影像课堂|常见的CT伪影及校正方法第二篇:射束硬化伪影
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作者:锐视医疗
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发布时间: 2025-04-03
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在重建过程中运用算法对射束硬化进行校正,不失为一种行之有效的应对策略。以锐视科技的离活一体Micro-CT成像系统IMAGING 100为例,该系统通过对硬件结构的精心优化以及重建算法的深度改良,显著降低了图像中的射束硬化伪影,最大程度地还原出物体内部真实的密度差异,为精准的CT成像分析提供了有力支撑。
射束硬化伪影在科研显微CT成像系统、工业CT检测系统以及医用CT系统中普遍存在。这些CT系统所使用的X射线球管发射的是多色X射线,包含从低到高不同能量的X射线成分。当多色X射线穿透物体时,低能光子相较于高能光子会发生更强烈的衰减。这种效应在概念上类似于高通滤波器,射束中剩余的高能光子增多,进而使平均射束能量提升,也就是所谓的 “硬化”。
条纹伪影:在CT图像里,条纹伪影表现为在两个高密度物体(如骨骼或碘造影剂)之间存在多个暗条纹带,或者沿着单个高密度物体的长轴出现条纹。这是由于多色X射线会依据射线源/探测器的旋转位置,以不同速率发生“硬化”所致。

小鼠肺部成像中,骨骼导致的条纹伪影
杯状伪影:低能光子在穿过物体时优先被衰减,使得射束平均能量上升,致使CT图像中原本均匀密度的物体内部出现不同灰度级。物体中间的灰度值降低,边缘部分灰度值相对较高,呈现出中心较暗、边缘较亮的杯状外观。

均匀密度物体进行CT成像,图像呈现中心暗,边缘亮的杯状伪影
定量分析误差:射束硬化伪影会干扰CT图像灰度值的精确性,导致骨密度测量、材料孔隙率分析等定量评估出现偏差。
图像分割困难:阈值分割依赖准确的灰度分布,而射束硬化伪影会导致不同材质边界模糊,影响三维重建和形态学分析。
使用单色X射线:从根本上而言,使用单色X射线能够消除射束硬化伪影。然而,其获取需要借助同步辐射光源或其他复杂设备,在常用的CT成像系统中难以实现。
提高管电压:通过提高激发电压可提升X射线能量。但如果样品中同时存在高密度和低密度材料,这种方式会降低低密度区域的对比度。
使用更厚或密度更高的滤片:利用更厚或密度更高的滤片同样能提高X射线能量。不过,该方法也会降低低密度区域的对比度,并且更厚或密度更高的滤片会削弱X射线的总强度,延长数据采集时间。
重建算法校正:在重建过程中运用算法对射束硬化进行校正,不失为一种行之有效的应对策略。以锐视科技的离活一体Micro-CT成像系统IMAGING 100为例,该系统通过对硬件结构的精心优化以及重建算法的深度改良,显著降低了图像中的射束硬化伪影,最大程度地还原出物体内部真实的密度差异,为精准的CT成像分析提供了有力支撑。

均匀水模体的CT图像:射束硬化校正前(左)及校正后(右)