CT伪影

CT伪影（精选7篇）

CT伪影 篇1

CT上的伪影是指由于设备或病人所造成的,不属于被扫描物体的影像。它在图像中表现的形状各异并可影响诊断的准确性,根据造成的原因不同,伪影可以分成两大类:病人造成的伪影和设备引起的伪影(指由于设备运行的不稳定所造成的)。其中设备引起的伪影问题最为复杂,涉及到各个方面,其产生的原因几乎涉及到CT机的每个部分,例如,数据采集系统部分、高压部分、球管部分、重建部分、软件部分等。CT伪影的基本表现和产生原因见表1。

下文以GE Hispeed Dual双排螺旋CT为例讨论在图像产生过程中各环节可能造成的伪影,以及每个环节造成的伪影该如何调试。

1 图像的产生过程

(1)X射线的产生、传输:高压发生器→灯丝→转子→病人。

(2)信号的产生:X射线→探测器→数据采集。

(3)信号的传输:数据采集→控制模块→存储器→DIP→原始数据硬盘。

(4)图像的重建、显示:原始数据硬盘→图像重建→图像或显示器。

2 各环节可能造成的伪影

2.1 X射线的产生、传输[2]环节伪影

k V:球管打火会引起高压产生尖峰,使图像产生射线状伪影。

灯丝:如果灯丝老化,会造成灯丝电流下降,射线量下降而产生伪影,目前的机器由于灯丝电流能够自动补偿,基本上不会由于灯丝老化而产生伪影。

转子:转子旋转不稳或转子表面不平可导致图像产生模糊的伪影。

准直器和过滤器:当内部有杂质也会产生伪影。机器经常会因为内部有铅粉而产生伪影,或由于过滤器有裂纹而产生伪影,或由于过滤器窗口(aperture)变形而产生散射伪影。

此外,球管有气泡、球管不稳、扫描架旋转不稳、球管X线窗口污染都会导致条纹伪影。

2.2 信号产生部分伪影

探测器:探测器通道不良会产生清晰的环形伪影,探测器的连接电缆损坏也会产生同样的伪影。探测器温度过高过低、探测器非线性以及积分放大器性能出现差异,会产生模糊的环形伪影。

数据采集系统:系统部分的元件也都能产生伪影,包括转换板、DDIF或elastomers、数据采集背板、控制模块及数据采集供电电源异常,也会产生以重建中心为圆心的环状伪影。

2.3 信号传输部分伪影

存储器:如果存储器有问题会丢失视频信号导致射线状伪影。

2.4 图像重建部分伪影

图像重建部分包括原始数据盘、重建后图像。另外,重建时会用到校准文件,所以如果校准文件有问题也会造成阶梯状伪影。校准文件是进行校准时产生的文件,如果在校准过程中系统不在正常状态下,例如球管位置不准、球管温度不合适、射线通路上有杂质、校准模的摆放位置、校准模本身的质量问题,这些都会使校准不准,导致伪影。

2.5 其它伪影

电源、地线、电磁噪声等,这些因素会影响到系统中的每个环节,因此也能导致伪影的产生。

3 各环节伪影排除方法

3.1 X射线及通路部分伪影排除

球管打火造成的伪影一般为射线状的,有时也会影响到整个图像,如果怀疑是球管打火引起的伪影,可以在维修菜单下的扫描分析(scan analyze)里看对应图像的k V波形,转子旋转不稳或表面不平引起的伪影是模糊的环形伪影,可以在维修菜单下的扫描分析scan analyze里的焦点状况(focal spot position)来大致判断一下转子有没有问题。

球管气泡产生的伪影在水模图像上看起来是一些阴影状的伪影,形状不规则。对于8M球管,可以用流量计大致判断一下油路里有没有气泡,然后按维修手册的指导排出气泡。

准直器和过滤器产生的伪影是模糊的环形伪影,一般薄层更明显。如果怀疑过滤器有问题,可以在扫描时选择过滤器的不同方式进行比较。如果怀疑准直器有杂质,拆出过滤器清洁整个准直器,然后再做校准。

3.2 信号产生部分伪影排除

转换板或探测器的通道不稳定会产生清晰的环形伪影,可以通过维修菜单下的VVC,error log或DAS TOOLS来判断,也可以通过交换转换板来判断。

DAS电源如果纹波大,也会影响到DAS而产生伪影。

如果DDIF或elastomer有问题,可能会产生清晰的环形伪影,也可能会导致图像质量下降,当怀疑这部分有问题时,可以更换新的试试。

3.3 信号传输部分伪影排除

存储器的发射器、接收器及其电源问题会产生射线状伪影,可以通过扫描数据通道(scan data path)以及加设旁道试验来测试接收器工作是否正常。

3.4 重建部分伪影排除

重建部分产生的伪影可以是各种各样的,如果怀疑重建过程有问题,可以做一个后重建看伪影是否能重现。如果每次都能正常重现,则可判断不是重建过程的问题。如果不能正常重现,则要考虑重建的问题。图像盘有问题也会造成类似的问题,图像盘造成的伪影经常是图像分裂成几个部分。

如果怀疑校准文件有问题,可以做一个完整的系统校准,包括检查球管部分的校准。

有时软件缺陷或重建硬件不良也会产生伪影,此时可以把未处理数据拿到其它机器上测试后重建看伪影是否重现。

3.5 其它伪影排除

电源、地线等会影响到机器的所有工作过程,因此当查不出原因时,有必要检查一下电源、地线等。此外,要使CT正常工作要保证必要的工作环境:(1)要注意检查空调的工作状况,随季节变化要注意环境温度(控制在18~22℃)和湿度(控制在40%~60%),注意做好机房的清洁工作。(2)定期更换或清洁机器过滤网,磁盘机的过滤器。(3)定期检查床、扫描架及打印机部分。

参考文献

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[2]陈书林.预防为主全面做好CT维护[J].医疗装备,2002(1):46-47.

[3]石碧辉.CT机维护与保养的体会[J].中国医学装备,2006(6):60-61.

