何衛(wèi)紅 方向軍 鄧承健 范錕 南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科 （衡陽 421001）

計算機斷層攝影裝置（CT）電子技術(shù)、醫(yī)學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)的綜合體，技術(shù)發(fā)展迅猛，目前在各大型醫(yī)院得到廣泛應(yīng)用。但是在圖像質(zhì)量方面，圖像偽影的存在一直影響著圖像質(zhì)量，其中環(huán)形偽影是現(xiàn)代CT 機較為常見的故障。環(huán)形偽影不僅影響了圖像的質(zhì)量，還給圖像噪聲處理以及圖像分割等后續(xù)處理造成困擾，降低了圖像的識別能力和測量精度。引起環(huán)形偽影的因素有很多，要排除此類故障，應(yīng)該仔細(xì)查找其產(chǎn)生的原因，有時可能是幾個因素互相聯(lián)系或同時存在，必須按其工作原理的思路，逐步檢查，直至最后找到故障所在，使CT 機圖像得到完全恢復(fù)。從廣義上講，圖像偽影是指實際物體被掃描時，重建后的圖像中出現(xiàn)了在實物中不存在的成分。本文主要闡述環(huán)形偽影產(chǎn)生的機制及抑制環(huán)形偽影產(chǎn)生的幾種常見方法。

1.資料與方法

1.1 一般資料

本文收集本院181 位患者不同類型和不同程度CT 圖像環(huán)形偽影病例，進(jìn)行系統(tǒng)研究，其中頭部掃描74 例，胸部掃描45 例，腹部掃描42 例，其他部位20 例。

1.2 檢查方法

本院所用CT 設(shè)備為荷蘭Philips 計算機斷層掃描系統(tǒng)（Philips Brilliance 16 slice），球管為熱容量8M HU 的金屬陶瓷液態(tài)軸承球管，管電壓為100 KV、120KV、140KV，管電流為30～500mA，層厚層距為1mm、2mm、3mm、5mm，單圈360度旋轉(zhuǎn)速度為0.42～1.0s，掃描體位為橫斷位、冠狀位，最大掃描視野FOV 為500mm。

2.結(jié)果

在181 例CT 圖像偽影中，按照偽影產(chǎn)生的不同機制進(jìn)行分類：①基于探測器模塊的環(huán)形偽影73 例占40%；②基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障的環(huán)形偽影29 例占16%；③基于X 射線不足的環(huán)形偽影27 例占15%；④基于準(zhǔn)直器的環(huán)形偽影52例占29%，詳見圖1-4。

圖1. 基于探測器模塊

圖2. 基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖3. 基于X 射線不足

圖4. 基于準(zhǔn)直器

3.討論

3.1 環(huán)形偽影的產(chǎn)生原因

①探測器通道相應(yīng)不一致性[1]。由于探測器加工工藝的限制，或長期使用的老化，各個探測器單元的效率和靈敏度不可能存在完全一致，導(dǎo)致在同等強度X 射線的照射下不同的陣列探測器單元輸出的電流信號也存在差異。

②探測器通道故障，探測器某一個通道損壞，會出現(xiàn)嚴(yán)重的單環(huán)偽影[2]。

③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電源故障，積分板損壞，積分板接觸不良等原因引起，導(dǎo)致采集到的投影數(shù)據(jù)與真實投影數(shù)據(jù)不一致，從而使CT 圖像中產(chǎn)生環(huán)形偽影[3]。

④ X 射線光子不足，這種情況會導(dǎo)致CT 圖像出現(xiàn)濃淡不均的多環(huán)偽影。

⑤準(zhǔn)直器，補償器故障及X 線管窗口異物等。與探測器通道故障相似，會導(dǎo)致CT 圖像產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)形偽影。

3.2 環(huán)形偽影的特征

①具有一定的寬度。CT 系統(tǒng)中有一個探測器通道異常，對應(yīng)著重建圖像中就會出現(xiàn)一個像素寬度的狐或環(huán)，那么它的正弦圖中對應(yīng)著一個像素的豎線。由于CT 中使用的探測器價格昂貴，通常采用高采樣頻率掃描技術(shù)來實現(xiàn)高分辨率成像。那么一個異常探測器所致偽影的寬度與高頻采樣的插值次數(shù)相等，如果是多個連續(xù)的探測器異常，那么則在正弦圖和重建圖像中表現(xiàn)為多個連續(xù)的條帶和環(huán)帶[4]。

