CT圖像偽影課件

CT圖像偽影偽影的主要表現(xiàn)形式與系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的偽影與球管相關(guān)的偽影與探測器相關(guān)的偽影受檢者引起的偽影1最新課件CT圖像偽影偽影的主要表現(xiàn)形式2最新課件CT圖像偽影定義偽影是指在CT成像過程中，所有不同類型的非隨機(jī)性干擾在圖像上的表現(xiàn)，即受檢體中根本不存在的組織或病灶的影像。CT系統(tǒng)從原理上看將比X線攝影產(chǎn)生更多的偽影。CT圖像是通過大量投影產(chǎn)生的反投影原理使測量數(shù)據(jù)的誤差在重建圖像時常常被放大常見的偽影多表現(xiàn)為以下幾種典型類型：條紋、陰影、環(huán)形或弧形、混雜偽影。3最新課件CT圖像偽影條紋偽影條紋偽影通常是因采樣過程中信號的突然跳躍而使信號不一致產(chǎn)生的。條紋偽影不一定平行，經(jīng)常表現(xiàn)為橫穿圖像的明顯直線，可能是亮的，也可能是暗的，還有亮、暗同時出現(xiàn)的情況。通常情況下，條狀偽影不易造成誤診。條狀偽影將影響圖像可分辨性，降低圖像質(zhì)量。4最新課件CT圖像偽影5最新課件CT圖像偽影陰影偽影產(chǎn)生原因也是投影數(shù)據(jù)的不一致性。與條紋偽影不同，此時的信號沒有尖銳的非連續(xù)性。是一種CT值漸變的、形狀相對較直的偽影，沒有清晰的邊界。經(jīng)常出現(xiàn)在高對比度組織附近，陰影可以是亮的或暗的，可以限于局部，也可能覆蓋整個器官，使圖像的CT值出現(xiàn)廣泛偏差。偽影顯現(xiàn)的范圍和嚴(yán)重程度與發(fā)生錯誤的通道和錯誤的程度有關(guān)。陰影偽影不容易識別，完全可能導(dǎo)致誤診。6最新課件CT圖像偽影環(huán)形/弧形偽影如果信號誤差不只出現(xiàn)在一次濾波投影中，而是出現(xiàn)在濾波投影函數(shù)的某個固定位置，這樣，由直線的多次旋轉(zhuǎn)映射可以形成一個環(huán)形的偽影。如果出現(xiàn)的角度較小，就映射為不完全的環(huán)形偽影。一般是較為完整的環(huán)形，弧形偽影可視為不完整的環(huán)形。完整的環(huán)形偽影對診斷的危害較小，但不同長度、寬度和弧度的弧形偽影則很容易產(chǎn)生誤診。7最新課件CT圖像偽影同樣的誤差在不同的探測器通道產(chǎn)生的偽影的嚴(yán)重程度有區(qū)別?？拷行牡膫斡靶盘柛?，靠近外圍的信號低。8最新課件CT圖像偽影與系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的偽影混疊偽影部分容積效應(yīng)散射引起的偽影射線硬化偽影9最新課件CT圖像偽影混疊偽影10最新課件CT圖像偽影探測器單元的時域特性可以用一個寬度為，幅度為1的矩形窗函數(shù)來近似，一個探測器單元的頻域特性為

這是一個sinc函數(shù)，主瓣頻率成分在之間。

影響光強(qiáng)分布的最大空間頻率的因素還包括球管焦點(diǎn)尺寸、掃描裝置的幾何結(jié)構(gòu)、受檢組織的特性等因素。11最新課件CT圖像偽影用于采樣的探測器間距T越小采樣頻率（1/T）越高。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，離散采樣的頻率要大于等于被采樣信號的最高空間頻率的2倍，原始信號才可以從采樣中無失真地恢復(fù)。探測器陣列對連續(xù)信號的采樣間隔必須小于等于探測器單元寬度的一半。實(shí)際情況：T=混疊導(dǎo)致的條紋偽影在重建圖像中清晰可見。12最新課件CT圖像偽影解決方法第四代CT掃描方式的提出對固定探測器單元得到的信號進(jìn)行采樣，其采樣頻率可以取得較高，可滿足采樣定理的要求。很難安排可行和有效的準(zhǔn)直器用于抑制散射光子；成像系統(tǒng)對球管輸出的波動變得非常敏感。?探測器偏移法焦點(diǎn)偏轉(zhuǎn)法13最新課件CT圖像偽影?