醫(yī)用CT圖像偽影成因ppt課件

1、放射學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程放射學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程 2019級本科級本科2班班完成人完成人: 劉艷麗劉艷麗 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: 齊現(xiàn)英齊現(xiàn)英 一一 、 概述概述 1 研究研究CT圖像偽影的目的及意義圖像偽影的目的及意義 2 研究研究CT圖像偽影的一般方法圖像偽影的一般方法二、二、 CT圖像偽影的臨床影響圖像偽影的臨床影響三、三、 CT圖像偽影的分析與矯正圖像偽影的分析與矯正 1 CT圖像常見偽影成因及解決方法圖像常見偽影成因及解決方法 2 CT機罕見偽影的圖像表現(xiàn)與檢修機罕見偽影的圖像表現(xiàn)與檢修 四四 、總結(jié)、總結(jié) 偽影在圖像上表現(xiàn)的形狀各異，對做出準(zhǔn)確的圖像偽影在圖像上表現(xiàn)的形狀各異，對做出準(zhǔn)確的圖像

2、診斷影響很大，它可能引起誤診，甚至導(dǎo)致醫(yī)療事故。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，目前是樣化，目前是CT成像研究的一個重點。成像研究的一個重點。 1被掃描物引起的圖像偽影 （1運動偽影 A緣由：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(xiàn)：移動條狀偽影和低密度陰影 C解決方法：在屏氣狀態(tài)下胸腹掃描），固定體位； 修正圖像重建算法； 提高掃描速度，縮短掃描時間，是最直接、有效的方法。 通過球管掃描的開始位置與運動的方向?qū)R,來最小化運動偽影; 通過利用超過2的投

3、影數(shù)據(jù)抑制運動偽影; 應(yīng)用特殊的重建技術(shù)MCA (Motion Artifact Correction Algorthm, 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： （2金屬偽影金屬偽影A基本原因：基本原因：X射線被高密度物質(zhì)如牙齒填充射線被高密度物質(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)的投影導(dǎo)致對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)失真數(shù)據(jù)失真,喪失了周圍的密度組織的喪失了周圍的密度組織的X射線衰減信息所射線衰減信息所致。致。 B主要圖像表現(xiàn)：大投影數(shù)據(jù)引起的從金屬區(qū)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)出的條狀偽影域發(fā)出的條狀偽影,如下圖所示：

4、如下圖所示： 抑制方法： 薄層掃描抑制部分容積效應(yīng)； 選擇更高kVp值有助于減少射束硬化影響； 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； 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： 2.成像原理和技術(shù)引起的圖像偽影 （1錐形偽影 A緣由：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： C解決方法：解決方法： 把目標(biāo)置于等中心可降低錐形偽影；把目標(biāo)置于等中心可降低錐形偽影； 在掃描效率和抑制偽影兩方面需選擇合理

5、的折在掃描效率和抑制偽影兩方面需選擇合理的折中方案中方案,尤其是表明覆蓋范圍較大時要考慮球管的熱尤其是表明覆蓋范圍較大時要考慮球管的熱容。容。 在抑制偽影方面，掃描前應(yīng)根據(jù)具體臨床要求在抑制偽影方面，掃描前應(yīng)根據(jù)具體臨床要求合理選擇掃描參數(shù)。合理選擇掃描參數(shù)。 （2射束硬化偽影射束硬化偽影 A緣由：不同能量的緣由：不同能量的X射線在人體內(nèi)的吸收系數(shù)射線在人體內(nèi)的吸收系數(shù)不同，連續(xù)能譜的不同，連續(xù)能譜的X射線經(jīng)過人體后射線經(jīng)過人體后,低能量射線易被吸低能量射線易被吸收收,高能量射線較易穿過高能量射線較易穿過,在射線傳播過程中在射線傳播過程中,平均能量會平均能量會變高變高,射線逐漸變硬射線逐漸變硬

6、,稱之為射束硬化效應(yīng)。稱之為射束硬化效應(yīng)。 B通常產(chǎn)生偽影通常產(chǎn)生偽影:致密物體之間的暗區(qū)或條狀致密物體之間的暗區(qū)或條狀偽影偽影 骨骨腦界面腦界面, 產(chǎn)生一個模糊杯產(chǎn)生一個模糊杯狀影狀影 (a) 條狀偽影條狀偽影 （b杯狀偽影杯狀偽影 C解決方法：解決方法： 可通過可通過X射線過濾器過濾射線過濾器過濾,吸收低能射線，減少硬吸收低能射線，減少硬化效應(yīng)?；?yīng)。 利用射束硬化補償、校正技術(shù)，提高重建圖像利用射束硬化補償、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。值的精度，減少偽影，但不能完全消除。 對顱底偽影可以采用薄層掃描以減少偽影。對顱底偽影可以采用薄層掃描以減少偽影。（3

7、部分容積偽影部分容積偽影(Partial volume) A緣由：在同一掃描層面內(nèi)含有緣由：在同一掃描層面內(nèi)含有2種以上不同密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值值取其均值，而所得的取其均值，而所得的CT值不能如實反映其中任何一種值不能如實反映其中任何一種物質(zhì)的物質(zhì)的CT值，這種現(xiàn)象即為部分容積效應(yīng)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：顯，以后顱窩的情況最為嚴(yán)重，如下圖所示： C解決方法：解決方法：采用薄層掃