PET/CT图像伪影初探 篇2

近10 年来, PET/CT (正电子发射断层显像/X线计算机体层成像) 在临床上得到了广泛的应用, 尤其是FDG-PET/CT在肿瘤的定性、分期、定位及癫痫病灶的定位等方面, 为临床医生的正确诊断和治疗做出重要贡献。PET/CT以其高质量的图像为临床提供丰富的诊断信息, 但PET/CT图像同样也存在着一些不可克服或者说难以克服的缺陷, 即伪影。PET/CT伪影有的来源于其成像原理, 有的来源于设备的构造, 有的来源于受检患者自主或者不自主的运动, 同时还有其他一些伪影, 本文从4 个方面对PET/CT伪影进行归纳综述。

1 CT衰减校正伪影

PET成像的基本原理是晶体探测在符合时间窗内有两个互成180°的511 ke V γ 光子, γ 光子从人体到达探测器的过程中会发生衰减, 这个衰减对图像造成的影响不能忽略, 因此需要进行衰减校正。单纯PET的衰减校正采用68Ge棒源, 68Ge棒源发射的也是511 ke V γ 光子, 与PET检查所用的正电子放射性核素衰变所发射的 γ 射线能量一致, 因此, 采用68Ge棒源进行衰减校正得到的衰减校正系数与正电子放射性核素衰变所发射的 γ 射线的衰减校正系数是一样的, 不会产生误差。PET/CT采用CT的透射扫描数据计算衰减校正系数, 它的好处是将整个检查时间减少了近40%[1], 同时CT扫描数据还可以提供诊断信息, 但是由于CT扫描发射的是X光子, 它是能量范围从40~140 ke V的广谱射线[2], 在人体组织中主要发生光电效应, 而光电效应的发生率与原子系数相关, 高原子系数材料明显高于低原子系数材料;而 γ 光子在人体组织中主要发生康普顿散射, 康普顿散射的发生率只与电子密度相关, 因此CT透射扫描发射的X射线对高原子系数材料如骨组织的衰减明显高于低原子系数材料如软组织的衰减, 而511 ke V γ 光子在软组织和骨组织中的衰减几乎没有差别。因此将CT透射扫描得到的线性衰减系数转化为γ 光子的衰减系数将会产生误差, 导致过度校正而产生PET/CT伪影, 需要对CT X射线衰减系数进行校正。目前CT衰减校正算法主要有5 种:1 比例缩放法 (Scaling) ;2 分割法 (Segmentation) ;3 双值组合法 (Hybrid) ;4双线性法 (Bilinear) ;5 双能CT法, 临床上采用比较多的是双线性法[3]。

1.1 体内金属植入物产生的伪影

体内金属植入物包括心脏起搏器、人工关节、义齿、外科整形材料和化疗泵等, 单纯的PET采用68Ge棒源进行衰减校正, 这些高密度材料不会造成伪影, 对图像没有影响。PET/CT采用CT进行衰减校正, 在PET/CT融合图像上就会形成FDG高摄取的伪影, 同时在CT图像上也会形成条状伪影。这种伪影一般对有经验的诊断医师不会造成困扰, 通过重建非衰减校正图像可以进行识别 (图1) 。但是对于金属植入物附近的肿瘤病灶则有可能因为伪影而造成漏诊或者误诊, 例如装有义齿的头、颈部恶性肿瘤患者。另外有学者研究指出[4], 包括体内金属植入物等高密度材料产生伪影的原因不一定单纯就是CT衰减校正造成的, 在PET采集过程中高密度材料自身存在运动同时其周边组织器官摄取放射性药物, 导致在重建的PET/CT图像上高密度材料呈现高摄取的伪影。

图1体内心脏起搏器导致的伪影, A:经CT衰减校正图像, 在PET和PET、CT融合图像上放置心脏起搏器的地方均可见示踪剂浓聚灶;B:不带衰减校正图像, 从图像上可以看到在同样的地方, 浓聚灶消失了, 说明是个伪影。

1.2 对比剂产生的伪影

PET/CT检查一般使用含碘的口服对比剂, 这种对比剂一般浓度不高, 虽然其密度比较高, CT衰减校正会有一定的误差, 但不会对PET/CT图像质量产生明显的不良影响。但是对于PET/CT检查前口服钡剂做胃肠钡餐检查或者钡灌肠检查的患者, 其体内的钡浓度很高, 在CT和PET/CT图像上会产生严重伪影, 对于这类患者应详细询问病史, 选择合适的检查时间。

PET/CT检查中CT部分的扫描可以有3 种方法:1 低剂量扫描 (约40 m As) , 主要用于衰减校正和定位;2 静脉内注射对比剂或者口服对比剂正常剂量扫描 (大概140m As) ;3 低剂量CT和正常剂量CT (静脉内注射或者口服对比剂) 两次扫描[1]。两次CT扫描是为了避免对比剂影响CT衰减校正, 但是增加了患者的辐射剂量。静脉内注射对比剂一般不会影响诊断医师对PET/CT图像的判读, 事实上考虑到PET检查前增强CT的针对性以及受检查患者所接受的辐射剂量, 目前很少在PET检查前做增强CT扫描。我院的做法是先口服对比剂进行CT扫描, 之后进行PET扫描, 如果诊断需要再进行增强CT补充扫描。

1.3 淋巴结钙化产生的伪影

淋巴结钙化产生的伪影可能是临床上最有意义但又少有报道的CT衰减校正伪影。有研究报道患右肺早期鳞癌的病人其对侧肺门单个钙化淋巴结对FDG表现出高摄取的假像, 如果伪影没有被察觉, 就有可能得出临床IIIB期的诊断, 通过非衰减校正图像可避免此类误诊。

