CT图的要伪影

1、陈永丽主要内容1ct图像的主要伪影2ct图像伪影的产生原因3伪影校正算法介绍4总结 广义上讲：又称伪影或伪迹，可以定义为图像重建过程中测量到的衰减系数与受检物体断层真实衰减系数的差异。什么是伪影？什么是伪影？狭义上讲：伪影是指在ct断层成像过程中，所有不同类型非随机性的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和病灶。伪影在图像上的表现形式伪影在图像上的表现形式条状伪影条状伪影阴影阴影环状伪影环状伪影ct图像的主要伪影图像的主要伪影ct图像伪影的危害图像伪影的危害 伪影会使图像发生退化，使得切片内的结构、密度、特征尺寸、成分变化等物理、化学性质无法精确地判读和计量，在医学上会导致某

2、些病变组织的漏诊，在工业上则会则将细微裂纹、疏松等缺陷掩盖起来。 1.整体系统设计2.x 射线源 3. x 射线探测器 4.探测对象 1.分布扫描模式2.螺旋模式概括起来说概括起来说ct图像伪图像伪影的产生原因影的产生原因不同的数不同的数据采集方据采集方式式ct系统系统ct图像伪影的产生原因图像伪影的产生原因 同样一种表现形式的伪影，可以由同样一种表现形式的伪影，可以由很多的因素引起。但是在一个特定的很多的因素引起。但是在一个特定的 ct 系统中，总会有一个引起伪影的主系统中，总会有一个引起伪影的主导因素。因此，我们应该针对这个主导因素。因此，我们应该针对这个主导因素，寻求最合适的抑制或消除伪

3、导因素，寻求最合适的抑制或消除伪影的方法。影的方法。ct图像伪影的产生原因图像伪影的产生原因伪影校正算法伪影校正算法从抑制不同表现形从抑制不同表现形式的伪影的角式的伪影的角度，可把现有的度，可把现有的算法大致分为算法大致分为校正校正rings状伪影状伪影校正校正streaking状伪影状伪影校正校正shading状伪影状伪影校正rings状(cupping状)伪影伪影校正算法伪影校正算法主要成因：由射束硬化导致常用用校正算法双能法预处理法多项式拟合法迭代法 x射线管发出的射线是由能量大小不等具有宽能谱的光子组成。由于光电效应的作用，当多色x射线束与物质相互作用时，能量高的射线穿透力强，能量低的

4、穿透力较弱,随着透照厚度的增加, 射束中的低能部分所占的比例变得越来越低，射束有效能量向高能量方向移动,射束变得更难衰减、变得更“硬”,这就是“射束硬化”什么是射束硬化？伪影校正算法伪影校正算法rrdxexuirim),()(ln00伪影校正算法伪影校正算法穿透长度与投影数据成线性关系穿透长度与投影数据成非线性关系0ex x r 当射线源为多色时，此时多色投影数据变为：当射线源为多色时，此时多色投影数据变为： errededxexuesdedxexuesirirp),()(),(exp)(ln)(ln)(0为射线的能谱分布为射线的能谱分布)(esrkdxexu),(根据根据beer定律定律，当

5、射线能量是恒定或当射线能量是恒定或是单能时，强度为是单能时，强度为 ,能量为能量为 的射的射线穿过物体时线穿过物体时,获得的单色投影数据获得的单色投影数据 表示为：表示为： 表示能量为表示能量为 的射线在的射线在 x 处的线性衰减系数处的线性衰减系数 r 表示表示x射线穿过待测物体的路径射线穿过待测物体的路径),(exu伪影校正算法伪影校正算法 多项式拟合法本质就是建立多项式拟合法本质就是建立投影数据与透射厚度之间的关投影数据与透射厚度之间的关系多项式，将被测物厚度与投系多项式，将被测物厚度与投影值的曲线从非线性的关系调影值的曲线从非线性的关系调整到线性的对应关系，利用原整到线性的对应关系，利

6、用原始的多能数据始的多能数据 得到相应的单得到相应的单能数据能数据多项式拟合法伪影校正算法伪影校正算法选择梯状或饼形选择梯状或饼形工件模型工件模型在一定射线管在一定射线管电压下测得几电压下测得几组多色投影数组多色投影数据据p p与穿透厚与穿透厚度度x x的数据的数据利用多项式进行拟合利用多项式进行拟合, ,得到投影数据得到投影数据p p与穿透与穿透厚度厚度x x间的关系，间的关系，0111axa.xaxapnnnn（1）1()xfp得到得到1式的反函数式的反函数（2）利用等效投影数据利用等效投影数据进行进行ctct图像的重建图像的重建px将等效投影厚度将等效投影厚度 代代入下式得到等效的单入下

