不同螺距对螺旋ct图像噪声影响的实验研究

不同螺距对螺旋ct图像噪声影响的实验研究

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时间:2018-08-03

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1、不同螺距对螺旋CT图像噪声影响的实验研究余晓锷林意群杨金城*陈红文**(第一军医大学生物医学工程系*珠江医院放射科**南方医院放疗科广州510515)摘要:噪声是影响CT图像质量的重要因素。本文通过改变螺距大小对螺旋CT图像的噪声进行了分析研究。结果表明,螺旋CT图像噪声与螺距大小有关。为了获得良好的CT图像,应该利用螺距来控制和减小螺旋CT图像的噪声。关键词:螺旋CT噪声螺距前言:螺旋CT扫描方式与常规方法不同,它是在X线管-探测器组件围绕病人旋转采集数据的同时,病人诊视床也在同步运动,我们称之为体积扫描(VolumeCTScanning)[1]。研究表明,螺旋CT图像的噪声和层灵敏度剖

2、面线与常规CT不同[2,3,4],因此,如何控制螺旋CT图像噪声是一项重要的技术。本文对影响螺旋CT图像噪声的重要因素螺距进行了对比和分析,以期为临床提供某些依据。1材料和方法(1)设备:GEHispeedCT/i全身螺旋CT扫描机(设备一)和PICKER2000全身螺旋CT扫描机(设备二)在两种设备上分别实施螺旋扫描和常规扫描。(2)体模:采用美国体模实验室研制的Catphan体模。该体模呈圆柱形,外壳直径20cm,长20cm,由若干层测试模块组成,每块都具有独特的内部空间结构,测试模块直径15cm,厚2.5cm,用以测量各项性能参数,检测噪声采用其中的固体均质模块。(3)扫描条件:采用

3、相同的扫描条件,以使结果具有可比性。具体测试条件见表1。表1体模测试条件设备kVmA层厚(mm)卷积螺距(p)选取HispeedCT/i12012010STND0.6;1;1.4;2Picker200013020010STND1;1.25;1.4;2螺距(Pitch):X射线管旋转一周时扫描床移动的距离与层厚的比值.(4)测试方法:采用上述2组条件分别进行扫描,观察扫描所得图像,用半径大于1cm的感兴趣区(ROI)圆域,测量均匀圆域的中心CT值和标准偏差,噪声(N)可以通过下式来计算:N=δ×0.1%(1)式中:δ为图像中心CT值的标准偏差。2结果常规扫描与螺旋扫描相比,螺旋扫描方式下噪声

4、增大。在螺旋扫描状态下,螺距改变时,噪声也有一定程度的变化,当螺距小于1时,噪声较小;当螺距等于1时,噪声增大;当螺距等于,噪声又有一定程度的下降,当螺距等于2时,噪声明显增大。表中数据是在同一扫描条件下重复测量3次,取平均值。具体结果参见表2。表2噪声值随螺距改变情况扫描方式设备一噪声δ(%)设备二噪声δ(%)常规扫描2.662.73螺距(P=0.6)4.61/螺距(P=1)5.333.89螺距(P=1.25)/5.12螺距(P=1.4)4.803.63螺距(P=2)5.885.893讨论(1)CT图像噪声的制约因素:噪声是指一个有一定形状和大小的测试面内,一个均匀模型的图像中CT值的标

5、准误差。在CT系统中,每个重建单元的噪声时两部分噪声之和,一是通过象素的每次投影产生的噪声,二是通过卷积函数耦合到那个重建象素的噪声。噪声不可避免,关键是在运用中如何控制它。噪声直接影响图像的低对比度分辨力,提高对比度分辨力就意味着降低噪声,而噪声要减小一半,剂量或断层厚度就要求增加四倍,噪声与断层厚度、象素大小和局部剂量等之间的关系可用brooks公式[5]表示:(2)式中δ为噪声的标准偏差,C为与剂量效率有关的一个常数,B为物体的衰减因子,w为象素宽度,h为断层厚度,D0为断层皮肤剂量的最大值。由此可见,在比较CT装置时,单单噪声一项说明不了什么问题,必须把它与密度分辨力、断层厚度、剂

6、量以及重建算法等等联系起来考虑。(2)螺旋CT扫描成像时必须考虑螺距对噪声的影响:螺距(pitch)是螺旋扫描方式下特有的扫描参数。螺距的定义是扫描机架旋转3600诊视床的移动距离与准直器孔径宽度之比值。不难想象,螺距越大,单位时间内扫描的覆盖面也越大,病人的射线剂量降低。但从实验结果可以中看出,当螺距增大到2时,图像噪声明显增大,因此在临床中一般不选用螺距大于2的参数条件。但当螺距选取为,噪声比螺距为1时有所降低,已有文献[6]证明螺距为效果比较理想,因此在进行螺旋扫描时,必须综合考虑各项影响因素,尽量做到以最小的代价和病人最小的吸收剂量来得到有价值的影象。(3)插值方法对图像噪声的影响

7、[3]:图1显示了常规CT和螺旋CT之间不同的扫描方式。传统CT在3600范围内产生断层扫描的起点和终点重合,而螺旋扫描由于在扫描过程中床也在运动,扫描的起点和终点不在同一点,如果直接用这样扫描的原始数据重构图像,将会产生条形伪影,因此必须通过对数据进行插值重构平面图像,才能使图像准确再现。实验表明,在层厚及剂量相同前提下,对于3600LI(FI),应用了2´3600范围内的数据,象素噪声小于传统CT,对于1800LI(

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