②同一偽影灰度不均勻。對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)積分板電路參數(shù)的變化所致的環(huán)形偽影，由于射線通過掃描工件的路徑長度不同，偽影的嚴(yán)重程度不同，從而導(dǎo)致圖像中環(huán)形偽影不是均勻的全環(huán)，而可能是狐或亮暗不均的環(huán)[5]；同理，投影正弦圖中則表現(xiàn)為間斷的或者灰度不均勻的豎條。

③可能具有一定的周期性。為了提高探測器通道響應(yīng)的一致性，通常CT 系統(tǒng)將多個探測器組成探測器模塊。Klaus J.engel 在對探測器串?dāng)_分析時，提出探測器模塊邊界與模塊內(nèi)部差異，信號的模塊邊界更容易被吸收，使得探測器模塊邊界通道響應(yīng)不一致，從而導(dǎo)致重建圖像上產(chǎn)生了等間距的單個分散環(huán)形偽影，投影正弦圖則產(chǎn)生等間距的直線。

3.3 抑制環(huán)形偽影產(chǎn)生的方法

在以上所述的原因中，其中造成CT 圖像環(huán)形偽影最常見，最復(fù)雜的因素是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）故障。下面從成像原理來介紹兩種常用的處理方法[6]。

①從掃描方式角度

文獻(xiàn)中提出的校正算法的基本思想是：具有響應(yīng)不一致性的探測器通道之所以會影響重建圖像，產(chǎn)生環(huán)狀偽影，關(guān)鍵是其在掃描過程中始終采集同一根射線受被檢物質(zhì)調(diào)制后攜帶的信號，這樣反投影時，該探測器通道具有的響應(yīng)不一致性通過這些信號在重建矩陣固定位置形成以這根射線為切線，以旋轉(zhuǎn)中心為中心的環(huán)，所以在掃描過程當(dāng)中，采用一定的掃描方式，使具有響應(yīng)不一致性的通道能采集不同射線攜帶的信號，在原始投影采集環(huán)節(jié)即將探測器系統(tǒng)響應(yīng)不一致性平均分布到整個采樣序列，避免其集中在投影序列的固定位置，那么環(huán)形偽影可以得到抑制[7]。

②重建圖像的校正

基于投影正弦圖的校正，能夠有效地抑制環(huán)狀偽影，經(jīng)過校正之后CT 圖像可能還存在殘余的環(huán)狀偽影。另外，終端用戶有時并不能獲得CT 系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)，僅僅獲得重建后的CT圖像，所以無法進(jìn)行投影正弦圖的校正，為了去除CT 圖像上的環(huán)狀偽影，此時需要圖像后處理校正法。其思路是將CT 圖像從直角坐標(biāo)系f(x, y)轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)系p(r, θ)，環(huán)形偽影存在以下特點：環(huán)狀偽影是以圖像中心0 為圓心的同心圓環(huán)?；诃h(huán)狀偽影特點，不難發(fā)現(xiàn)，若將直角坐標(biāo)系中的CT 圖像f(x, y)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系中圖像p(r, θ)，環(huán)形偽影將會由同心圓環(huán)轉(zhuǎn)換為豎直方向的線狀偽影，此時的特征類似于投影正弦圖，因此采用類似上述正弦圖的處理方法，去掉極坐標(biāo)圖像上的豎直的線狀偽影，得到新的圖像P(r, θ)。然后再將極坐標(biāo)P(r, θ)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)F(x, y)，就是被校正后的CT 圖像，f(x, y)變換成p(r, θ)，所用公式為：x=r cos θ，y=r sinθ；P(r, θ)轉(zhuǎn)換為F(x, y)，所用的公式為θ=arc tan(y/x)，r=√(x2+y2)。在坐標(biāo)變換過程中，為了盡量少的損失空間分辨率，徑向和角度方向的采樣間隔必須足夠小，在圖像f(x, y)中，若像元間距Δx=Δy，可以取r=Δx，θ=Δx/m（m ≥2）[8]。

綜上所述，影響CT 圖像偽影的因素復(fù)雜多樣，我們只有正確的認(rèn)識偽影產(chǎn)生的原因和特征，才能采取有效的方法抑制或消除偽影，提高CT圖像的質(zhì)量，進(jìn)而有利于對病變作出正確診斷。

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