探測器偏移法設(shè)計(jì)時使探測器陣列的中分線與旋轉(zhuǎn)中心不重合，而是保持1/4個探測器單元寬度的距離。如果在一個方向上進(jìn)行一次投影采樣，在該方向的反方向上再進(jìn)行一次投影采樣。第二次采樣的每個采樣值相當(dāng)于在第一次采樣的每相鄰兩個值中間再取了一個值。14最新課件CT圖像偽影15最新課件CT圖像偽影缺點(diǎn)：A、需要進(jìn)行反方向的兩次投影掃描，兩次掃描的角度要求相差準(zhǔn)確的180°，如果中間出現(xiàn)受檢者的體動會嚴(yán)重影響校正效果；B、除中心射線外，其他位置采樣率加倍只是近似得到，探測器單元離中心越遠(yuǎn)，插入采樣點(diǎn)的偏移量越大；C、投影信號的實(shí)際最大空間頻率比僅考慮探測器單元效應(yīng)的理想情況要大。16最新課件CT圖像偽影焦點(diǎn)偏轉(zhuǎn)法在一個正常的投影掃描中得到一組采樣值。然后讓探測器陣列與球管一起繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)一個小的角度，使得新位置時的每個探測器單元正好處于前次掃描時它與相鄰單元的中間。接著球管的焦點(diǎn)再回到最初掃描的位置，并開始新一次的掃描。校正效果要優(yōu)于?探測器偏移法。17最新課件CT圖像偽影部分容積偽影（效應(yīng)）球管的焦點(diǎn)大小在1mm數(shù)量級，而斷層的厚度多在3～10mm，有時會出現(xiàn)某些結(jié)構(gòu)在一些角度掃描時不進(jìn)入有效掃描范圍，而在另一些角度掃描時進(jìn)入掃描范圍，這些組織結(jié)構(gòu)稱為部分容積?；蛘哒f，在同一探測器上有一部分是高密度的檢測數(shù)據(jù)，另一部分是低密度的檢測數(shù)據(jù)，而探測器的輸出數(shù)據(jù)是兩部分?jǐn)?shù)據(jù)的平均值。18最新課件CT圖像偽影因探測器的輸出信號不能準(zhǔn)確反映人體某一組織的真實(shí)密度而導(dǎo)致的偽影稱為部分容積偽影，常表現(xiàn)為條紋偽影。層厚是決定部分容積效應(yīng)的關(guān)鍵因素。層厚越大，產(chǎn)生部分容積效應(yīng)的可能性越高。解決方法：最佳方法是先對受檢部位用厚層進(jìn)行粗掃描，厚度可設(shè)置為5～10mm，一旦發(fā)現(xiàn)部分容積效應(yīng)，即轉(zhuǎn)為薄層重新掃描測量。薄層一般取1～3mm范圍的層厚。軟件算法也可實(shí)現(xiàn)部分容積偽影的消除。19最新課件CT圖像偽影散射引起的偽影進(jìn)入探測器的光子既包括初始光子也包括散射光子。散射光子使探測器檢測到虛假的信號導(dǎo)致圖像中像素CT值的偏離，最終形成偽影。偽影表現(xiàn)為陰影或不規(guī)則的條紋偽影。散射光子的方向隨機(jī)，能量較低，進(jìn)入探測器只會增加圖像的噪聲水平，降低信噪比和圖像的對比度分辨率。20最新課件CT圖像偽影解決方法：減少散射偽影的現(xiàn)實(shí)方法是使用準(zhǔn)直器。

置于受檢者與探測器之間的后準(zhǔn)直器能將絕大部分散射光子吸收。第三代CT的珊形準(zhǔn)直器，吸收散射光子的效果非常理想。軟件校正算法也是常用的有效方法。

散射光子形成的信號是典型的低頻信號。利用安置在初始射線平面之外的探測器單元作為散射校正測量單元，測量的結(jié)果為圖像校正提供參考，再通過適當(dāng)?shù)乃惴ㄏ⑸鋫斡啊?1最新課件CT圖像偽影射線硬化偽影形成原理射線硬化的根本原因在于物質(zhì)對射線的衰減系數(shù)與射線的能量有關(guān)，對高能射線有較低的衰減系數(shù)，對低能射線有較高的衰減系數(shù)。對一均勻密度的理想柱體照射非單能的X線，低能的射線首先被吸收，高能的射線則穿透物體。射線深入物體的距離越長，剩下的射線硬度越高，穿透性越好。這就是所謂的硬化效應(yīng)。22最新課件CT圖像偽影偽影表現(xiàn)射線硬化偽影最典型的是“杯狀”偽影。表現(xiàn)為均勻物質(zhì)圖像中間黑、邊緣白。