派CT為圖像高精準(zhǔn)高質(zhì)量保駕護(hù)航

對(duì)許多用戶來說，成像視野大小是衡量CBCT性能的重要指標(biāo)之一。成像視野的增大不僅需要更高性能的核心部件，更需要精準(zhǔn)的成像算法設(shè)計(jì)來避免成像誤差。其中，對(duì)于算法研究的投入與積累不足，往往成為眾多CBCT廠商在大視野產(chǎn)品研發(fā)方面遲遲難有突破的主要原因。

在之前的文章中，我們介紹了金屬偽影以及有方自主研發(fā)的金屬偽影消除算法——HF-MAR；本期我們來為大家介紹一種大視野成像所特有的、極難解決、卻常被忽視的CBCT偽影——錐束偽影。

什么是錐角？

CBCT的全稱是錐形束CT，名稱來源于其產(chǎn)品形態(tài)，即采用一個(gè)X點(diǎn)光源，照射至一塊大面積平板探測(cè)器之上，整個(gè)X光束因而形成一個(gè)錐形。

CBCT成像時(shí)，射源圍繞被掃描物體旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)軌跡所處平面稱為旋轉(zhuǎn)平面；射源發(fā)出的每一條Ｘ光射線與旋轉(zhuǎn)平面產(chǎn)生的夾角就是錐角。離旋轉(zhuǎn)平面越近的成像區(qū)域所對(duì)應(yīng)的錐角越小，離旋轉(zhuǎn)平面越遠(yuǎn)的成像區(qū)域所對(duì)應(yīng)的錐角越大。

從錐形束的幾何關(guān)系可見，CBCT成像視野所對(duì)應(yīng)的最大錐角主要由視野在旋轉(zhuǎn)軸方向（即縱軸）大小以及光源到旋轉(zhuǎn)中心的距離（即旋轉(zhuǎn)半徑）決定。大視野CBCT的縱軸視野要求大于14cm，旋轉(zhuǎn)半徑則由于場(chǎng)地以及射源功率等限制不可過大，因此最大錐角在某些情況下可至14度以上。

錐束偽影的成因及表現(xiàn)

常規(guī)的CBCT重建——濾波反投影算法是在錐角為零的情況下推導(dǎo)得出的精確算法。在錐角不為零時(shí)，該算法演變?yōu)榻扑惴?，所產(chǎn)生的重建誤差被稱為“錐束偽影”。

這里我們采用學(xué)術(shù)界常用的一個(gè)體模例子（稱為Defrise Phantom），幫助大家更好地理解錐束偽影及其成因。假設(shè)被掃描物體是一疊在縱軸方向緊密排列的圓盤，CBCT成像目標(biāo)是為了“看清”圓盤之間的間隔空間。若以X光源為觀察點(diǎn)，當(dāng)要對(duì)這疊圓盤進(jìn)行成像時(shí)，越靠近上下兩端的部位對(duì)應(yīng)的錐角越大；隨著錐角增加，X射線越來越“看不清”圓盤之間的間隔空間，重建算法的誤差也就隨之增大。

錐束偽影隨著錐角的逐漸增大而增強(qiáng)，主要表現(xiàn)是縱軸方向的高頻信息缺失、圖像邊緣模糊以及產(chǎn)生條形偽影等。在下面一張友商的中小視野CBCT圖像中，即便錐角較小的情況下，都能看見非常明顯的錐束偽影。

有方派CT錐束偽影消除算法

錐束偽影是CBCT影像學(xué)中一種常規(guī)偽影，為學(xué)術(shù)界熟知，但在產(chǎn)業(yè)界一直沒有得到足夠的重視。究其原因，一是因?yàn)榇笠曇癈BCT在很長一段時(shí)間內(nèi)普及度不高，二是因?yàn)橐曇霸龃髱淼钠渌`差（如散射）一定程度上掩蓋了錐束偽影。

有方醫(yī)療于2021年推出派CT，給行業(yè)帶來了“大視野”、“高精準(zhǔn)”、“快掃描”、“低劑量”的跨代CBCT產(chǎn)品體驗(yàn)。我們采用了雙源大視野成像技術(shù)，在研發(fā)過程中遇到的難題之一恰恰是大視野成像中的“小”問題——錐束偽影。當(dāng)我們把視野擴(kuò)大到核心部件所能承受的理論極致時(shí)，錐束偽影問題迅速惡化到嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。

針對(duì)這一問題，在派CT特有的雙源結(jié)構(gòu)下，我們重新研究了錐束偽影的理論根源，通過分析若當(dāng)變換域的冗余數(shù)據(jù)，提出了一種基于若當(dāng)變換的插值算法，得到了極佳的臨床效果。錐束偽影終于不再是大視野不可承受之“輕”。

在實(shí)際運(yùn)用中，這一算法能大大降低錐束偽影對(duì)圖像的影響，有效提升圖像質(zhì)量。下方冠狀面與軸狀面的校正前圖像中，可以看到大面積模糊和條形偽影；運(yùn)用了有方錐束偽影消除算法后，圖像細(xì)節(jié)保留完整，圖像精度有了巨大提升。

總結(jié)

“簡單、有效、原創(chuàng)的技術(shù)最有價(jià)值”是有方醫(yī)療一直秉承的理念，這條路注定困難而不平凡。分享這條路上的點(diǎn)滴，除了讓用戶在產(chǎn)品選擇上更專業(yè)，也希望能讓研發(fā)同行多關(guān)注錐束偽影之類的“小”問題。唯有細(xì)節(jié)上的完美才能樹立技術(shù)自信、產(chǎn)品自信！

結(jié)合上期的金屬偽影消除算法，有方還有更多專業(yè)的偽影校正算法，為圖像的高精準(zhǔn)高質(zhì)量保駕護(hù)航。本系列也將繼續(xù)帶大家一一了解CBCT的各種偽影。快快關(guān)注我們，了解更多醫(yī)學(xué)影像知識(shí)吧~