2 患者运动伪影

运动伪影属于非衰减校正伪影, 主要包括患者由于体位不适改变体位的自主运动伪影和不自主运动伪影, 不自主运动伪影主要包括呼吸运动伪影和胃肠道运动伪影。

2.1 呼吸运动伪影

患者接受PET/CT检查时一般采取自由呼吸, 由于PET采集时间比较长 (12~25 min) , 得到的图像包含多个呼吸周期, CT的扫描速度很快, 得到的是某个呼吸时相的图像, 而患者自由呼吸使得胸廓、膈肌及其附近的脏器 (肝、肺等) 位置不断变化, 造成PET和CT图像位置匹配出现误差, 产生伪影 (图2) 。

Beyer等研究统计指出如果没有采取任何控制呼吸的措施, 那么呼吸运动伪影的发生率将达到98%[5]。呼吸运动伪影主要表现为肝脏畸形变和肝脏重叠于肺底, 肝脏和肺之间出现一个放射性冷区, 对于肺部病变, 呼吸运动伪影对肺外周和基底部病变的影响明显大于其对肺顶部和肺中央病变的影响[6]。

呼吸运动伪影严重影响了PET/CT对胸腹部肿瘤的正确诊断和放射治疗计划的制定, 伪影使肿瘤边界不清位置无法确定, 影响放射治疗计划对靶区的界定, 同时也影响SUV (标准摄取值) 值, 使测得的SUV值比真实值小。消除呼吸运动伪影的方法之一是采用呼吸门控技术, 所谓PET/CT呼吸门控技术即四维PET/CT采集[7,8], 是通过特定的设备采集呼吸运动信号, 在实时呼吸门控系统的指导下, 将CT和PET床位采集的呼吸周期分为若干时相, 再将同一时相的CT图像和PET图像进行配准和衰减校正, 得到校正后的PET/CT图像, 一般CT的床位采集时间会略多于一个呼吸周期, PET仍然是常规的采集时间, 经过呼吸门控技术校正的PET/CT图像的呼吸运动伪影明显减轻。呼吸运动伪影还可以通过呼吸运动补偿算法进行校正, 呼吸运动补偿算法主要分为基于图像配准的方法、基于图像重建或原始数据的方法和基于反卷积的图像恢复方法3 大类[9]。

图2呼吸运动伪影, A:图像上可见肝脏穹隆部深入到右肺底部;B:图像配准不准确。

2.2 胃肠道运动伪影

胃肠道内含有气体, 同时会发生蠕动, 并且在呼吸运动的影响下, 胃肠道内软组织会发生位置偏移, 导致图像匹配错误;由于采用CT衰减校正, 胃肠道运动还可以影响CT衰减校正图, 进而影响腹部及盆腔内PET/CT图像的分析, 出现假阳性或者假阴性。由于CT衰减校正引起的腹部及盆腔内的异常放射性浓聚, 可通过重建非衰减校正图像进行鉴别。

2.3 患者体位移动产生的伪影

PET图像采集时间比较长, 患者由于不适而改变体位, 表现为单侧不适处肌肉放射性摄取;同时由于体位改变, CT位和PET位图像不匹配造成融合偏差, 出现失匹配伪影;再者用错配的CT信息进行衰减校正, 会导致对PET图像的过高或过低校正而产生伪影 (图3) 。此类伪影通过检查前对患者的指导可尽量予以避免, 但是对于PET采集时间长而使患者产生不适的问题, 只能希望将来通过改善PET采集方式或者采用更高效的晶体而得到解决。

3 设备本身造成的伪影

由于设备本身硬件或者软件故障影响PET/CT成像质量, 例如晶体损坏, 因此需要对PET/CT进行定期的校准和维护保养, 及时排除故障, 使设备始终处于良好的状态。PET/CT设备上虽然PET和CT属于同一机架, 但其实PET和CT是相对独立的两部分, 对于GE Discovery LS PET/CT, 其PET和CT通过导轨连接, 两部分完全可以分开, PET和CT硬件上的配准通过执行VQC (Volumetric Calibration& Quality Control Procedure) 校准程序进行检验。PET和CT硬件的配准影响到PET和CT图像的融合以及CT衰减校正, 配准不好不仅不能充分发挥两种设备的优势, 还有可能导致诊断错误, 因此需要定期进行VQC校准。

4 其他伪影

PET/CT伪影除了来源于CT衰减校正、患者运动以及设备本身性能以外, 还包含以下几种类型的伪影。

4.1 部分容积效应伪影

PET有限的空间分辨率使部分容积效应 (Partial Volume Effect, PVE) 成为影响图像质量的不可忽视的重要因素, PVE的成因主要是由两个效应共同作用下形成的, 即点源扩展和组织分数效应[10]。放射性核素衰变产生的正电子具有一定的动能, 在发生湮灭前会有1 ~ 3 mm的射程, 这个射程使点源成像后有一定程度的扩展。影响部分容积效应的因素还包括肿瘤大小和形状、病灶周围放射性本底、成像系统分辨率、图像采集条件和测量方法等[10]。

PVE使图像中的感兴趣区的放射性浓度降低或者升高 (溅出效应或者溅入效应) , 图像边缘模糊, 对于小病灶的影响尤其严重。有文献报道[11,12], 对一个接近成像系统分辨率大小的热病灶 (5 mm) , 图像上测得的示踪剂浓度值可下降到病灶真实浓度值的10%。对于大的病灶, PVE主要体现在病灶的边缘外展且示踪剂浓度下降。

国内外学者针对PVE提出了各种不同的校正方法[13,14,15], 最初是Hoffman在1979 年提出的放射性计数恢复系数 (recovery coefficient, RC) , 用以描述及校正部分容积效应, 后来有学者提出了一些不同的方法校正PVE, 这些方法大致可分为3 类[15], 但目前为止PVE的校正方法尚处于实验研究阶段。

4.2 CT射束硬化效应伪影

在PET/CT扫描中, 由于患者身体不适等原因在进行CT扫描时患者双臂置于CT扫描视野内, 或者患者体内携带高密度金属植入物或对比剂, 会产生CT射束硬化伪影, 表现为星状或者条状伪影, 而CT用于衰减校正又会导致PET放射性计算错误, 在PET图像上产生伪影。图1 CT图像上可见条状伪影即为射束硬化效应伪影。检查前对患者耐心细致的指导以避免患者在检查过程中的不自主运动以及携带高密度物件接受检查可以减少不必要的射束硬化效应伪影, 但是对于由于疾病而无法配合或者体内植入金属材料的患者则射束硬化效应伪影也是不可避免的。

