三代ct环形伪影分析

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1、第三代CT环形伪影的分析AnalysisofRingArtifactsinThirdGenerationX-rayCT谭采云(TanCaiyun)（海军总医院CT室，100037）(CTDepartment,NavelGeneralHospital,100037)摘要:环形伪影是第三代X线CT常见故障。文章分析了环形伪影形成的原因文章证明了数据收集系统DAS每一通道对图像的贡献主要是一个圆。文章给出了环形伪影半径和DAS系统中故障通道道址的关系。关键词：环形伪影；数据收集系统；故障道址；Abstract：Theringa

2、rtifactsarethefrequentfaultsinthethirdgenerationCT.Thecauseoftheformationoftheringartifactswasanalysedinthisarticle.TheresultsprovedthatthecontributionofeachchannelofthedateacquisitionsystemtoCTimageswasmainlyacircle.Itgavetherelationshipbetweentheradiusesoftheri

3、ngartifactsandtheaddressesoftroublechannelofthedataacquisitionsystem.Keywords：Ringartifacts,Dataacquisitionsystem,Troublechanneladdress.一．环形伪影的形成：图1是CT的示意图。T…N…D…是检测器，F为X线管的焦点。它们彼此固定，扫描时共同围绕旋转中心O旋转。FC是X线扇束的中心线。FJ是FO的延长线。它们之间的夹角为α。FC在FJ的反时针方向，α为正；反之，FC在FJ的顺时针方向，α为

4、负。坐标系（X,Y）固定在被测物体上，原点为O。它也是图像的坐标。检测器和球管相对于被测物体旋转了一个角度Φ。任取一检测器N。它接受的投影为FN。经O做垂直于FN的直线，它与FN的交点为P。P点的作标是X=-fsin(β+α)cos(β+α+Φ)(1)Y=-fsin(β+α)sin(β+α+Φ)(2)其中f是FO的长度。β是FN与FC的夹角。FN在FC的反时针方向，β为正；反之，β为负。当N选定后，式中除Φ外，其他各量均为常数。（1）和（2）式是以Φ为参变量的圆。其圆心为O，半径OP=

5、fsin(β+α)

6、。即系统扫描时

7、，P的轨迹是一个圆。设此圆半径是r，得r=

8、fsin(β+α)

9、(3)现在分析FN对图像上不同半径的圆环的贡献。在扫描野内做一个圆环（见图2），它由半径为R和△R的两个同心圆组成，圆心为O。这里r﹤R﹤S2。当△R很小时，FN在此圆环内单位面积上经过的像素数目δ是δ=d/∏(R2-r2)1/2(4)式中d为投影在单位长度上经过的像素数目。当FN选定后，d是常数。上式表示图像的各个R圆环上单位面积内有多少像素接受FN的贡献。其变化曲线请看图3为一般化计，纵坐标为∏rδ/d，横坐标为R/r。由此可见：1，当R≦r，δ无意义，

10、意味着FN对半径小于r的圆环没有贡献。从物理上讲，FN永远不经过半径小于r的区域，当然对图像的这一部分不会有贡献。2，当R接近r时，δ很大；随着R上升，δ急剧下降。说明FN对P附近圆环的贡献比原理P的大得多。3，扫描时，系统旋转一周，FN的贡献主要在以r为半径，以O为圆心的圆上。以上讨论的是每个检测器对图像的贡献。推而广之，可以认为是DAS每道对图像的贡献。即是说，DAS每道对图像的贡献主要是一个圆。DAS包含有检测器、放大器、积分器和变换器等。它们共同完成对X线的变换和测量，缺一不可。如果其中某个器件出了故障，那末该道

11、输出的数据就不正常，该道对应的图像圆上的像素数据就不正常，造成环形伪影。二．环形伪影半径与故障道址的关系：在图1中，T时DAS的起始道址，D是终止道址。总道数M为M=D-T+1(5)M对应的扇数角为α。由于检测器阵列各单元是均匀排列的，得β=(α/M)((M-1)/2+T-N)(6)设r对应K道，得K=Mr/α(7)如果机器资料给的是扫描野半径S2和中心部分半径S1,那末K=±M/2α(arcsinS2/f-arcsinS1/f)(8)K的符号要与r的符号一致。根据（3）式并综合（5）至（8）式，得第N道对应的图像上的圆

12、的半径为r=

13、fsin〔α/M((M-1)/2+T+K–N)〕

14、,(r≦S2)(9)与此相对，图像上一个半径为r的圆对应的DAS道址为N=(M-1)/2+T+K±Marcsinr/f/α,(T≦N≦D)(10)式中减法对应（r+β）为正，加法对应（r+β）为负。K=±0.25(此为Misalignment所要求)，是