ct圖像中的金屬僞影

ct圖像中的金屬僞影校正方法

背景

隨着現代醫學的發展，通過守住在病人體內植入帶有金屬物質的假體的情況越來越普遍。最常見的是假牙植入、心臟起搏器，以及越來越多的各種關節和假肢等。這些金屬物體相比較於人體組織，對光子有更強的吸收能力，會導致複雜的僞影。
產生金屬僞影的產生是多重因素共同作用的結果，這些包括：
1.硬化效應
2.容積效應
3.散射效應
但是，其根本原因仍然與金屬本身的高衰減特性有關，物質的高衰減會使X射線硬化，同時也會使散射現象加劇。

金屬僞影的表現形式

比如如下的金屬假牙ct圖：

1.暗帶

暗帶主要是由射束硬化導致的。
已知X射線經過光電效應、康普頓散射以及電子對效應會產生衰減，其衰減的程度由Lambert-Beers定律描述。 $I = I_{0}e^{-\int u(x)dx}$

實際上，X射線具有很寬的能譜，而大多數物體的衰減係數是與能量相關的，通常情況下對於低能光子具有高的吸收係數，對於高能光子具有地的吸收係數。當具有不同能量的光子設想同一物體時，能量降低的光子被吸收的多，設想抵達下一層結構時，高能光子比例增加，射線穿透性變強（“變硬”），這也就是被稱作射束硬化的原因。

將能譜歸一化：
$I = I_{0}\int_{E_{min}}^{E_{max}}p(E)e^{-\int u(E,x)dx}dE$

2.條狀僞跡

條狀僞跡是由於投影數據的不良序導致的。
金屬物體的吸收係數通常是人體大部分組織吸收係數的幾十倍以上，從而導致金屬與組織交界位置的投影數據變化很劇烈，投影數據不連續。
FBP中的濾波器作爲一個斜坡濾波器，對高頻分量有放大的作用，
因此當投影數據不連續時，濾波過程會使得投影的高頻諧波放大很多，從而在反投影過程中產生條狀僞影。

實例：