4.3 CT截断伪影

患者过度肥胖或接受检查时手臂放在身体两侧, 由于PET扫描视野比CT扫描视野大, 而使得患者身体可完全通过PET扫描视野却有部分扫描部位会超出CT的扫描视野范围, 导致CT扫描不能得到扫描部位的全部信息, 产生截断伪影 (图4) 。截断伪影的产生主要与患者不能配合有关。

4.4 显像剂渗漏导致的伪影

显像剂外漏表现为特定部位的“热区”。有文献报道[1], FDG发生皮下渗漏可被淋巴系统吸收, 最终被腋下或纵隔淋巴结摄取导致诊断困难, 尤其是乳腺癌或肺癌患者, 要求进行一个短期内的随访检查, 以排除病灶可能。患者体表放射性污染也可表现为特定部位的“热区” (图5) 。皮下渗漏一般与FDG注射及注射后按压方法有关, 通过改善注射及注射后按压方法可避免此类伪影的产生。

图4截断伪影。A:PET图像上显示靠近扫描野边缘的双上肢呈条纹状“热区”;B:PET和PET、CT融合图像显示手臂叠置于头上时产生的截断伪影。

4.5 高血糖患者注射胰岛素的影响

糖尿病患者升高的血糖水平会导致体内葡萄糖与FDG发生竞争性抑制, 肿瘤摄取FDG量减少, 成像不清晰, 因此需注射胰岛素降血糖以提高图像质量;但是胰岛素又会导致FDG被脂肪和肌肉摄取, 肌肉的高摄取有可能影响对病灶的观察和判断。因此对于高血糖患者最好提前通过药物治疗将血糖控制在允许值范围内再接受PET/CT检查。

生理性摄取在特定条件下出现的正常的生理性放射性摄取, 常见的有卵巢、子宫内膜摄取[16], 哺乳期乳房摄取以及肿瘤患者放化疗后的“超级骨显像”等。

5 结语

CT图像伪影及其解决方案 篇3

关键词：CT图像,图像伪影,容积效应伪影,金属伪影,运动伪影

CT图像伪影是指不属于被扫描部位的影像, 在扫描部位不存在而在图像中显示出来, 其表现各种各样, 有放射状、非同心圆形和同心圆形、直线形、不规则形等伪影[1];有时遮挡正常的影像, 有时又和病变表现十分相似, 从而造成漏诊、误诊甚至导致医疗事故。在工作中不论何种品牌的CT机, 无论校准和保养得多好, CT伪影都是不可避免的[2]。根据伪影的形状及来源可分为设备伪影和病人伪影[3]。其中设备伪影涉及到机器的球管、探测器、准直器、扫描床、软件等各部分。下面列举常见的几种伪影, 分析其产生的原因及解决方案。

1 常见CT图像伪影及解决方案

(1) CT值偏移造成的伪影, 表现为图像密度不均, 测量无病变部位CT值, 不是比正常CT值范围高很多就是低很多, 使需要依靠CT值来判断病变的疾病无法得到正确诊断。如颅脑CT检查无法判断是不是梗塞、婴幼儿是否有缺血缺氧性脑病、肝脏是否有脂肪肝等。伪影产生是因为设备环境等因素的变化, 使系统保存的水和空气的标准CT值发生偏差。可以通过校准水模和空气来校准CT值从而消除伪影。日常开机时做一次空气校准可以有效避免此类伪影的产生。

(2) X线束硬化伪影, 表现为条状或暗带伪影, 主要是由于同一扫描层面上组织密度不均匀的高密度结构造成的[4], 如在增强扫描时高浓度的血管影像周围可产生伴随着暗带的条状高密度伪影, 颈部扫描时肩峰平面产生的暗带状伪影。抑制X线束硬化伪影的方法是在射线与人体之间加装滤过装置, 使射线能量均匀分布, 补偿射线硬化效应, 从而消除伪影。技术员在扫描时也应尽量避开高密度组织, 尽可能减少射线硬化效应伪影。

(3) 部分容积效应产生的伪影[5], 表现为条状或带状伪影, 是由于同一扫描层面上组织密度不同造成的, 不能如实反映扫描层面上组织真实的CT值, 小于层厚的病变受临近组织的影像所测得的CT值不能准确反映病变的CT值, 高密度组织中的低密度病灶CT值变高, 低密度组织中高密度病灶CT值变低。部分容积效应伪影最有效的消除方法是采用薄层扫描, 尽量减少同一体素内含有不同密度的组织。运用软件也可消除部分容积效应伪影。

(4) 周围间隙现象产生的伪影[6], 表现为边界模糊的伪影, 由于同一扫描层面上相邻的不同密度组织的边缘不能清晰地显示出来, 交界处高密度组织显示密度较低, 低密度组织显示密度较高, 不能很好地区分相邻组织, 如肝肾交界处不能很好地区分肝肾组织。周围间隙现象实质上也是一种部分容积效应, 解决方法也是采用薄层扫描, 运用512×512 像素矩阵。像素越小不同的组织分界就越清楚。

(5) 球管老化产生的伪影, 表现为不定时出现的射线状伪影或不规则伪影, 这主要是由于球管老化导致性能不稳, 造成了高压打火, 低电压时打火少伪影少, 高电压时打火较多出现的伪影也较多。球管老化时产生X线量子减少, 图像噪声增加[7]。当高度怀疑球管老化产生伪影时, 最主要的是判断球管是否还能继续工作, 一旦做出判断就应尽快更换球管, 以免球管损坏影响工作。

(6) 探测器故障产生的伪影, 表现为环形伪影, 多由探测器通道不良产生, 探测器的温度、湿度超过允许范围都可产生伪影。解决方法是检查探测器散热是否正常、探测器上是否有异物、探测器通道及连接电缆等, 排除故障使探测器正常工作从而消除伪影。

