威海市中心医院 山东威海 264400
摘要：目的：探讨医学CT图像伪影的成因及减少伪影的方法。方法：对40例CT图像伪影的病例采用螺旋扫描方式，对自制模体在GELightSpeed 16层螺旋CT上设置不同参数进行扫描，分别改变螺距、层厚、重建间隔和模体位置，对阶梯状伪影进行分析。结果：CT图像伪影与被扫描物属性及成像的原理和技术有关；阶梯状伪影的大小与重建间隔和模体位置存在确定关系，伪影不仅随层厚的增加而增大，也随螺距的增加而增大。结论：CT图像伪影种类繁多，选择正确的扫描参数和方法对避免伪影的产生十分重要。
关键词：体层摄影术，X线计算机；图像处理，计算机辅助；对比研究
医学CT图像伪影是指扫描重建的图像CT值与物体真实衰减系数之间的差异。从质量保证研究的角度看，CT图像质量包括3方面内容：一是可分辨性，包括空间分辨力和噪声等；二是真实性，包括CT值线性和伪影；三是安全性，即剂量指数[1]。对于其中大部分参数应用质量检测和定量分析的方法都有较为成熟的研究结论，但对于图像伪影的研究尚处于定性分析阶段。概括起来，导致图像伪影的因素一是被扫描物的属性，二是成像原理和技术。本文对我院近年CT扫描出现伪影的40例进行分析如下。
一、材料与方法
1、资料来源
收集我院2006年3月～ 2009年3月临床操作中明确有CT图像伪影的40例，对其图像进行对比分析并整理归类。
2、方法
阶梯状伪影的大小与扫描参数、重建间隔和模体位置相关，故为进一步了解阶梯状伪影的影响因素，采用GE LightSpeed 16层螺旋CT和SUN Advantageworkstation 4. 0图像工作站，自制质控模体，底座高100mm，直径250mm，锥面与中心线成45°。根据常用的头部扫描条件，扫描参数设置：KV= 120，MA= 50，分别改变螺距、层厚、重建间隔和模体位置，进行螺旋扫描。见表1。
3、结果
1）质控模体扫描结果：扫描后见呈对称分布的阶梯状伪影（图1见封3），当螺距和层厚不变时，偏心100mm处的伪影大于中心点处的伪影；当层厚或螺距不变时，螺距为2.0的伪影大于螺距为1.5的伪影；层厚为10.0mm的伪影明显大于层厚为5.0mm时的伪影。减小重建间隔与减小层厚对重建图像的影响一致；另外，重建模体越大处，伪影越严重，但面积比越小。
2）伪影类型：40例中金属伪影和运动伪影34例，占85.0%；射束硬化伪影3例，占7.5%；阶梯状伪影2例，占5.0%；部分容积效应伪影1例，占2.5%。见表2。
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二、讨论
1、金属伪影 CT图像中金属物体会产生伪影，这些伪影降低了断层图像中金属周围的清晰度，对断层结构的判断带来很大困难。病人身上的金属物体或手术植入的金属体，均可导致线束硬度发生改变和部分容积效应。X射线被上述高密度物质作用后急剧衰减，导致对应的投影数据失真，丧失了周围密度组织的X射线衰减信息，是金属伪影产生的基本原因。金属物体各个部位的密度、尺寸不同，对X线的吸收量也不同，金属伪影形状随着金属物体的形状和密度不同而有所不同，金属伪影主要表现为从金属区域发出的黑白条状或星状伪影（图2见封3）。抑制金属伪影的方法，除了选择更高KV值有助于减少射束硬化影响及薄层扫描抑制部分容积效应以外，对金属植入物的扫描还建议选择合适的层面方向，使扫描平面内尽可能不包括金属植入物；另外，还可以通过定义金属的阈值对图像进行分割，然后再进行插值重建[2]。阈值技术除了消除金属伪影外，在减小动脉壁钙化造成的伪影方面也起到了重要作用。除手术植入金属体外，若在扫描前对病人加以提醒这种伪影是可以避免的。
2、运动伪影 与常规X射线成像技术相比，CT成像存在时间分辨力差的缺陷。CT成像可分为2个过程：一是投影数据的采集，受机械性能的限制需经历一定的时间，目前机架旋转周期最小值是0.5s；二是图像的重建，从投影数据到获得图像是一个复杂的数学运算过程，必须采用现代计算机技术，也需要一定的时间。作为一种间接成像技术，当被扫描物处于运动状态会使被测物发生移位，将导致投影数据不一致，在图像中就表现为明显的运动伪影。生理运动可分为自主运动和非自主运动2种，均可产生亮暗交错的伪影，最常见的为移动条状伪影和低密度阴影。
运动伪影通常是由扫描物属性引起，可以采用以下方法减少该伪影的出现：①缩短扫描时间，提高扫描速度；②固定病人以减少移动，扫描曝光前对病人进行提醒和呼吸训练；③对齐球管扫描的开始位置与运动的方向，最小化运动伪影；④应用特殊的重建技术———运动伪影校正算法，通常以中间View为中心，通过对靠近扫描开始和结束的投影数据（一致性最差），应用较小的权重重建图像来消除或减弱运动带来的影响。
射束硬化伪影 CT球管产生的X射线不是单色源，而是具有一定频谱宽度的X线源，即X线光子能量不一，吸收系数随X线能量的增大而减小[4]，连续能谱的X射线穿过人体后，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。射束硬化效应通常易形成2类伪影：①一类是致密物体（骨结构）之间的暗区或条状伪影，这是由穿过一个物体的射线与穿过多个物体的射线之间的差异造成的，伪影主要沿着连接这些物体的路径分布；②另一类伪影是骨-脑界面，界面软组织区域的图像强度被抬高，产生一个模糊“帽状”伪影。
4、部分容积效应伪影 当X线穿过人体时，人体内各点密度不同，而探测器不可能做的太小，因而就可能出现在同一个探测器单元上一半有高密度的测量数据，另一半有低密度的测量数据，而探测器的输出信号是按一个信号来自一个探测器单元的方式，取左右两半检测数据的平均值；这样在同一扫描层面含有2种以上不同密度而又相互重叠的器官和组织时，所得的CT值就不能如实反映其中任何一种物质的CT值，用这样的数据重建出来的图像所产生的伪影称为部分容积效应伪影，这类伪影多出现在2种密度相差较大的器官和组织交界处，表现为明暗相间的条状伪影，在结构复杂的脑部表现明显。
综上所述，产生CT图像伪影的因素众多，形态各异，除上述常见伪影外，实际操作中经常会遇到许多不可重复的伪影，有些伪影常常是由多个原因相互作用引起的。因此，对伪影的正确分析和判断有一定的难度。本文着重对比了CT图像常见的伪影，分析其影响因素，并提出抑制、消除伪影的方法，以达到帮助临床诊断及影像技术人员识别各种CT图像伪影，理解伪影的成因，并采用正确有效的方法抑制或消除伪影，以提高CT图像的质量。
参考文献：
[1]林宙辰，石青云.用四次多项式插值消除医用X射线CT中的金属伪影[J].中国图像图形学报，2001，6（2）：142-147.
论文作者:邵斌,祝胜杰
论文发表刊物:《健康世界》2017年23期
论文发表时间:2018/1/22
标签：图像论文; 金属论文; 射线论文; 螺距论文; 物体论文; 方法论文; 数据论文; 《健康世界》2017年23期论文;