常见CT伪影类型

1 伪影常见形态

CT伪影的表现形态主要有条状、阴影、环状和带状四种形式。

1.1 条状伪影

条状伪影主要表现为横穿图像的明、暗条纹，一个条纹通常由孤立测量中的不一致性引起。滤波反投影将投影空间中的每个数据点映射到图像域中的一条直线，相邻的直线间正负贡献的组合使最终图像中不出现直线。当投影数据集合中出现不一致性时，重建过程不能将正负贡献合适地组合，则出现了直线或条纹。

1.2 阴影 

阴影伪影经常出现在高对比度物质附近，或明或暗，阴影伪影产生的原因也是投影测量中的不一致性，不像条状伪影，阴影是由偏离真实测量结果的一组通道或投影观测导致的，阴影伪影可以是局部或者影响整个图像。

 1.3 环状和带状伪影

叠加在原始图像上的环或带，通常由持续的投影观测中单个或多个通道的误差导致，一次孤立测量的误差被反投影过程映射为一个条纹，而同样的误差重复出现在一定范围的观测中，条纹尾巴被抵消，产生一个环或带。

2 伪影形成的常见原因 

2.1 X光管相关伪影

1）偏焦辐射

通常X射线源被看作一个单独的点，而真实情况下，X射线源是一个被低强度光晕围绕的高强度中心斑点。尽管光晕强度低，仍然导致低对比度可探测能力的下降及阴影伪影。

 2）管内放电

X光管内放电，输出的X光子会显著减少，其现象类似于极低X射线剂量扫描，在重建的图像上会出现条状伪影。

3）光管转子摇摆

由于X光管转子高速旋转，长期使用后，光管转子不能维持同样的稳定性和准确性，高速旋转时出现摇摆，导致X射线束位置偏离重建算法假定的理想位置，重建的图像中会出现条纹伪影。

 2.2 探测器导致的伪影

 探测器像元通道损坏、像元通道对射线强度及射线能谱响应的非线性与不一致性等，导致在重建图像中出现以旋转中心为圆心、半径不同、粗细各异的同心圆环或圆弧，且靠近圆心部分环状伪影会更加严重。由于坏点位置固定，环状伪影在正弦图中变现为明暗各异的线状伪影。

2.3 金属伪影

图像中表现为从金属区域发出的条纹、金属周围的亮或暗伪影以及各种噪声等，放射状伪影是金属衰减系数与周围物质衰减系数差异过大引起的，金属区域连线上的黑色带状伪影形成的原因是金属的叠加导致重合方向上的累计衰减系数比理论值低，根本原因是金属加剧了射束硬化和散射的严重程度。

2.4 射束硬化伪影

CT系统中射线源的多能特性，随着入射深度的增加，低能光子衰减程度大于高能光子，射线的平均能量逐渐增高，X射线逐渐“变硬”。而CT重建算法都是在射线为单能的理想前提下进行的，这就导致重建的结果存在误差，由这种误差导致的伪影就是硬化伪影。对于均匀材质的扫描对象，最典型的特征是杯状伪影，即均匀物质中间黑、边缘亮。对于密度差异较大的扫描对象，高密度物体之间会产生带状伪影，并且不同形状物体的CT图像中硬化伪影表现有很大不同。

2.5 部分容积伪影 

部分容积效应发生于物体部分地伸入扫描平面的情况，随着切片厚度增加，发生部分容积的可能性增加，避免部分容积效应最有效的方式是使用薄切片。

 2.6 数据不完备导致的伪影

1）稀疏采样

在射线方向和视角方向上采样率不够，会导致混叠伪影，在射线方向上的欠采样，在重建图像的明显边缘附近出现混叠条纹，在视角方向上的欠采样产生的混叠伪影表现为从高密度物体发散出来的一组粗条纹，出现的位置离高密度物体有一定的距离。

2）数据截断

角度方向某些投影数据丢失，重建的图像会出现条状伪影。且条纹伪影的角度与投影截断的角度一致。