关于螺旋CT图像质量影响因素的探讨

关于螺旋CT图像质量影响因素的探讨

李玮

长江大学医学院湖北荆州434020

摘要：目的：探讨影响螺旋CT扫描的图像质量的相关因素。材料与方法：我们通过对水模进行扫描，测量影响图像质量的相关因素对SSP的影响。结果：X线的剂量、扫描方式、焦点的大小等均可对SSP产生不同程度的影响。结论：采用合理的扫描参数，同时减少病人的受照剂量，是提高图像质量的有效方法。

关键词：螺旋CT；图像质量；SSP

随着螺旋CT在临床的普及，它的临床应用越来越广泛。为了为临床提供优质的图像，我们对影响CT扫描的图像质量的相关因素进行了研究。优质影像必须能如实地反映人体组织的解剖结构，提供足够的诊断信息。CT成像为数字影像技术，影响CT图像质量的因素较多且复杂，包括各种图像质量参数、扫描技术参数，机器的安装调试与校准、窗技术的选择及暗室管理等，而各参数相互间有密切关系或相互制约。

1我们从以下几个方面来对影响螺旋CT扫描图像质量的相关因素进行研究。

1.1螺旋CT扫描的X线剂量

剂量的高低影响噪声的大小，而噪声的大小对图像质量有很大影响[1]。如剂量太低，则使图像噪声加大，图像质量下降。而增加X线剂量，则增加了图像的信息量，降低了图像的噪声，从而提高了图像的质量。增加X线剂量是提高了图像的质量，但同时病人接受的X线量也随之增加。选择剂量参数的原则应是：在保证图像质量的前提下尽可能减少病人的X线剂量。在检查较厚部位或较精细的器官，如腰骶部、下颈上胸部、后颅窝、内耳、眼眶等，为了提高图像质量，要适当选择高剂量扫描参数，以提高图像的空间分辨力和密度分辨力。

1.2层厚

层面厚度也是影响图像分辨力的一个重要因素。为了看清病变细节，必须将层厚减薄，减少因部分容积效应而引起对病变的不良显示。层厚的选择应根据被检部位的大小，例如：内耳、颅底、眼眶、椎间盘等部位须采用薄层扫描。对观察软组织且病变范围较大时宜选择较厚的层厚。对病变过大，宜加大层厚与间距。为了观察病变的细节或测量CT值，可在发现病变的层面采用薄层扫描，以帮助定性诊断。

1.3观察野

影像的观察野就是扫描时按部位大小选用的扫描野和显示野，通常两者大小接近，但有时可选用显示野大于扫描野，这样使显示图像更清晰，突出病变的细致度。可用下列公式说明：像素=显示野范围/矩阵由上式可知，矩阵大小不变，而改变显示野的范围，即减少显示野，也能获得小的像素值，而像素值愈小，图像愈清晰，图像的分辨力愈高且大大缩短了影像的重建时间。

1.4过滤函数

CT包括大量的数字软件过滤器，它可以在重建过程中使图像得到最佳显示，根据不同组织的对比和诊断需要，选择不同的数字软件。软件过滤器，其数学演算方法有三种：标准数学演算，适用于对分辨力没有特殊要求的部位；[4]软组织数学演算，图像处理上更强调密度分辨力，特别适于软组织的显示，常用于对密度相差很近的组织观察；[5]骨细节数学演算，这种图像处理方法更强调空间分辨力，适于骨细节的观察及对重建密度相差很大的组织之间的观察。

1.5内插方式

螺旋CT主要有两种内插方式：360线性内插和180线性内插。较少应用的高功能内插有单边叶法（singleside-lobe）双边叶法（dualside-lobe）。内插方式对螺旋CT扫描的图像质量有很大影响[6]。

1.6焦点大小的应用

低MA使用小焦点，高MA使用大焦点，小焦点具有更好的成像性能，随着DFOV的增加算法的改变，焦点大小对于大DFOV，Standard算法的胸腹部的扫描影响不大。而在相同的剂量情况下使用大焦点，管球旋转时间减少，对于胸腹部的运动造成的伪影产生的几率大大减少，提高了图像质量。在内耳，四肢，脊柱等细微结构要进行高分辨成像，需要使用小焦点，小DFOV和小螺距，在重建算法的选择上，选择Boneplus算法，虽然可以提高平面的空间分辨力，但Z轴的空间分辨力会降低，如果需要重建内耳等细小结构，算法选择不应太锐利。考虑到管球的寿命，由于小焦点使用时通常在其最高功率状态，长时间连续使用容易熔断，缩短管球的寿命，根据检查的患者的情况以及检察的部位，考虑其成像以及质量，合理分配大小焦点的使用，在满足图像质量的同时延长管球的使用寿命。

