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螺旋CT相关伪影及减少策略

螺旋CT是一种连续扫描技术,其中X射线管和探测器围绕着患者旋转,同时检查床(患者躺在上面)也以一定的速度移动,从而实现对患者身体的连续体积扫描。但是螺旋扫描也会导致出现一些伪影,这里举几个例子说明下经常出现,但是容易忽视的伪影:

锥形伪影 cone artifacts

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a至c展示了锥形伪影的成因。

a. 锥体的侧视图。X射线管旋转一圈,采集平面从0度视图移动到360度视图。X射线管沿锥体描绘的螺旋轨迹。采集到的视图通过插值重建到“重建平面”位置。

b. 在连续视图中,从0度和360度测量的直径出现变化。

c. 由于体积重建时的插值效应,0度和360度周围的视图对图像贡献较小,而180度周围的视图为主要贡献源。90度和270度获取的视图被平均化,可能导致切割平面呈现椭圆形状。图示了伪影与180度视图方向的关系。

简单来说,由于扫描的时候是在不停进床的,在对锥形的组织扫描的时候,球管在曝光过程中获得的数据其实不是一个层面的(球管转动的时候检查床已经移动了,这就是螺旋CT的最基本特质),这些扫描数据会重建到一个层面上,并出现伪影。这是由于螺旋扫描导致的,轴扫并不会出现这种效应。

如果组织形状不是类似锥形这种也还好,锥形组织容易出现这种伪影,上大下小 或者 下大上小,就是层面间某个组织大小迅速变化就会出现,比如:肝顶、肾上下极、颅顶、颅底等。。。。

在腹部一般是肝顶会存在伪影

最直接的结果就是图像伪影和组织形变:

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透明塑料圆锥的轴位图像。

扫描参数为:层厚10毫米,每次旋转床移动20毫米。图像以每2毫米的间隔重建。窗口设置为:窗宽(WW)150 HU,窗位(WL)50 HU。

正圆锥体横截面应该是正圆形,在这个例子中因为椎体伪影被重建成椭圆形

在人体内形变可能没有那么明显,因为本来形状就不是正圆形,倒是会有伪影存在:

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肝脏中的锥形伪影

扫描参数为:层厚10毫米,每次旋转床进20毫米,重建2毫米图中显示了一个低密度结构,它从肝脏上部圆顶的后侧(箭头)开始,顺时针绕肝脏旋转。该伪影在每第五幅图像中重复出现。窗口设置为WW200 HU和WL40 HU。

现在螺距都不会这么高,一般都是容积扫描,因此出现这种伪影比较少,我机构反正是没发现。

杆状伪影 Rod artifacts

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a-c. 杆状伪影的成因。 

a. 展示了在扫描仪水平面上放置的杆件的视图。图中标注了重建平面、X射线管围绕杆件的螺旋轨迹,以及获取杆件两端视图的位置。

b. 箭头标注的连续视图显示了杆件在不同位置时的显示情况。

c. 图中展示了两次独立的重建,每次重建使用了不同的视图集合,这些集合对应于不同的纵向位置(相隔桌长的四分之一)。标注了对图像贡献最大的视图,并展示了这些因素在重建图像中的效果。

和前面比较类似,倾斜放置的杆状物体在不同的扫描层面的位置会变化,想象不出来的话可以想下:支气管从上到下是不是在图像层面上由人体中心越来越往人体的外侧移动。这样就会出现和前面类似的问题:球管在曝光过程中获得的数据其实不是一个层面的(球管移动的时候检查床已经移动了,这就是螺旋CT的最基本特质),这些扫描数据会重建到一个层面上,并出现伪影,这并不是容积效应。比较容易出现的组织:和人体存在夹角的四肢、肋骨

在腹部当然是上腹肋骨容易出现

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腹部杆状伪影。

层厚为7毫米,螺距为1。扫描方向为从头至尾,即头先进式。肝脏中没有伪影;它们出现在肋骨另一侧的肌肉中。WW100 HU WL70 HU。

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手臂上举扫描到的伪影,杆状伪影?

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我机构图像,螺距0.984 这是螺旋相关伪影吗,还是呼吸导致的伪影(类似肠道蠕动伪影),不太确定

如何减少螺旋伪影

降低螺距(Pitch):螺距是指在一次旋转中检查台移动的距离与X射线束宽度的比值。降低螺距可以减少X射线源相对于患者的螺旋轨迹中的间隙,从而减少不同角度数据的差距对投影数据插值的依赖,降低螺旋相关伪影的产生。

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大体老师的CT图像

层厚都是5毫米,重建间隔为1毫米。随着床每次旋转的增量不同(10毫米、7毫米和5毫米),产生了不同的螺距(2、1.4和1)。扫描方向是从头部向尾部。

最下面一行是传统CT扫描的图像,层厚和床增量也是5毫米,保持与螺距1的螺旋扫描相似的剂量。窗宽150 HU,窗位50 HU。

第一列是轴位图像,旁边标注了矢状面(中间列)和冠状面(最后一列)重建的位置。在螺距为2的螺旋扫描图像中,尤其是在肋骨和含气的门静脉周围,肝脏区域出现了明显的密度差异。在矢状面和冠状面的重建图像中,可以看到密度变化的周期性模式。随着螺距的降低,这种密度变化的幅度减小。在传统逐层扫描的图像中没有观察到这种不均匀性。

值得注意的是,在z轴方向上,螺距为1的螺旋扫描(第三行)与传统扫描(最后一行)相比,显示出更好的空间分辨率。

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展示了不同螺旋螺距下倾斜放置的ACR(美国放射学会)质量控制模型的重建图像。

上图行:轴位平面,从左至右螺距分别为0.52、0.98、1.38。下图行:冠状平面,从左至右螺距分别为0.52、0.98、1.38。

其实基本上应用的使用已经不会出现上面的伪影了,至少不会有上面这么严重,因为都是容积扫描,螺距至少小于1了:

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GE CT中的螺距设置

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文章名称:《螺旋CT相关伪影及减少策略》
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