螺旋CT的濾過算法影響圖像質量的研究

王厚軍

（臨沂市人民醫院 影像科，山東 臨沂 276003）

螺旋CT的濾過算法影響圖像質量的研究

王厚軍

（臨沂市人民醫院 影像科，山東 臨沂 276003）

目的 探討螺旋CT濾過算法對圖像質量的影響 ，如何充分有效地利用濾過算法技術和使用規律。方法 分析不同的濾過算法對掃描水模的空間分辨力、噪聲、CT值的影響，再用不同濾過算法對人體不同部位組織器官的掃描圖像進行對比分析。結果 濾過算法對低對比分辨力和噪聲的影響較大，肺算法的低對比分辨力最高，邊緣算法的噪聲最大，軟組織算法最小；對空間分辨力骨加算法和邊緣算法最高，噪聲也最大；對軟組織使用低對比和低噪聲的算法，會使組織邊緣更加圓滑，增加軟組織對比，對骨組織和肺組織使用高空間分辨力算法會增加組織邊緣的銳利程度，圖像顯示更加清晰。濾過算法對組織的平均CT值影響較小，但對最大和最小值有影響。結論 恰當選擇濾過算法是保證CT圖像質量的重要條件。

螺旋CT； 濾過算法；圖像質量；空間分辨力

本文導讀 ＞＞

課題背景：課題主要針對CT的濾過算法對圖像質量影響的綜合測試分析，并對各種算法進行分析比較，總結出適合人體不同組織結構的最優算法。

偏倚或不足：不同的濾過算法適合不同的組織結構，并影響CT值的測量，有待于對不同病變的算法分析，為了充分發揮設備性能，服務臨床，只對設備本身的濾過算法做了分析。

同行評價：提高CT的圖像質量一直是各個生產廠家和用戶追求的目標，已有的機構做設備性能檢測，為了統一標準都規定特定條件下。作者從臨床應用角度，運用水模測試方法找出各種濾過算法的特點，并提出了不同組織結構適合的濾過算法，在保證CT圖像質量方面具有一定的臨床意義，對圖像質量控制保證方面具有指導價值。

0 前言

在實踐的CT圖像掃描中, 衡量一幅重建圖像的質量一般是按照以下三方面作為評價標準：圖像的空間分辨率、圖像的對比度、偽影等。隨著CT在臨床診療中的廣泛應用，對CT圖像的精度和速度要求也越來越高，在放療計劃和復雜手術方案制訂中，如果重建圖像不能夠準確地反映人體內的真實信息，則很可能導致有關計劃和方案的失效[1]。因此，非常需要能夠獲得濾過算法的性能指標，或者說一種算法比另外一種算法優越的統計特性。圖像濾過算法的正確運用是提高和保證CT圖像質量的一項重要的技術內容。CT掃描應根據不同部位組織結構選用相應的濾過（重建）算法,以利于CT圖像的診斷[2]。我們通過試驗檢測和臨床實踐，對CT圖像濾過算法的適當選擇進行探討，充分利用濾過算法的使用規律。

1 材料與方法

1.1 設備

我院使用美國GE生產的Lightspeed VCT ，64層全身CT機，該機成像矩陣為512×512，圖像濾過算法有軟組織、標準、肺、胸部、細節、骨、邊緣、骨加（soft、std、lung、chest、detail、bone、edge、 bone plus），從平滑、標準到銳利8種不同分辨率的具體濾過算法，測試設備為隨機附帶的分辨力檢測水模。

1.2 方法

利用檢測水模進行CT掃描，固定其它掃描參數，只選用不同的濾過算法得到重建圖像,檢測CT值、分辨力、噪聲，并對其測試圖像及臨床掃描圖像進行分析對比，探討其各種算法對圖像質量的影響及對臨床診斷的意義。

2 結果與分析

檢測水模中包括空間分辨率、水的CT值等。在掃描的參數為120 kV、150 mA、1.0s、5mm層厚、28.7cm2FOV以及其它掃描參數固定不變的情況下，單一改變圖像濾過算法，其水模圖像對比分析和測試結果見表1～2。