以上因素在进行螺旋CT扫描时，它们是相互影响和相互制约的。螺旋CT扫描的参数均可影响图像质量。图像质量的衡量可以由多种标准进行测量，如层面敏感度轮廓（sectionsensitivityprofile，SSP），时间和空间分辨率（temporalandspatialresolution），以及噪声（noise）等。SSP相当于一个二维的解剖方块，在常规轴位图上近似长方形，而在螺旋扫描图上似钟形曲线，其底部较宽。SSP可以用线形图表示，也可以用数据测量进行量化，其测量有两种方法最大半数值的全宽（fullwidthathalfmaximum，FWHM），以及最大十分之一数值的全宽（fullwidthattenthmaximum，FWTM）。FWHM代表剖面的层厚的大小，FWTM代表剖面的基底部宽度。

2结果

我们采用GE螺旋CT扫描机对水模进行试验扫描，用MTF50软件对图像质量进行评价，测量不同内插方式，不同螺距对SSP的影响。

常规轴位扫描时床面不移动，即螺距＝0。当螺旋扫描螺距＝10时，180线性内插的FWHM接近常规扫描，SSP增宽不明显。单边叶法和双边叶法这两种内插方式属于高能级方式，SSP几乎无改变，但重建时间延长，因此目前在实际工作中一般采用180线性内插方式。

由医院研究数据随螺距增大，SSP增宽。当螺距从10增大到1.5时，SSP增宽较小，而当螺距增大到20时，SSP增宽非常明显。

CT图像噪声是影响图像质量的另一个重要因素，它除了与CT机本身的性能及被检部位等固定因素有关外，还与我们在工作中的扫描技术有着密切的关系。另外，不同的内插方式对噪声也有一定的影响。

我们采用GE螺旋CT扫描机对水模进行螺旋扫描，螺距＝10，利用不同的管电压、管电流和不同的扫描时间，采用180线性和360线性内插方式，利用噪声系数公式，对扫描条件对噪声的影响进行研究。

噪声系数＝N△R∑Wi2式中△R为旋转指数递增值，Wi为螺旋内插值，△R∑Wi＝1。管电压、管电流和扫描时间，以及不同的内插方式对图像质量均有不同程度的影响。管电压的增加对图像噪声的影响较小，管电流和扫描时间对图像噪声的影响比较大。

3讨论

螺旋CT扫描的图像质量是受多个因素影响和制约的：层厚、螺距和图像内插方式，螺旋扫描的条件等。

层厚对SSP的影响最大，缩小层厚，可缩小SSP，提高分辨率，但穿过物体到达探测器的光子量减少，图像噪声增加。螺距是决定SSP大小的另一个重要因素，螺距即床的移动速度与层厚的比值，螺距增加，SSP也增宽，但对图像噪声没有影响。

内插算法主要有两种，180线性和360线性内插。前者从两个180的螺旋扫描的容积资料中综合成横断面图像，这种重建方法所取资料少，SSP缩小，容积效应也相应缩小，沿Z轴方向的图像模糊度减少，故空间分辨率提高，另一方面，由于所取资料少，光子量也减少，噪声相应增加。360线性内插是从两个360曙光资料中综合成横断面图像，SSP加大，容积效应增加，沿Z轴方向图像模糊度增加，空间分辨率下降，另一方面，因光子量增加，噪声下降。

扫描噪声是因为X线透过人体到达探测器的光子数量有限，致使光子在矩阵内各象素上的分布不均所致。它使密度相等的组织在图像上的各点CT值不相等。当增加毫安量及曝光时间时则增加了图像的信息量，同时也降低了图像的噪声，从而提高了图像的密度分辨率。但增加X线量和延长扫描时间，加大了病人的X线辐射量，同时，扫描时间延长又难以避免病人所产生的运动伪影，因而必须合理地选择。在既满足临床对图像质量的要求，又减小病人的X线曝光量，减小扫描时间，这样的扫描方案才是最佳的扫描方案。

参考文献：

[1]，HeikenJPBrinkJA、篾匠兆瓦。钟表的发条CTra.diology1[J].993，189：647

[2]Polacin，时间表。评价部分敏感性资料和图像噪声螺旋CTr[J].adiology1992185：29

[3]綦维维．CT焦点尺寸对图像质量的影响．中华影像技术2[J].007，27：351