沿不同的方向?qū)δ骋晃矬w進(jìn)行掃描。當(dāng)射線通路的長短變化時，容易造成偽影?！氨瓲睢眰斡俺Ｅc某種組織的病理特征相像，容易導(dǎo)致誤診。解決方法采用一定的濾過器使得射線束的能量集中于高能部分。通過設(shè)計(jì)軟件的方法消除杯狀偽影。23最新課件CT圖像偽影與球管相關(guān)的偽影24最新課件CT圖像偽影偏焦點(diǎn)輻射形成原理由陽極反射（或發(fā)射）的電子稱為二次電子。二次電子的大部分在管電壓的作用下返回陽極，但撞擊的位置就不一定在焦點(diǎn)上。焦點(diǎn)周圍的焦暈上撞擊電子密度低，但也會發(fā)出射線，在進(jìn)入探測器后形成半影，導(dǎo)致圖像對比度的下降。25最新課件CT圖像偽影偽影表現(xiàn)可引起圖像邊緣的模糊，屬于陰影偽影；偽影完全有可能導(dǎo)致誤診。解決方法在球管輻射窗外加裝準(zhǔn)直器或?yàn)V過窗，但不能完全消除半影偽影，只能將其影響限制在一定的范圍內(nèi)。通過軟件設(shè)計(jì)校正偽影，但算法復(fù)雜。26最新課件CT圖像偽影管內(nèi)放電導(dǎo)致的偽影形成原理當(dāng)球管空間中存在某種雜質(zhì)，在管電壓作用下可能導(dǎo)致暫時的短路，這個現(xiàn)象稱為管內(nèi)放電。管內(nèi)放電時，一般出現(xiàn)電流的瞬時顯著增加和電壓的顯著下降。管內(nèi)放電瞬時輸出的射線光子數(shù)和光子能量都會顯著減少。27最新課件CT圖像偽影偽影表現(xiàn)如果單次瞬時放電只涉及一個角度上的投影，將出現(xiàn)直線形、亮暗不一、疏密不同的條紋偽影。解決方法不能由硬件方法進(jìn)行補(bǔ)償。過程較短、頻率較低的放電形成的偽影可以用算法實(shí)現(xiàn)條紋偽影的消除；管內(nèi)放電在短時間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，系統(tǒng)將取消掃描過程。28最新課件CT圖像偽影陽極轉(zhuǎn)子抖動陽極轉(zhuǎn)子以8000～10000r/min的速度旋轉(zhuǎn)。由于機(jī)械裝置的磨損，轉(zhuǎn)子不能維持同樣的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，陽極轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生搖擺。所輻射的線束位置偏離了重建算法設(shè)計(jì)時假定的理想位置，產(chǎn)生不規(guī)則的亮點(diǎn)晃動形狀的偽影。解決方法：更換有問題的部件。29最新課件CT圖像偽影與探測器相關(guān)的偽影30最新課件CT圖像偽影探測器單元間的差異形成原因探測器單元性能主要包括增益、熱噪聲、輸出與輸入之間的非線性以及不同程度的功能退化。探測器的增益由于制造工藝有所差異，這種差異還會隨著時間而改變。隨著溫度和時間的變化，探測器單元中的電子熱噪聲也會變化。隨著探測器使用時間的延長，器件逐步老化，探測器的輸入輸出線性關(guān)系也可能退化，并且不同單元間的退化程度不同。上述性能退化在特定探測器單元上的表現(xiàn)多數(shù)是穩(wěn)定一致的。31最新課件CT圖像偽影偽影表現(xiàn)探測器單元間穩(wěn)定的性能差異將導(dǎo)致環(huán)形或弧形偽影的出現(xiàn)。補(bǔ)償方法為補(bǔ)償不同探測器單元形成的通道的增益改變，臨床上多使用空氣掃描的校正技術(shù)。每天都要完成一次空氣掃描，在不同的掃描條件下分別進(jìn)行?？諝鈷呙璧玫降脑鲆嫘Ｕ等コR床上掃描受檢者的實(shí)際數(shù)據(jù)。在閃爍晶體材料中摻入某些雜質(zhì)，可顯著改善探測器性能的穩(wěn)定性。基于數(shù)字信號處理和數(shù)字圖像處理技術(shù)的某些算法對偽影的補(bǔ)償也很有效。