題目：醫用CT圖像偽影成因(chéngyīn)及矯正分析放射學院生物醫學工程

2004級本科(běnkē)2班完成人:劉艷麗

指導教師:齊現英

第一頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因前言(qiányán)

1.偽影(artifact)

又稱偽像(falseimage),它是指在重建圖像過程中，所有不同(bùtónɡ)類型的圖像干擾和各種其它非隨機干擾在圖像上的表現，它對應的是受檢體中根本不存在的組織或病灶的影像。

2.導致圖像偽影的因素主要有兩類:

（1）被掃描物屬性：運動偽影、金屬偽影等；

（2）成像原理和技術：錐形偽影、射束硬化偽影和部分容積偽影等。

第二頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因主要(zhǔyào)內容一、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(yǐngxiǎng)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機罕見偽影的圖像表現與檢修

四、總結

第三頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因一、概述(ɡàishù)

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識；（2）有助于設備運行在最佳狀態和受檢體體位的調整；（3）有助于對成像設備軟、硬件設計的進一步完善。

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）根據偽影類型，具體全面分析其形成原因；（3）根據不同偽影形成的原因，采取相應的有效矯正措施，抑制(yìzhì)或消除偽影。第四頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因二、圖像(túxiànɡ)偽影的臨床影響偽影在圖像上表現的形狀各異，對做出準確的圖像診斷影響很大，它可能引起誤診，甚至導致醫療事故。偽影因其對臨床診斷的直接影響以及表現形式與原因多樣化，目前是CT成像研究的一個(yīɡè)重點。

第五頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因

三、CT圖像偽影的分析與矯正

（一）CT圖像常見偽影成因(chéngyīn)及解決方法

1．被掃描物引起的圖像偽影

（1）運動偽影

A．原因：點頭運動、吞咽動作、呼吸運動、心跳和胃腸蠕動

B．最常見的圖像表現：移動(yídòng)條狀偽影和低密度陰影

C．解決方法：①在屏氣狀態下（胸腹掃描），固定體位；

第六頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因

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動(yùndòng)的方向對齊,來最小化運動(yùndòng)偽影;⑤通過利用超過2π的投影數據抑制運動偽影;⑥應用特殊的重建技術MCA(MotionArtifactCorrectionAlgorthm,運動偽影校正算法),運動偽影校正前后圖像對比如下圖所示：

第七頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（2）金屬偽影

A．基本原因：X射線被高密度物質如牙齒填充物、手術夾和電極等作用后急劇衰減(shuāijiǎn),導致對應的投影數據失真,喪失了周圍的密度組織的X射線衰減(shuāijiǎn)信息所致。

B．主要圖像表現：大投影數據引起的從金屬區域發出的條狀偽影,如下圖所示：第八頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因

Ｃ．抑制方法：

①薄層(báocénɡ)掃描抑制部分容積效應；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行合成投影插值,原理下圖所示：

第九頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因

2.成像原理和技術引起的圖像偽影

（1）錐形偽影

A．原因：與螺距(luójù)和層厚等掃描參數的不同設置有關，插值是導致此偽影的根本原因；

B．偽影表現：為典型的規則形狀,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，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因C．解決方法：

①把目標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(yóuqí)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，掃描前應根據具體臨床要求合理選擇掃描參數。第十一頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（2）射束硬化偽影

A．原因：不同能量的X射線在人體內(tǐnèi)的吸收系數不同，連續能譜的X射線經過人體后,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。

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

(a)條狀偽影（b）杯狀偽影

第十二頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因C．解決方法：①可通過X射線過濾器過濾,吸收低能(dīnéng)射線，減少硬化效應。②利用射束硬化補償、校正技術，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，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（3）部分容積偽影(Partialvolume)

A．原因(yuányīn)：在同一掃描層面內含有2種以上不同密度的組織結構而又相重疊時，對應的重建圖像的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的CT值，這種現象即為部分容積效應。B．圖像表現：常為帶狀和條狀偽影，在腦部表現明顯，以后顱窩的情況最為嚴重，如下圖所示：

第十四頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因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發展的趨勢之一就是薄層，這對于提高縱向分辨力是至關重要的。②根據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。③在圖像處理中，采用濾波(lǜbō)算法也能達到一定效果。第十五頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（4）光子不足偽影(Photonstarvation)

A．原因：穿過病人到達探測器的光子不足，投影噪聲(zàoshēng)迅速增大。濾波后噪聲(zàoshēng)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，形成嚴重的條紋偽影。如下圖所示：

第十六頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因B．解決方法：

①注意病人擺位、優化掃描參數等；②當偽影主要由CT機局限性引起時，就必須采用抑制偽影技術，如使用管電流調制(tiáozhì)(mAmodulation)技術和自適應濾波法(adaptivefitration)。第十七頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（5）欠采樣偽影(Photonstarvation)A．原因：原始數據的采樣頻率必須等于或大于被采樣信號(xìnhào)最高頻率的2倍。CT采樣中，當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,產生細條狀混疊(aliasing)偽影。如下圖所示：

第十八頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因B．解決方法：

①是通過測量系統探測器偏移1/4,使采樣頻率提高兩倍。

②是采用(cǎiyòng)非焦點技術，探測器偏移1/4和非焦點技術的組合，使CT掃描機機架每旋轉一圈，大約采集1000次投影，進一步提高眾諸多因素限制，可以進一步消除混疊。第十九頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（6）不完全投影(Inadequatescanfield)A．原因：①投影被截斷，在靠近截斷的區域產生亮的陰影偽影。

②在測量以外區域有對比度不連續(liánxù)的物體，就會產生條狀偽影。

（a）投影截斷（b）條狀偽影B．解決方法：①預防，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的FOV極限。第二十頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（7）環狀和帶狀偽影(Detectorsensitivity)

A．原因：為通道數據差異,原理如下(rúxià)圖所示：B．圖像表現：

(a)帶狀偽影(b)環狀偽影(c)條狀偽影C．解決方法：①完善數據采集和測量系統。

②在圖像后處理中，去除殘余環形偽影和帶形偽影。

第二十一頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因（二）CT機罕見偽影的圖像(túxiànɡ)表現與檢修(1)波紋狀偽影A．圖像(túxiànɡ)表現

B．偽影原因（按相關程序排序）

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

第二十二頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因C．檢修流程

1）作靜態和軸位旋轉掃描：①若靜態掃描數據正常(zhèngcháng)，則懷疑是機架機械振動；②若靜態掃描數據不正常，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，如掃描時間、kV、mA等。第二十三頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因

(2)顆粒狀噪聲偽影

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

C．檢修流程

1）查找故障信息中是否有WarmUpErrorREF錯誤(cuòwù)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，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因

除以上兩種偽影外，還有以下幾種偽影：

(a)圖像(túxiànɡ)分裂偽影(b)圖像(túxiànɡ)旋轉偽影

(c)偏移量偽影第二十五頁，共二十八頁。醫用CT圖像偽影成因四、結論(jiélùn)

減少偽影的措施：①根據偽影產生(chǎnshēng)原理對其補償或采取相