(7) 扫描床故障伪影, 表现为图像模糊的伪影, 是由扫描床故障造成进床速度不均匀而产生的。如发现扫描床运动异常应立即检修, 首先检查扫描床运动轨道上是否有异物阻碍、连接电缆是否有损坏、电机是否有异常等。

(8) 扫描参数低造成的伪影, 表现为噪声伪影, 是由于扫描参数设置较低、病人肥胖或扫描部位因病变造成的体厚增厚组织密度增加等, 从而使X射线不能完全穿透被检物体, 探测器接收的光子信号少从而产生的。噪声伪影的解决方法就是要求扫描技术员要正确运用扫描条件, 不能为了低剂量扫描而过多的降低扫描条件, 遇到肥胖病人和病变需要时及时调整扫描参数, 从而避免图像噪声过大导致无法诊断。

(9) 金属伪影, 表现为明暗相间的条状、放射状伪影, 是由于金属的密度高, 遮挡了X线的入射, 使探测器接收不到入射线而产生的。解决方法是扫描前要取下患者身上的金属异物, 如发卡、耳环、项链、带金属纽扣和拉链的衣物等, 对不可取下的金属异物如假牙、体内的金属支架等, 可采用倾斜机架的方法尽量避开金属异物, 无法避开的可以增加k V值或采用薄层扫描以适当减少金属伪影, 也可进行插值重建以减少金属伪影[8]。

(10) 运动伪影, 表现为条状模糊或阴影伪影, 是由于扫描过程中患者体位移动造成投影数据不一致产生的。生理运动如心跳、呼吸、胃肠蠕动等, 病理运动如患者烦躁不能控制的运动, 婴幼儿的哭闹, 帕金森患者等都可造成运动伪影。消除方法是要求扫描技术员扫描前要认真审核申请单, 需要屏气的要训练病人屏气, 以减少呼吸运动产生伪影, 烦躁的病人要给予镇静剂, 婴幼儿不能配合的要熟睡后检查, 以及采用大螺距加快扫描速度来减少运动伪影。

(11) 边缘伪影, 表现为图像不完整, 一侧边缘有高密度伪影, 是由于摆位不当使扫描部位置于扫描野之外出现数据截断现象而产生的伪影。只要采用恰当的扫描野, 扫描时摆位一定要正确将被检部位置于扫描野中心, 一般都可避免边缘伪影。

2 小结

CT图像伪影产生的因素很多, CT图像伪影不仅降低了图像质量, 而且影响诊断, 造成漏诊、误诊, 严重的还会导致医疗事故。有些伪影使病变无法得到诊断, 只有通知病人重新进行扫描, 造成了资源浪费, 增加病人的辐射剂量。工作中我们要认识这些伪影产生的原因, 选择正确的扫描方法和扫描参数, 还要注意对CT机进行保养, 保持机房的温度、湿度, 发现问题及时检修, 使CT机处于良好的工作状态[9]。只有这样才能有效避免伪影的产生, 得到能够满足诊断要求的无伪影的图像。

参考文献

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CT图像常见伪影分析和处理 篇4

关键词：CT图像,伪影原因,处理方法

1 外界因素

1.1 患者活动伪影形成原因:

通常扫描患者时, 患者的心脏跳动、呼吸运动、胃肠蠕动等生理运动会使被测物体进入或离开扫描平面, 造成投影数据不一致, 导致图像产生阴影或条纹状运动伪影, 伪影的严重程度与患者的运动方向有关。处理方法: (1) 指导患者呼气、吸气。 (2) 可以给患者注射镇静剂 (3) 加快机器扫描速度。 (4) 通过球管扫描的开始位置与运动的方向对齐, 使运动伪影最小化。 (5) 应用运动伪影校正算法等特殊的重建技术。

1.2 金属物体伪影形成原因:

在扫描患者身体部分时, 从患者附带的金属物体区域发出的高密度条状伪影。金属伪影形状随着金属物体的形状和密度不同而变化, 可产生射线硬化效应、部分容积效应、光子不足等。金属物体的运动更容易产生伪影。处理方法: (1) 在扫描开始前, 要求患者取下随身移动的金属物体。 (2) 对于身体内的金属, 采用一定的机架角度避免金属进入扫描范围。 (3) 对不能避开的金属物, 可提高KV值, 减少线束硬化效应或采用薄层减少部分容积伪影。 (4) 应用金属伪影的软件校正也可减少金属伪影, 但有效性受限。1.3投影不完全伪影形成原因:大多数CT机的机架孔径尺寸和FOV大小是不一样的, 当被扫描物有一部分在扫描区域外时, 则会出现部分被截断的投影数据在截断物体边界明亮的条纹伪影, 投影数据截断越大, 伪影越多, 不能充分被利用于图像重建。处理方法: (1) 将患者精确放置在扫描中心。 (2) 采用软件算法校正。

2 机器因素

2.1 线束硬化形成原因:

当连续谱能的X射线经过人体时, 能量较低的X线优先被吸收, 高能量X射线较易穿透, 在射线传播过程中, 平均能量变高, 射线逐渐变硬。当X线球管沿着不同的方向对某一物体进行扫描时, 在密度不均匀组织横断面图像上的两个致密结构之间, 或者是出现在注射对比剂后的造影剂浓度不同的血管间会出现暗带和条纹伪影。均匀物质中间的CT值比边缘部分的CT值低, 造成中间黑、边缘白的情况会出现杯状伪影。处理方法: (1) 配置的X射线过滤器。 (2) 线束硬化矫正软件来减少线束硬化。

2.2 部分容积效应形成原因:

在同一扫描层面内含有2种以上不同密度而又相重叠的物质时, 则在同一个探测器上有着多种密度的检测数据, 输出信号为检测数据的平均值, 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。部分容积效应对图像的影响一般是带状和条状伪影。处理方法: (1) 采用薄层扫描。 (2) 用软件矫正的方法。

2.3 光子不足形成原因:

