伪影形成的原因和解决方法

系统设计、X射线源、探测器、病人系统设计相关：混叠、部分容积、散射混叠伪像：产生原因：由于扫描机不能以间隔小于探测器宽度进行测量，香农定理违背，因此会有混叠条纹。 解决办法:1/4探测器偏移、抖动或偏转X射线焦点。

部分容积：产生原因:物体部分的伸入扫描平面，随着切片厚度的增加，发生部分容积的可能性也增加。解决方法：采用薄切片；基于伪影主要是高密度物体在软组织和空气区域投射的阴影，如果能估计高密度物体在Z方向的衰减变化，用相邻重叠的图像，可以通过正向投影梯度图像“重新生成”伪像，部分容积造成的重建误差大约正比于投影误差的平方，重建之前对梯度图像的投影进行平方，从初始图像中减去误差图像，得最终图像。

散射：产生原因:由于康普顿散射，并不是所有到达探测器的光子都是初始光子，散射光子会使得探测信号偏离X射线强度的真实测量结果，并导致重建图像中的CT数偏移或者条纹、阴影伪像，影响图像的对比度和信噪比。到达探测器的X光子决定了图像噪声。过多的光子噪声可能会导致严重的条纹伪像。解决方法：用准直器组织散射辐射到达探测器。针对噪声产生的条纹伪影，采用非线性或者自适应的方法，如自适应滤波对X射线流大的通道最小化或者不应用滤波，随着X射线流的减小，滤波增大。

X射线源相关：偏焦辐射、管内放电偏焦辐射：产生原因： X射线源不是一个点，而是一个被低强度光晕围绕的高强度中心斑点。光晕会导致低对比度可探测能力的下降，和阴影伪像。解决方法：在X光管外安装准直器，可以部分控制偏焦辐射。或者采用本身是管壳一部分的金属中央部件。也可以软件校正，困难在于由于点扩展函数(偏焦辐射导致的系统脉冲响应)不固定。

管内放电：产生原因：X光管中的杂质可能会导致暂时的短路，称为管内放电，管内放电期间，输出X光子会显著减少或者逐渐减少，一次或多次的投影观测可能受到影响，会出现条状伪影。解决方法：通过用相邻的未被破坏的那些观测合成的投影来代替被破坏的投影，或者采用自适应滤波。

探测器相关：产生原因：由于探测器的失调、增益、探测器和数据采集系统只能近似准确、探测器信号退化、初始发光和余晖、探测器响应一致性等原因产生环状或者带状的伪影。解决方法：图像空间的环和正弦图中的一条垂直线对应，可以通过正弦图搜索垂直线(比较难)。在图像处理空间，识别一个环很难。

病人相关： 运动、射束硬化、金属物运动：产生原因:病人自主或者不自主的运动。解决方法：较少数据采集时间；使一致性最差的投影对图像的贡献最小。

射束硬化：产生原因: 射线源连续能谱特性导致，表现为CT图像出现边缘亮、中间暗的现象。

金属伪影: 产生原因：普遍认为金属伪影是各种因素综合导致的结果。解决方法：插值法、迭代法、混合校正法，实际应用中常采用插值法。在一些论文中，看到了其他的如让用户先标记出两个视角下金属的位置的方法、基于贝叶斯框架的最大后验方法。

伪影的种类

条状、阴影、环状、带状条状阴影：重建滤波器的特性是微分算子，投影的不连续导致滤波后不连续位置的过冲或者下冲，这些图案被反投影为亮线或者暗线。由于单个测量的不一致性造成，不一致可能是数据采集过程中相关的内在问题，如心脏运动、机械故障或是不同测量之间突然变化的结果。

阴影：出现在高对比度物体附近，如出现在骨结构或者气囊附近的软组织区域，可能是亮的或者暗的。产生原因：投影测量中的不一致性，由偏离真实测量结果的一组通道或者投影观测导致。 数据中没有明显的不连续性，误差产生的图像没有清晰的边界，根据错误通道的数量和误差大小，阴影伪像可以限于局部，或者影响更大区域，有时阴影伪像会覆盖整个器官，导致CT数测量的偏差。

环状或者带状： 主要是第三代CT现象。原因很大范围内投影观测中单个或者多个通道的误差导致。

参考文献

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[4] 改进Canny算法的CT图像环状伪影校正-王钰 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室2011.

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