目前最先进的锥形束CT(CBCT)设备有极好的高分辨率,可显影出三维口腔颌面各种硬组织解剖结构,从而使制定治疗计划和手术定位变得更为简单可靠。由于成本低、分辨率高、辐射相对较低的优点,CBCT已经成为口腔疾病诊断与治疗的重要手段。
然而,CBCT在图像采集和重建过程中会产生许多伪影。这种伪影造成图像质量下降,并可能导致诊断不精确或误诊。由于图像获得方式的不同,CBCT的这种伪影有时候比普通的螺旋CT更明显。
本文旨在介绍和解释一些在CBCT图像中常见的伪影,理解伪影的形成原因,并尽可能在临床实际投照中避免。由于CBCT与普通CT有着相似的重建程序,所以许多类似的伪影在CT图像中也常出现。
CBCT伪影按形成原因主要分为物理因素、病人因素及投照设备因素三方面。物理性的伪影产生于CT数据采集中所涉及的物理过程,是由投照原理所限制的,这是无法避免的;病人因素源于患者的定位姿势不当所造成的,临床操作中更好的跟患者进行沟通,并更好更稳定的定位患者,这些伪影是完全可以避免的。在这篇文章中,我们将介绍一些常见的基于物理和病人因素的伪影。
物理方面
1. 噪声
噪声是指有害的,随机和/或非随机分布的信号干扰,在影像中表现为不规则的亮点,这种干扰可掩盖原本的影像信息。噪声降低了CT影像的对比度,增加了对低密度组织辨别的难度,从而影响了锥型束CT的诊断功能。
噪声主要来源于CT扫描中X线的散射。散射是由于初级辐射束与被投照物体原子间的相互作用而产生,散射的强度很大程度上取决于病人的尺寸,体型,以及在患者位于扫描区的位置。在X线成像技术上,散射引起的噪声是图像质量下降的主要原因。当X线穿过人体时,发生三种交互作用:包括相干散射,光电吸收和康普顿散射。康普顿散射是放射诊断中最常发生的类型。康普顿散射是一个高能量的X射线光子与原子外层电子的碰撞产生的。
由于使用高电流和有效的射线校准,使得散射的射线可以忽略不计,使得普通螺旋CT投照影像出现的较少的噪声。然而,由于使用较低的电流,以及无有效的射线校准,使得散射现象较为严重,CBCT所投照的影像具有较大的噪声。(图1-2)
图1:图像噪音示例
KaVo锥形束口腔CT具有自动化的准直器校准设置,能够根据投照的影像大小自动调整准直器的位置,使射线束集中于投照区域,有效的减少X线的散射,有效的降低噪声的出现,最大程度的获取最清晰的影像。
2. 杯状伪影
在医学影像X线机发射的X射线束是由许多不同能量X射线形成的。由于所有物质对低能量的X线阻射能力更强,一束异质射线穿过吸收媒介后高能量光子的比例相应增加,使得射线穿透力更强或称之为“硬化”。射束硬化在图像重建中表现为两种伪影:杯状伪影和暗带。杯状伪影是指当X射线穿过大型物体的中心时,更多的低能射线被吸收,较穿过物体边缘的部分的射线变得更硬,由此产生的线性衰减在图像上显示一个“杯”型,所以称之为杯状伪影。第二种伪影是指在高密度物体间形成的暗条带。在牙科成像中,这种现象经常在同颌植入两个种植体且位置较近时看到,在两个种植体之间显示暗影,这是因为一束X射线很难通过这两个固定种植所形成的。这种暗影影像,在临床中需要加以辨别,以免造成误判而采取错误的治疗方案。
患者方面
1 .线状伪影
线状伪影是CT图像的一个常见问题,它是由视野中高密度物体的存在引起的。高密度的金属物体比如口腔内的各种金属修复体,手术用的钢钉和钢板及影像学标志物都可能会导致线状伪影的产生。因为这些金属材料有较高的衰减性,使得材料后面的组织的衰减值也相应偏高。锥形束图像的经过重建,高密度金属引起了CT图像上呈现刀割状的明暗条纹,大大减弱图像的质量。在CBCT投照中,因为发出的是锥形X射线束,金属的条纹伪影在高衰减物体的各个方向出现的,严重影响影像的诊断需求。所以,使用锥形束CT进行患者投照时,需要事先患者配合将投照范围内的所有能取下的高密度物体取下,以免在影像中出现严重的线状金属伪影,影响临床诊断。(图3)
图2:射束硬化
2.移动伪影
投照过程中,患者移动使图像记录失真导致伪影。由于CT影像采集时间相对较长(与常规X线摄影相比)和体积图像采集,使得CBCT的移动伪影较为常见,这些伪影是患者体位不稳造成的。小幅度移动造成图像模糊而大幅度位移产生伪影,显示为双影或重影,结果导致图像质量很差。由于目前CBCT的分辨率都非常高,从0.08毫米-0.4毫米不等,即使很小的位移也能降低图像的质量,所以在进行锥形束CT投照之前,需要将患者稳定定位,并进行良好的沟通,在投照过程中,闭上眼睛,轻微的呼吸,尽量保持静止,避免移动形成影像模糊或伪影,影响诊断。(图4)
图3:金属伪影 图4:移动伪影
结论
本文介绍了一些常见的CBCT图像的伪影。通过选择最佳扫描参数及仔细的调整固定患者体位,并进行良好的医患沟通,尽量保证CBCT图像获得时伪影达到最低限度。当进行图像诊断时,识别图像伪影也是非常重要的,从而防止误诊。