在CT图像的预处理过程中, 投影噪声和测量光子成反比, 光子越少, 噪声越大, 反投影过程将这些波动非常明显的采样映射为图像中亮或暗的直线, 形成严重的条纹伪影。处理方法: (1) 在扫描过程中调制管电流。 (2) 调整患者的摆位。 (3) 优化扫描参数。

2.4 环状伪影形成原因:

在常规投影中, 会由于一个或多个探测器通道性能差异而出现同心圆环形或圆弧伪影。如果连续若干相邻的通道存在差异, 伪影以带状形式出现在图像中。靠近中心的探测器误差最大, 所产生的圆环信号最亮, 靠外周的探测器误差越小, 所产生的圆环信号越暗。处理方法: (1) 完善数据采集和处理系统。 (2) 图像后续处理。

2.5 散射伪影形成原因:

散射光子通常偏离原射线的传播路径而被其它的探测器接收, 这导致探测器接受的信号有一部分来源于散射, 得到的信号偏离了X线强度的真实值。降低了图像的对比度, 增加了噪声, 在图像中表现为低频条状伪影。处理方法: (1) 使用准直器。 (2) 软件校正技术。

2.6 欠采样伪影形成原因:

CT信号的采集最大频率受到X线球管焦点尺寸、扫描仪几何形状、探测器单元尺寸等因素限制, 由于投影采样不足, 导致计算机对相关锐利边缘和小物体信息的记录丢失, 在锐利边缘附近容易观察到混淆条纹伪影。处理方法: (1) 基于位置校正的1/4探测器偏移法和飞焦点技术。 (2) 自适应帧合成技术等。

参考文献

[1]翁传政.CT图像常见伪影成因及解决方法[J].医疗卫生装备, 2006, 27 (12) :49～51.

CT伪影 篇5

1 CT图像伪影分析

1.1 与CT机器本身或成像技术有关的伪影

(1) 部分容积效应伪影。表现为带状和条状伪影[1]。此类伪影多出现在Z轴方向解剖结构变化快、两种密度相差较大的器官和组织交界处, 如扫描后颅窝时常会出现条状明暗相间的伪影, 即部分容积效应所致。 (2) 射线束硬化伪影。射线束硬化后实际上相当于降低了物质的密度, 产生暗带和条状伪影, 常见于颅底岩骨。 (3) 阶梯状伪影。 (4) 环状伪影。多层螺旋CT具有多个探测器, 有时由于一个或多个探测器通道性能差异而出现同心圆环形伪影。 (5) 光子不足。当穿过患者到达探测器的光子不足时图像噪声过大, 产生条纹伪影, 主要由于扫描区域射线高度衰减或参数选择不正确。 (6) X线球管产生的伪影。

1.2 与患者有关的伪影

(1) 运动伪影。在CT扫描数据采集过程中, 若患者移动会导致被检部位发生移位, 将导致投影数据不一致而产生伪影, 如呼吸运动、吞咽运动、心跳和胃肠蠕动、患者烦躁易动等均可产生亮暗交错的运动伪影。 (2) 金属伪影。

2 减少CT图像伪影产生的措施

螺旋CT伪影种类繁多, 对于不同的伪影采用不同的措施, 可以减少甚至避免伪影的产生。 (1) CT机的稳定运行需要良好的工作环境, 通常保持温度在22～24℃, 相对湿度在50%～60%, 室内清洁;定期检查电源系统接线和接触器接点是否良好, 各设备电源的输出电压是否正常, 扫描架旋转速度及稳定性等。保持机器的良好性能, 减少故障和伪影的发生, 确保图像质量。 (2) 减少探测器单元的面积和增加探测器数量, 采用薄层扫描, 可以减少部分容积效应对图像的影响, 也可以使用软件进行矫正。但是探测器单元面积不可能无止境的减少, 否则会影响到X射线的使用效率。 (3) 采用X射线补偿过滤器、改变重建算法参数设置或薄层扫描, 可以减少射线束硬化伪影。 (4) 阶梯状伪影的大小与扫描参数、重建间隔有关, 如梯状伪影随层厚的增加而增大, 随螺距增大而增大。采用薄层扫描或使患者的纵中心轴与机架的旋转轴中心重合, 可以减少阶梯状伪影的产生。 (5) 消除环状伪影的措施有空气校正、均衡重建、交换数据采集系统中的A/D转换板、修复损坏的通道。 (6) 扫描过程中增加管电流, 如管电流调制技术和自适应滤波法技术, 可以减少光子不足的条纹伪影。 (7) X线管转子出现抖动或球管老化经常放电, 及时进行修复替换, 可以解决球管产生的伪影。 (8) 扫描前进行提醒和呼吸训练尽量降低乃至消除患者吞咽动作、呼吸运动所产生的伪影;提高扫描速度, 或采用运动伪影的校正算法可以减少胃肠器官自身蠕动和心脏跳动所产生的运动伪影。 (9) 去除患者身上或衣服上金属, 可以避免体外金属产生的伪影;薄层扫描抑制其部分容积效应, 选择较高千伏值减低其射线硬化影响, 以及金属伪影校正软件和采用对引起伪影的投影值进行合成投影插值, 可以减少体内金属所产生的伪影。

目前, 随着电子技术的发展, CT机的发展也逐渐加快, CT机由最初的普通型发展到今天的320排, 使用了多层面采集数据和成像技术, 有效地解决了扫描速度薄层和大范围的矛盾。320排CT是一款动态容积CT (Dynamic Volume CT DVCT) , 具有0.5mm探测器, 一次扫描覆盖160mm, 实现CT常规从形态学检查到功能性成像的飞跃, 可以完成全身各个脏器全器官各向同性和各时同性的扫描和成像, 我国大陆首台安装在中山大学附属第三医院。随着CT新技术的出现, 使CT机采集的数据量大、分辨率高、扫描速度快以及后期的图像处理, 逐渐减少了由于机器的原因产生的伪影, 提高了图像质量。