7、式得到等效的单色投影数据色投影数据xap*1将实验得到的多色投将实验得到的多色投影代入影代入 2式，求得等式，求得等效的透射厚度效的透射厚度x校正streaking状伪影主要成因：多由金属引起，也称此类伪影为金属伪影伪影校正算法伪影校正算法常用校正算法插值法迭代法 髋关节假体髋关节假体 ct 扫描图扫描图 在临床上,有时会碰到如病人口腔镶牙或肾脏插有银夹等情况,由于金属对x射线的吸收率非常高,x射线透过金属时,几乎都被吸收,从而使对面的探测器探测不到x射线,因此读取的投影值异常地大.伪影校正算法伪影校正算法金属伪影的产生原因口腔金属假牙部位的断层图像口腔金属假牙部位的断层图像伪影校正算法伪影校

8、正算法插值法校正流程图),( yxfim一幅含有金属伪影的图像 通过合适的灰度域值s分割出只含有金属区域的灰度的图像。伪影校正算法伪影校正算法含有金属伪影的图像含有金属伪影的图像分割后的金属图像分割后的金属图像,qp正投影正投影对分割出的金属区域在相同的几何结构条件下进行正投影，便可以得到投影空间中金属投影区域在每个不同角度下的边界 金属区域的正投影金属区域的正投影伪影校正算法伪影校正算法mr在某一特定的扫描角度 下，投影空间 g中 内的投影值由金属投影 和相应扫描角度下的非金属投影 两部分组成。 可由线性插值后的结果 来代替：mgnglg表示探测器的位置表示探测器的位置既然金属伪影是由金属很

9、大的投影值引起，既然金属伪影是由金属很大的投影值引起，那么，简单的取那么，简单的取伪影校正算法伪影校正算法ng经过校正后，每个扫描角度 下用来重建的投影数据为：校正之前与校正之后投影数据正弦图对比：伪影校正算法伪影校正算法对校正后的投影数据利用滤波反投影算法得到图像 ，图中的暗斑就是原来的金属区域补偿金属区域部分补偿金属区域部分伪影校正算法伪影校正算法校正shading状伪影伪影校正算法伪影校正算法成因：多由散射导致常用校正算法硬件校正方法软件校正法卷积法反卷积法monte carlo模拟法结合散射模型的有序子集凸面法 x射线与物质相互作用时，部分光子会发生康普顿散射。散射光子会偏离原来的运动

10、路径，其能量要比入射的初始光子能量低，这样进入探测器的光子既包含初始光子也包括散射光子，散射光子会使探测器探测到虚假信息导致重建图像中的像素ct值偏高，形成伪像。 康普顿散射示意图康普顿散射示意图伪影校正算法伪影校正算法什么是 康普顿散射？monte carlo模拟法伪影校正算法伪影校正算法蒙特卡罗(montecarlo，mc)模拟方法采用计算机模拟来得到图像的散射分布，进而扣除散射影响，应用此方法的前提是要求已知被检测物的材料 1) 采集n 幅投影图像，重建。对重建图像的每个体素，根据强度值分配相应的密度材料，转换为一个可用于mc 计算的体模；2) 编写mc代码，模拟光子在mc体模内的传输过

11、程，获取n 幅投影图像的散射粒子分布；3) 在最初采集到的投影减去mc模拟获取的散射投影，得到所需要的散射校正投影；4) 用重建算法对扣除过散射的投影进行重建，最终的校正结果。初级射线调制校正方法初级射线调制校正方法伪影校正算法伪影校正算法在初级调制方法中，需要制作一个校正片，如图所示。在一片厚度为2 mm 的铝板上均匀布满正方形凸部，凸部边长为2 mm、间距2 mm、厚度1 mm。该校正片作为调制编码器，放于射线源与被照物之间。初级调制校正板初级调制校正板伪影校正算法伪影校正算法 初级调制方法的基本过程可分为以下几步： 1. 由射线源发出的初级射线被校正片“调制编码”，再穿过被照物； 2.

12、在频域上，被探测器接收的透射射线带有编码信息，散射射线为低频噪声； 3. 用高通滤波器对投影滤波，扣除散射。总结总结 实际的实际的ct系统，应根据其具体的系统设计，分析形成伪系统，应根据其具体的系统设计，分析形成伪影的主要因素，选择合适的校正方案。影的主要因素，选择合适的校正方案。 对于金属条状伪影（对于金属条状伪影（streaking），迭代法计算量比较大，），迭代法计算量比较大，小波方法的参数难以调节，所以选用插值法具有现实意义；小波方法的参数难以调节，所以选用插值法具有现实意义； 对于硬化环状（或称为杯状）伪影，采用多项式拟合法，对于硬化环状（或称为杯状）伪影，采用多项式拟合法，方法简单，适合检测对象为给定的若干种类型的物质的硬化校方法简单，适合检测对象为给定的若干种类型的物质的硬化校正；正； 对于散射的对于散射的shading状伪影，初级射线调制的校正方法状伪影，初级射线调制的校正方法（beam-stop technique）和）和scanning l