由上表測試結果可以得出：邊緣和骨加濾過算法的空間分辨力最高；低對比分辨力肺最高，軟組織最?。辉肼曔吘壸畲螅浗M織最小；濾過算法對平均CT值的影響較小。

采用不同濾過的計算方法，對不同的組織結構按照水模測試的結果，選用恰當的濾過算法滿足各種診斷需求，現討論如下。

3 討論

3.1 不同濾過算法的成像特征對CT圖像質量的影響

X射線穿過人體衰減后的圖像信息，經計算機處理重建成圖像再顯示，不同的計算方法所獲得的影像是有差別的，提高空間分辨率的濾過算法會造成圖像噪聲（SD）的增加，即隨空間分辨率的增加，圖像噪聲隨之加大。但對于信噪比較高的組織結構，空間頻率提高帶來的噪聲增加對圖像的影響不大[3]。噪聲是影響CT圖像質量至關重要的因素，它直接影響CT圖像低對比分辨率(即密度分辨率)，當病變組織與正常組織的衰減系數相差很小時，高噪聲CT將無法分辨此病變組織[4]。

為適應人體各部位、各系統的結構特點的觀察，CT機的計算系統往往設置幾種不同的運算方式。在GE生產的老機型中將其由低到高按階段劃分為平滑、標準和尖銳，并且還有很多平滑和增強參數，但VCT只有8種重建濾過，在心臟掃描時還有3種輔助增強算法，通過水模圖像測試可以看出：按由低到高的空間分辨率順序應為：軟組織、標準、胸部、細節、骨、肺、骨加、邊緣，但隨著分辨率增加的序數，噪聲也隨著由低到高的增大。如上表所示，最低為4.37，最高為41.08?？臻g分辨率也由低到高增加，從6.0 Lp/cm增至8.0 Lp/cm以上，平均CT值變化不大，但每個像素的最小CT值和最大CT值卻變化較大。因此這些重建濾過參數的變化為我們獲得適合人體不同組織結構提供了圖像質量保證。

表1 不同濾過算法的測試結果

表2 不同濾過算法對低對比分辨力的測試結果

3.2 濾過算法在不同組織結構的應用

在此基礎上，CT掃描時，對于不同的組織結構、不同的部位、臨床診斷的要求來調整濾過算法。通過圖像重建處理，交換空間分辨率和密度分辨率，按照臨床需要，根據比較研究，利用圖像質量指標和成像參數之間的關系，優化掃描協議，使圖像顯示清晰，有利于診斷[5,6]。我們根據臨床要求及欲觀察的病變范圍和重點，進行圖像濾過算法的最佳選擇，保證CT圖像質量。

(1)對軟組織通過低分辨力的濾過算法使圖像的邊緣更加圓滑，會增加軟組織對比，如肝臟、腎臟只用軟組織、標準濾過算法（如圖1）；高分辨率算法會帶來噪聲增加（如圖2）。

圖1 腹部的標準算法

圖2 腹部的邊緣算法

圖3 下肢的骨加算法

圖4 下肢的軟組織算法

圖5 肺的骨算法

(2)對信噪比高的骨組織和肺組織使用高分辨力算法增加組織邊緣的銳利程度，骨結構輪廓突出，骨小梁清晰，雖然背景噪聲有所增加，但對骨小梁的結構尚未形成明顯干擾，圖像顯示更加清晰。 如邊緣算法，以骨的輪廓突出為著，骨邊緣銳利，常應用于內耳的顯示。但骨小梁結構由于背景噪聲加大顯示略有雜亂，因此，對骶髂關節及長骨的圖像濾過算法確定用骨或骨加算法（如圖3）。將邊緣增強與噪聲水平控制在最理想狀態，軟組織算法對骨小梁顯示就不滿意（如圖4）。對于肺組織圖像濾過算法，采用肺算法，就能清晰顯示肺組織結構，需高分辨率時可采用骨或邊緣算法（如圖5）。