总之, CT图像伪影种类繁多, 选择正确的扫描方法和参数, 注意引起伪影的因素, 我们可以减少伪影的产生, 获得优质图像。

参考文献

CT伪影 篇6

1 故障现象

连续几天早上开机, check-up一切正常, 但检查患者时采集的图像会出现重影状伪影, 重启ICS计算机, 再做checkup后检查患者, 采集的图像无伪影, 机器恢复正常。但几天后故障又重现。

2 故障分析

扫描图像出现伪影, 原因可能有:患者运动引起的;金属物及周边大功率设备干扰引起的;自身软件或硬件损坏引起的。

(1) 如果伪影偶尔出现, 可能是由于患者在检查过程中身体移动或呼吸产生的, 比如患者烦躁不安和呼吸急促;再有就是患者身上的金属异物造成的[1], 比如金属义齿、留置针、皮带, 曾经发现患者的打火机或硬币掉在扫描机架的圆洞里等, 去除这些因素就能解决此类伪影问题。

(2) 出现伪影还有可能是由于机架旋转滑环上有灰尘、碳粉或数据传输环碳刷过短, 造成接触不良, 丢失数据[2], 导致detective channels (通道板) 与IRS (图像重建系统) 之间通信连接不畅或图像采集信号丢失所致。清洁滑环或更换碳刷即可解决此类伪影问题。

(3) 如果排除以上情况引起的伪影, 则要考虑从采集图像信号的探测器通道板以及图像重建系统方面, 利用软件和硬件的检测来分析故障原因。

首先, 进入维修菜单进行探测器模块 (detector modules system, DMS) 测试, Options→Service→Test Tools→DMS_Test, Options→Service→Tune up→Detector→Detective channels, 测试通过。Channels and modules都正常。再查看故障代码, Options→Service→Eventlog, 选择error和warnning选项, 发现有个warnning→

此代码提供的错误信息是:The detector temperature too high (探测器温度太高) 。

错误信息如下:

按照以上错误信息, 逐步进行检查。首先, 检查DMS的电源部分, 如图2所示。

打开机架盖, 观察DMS电源模块指示灯LEDS绿灯点亮情况, 一切正常。再用万用表测量模块的几组电压输出情况, 3.3 V、24 V供电正常。再检查探测器上4个散热风扇的运转情况, 其中一个风扇没有运转, 测量此风扇线圈阻值为无穷大, 由此确认此风扇损坏。慎重起见, 再检查机架冷却系统及水冷机组的工作情况, 机架散热系统正常。水冷机控制部分指示灯显示正常, 水冷机水路循环压力也在正常范围内。由于探测器散热风扇损坏造成温度超过探测器最高温度35℃, 探测器晶体漂移过大, 超出校准数据范围, 图像出现伪影[2]。更换风扇后, 再做探测器的空气校准程序:Options→Service→Tune up→Detector→Air calibration, 空气校准完成, 如图3所示。

试机, 开始检查患者, 图像伪影消失。正常使用几天后, 伪影再次出现, 至此, 维修陷入困境。调出有伪影的患者图像仔细观察, 发现虽然不同部位 (头、胸、腹等) 的检查都出现类似伪影, 但并不是扫描的每一层都有伪影, 而是隔层出现, 并且首幅定位图上没有伪影, 由此可以断定探测器通道板采集的图像数据没问题, 问题可能出在后级图像的重建上。通过对IRS图像重建计算机的分析得知, 在图像重建过程中有2套重建系统 (即IRS:REC1和REC2) 在同时处理图像数据, 如果REC1和REC2其中任何一个出现问题, 就会出现隔层图像重建有伪影的现象。

对IRS进行测试:Options→Service→Test Tools→IRS Disc Test和Options→Service→Test Tools→IRS HW Test, 结果显示:Backprojecter hardware test IRS-REC2 Backprojecter PBX (IRS:REC2重建计算机的反投影板PBX) failed。查看故障代码情况, Options→Service→Eventlog, 果然在测试过程中报错:CT-ITH-50 (Backprojecter hardware error) 和CT-ITH-1 (IRS error information:REC2 REC:ERROR) 。

由上述信息可以得出, IRS:REC2重建计算机的反投影板有问题。为了进一步证实, 交换IRS中REC2和REC1中Backp-rojecter PBX板, 故障报错转移至REC1:ERROR, 由此可以确认REC2中Backprojecter PBX板有问题, 如图4所示。

更换此板, 做患者扫描, 图像不再有伪影, 观察和使用至今都没有再出现类似的伪影。

3 故障处理

本次发现的伪影故障起初是自身探测器风扇损坏引起的, 探测器上的散热风扇不运转, 短时间不能把温度降到正常范围内, 从而采集的图像数据部分丢失, 出现伪影现象。更换散热风扇, 观察和使用几天后, 再次出现伪影的情况, 后来经过仔细观察扫描图像, 发现是图像重建计算机IRS:REC2的反投影板故障引起的。更换Backprojecter PBX-40 (D5) 板, 图像恢复正常, 伪影故障排除。这次遇到的典型伪影, 是有多重因素导致的故障频发, 需逐步分析处理。

处理伪影故障, 要多注意分析伪影产生的原因, 然后按照先软件后硬件的检测顺序进行。通过借助维修软件对各部分进行全面的测试和校准, 发现问题再进行硬件部分检测, 逐一排查。最后, 还要注意控制好机房内的温度和湿度 (机房内保持恒温20～24℃、计算机控制室内18～22℃, 恒湿45%～65%) [3], 确保设备的各系统零部件在良好的环境中运行。

参考文献

[1]翁传政.CT图像常见伪影成因及解决方法[J].医疗卫生装备, 2006, 27 (12) :49, 51.

[2]王忠明, 王时庆, 张兵.PLUS4螺旋CT机三类环状伪影故障分析[J].医疗卫生装备, 2004, 25 (8) :76.

