偽影。

第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二（二）CT機(jī)罕見偽影的圖像表現(xiàn)與檢修(1)波紋狀偽影A．圖像表現(xiàn)

B．偽影原因（按相關(guān)程序排序）

1）高壓逆變器;2）X線球管問題，特別是靶振動；3）機(jī)架機(jī)械振動；4）KV不穩(wěn)定，有紋波；5）探測器偏置電壓紋波。

第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二C．檢修流程

1）作靜態(tài)和軸位旋轉(zhuǎn)掃描：①若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)正常，則懷疑是機(jī)架機(jī)械振動；②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；2）若探測器偏置電壓正常，檢查偽影圖像的掃描參數(shù)，如掃描時間、kV、mA等。第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

(2)顆粒狀噪聲偽影

A．圖像表現(xiàn)B．偽影原因（按相關(guān)程度排序）1）氙氣探測器低氣壓；2）X線球管旋轉(zhuǎn)陽極振動；3）掃描技術(shù)條件不正確；4）X線球管內(nèi)部打火；

C．檢修流程

1）查找故障信息中是否有WarmUpErrorREF錯誤提示；2）檢查探測器氣壓表，若低，則懷疑探測器問題。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

除以上兩種偽影外，還有以下幾種偽影：