何评价一个CBCT设备的好坏呢?一个非常重要的指标就是图像质量的好坏。到底什么样的CBCT图像可以称之为好的图像呢?能把人体结构信息更真实地呈现出来的图像才能被称为好图像!这种图像才有利于医生在临床上对患者的了解和对病情的判断。

伪影,顾名思义,是假的影像。越真实的图像意味着伪影越少。那么,这些伪影是怎么产生的呢?首先让我们先了解CBCT的拍摄过程和部分原理,就会知道伪影是CBCT必然存在的现象,而一个优秀的牙科CBCT系统可以最大限度减少或减弱各类伪影!

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为什么牙科CBCT的图像

会存在各种各样的伪影

常规牙科CBCT系统

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上图为一个常规的牙科CBCT系统,我们将其抽象成如下四个部分:射源、探测器、人体和控制系统。

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实际进行牙科CBCT拍摄时,放射源和探测器围绕头颅进行旋转一定角度,同时射源放射X光,经过头部后,在探测器上产生一系列的投影图像。计算机再根据这些投影图像进行CT重建,从而得到一组CBCT图像,通过如下视频,读者就能了解这一过程了。

CBCT的重建本身是在理想情况下的数值近似,然而现实情况根本不可能完全满足这些理想条件。因此牙科CBCT系统中不满足这些理想情况的地方都会对最终的图像产生不良的影响,从而产生各种各样的伪影。

牙科CBCT到底有哪些

主要的伪影呢

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主要的伪影

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下面我们从伪影的来源进行各种伪影的简单分类,以便读者对CBCT伪影有一个整体认识。

第一类:探测器接收到的投影数据不准确导致的伪影。

√噪声:探测器在接收光子时,会因为物理原因导致接收的光子数不是理想数值,而是基于物理模型的一个概率分布[注1],这部分误差所造成的伪影被称为噪声。噪声会让图像增加很多噪点,类似于我们小时候电视机经常出现“雪花”状噪声。

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√环状伪影:由于探测器工艺问题,探测器在某些像素点可能是坏的,导致这些像素接收到的数据不只是噪声问题,而是完全错误的。这些坏点反映在最终图上是多个暗圈或亮圈,因此被称为环状伪影。

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√硬化伪影:从射源发出的X光子一般具有多种能量。一般来说,低能量光子更容易被吸收。另一方面,密度越大的物质对光子的吸收能力越强。因此如果骨头太多,那么穿过人体到达探测器的光子数就只剩下高能量光子了。此时探测器接收到的光子数就会减少,这部分误差所造成的伪影被称为硬化伪影。硬化伪影一般表现为在骨头附近会产生放射形的条状伪影。

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√金属伪影:金属伪影实质上是硬化伪影的特例,故形成原因与硬化伪影类似。但是金属比骨头的密度更大,因此对光子的吸收能力更强。到达探测器光子的平均能量更高,光子数更少,因此造成的伪影就更强。同硬化伪影表现形式类似,金属伪影是在金属附近产生更强烈的放射状条状伪影。

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√散射伪影:当光子经过人体时,本来沿直线进行,但是途中会因为部分光子由于碰撞导致突然改变传播方向,进而导致探测器接收到的数据不准确,这部分由于光子改变传播途径所造成的伪影被称为散射伪影,散射伪影一般表现为图像的亮暗程度不一致。

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第二类:由于人体的非静止产生的伪影

√运动伪影:整个牙科CBCT系统是在假设人体完全静止的情况下设计的,但实际拍摄过程中人体如果不是静止的,就会造成运动伪影。运动伪影会使最终图像产生“重影”,就像有散光近视的同学摘掉眼镜看东西一样。

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第三类:CBCT重建本身的近似产生的伪影

√锥束伪影:探测器接收到数据后,会使用一系列数据处理方法对数据进行处理,得到最终呈现的图像,这个过程被称为重建。现在市面上主流重建算法是FDK[注2],FDK算法是一种近似算法,这种数学近似本身会产生伪影,这种被称为锥束伪影。锥束伪影也是表现为图像某些区域亮暗不准确。

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第四类:投影数据不全产生的伪影

√数据截断产生的伪影:由于探测器大小限制问题,部分通过人体的有效射线没有被探测器接收到,由此造成重建数据不完整产生的伪影被称为截断伪影。截断伪影一般表现为最外一圈重建结果错误,最终图像就像被“切”了一刀。

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√混叠伪影:CBCT一般通过采集360°的数据进行重建。理论上讲,360°内投影数越多,重建精度越高,如果数据不足,则会导致重建结果不准确,进而产生伪影。数据不足引起的混叠伪影表现为整张图都存在条状形伪影,因此也叫条状伪影。

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结语

本文仅是对各种牙科CBCT图像的伪影进行了一个简单的分类描述,由此可见伪影的出现严重影响着图像的真实度。建议大家在日常使用中一定要多多关注伪影对拍摄的影像!

[1] 该分布属于泊松分布,因此也被称为泊松噪声。另外探测器本身也会产生一些暗电流噪声,但是这部分噪声相比于泊松噪声占比很小,通常被忽略了。

[2] FDK由Feldkamp ,Davis和 Kress于1984年提出,该算法主要针对三维体进行重建,属于解析法的一种,具有重建速度快,复杂度低,精度高的优点,因此商业用途最广,但是对几何要求非常严格。

文章来源于有方医疗

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