摘要：CT图像的伪影会对临床诊断带来错诊、误诊、漏诊等影响，因此对伪影做出正确的判断至关重要。本文不仅详细阐述了CT图像伪影的类型和产生的原因，还提出了几种分辨方法，为今后医疗诊断工作、医学研究等方面提供参考。
关键词：CT图像；图像伪影；分辨方法
Discussion on the Types，Causes and resolution methods of CT Artifacts
Jinfeng Huang
Abstact：CT artifacts can bring great impact on clinical diagnosis，therefore it's crucial to make the right judgments.This paper discusses the CT artifacts types and causes，provides a reference for the future research in this area.
关键词：CT image；Image artifacts；Resolution method
引言
CT伪影又称为伪影或伪迹，它是指在重建的图像中，出现了本不存在的病灶或组织。造成伪影的因素有很多，例如系统设计相关因素、射线管、探测器、受检者等因素都可引起为伪影，以上造成伪影的因素属于非随机性的干扰，理论上可以通过去除这些干扰来消除伪影。但是还有一些非随机性的干扰，比如图像噪声，他不属于伪影范畴，但是会通过降低图像分辨率，给诊断带来一定困难[1]。
1伪影的类型
过去使用的CT采集模式比较耗时，而且病人需要长时间保持屏气状态[2]，为克服以上扫描缺点，螺旋CT应运而生。螺旋CT 具有扫描床匀速前进，扫描过程中不需要确定断层面位置，X射线管与探测器保持连续旋转扫描的特点，大大的减少了扫描时间。本文主要研究螺旋CT的图像伪影的类型、产生原因及分辨方法。
产生CT图像伪影的原因有很多[3]，大体可以分为系统设计相关伪影、射线管相关伪影、探测器相关伪影、受检者引起的伪影、金属伪影[4][5][6]。
2伪影产生的原因
2.1系统设计引起伪影
由系统设计引起伪影的主要原因有射线的散射，部分容积。由于康普顿效应，X射线光子偏离原先的运动路径，且偏离的角度越大，能量越低。所以进入探测器的散射的光子会使探测器检测到非真实的衰减信号，进而使图像的衰减值发生偏离造成伪影。
X射线对某个断层进行扫描时，当射线的焦点大小小于断层厚度时，很可能会产生部分容积效应。在扫描某一断层时，部分容积的出现会使投影数据产生偏差，进而导致伪影的出现。
2.2射线管相关伪影
由射线管引起伪影的主要原因有二次电子，管内放电，射束硬化。
二次电子是指当灯丝发出的电子在组撞击阳极靶时，有一部分的电子会发生反射，另外，当阳极靶过热时也会发射少量的电子，这一部分由阳极靶反射回来的电子我们称之为二次电子。二次电子通常会在管电压的作用下返回阳极，它们撞击的位置不一定会是焦点。这样就会导致实际焦点变大并且产生低电子撞击的焦晕，焦晕发射射线进入探测器后就会形成半影，最终导致图像出现伪影。
当X射线球管中存在杂质时，会出现管内放电现象，致使输出的光子数及能量显著减少，当管内放电持续时间不长，影响某个投影角度的数据采集时，会使投影值普遍偏低，进而在重建的图像上呈现出直线型、明暗不一、疏密不等的条状伪影。
X射线管发出的射线由能量大小不等且具有宽能谱的光子组成。射线传播过程中，射束中的低能部分所占的比例变得越来越低，平均能量会变高，射线逐渐变硬，这就是“射束硬化。射束硬化的产生会使均匀的水模重建图像上出现杯状伪影。
图1 含有金属物的腹部和植入金属假牙的颌部断层图像
2.3探测器相关伪影
由探测器引起伪影的主要原因主要有探测器单元间存在差异、晶体探测器的余晖。当不同的探测器单元有相同的能量输入时，由于探测器性能的不一致会导致探测器的输出不一致，这种输出的不一致最终导致在重建图像上出现伪影。
2.4受检者引起的伪影
在CT扫描的过程中，受检患者会出现自主的或不自主的体动，比如心脏跳动、胃肠蠕动、呼吸运动等。体动会使断层中组织发生移动、收缩或膨胀，进而使某些物质移出扫描视野范围外，最终产生伪影。
2.5金属伪影
在进行CT检查时，病人体内不可避免的会存在金属物体，比如金属牙齿、外科手术用针或夹子等，则在重建的图像上会出现亮状或暗状条形伪影。如图1所示。
图2金属伪影形成示意图
由于金属的高衰减性，当X射线穿过金属物体时，会造成X射线的量衰减，进而使对面的探测器接收不到X射线信号，最终导致投影数据的不连续性，如图2所示，从而在重建的CT图像中出现亮状或暗状条形伪影，导致金属伪影产生的最主要的原因是X射线的硬化。
3伪影分辨方法
常见的伪影根据图像上的表现形式可分为以下几种类型：条状、阴影、环状、弧形伪影。
条状伪影不一定平行，常表现为横穿图像的明显直线，可能是亮的，也可能是暗的，还有暗亮同时出现的情况，金属伪影多表现为条状伪影。
阴影伪影是一种CT值渐变、形状相对较值，没有清晰边界的伪影，常发现于高对比度组织附近，与条纹伪影不同的是信号没有尖锐的非连续性。
环状伪影在图线上表现为以重建中心为圆心的同心圆，在投影正弦图上表现为竖直方向上的直线。
弧形伪影可视为不完整的环形伪影。
4结论
随着现代医学的发展，成像质量的高低对疾病的诊断有着至关重要的影响，医生都希望能用尽可能低的辐射剂量达到尽可能好的重建效果，这对于图像伪影校正技术提出了挑战。
参考文献：
[1] 黄力宇.医学成像的基本原理[M]，电子工业出版社，2009，90-148.
[2] Hsieh J.Computed tomography：principles，design，artifacts，and recent advances[C]，SPIE，2009.
[3] Boas F E，Fleischmann D.CT artifacts：causes and reduction techniques [J]，Imaging in Medicine，2012，4（2）：229-240.
[4] 古建伟，张丽等.工业 CT 图像的伪影成因和校正方法综述[J]，CT 理论与应用研究，2005，14（3）：24-28.
[5] 王学礼.医用 CT 图像常见伪影成因及矫正分析[J]，CT 理论与应用研究，2004，13（3）：1-8.
[6] 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.
作者简介：
黄锦锋（1985）男，硕士，国家一级注册计量师。主要从事电离辐射设备的检定校准工作。
论文作者:黄锦锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/3
标签：射线论文; 图像论文; 探测器论文; 金属论文; 断层论文; 电子论文; 会使论文; 《基层建设》2019年第9期论文;