医用ct图像常见伪影成因及矫正分析

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1、第13卷第3期CT理论与应用研究Vol.13No.12004年8月（1~8）CTTheoryandApplicationsAug.,2004文章编号：1004-4140（2004）03-0001-08医用CT图像常见伪影成因及矫正分析王学礼(航卫通用电气医疗系统有限公司，中国北京,100176)摘要：鉴于目前市场上的医用CT基本上都采用第三代CT原理。本文在比较理想CT系统与实际系统差异的基础上，分析了第三代CT图像常见伪影、产生因素和矫正技术。以达到有效帮助CT理论研究工作者、医务工作者和维修工程师加深对CT图像伪影的理解和正确快速采取措施矫正或减少图像伪影的目的。关键词：计算机断面成像；图

2、像；伪影；成因中图分类号：R814.42文献标识码：AMedicalCTArtifactAnalysis:ReasonandCorrectionWANGXue-li(GEHangWeiMedicalSystem,Beijing,100176,China)rdAbstract:Basedonthefactthatcurrentlyhospitals’CTdevicesarealmostthe3generationCTprinciple,comparingthedifferenceofrealCTdeviceandidealone,thispaperanalyzesthecommonartifac

3、tsexistinginrdthe3CT,itsreasonandhowtocorrectthem.ThiswillhelptheCTresearcher,doctorsandserveengineerstodeepenthecomprehensionforCTartifacts,andhelpthemtodothetroubleshootingworkmoreeffectively.Keywords:CT;image;artifact；reason1引言一幅完美的医学图像不应扭曲被测物断面的任何几何特征。这要求：1）均匀的物质在图像上应有很好的均匀度。2）不同吸收系数的物质的图像灰度级应有明

4、确的分界线，而不应模糊或图像灰度缓慢过渡。3）对足够小的细微特征，系统应有足够的空间分辨率（高对比度分辨率）。4）对吸收系数差别细微的物质，系统应有足够的组织差异分辨率（低对比度分辨率）。5）足够好的时间分辨率，系统应具有足够好的时间响应性能。6）物体吸收系数的正确比例映射。例如客观吸收系数间的线性关系在图像灰度级上也应具有等同的线性关系。7）客观组织的几何形状应正确显示，不应扭曲。重建图像中任何CT数与物质真实吸收系数间的差异(线性映射差异)，都称为伪影。某些情况下伪影是可量化的；某些情况下伪影难以量化。纯粹由于X-ray的统计波动而产生的随机噪声本文中不被认定为伪影(Artifact)。2

5、CT理想系统与实际系统的差别2.1几何构件性能理想系统要求球管焦点、检测器阵列完全在垂直于旋转轴的同一平面内。扇型X-ray的中心光束收稿日期：2003-12-10。2CT理论与应用研究13卷对准需求的数据通道（为数重建提供准确的匹配位置）。各检测器单元皆有正确的方位（如对准球管焦点方向）。系统结构在旋转采样过程中具有理想的刚性等。2.2检测器响应性能理想系统要求各检测器单元性能完全一致性。在某一View位置，检测器具有立即的响应性能，当系统旋转到下一采样位置时，前一View位置的响应完全消失，仅如实记录当前位置的数据。检测器间没有任何耦合效应。实际系统中，检测器单元性能各异，它的输出需要经过

6、一段时间的积分（实际中某一View的输出是空间中某一角度范围（0.36度左右）内不断采集数据的平均），前一View的输出残余会迭加到当前View的输出中（余辉效应）。而且检测器间的耦合效应不可避免。2.3射线源性能理想系统模型认为射线源焦点为一无限小的不动点；在整个扇束内和各个采样位置射线流能量均匀且稳定；整个采样过程中射线为单一波长射线。实际系统考虑到足够的能量输出，射线源焦点不是无限小的点，而有一定的尺寸（如1.0平方毫米的矩形区域）。焦点随着温度，机械运动等在不断漂移中。而且实际X射线管放出的射线包含各种不同的能量成分。在采样过程中，X射线是以符合统计规律的一个个能量包的形式发出的，而不

7、是恒定不变的。再者，在扇面束z方向，不同的张角位置处，X射线的能量分布不同。而且射线在传播中会有散射现象而导致部分能量成分改变方向。2.4采样密度理想系统模型要求扇束内与扇束间均具有无限的采样密度。实际系统各采样通道在旋转中心的射线间距为0.5mm左右，通常在360度范围内采集1000左右的View数。2.5扇束z向张角理想系统模型认为扇面束z方向波束等厚，可无限薄，扇束能量可无限大。实际系统的几