32最新課件CT圖像偽影探測器的余暉和初始速度原理對一個閃爍晶體探測器進(jìn)行一段時間的射線照射后，如果切斷照射源，探測器的輸出并不會立即歸零，而是存在一個隨時間逐步下降的過程，這就是探測器的余暉現(xiàn)象。殘余信號將維持幾毫秒到幾百毫秒。晶體發(fā)光的衰減過程可以分解為多個時間常數(shù)的指數(shù)衰減過程的和。其中時間常數(shù)非常短的分量稱為探測器的初始速度，時間常數(shù)較長的分量稱為探測器的余暉。33最新課件CT圖像偽影表現(xiàn)初始速度影響圖像的空間分辨率，但程度較輕微，多表現(xiàn)為大對比度處圖像的輕微模糊，一般不會導(dǎo)致誤診。余暉導(dǎo)致圖像的偽影，多表現(xiàn)為環(huán)形或弧形偽影。解決方法在閃爍晶體中摻入稀土成分，可以在相當(dāng)程度上消除余暉現(xiàn)象；通過算法設(shè)計(jì)進(jìn)行余暉偽影的校正。34最新課件CT圖像偽影探測器響應(yīng)的內(nèi)部位置不一致性原理探測器在z軸方向的長度一般超過30mm，而在x軸方向上寬度只有1mm左右。理想的探測器響應(yīng)是指，射線無論射入探測器內(nèi)部的什么位置，探測器的增益都相同。所有可能導(dǎo)致探測器響應(yīng)隨內(nèi)部位置變化的因素通稱“老化”或“退化”，結(jié)果常常是探測器內(nèi)部增益隨位置不同而改變。35最新課件CT圖像偽影36最新課件CT圖像偽影偽影表現(xiàn)顯著的同心環(huán)形和弧形偽影。解決方法改善探測器單元的構(gòu)成材料和設(shè)計(jì)制造工藝；在掃描帶斜面結(jié)構(gòu)的受檢物體時選擇薄層，一般在3mm以下；用算法實(shí)現(xiàn)偽影校正。37最新課件CT圖像偽影受檢人體引起的偽影原因人體的呼吸運(yùn)動，腸胃的蠕動，心臟的跳動。體動會導(dǎo)致斷層內(nèi)組織的移動、收縮或膨脹。斷層外的某些組織結(jié)構(gòu)會在掃描期間移入或移出成像的FOV。表現(xiàn)一般屬于不規(guī)則的條狀或陰影偽影，或使某些組織結(jié)構(gòu)的邊緣模糊而導(dǎo)致誤診。38最新課件CT圖像偽影解決方法要求患者屏住呼吸以減少呼吸運(yùn)動偽影；運(yùn)用呼吸運(yùn)動監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測呼吸信號修正圖像的重建過程；縮短掃描時間；對掃描方案的改進(jìn)或?qū)ν队爸亟ㄟ^程進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃惴ㄒ部稍谝欢ǔ潭壬舷魅鮽斡?；設(shè)法減小采樣誤差最大的某些投影對重建圖像的貢獻(xiàn)。扇束進(jìn)行一圈掃描時在掃描開始和結(jié)束時的測量誤差最大。因此可使用加權(quán)函數(shù)（在掃描開始和結(jié)束時數(shù)值接近0，在掃描中間部分函數(shù)取最大值為1）對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。39最新課件CT圖像偽影金屬偽影原理金屬物體可以產(chǎn)生射線硬化效應(yīng)和部分容積效應(yīng)；金屬物體是高衰減物，在數(shù)據(jù)采集時容易發(fā)生超出數(shù)據(jù)采集電路下限的問題；當(dāng)被掃描物體中有大量金屬時，投影信號的幅度很高，在濾波后將超出數(shù)字信號處理芯片的動態(tài)范圍。40最新課件CT圖像偽影偽影表現(xiàn)同射線硬化效應(yīng)和部分容積效應(yīng)；當(dāng)超出數(shù)據(jù)采集電路下限的問題時，會出現(xiàn)與光子數(shù)不足類似的偽影，表現(xiàn)為高密度條紋。解決方法高kVp設(shè)置可以減少硬化效應(yīng)，薄層掃描可以降低部分容積效應(yīng)；使用類似骨校正算法以減少偽影；綜合硬化校正和自適應(yīng)噪聲濾波方法可提高圖像質(zhì)量；用臨近無金屬區(qū)域的投影數(shù)據(jù)合成信號，將此信號代替金屬投影信號來重建圖像。41最新課件CT圖像偽影投影