8、描是克服部分容積偽影的最有效和最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。直接的方法。CT發(fā)展的趨勢之一就是薄層，這對于發(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。提高縱向分辨力是至關(guān)重要的。根據(jù)相鄰重疊的圖像信息根據(jù)相鄰重疊的圖像信息,用軟件校正的方法減少用軟件校正的方法減少部分容積效應(yīng)。部分容積效應(yīng)。在圖像處理中，采用濾波算法也能達到一定效果。在圖像處理中，采用濾波算法也能達到一定效果。（4光子不足偽影光子不足偽影(Photon starvation) A緣由：穿過病人到達探測器的光子不足，投影緣由：穿過病人到達探測器的光子不足，投影噪聲迅速增大。濾波后噪聲被進一

9、步放大，反投影過噪聲迅速增大。濾波后噪聲被進一步放大，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(yán)重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：的條紋偽影。如下圖所示： B解決方法：解決方法： 注意病人擺位、優(yōu)化掃描參數(shù)等；注意病人擺位、優(yōu)化掃描參數(shù)等； 當(dāng)偽影主要由當(dāng)偽影主要由CT機局限性引起時，就必須采用機局限性引起時，就必須采用抑制偽影技術(shù)，如使用管電流調(diào)制抑制偽影技術(shù)，如使用管電流調(diào)制(mA modulation)技術(shù)和自適應(yīng)濾波法技術(shù)和自適應(yīng)濾波法(adaptive fitration)。（5欠采樣偽影欠采樣偽影(Photon starvation)

10、A緣由：緣由：原始數(shù)據(jù)的采樣頻率必須等于或大于被采樣原始數(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信號最高頻率的2倍。倍。CT采樣中，當(dāng)徑向和角采樣中，當(dāng)徑向和角度采樣間距明顯大于像素尺寸時，稱之為度采樣間距明顯大于像素尺寸時，稱之為(該該方向方向)欠采樣。采樣間隔過大會使邊緣銳利和欠采樣。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小物體采樣信息反投影重合不良, 產(chǎn)生細(xì)條狀產(chǎn)生細(xì)條狀混疊混疊(aliasing) 偽影。如下圖所示：偽影。如下圖所示： B解決方法：解決方法： 是通過測量系統(tǒng)探測器偏移是通過測量系統(tǒng)探測器偏移1/4,使采樣頻率提高兩使采樣頻率提高兩倍。倍。 是采用

11、非焦點技術(shù)，探測器偏移是采用非焦點技術(shù)，探測器偏移1/4和非焦點技術(shù)和非焦點技術(shù)的組合，使的組合，使CT掃描機機架每旋轉(zhuǎn)一圈，大約采集掃描機機架每旋轉(zhuǎn)一圈，大約采集1000次投影，進一步提高眾諸多因素限制，可以進次投影，進一步提高眾諸多因素限制，可以進一步消除混疊。一步消除混疊。（6不完全投影不完全投影(Inadequatescan field) A緣由：緣由： 投影被截斷，在靠近截斷的區(qū)域產(chǎn)生亮的陰影偽影。投影被截斷，在靠近截斷的區(qū)域產(chǎn)生亮的陰影偽影。 在測量以外區(qū)域有對比度不連續(xù)的物體，就會產(chǎn)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。生條狀偽影。 （a投影截斷投影截斷 （b條條

12、狀偽影狀偽影 B解決方法：解決方法： 預(yù)防，即把病人定位在在掃描野預(yù)防，即把病人定位在在掃描野(FOV)中心。中心。 校正，這種方法適用于被測物體橫斷面超過了掃校正，這種方法適用于被測物體橫斷面超過了掃描機的描機的FOV極限極限 。（7環(huán)狀和帶狀偽影環(huán)狀和帶狀偽影(Detector sensitivity) A緣由：為通道數(shù)據(jù)差異緣由：為通道數(shù)據(jù)差異, 原理如下圖所示：原理如下圖所示：B圖像表現(xiàn)：圖像表現(xiàn)： (a)帶狀偽影帶狀偽影 (b)環(huán)狀偽影環(huán)狀偽影 (c)條狀條狀偽影偽影 C解決方法：完善數(shù)據(jù)采集和測量系統(tǒng)。解決方法：完善數(shù)據(jù)采集和測量系統(tǒng)。 在圖像后處理中，去除殘余環(huán)形偽影在圖像后處理

13、中，去除殘余環(huán)形偽影和帶形偽影。和帶形偽影。 (1)波紋狀偽影波紋狀偽影A圖像表現(xiàn)圖像表現(xiàn) B偽影原因按相關(guān)程序排序）偽影原因按相關(guān)程序排序） 1高壓逆變器高壓逆變器; 2X線球管問題，特別是靶振動；線球管問題，特別是靶振動； 3機架機械振動；機架機械振動； 4KV不穩(wěn)定，有紋波；不穩(wěn)定，有紋波； 5探測器偏置電壓紋波。探測器偏置電壓紋波。 C檢修流程檢修流程 1作靜態(tài)和軸位旋轉(zhuǎn)掃描：作靜態(tài)和軸位旋轉(zhuǎn)掃描： 若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)正常，則懷疑是機架機械振動；若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)正常，則懷疑是機架機械振動； 若靜態(tài)掃描數(shù)據(jù)不正常，測量探測器若靜態(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；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、數(shù)，如掃描時間、kV、mA等。等。 (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； 2X線球管旋轉(zhuǎn)陽極振動； 3掃描技術(shù)條件