CT伪影 篇7

1 材料与方法

1.1 临床资料:

收集我科2012-2013年行GE宝石CT能谱(GSI)扫描的有金属体内植入物的病例28例,其中钢板内固定20例,人工关节置换5例,金属动脉瘤夹3例;男性19例,女性9例;年龄18～72岁,平均(43±12)岁。

1.2 方法:

使用GE宝石能谱CT(Discovery CT 750 HD)对上述患者进行检查,采用GSI扫描模式,管电压在0.5 ms周期内完成140 kVp和80 kVp的瞬间切换,管电流固定为600mA,准直宽度40 mm,层厚0.625 mm,螺距为0.984;X线球管旋转速度0.8 s/r;矩阵512。对GSI扫描后所获得的混合能量图像,取110 keV行单能量图像重建+金属伪影消除软件(metal articacts reduction system,MRAs)。进行包括行容积显示(VR)、多平面重建技术(MPR)及最大密度投影(MIP)后处理;所获得的图像由3位经验丰富的放射科医师及技师,采用双盲法进行评分。按金属伪影对诊断所需图像质量影响的程度为评分标准:差(0分),图像伪影明显,无法诊断;一般(1分),图像伪影较多,大体结构尚能观察,影响诊断;良(2分),图像伪影少,可以诊断;优(3分),基本无伪影,明确诊断。

1.3 统计学处理:

数据处理用统计学软件SPSS 19.0,利用k检验评价3名放射科医师对图像质量评价的一致性,k值为0.80～1.0时,表示符合度非常强;k值为0.60～0.79时,表示符合度较强;k值为0.41～0.59示符合度一般;k值<0.4时示符合度差。

2 结果

MPR、VR、MIP三种重建技术后所获得的影像质量均能满足影像诊断的需要,人工植入物位置、形状、局部解剖结构及周围组织细节均显示清晰,见图1～10。影像质量优、良者合计达到90%,见表1。对3位评价者对影像质量进行一致性检验的结果显示,评价者之间的一致性非常强(K=0.870,P<0.01)影像基本无伪影占85.6%,3位评价者之间的一致性非常强(K=0.833,P<0.01)。

3 讨论

伪影主要由于设备或患者造成的,是指原本被扫描物体并不存在,而在图像上却出现的各种形态的图像。伪影大致分为与患者有关和机器有关两类。患者有关则分类有:①运动伪影;②金属伪影。金属伪影是指X线穿过高密度的金属物质后急剧衰减,导致对应的投影数据缺失,丧失了周围组织X线衰减信息而产生的伪影[1]。而与CT设备图像形成伪影形成的原因则复杂多样。

宝石能谱CT[2]利用能谱扫描,获取40～140 keV共101组不同X线能量的单能图像,从而根据临床诊断的不同需要选取最理想的单能图像,避免了常规CT混合能量图像不同能量的干扰可能导致的伪影。在临床工作中,冠心病支架植入、脑血管病中的动脉瘤夹及弹簧圈栓植入、各种原因造成的骨折患者运用外固定支架、内固定钢板、螺钉和髓内钉等,这些导致在CT检查中所产生的金属伪影,给影像诊断带来很多困难。特别对于神经内科,由于动脉瘤介入治疗的弹簧圈栓的置入;外科中动脉瘤夹闭术。此时头颅血管CT血管成像(CTA)的检查会产生严重的伪影,不能为临床提供清晰的影像信息,进而影响临床对定位和疗后的评估(图5)。

宝石能谱CT单能量成像以及MRAs,可以纠正X线扫描金属后产生的“光子饥饿”现象而导致的低信号。可以对金属及金属周边的组织提供准确的投射数据,能有效抑制常见的金属伪影及其他射线硬化伪影[3]。本组资料均选用1 10keV结合MRAs技术,此时的图像信噪比最佳[4]。在本组资料的研究中发现,不同的金属材质;对伪影的去除是一种重要影响因素。金属义齿及其固定钢丝所产生的伪影在软组织窗和骨窗均大量显示(图1,2),其周围软组织结构均显示欠清晰。结合单能量及MRAs伪影可以大部去除;虽然仍有少量伪影(图3,4),但义齿的准确位置及周围组织的结构可以清晰的显示。钛合金的材质在经GSl医学后处理软件后处理中则基本看不到金属伪影(图9,10)。这种差异性就是因为所选用的材质不同所致,另外金属植入物数量、大小、形状也是一个重要因素(图8)。高干优的单能量图像能有效减除硬化伪影,同时单能量成像结合MRAs技术可以更有效地减除金属植入物引起的金属硬化伪影,大大提高了图像质量[5](图3,4)。即用140 keV单能量成像结合MRAs技术处理后所得的图像。由于本组研究中还存在一些不足之处,病例数太少,不同干优重建后去伪影的效果,不同材质所致的伪影等,还有待于进一步研究。

综上所述,GE宝石CT的GSI扫描结合后处理技术能有效地去除金属植入物所产生的伪影,使显示金属植人物部位解剖结构的影像质量明显提高,具有广泛的临床应用价值。

摘要：目的 探讨宝石能谱CT在去金属体内植入物伪影中的应用。方法对28例有金属体内植入物的患者行能谱扫描,行容积再现(VR)、多平面重建技术(MPR)及最大密度投影(MIP)后处理。结果 VR、MPR、MIP后处理后所得图像均满足影像诊断的需要,影像质量优良率高达90%。结论 宝石能谱CT能有效去除金属体内植入物伪影,在去金属体内植入物伪影中显示局部解剖结构起到不可替代的作用。

关键词：体层摄影术,光谱,图像处理,计算机辅助

参考文献

[1]周泽俊,胡永胜,高斌,等.多层螺旋CT图像伪影的分析[J].中国CT和MRI杂志,2008,6(5):72-73.

[2]宣伟玲,赵凯宇,刘森.宝石能谱CT在去除常见CT图像伪影中的应用[J].中国医疗设备,2013,28(1):157-159.

[3]李晓莉,冯卫华,董诚,等.CT能谱成像技术减除金属植入物伪影的定量实验研究[J].中华放射学杂志,2011,45(8):740-742.

[4]宁国庆,黄召勤,袁先顺,等.能谱成像技术去金属伪影的临床价值[J].医学影像杂志,2011,21(9):1425-1428.