(3)對于胸部掃描，我們不止觀察肺組織，還要觀察縱隔血管、淋巴結和肋骨骨折；還有骨關節的CT掃描，既要觀察骨胳結構，也要觀察周圍軟組織結構，這就需要用骨算法、軟組織算法分別對圖像進行重建。在VCT上一次掃描還同時提供了三種不同的算法方式，即在掃描同時采用標準算法觀察縱隔窗、肺算法觀察肺組織、骨算法觀察胸椎或肋骨。也可在掃描完成后更改不同算法來改變分辨力和噪聲水平以觀察不同的組織改變。

(4)有研究結果表明，利用骨算法重建形成的原始圖像進行處理而形成的三維圖像非常模糊，原因在于骨算法在提高圖像空間分辨率的同時，犧牲了大量的密度分辨率，使圖像噪聲明顯加大，從而造成包括VR在內的三維圖像的明顯模糊從而失去診斷價值。而軟組織算法重建的三維圖像有很高的密度分辨力[7]。因此，選擇需要三維或多平面重建算法時，全部采用軟組織、標準、濾過算法，肺可采用中間的胸部算法，不用骨或邊緣算法。

(5)對于CT值變化的問題，由上表可看出各種濾過算法對CT平均值影響不大，但對最小值和最大值影響較大，因此在測量肺組織內孤立結節時，要注意濾過算法，可能影響結節內的鈣化測量。

CT圖像的濾過算法，只是眾多掃描參數調整之一，圖像質量還與很多參數有關，CT操作根據臨床診斷治療的需要，比較和分析不同參數調整對影像質量的影響，熟悉設備性能合理選擇成像參數才能保證CT圖像的精度和質量。

[1] 王京東,等．圖像濾過算法評價和誤差分析的研究進展[J]．國外醫學生物醫學工程分冊,1998,21(6):332-336．

[2] 朱月香,王君琛,等．CT原始數據在圖像后處理中的作用[J]．張家口醫學院學報,2003,20(6):56-57．

[3] 白玫,等．淺談多排螺旋CT圖像質量及其影響因素[J]．中國醫療設備,2008,23(8):124-126．

[4] JONAS RYDBERG,YUN LIANG,SH AW N D TEAGUE．Fundamental of multichannelCT[J]．Radiol Clin N AM,2003, 41(3):465-474．

[5] 盧東生,等．CT圖像質量的影響因素及高分辨率CT圖像掃描參數的選擇[J]．中華放射學雜志,1998,32(6):410-413．

[6] 王本,等．錐束CT圖像濾過算法[J]．CT理論與應用研究,2001,10 (2):1-8．

[7] Robert H．Choplin,Kenneth A．Buckwalter,Jonas Rydberg,et al．CT with 3D Rendering of the Tendons of the foot and Ankle:Technique, Normal Anatomy, and Disease[J]．RadioGraphics,2004,24:343-356．

Study of Influence of Spiral CT Filtering Algorithm on Image Quality

WANG Hou-jun
(Image Department,Linyi People's Hospital,Linyi Shandong 276003,China)

Objective To discuss the influence of spiral CT filter algorithm on image quality,and discuss the method of effectively using filter algorithm and its orderliness.Methods Analyzed the resolution, noise, CT value of water phantom according to different reconstruction filter algorithm.Analyzed and compared the images of different area in the body by using filter algorithm.Results Low contrast resolution and noise were highly affected by filter algorithm. Low contrast resolution of lung algorithm was the highest.Noise of edge algorithm is high and of soft algorithm was small. Edge and bone-plus algorithm had a high spatial resolution and noise.Filter reconstruction algorithm of using low contrast resolution obtained soft tissue smooth boundary, sharply image was obtained through high resolution algorithm in bone tissue and lung tissue. It did not affect mean CT value badly, except max and min. Conclusion It is important to choose filter algorithm for ensuring precision of CT image quality.

spiral CT;filter algorithm;image quality; spatial resolution

R814.2

A

1674-1633(2010)01-0015-04

2009-05-14

2009-09-10

本文作者：王厚軍，副主任技師。

作者郵箱：whoujun@126．com