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文档简介

医用图像伪影成因第1页,共27页,2023年,2月20日,星期五前言

1.伪影(artifact)

又称伪像(falseimage),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。

第2页,共27页,2023年,2月20日,星期五主要内容一、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1CT图像常见伪影成因及解决方法2CT机罕见伪影的图像表现与检修

四、总结

第3页,共27页,2023年,2月20日,星期五一、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。第4页,共27页,2023年,2月20日,星期五二、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。

第5页,共27页,2023年,2月20日,星期五

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:①在屏气状态下(胸腹扫描),固定体位;

第6页,共27页,2023年,2月20日,星期五

②修正图像重建算法;③提高扫描速度,缩短扫描时间,是最直接、有效的方法。④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;⑤通过利用超过2π的投影数据抑制运动伪影;⑥应用特殊的重建技术MCA(MotionArtifactCorrectionAlgorthm,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:

第7页,共27页,2023年,2月20日,星期五(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:第8页,共27页,2023年,2月20日,星期五

C.抑制方法:

①薄层扫描抑制部分容积效应;②选择更高kVp值有助于减少射束硬化影响;③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;④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:

第9页,共27页,2023年,2月20日,星期五

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:

第10页,共27页,2023年,2月20日,星期五C.解决方法:

①把目标置于等中心可降低锥形伪影;②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。③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。第11页,共27页,2023年,2月20日,星期五(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:①致密物体之间的暗区或条状伪影②骨─脑界面,产生一个模糊杯状影

(a)条状伪影(b)杯状伪影

第12页,共27页,2023年,2月20日,星期五C.解决方法:①可通过X射线过滤器过滤,吸收低能射线,减少硬化效应。②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。③对颅底伪影可以采用薄层扫描以减少伪影。第13页,共27页,2023年,2月20日,星期五(3)部分容积伪影(Partialvolume)

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:

第14页,共27页,2023年,2月20日,星期五C.解决方法:①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。②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。③在图像处理中,采用滤波算法也能达到一定效果。第15页,共27页,2023年,2月20日,星期五(4)光子不足伪影(Photonstarvation)

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:

第16页,共27页,2023年,2月20日,星期五B.解决方法:

①注意病人摆位、优化扫描参数等;②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(mAmodulation)技术和自适应滤波法(adaptivefitration)。第17页,共27页,2023年,2月20日,星期五(5)欠采样伪影(Photonstarvation)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:

第18页,共27页,2023年,2月20日,星期五B.解决方法:

①是通过测量系统探测器偏移1/4,使采样频率提高两倍。

②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。第19页,共27页,2023年,2月20日,星期五(6)不完全投影(Inadequatescanfield)A.原因:①投影被截断,在靠近截断的区域产生亮的阴影伪影。

②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:①预防,即把病人定位在在扫描野(FOV)中心。②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。第20页,共27页,2023年,2月20日,星期五(7)环状和带状伪影(Detectorsensitivity)

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:①完善数据采集和测量系统。

②在图像后处理中,去除残余环形伪影和带形伪影。

第21页,共27页,2023年,2月20日,星期五(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。

第22页,共27页,2023年,2月20日,星期五C.检修流程

1)作静态和轴位旋转扫描:①若静态扫描数据正常,则怀疑是机架机械振动;②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。第23页,共27页,2023年,2月20日,星期五

(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WarmUpErrorREF错误提示;2)检查探测器气压表,若低,则怀疑探测器问题。第24页,共27页,2023年,2月20日,星期五

除以上两种伪影外,还有以下几种伪影:

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