派CT为图像高精准高质量保驾护航

对许多用户来说，成像视野大小是衡量CBCT性能的重要指标之一。成像视野的增大不仅需要更高性能的核心部件，更需要精准的成像算法设计来避免成像误差。其中，对于算法研究的投入与积累不足，往往成为众多CBCT厂商在大视野产品研发方面迟迟难有突破的主要原因。

在之前的文章中，我们介绍了金属伪影以及有方自主研发的金属伪影消除算法——HF-MAR；本期我们来为大家介绍一种大视野成像所特有的、极难解决、却常被忽视的CBCT伪影——锥束伪影。

什么是锥角？

CBCT的全称是锥形束CT，名称来源于其产品形态，即采用一个X点光源，照射至一块大面积平板探测器之上，整个X光束因而形成一个锥形。

CBCT成像时，射源围绕被扫描物体旋转，其旋转轨迹所处平面称为旋转平面；射源发出的每一条Ｘ光射线与旋转平面产生的夹角就是锥角。离旋转平面越近的成像区域所对应的锥角越小，离旋转平面越远的成像区域所对应的锥角越大。

从锥形束的几何关系可见，CBCT成像视野所对应的最大锥角主要由视野在旋转轴方向（即纵轴）大小以及光源到旋转中心的距离（即旋转半径）决定。大视野CBCT的纵轴视野要求大于14cm，旋转半径则由于场地以及射源功率等限制不可过大，因此最大锥角在某些情况下可至14度以上。

锥束伪影的成因及表现

常规的CBCT重建——滤波反投影算法是在锥角为零的情况下推导得出的精确算法。在锥角不为零时，该算法演变为近似算法，所产生的重建误差被称为“锥束伪影”。

这里我们采用学术界常用的一个体模例子（称为Defrise Phantom），帮助大家更好地理解锥束伪影及其成因。假设被扫描物体是一叠在纵轴方向紧密排列的圆盘，CBCT成像目标是为了“看清”圆盘之间的间隔空间。若以X光源为观察点，当要对这叠圆盘进行成像时，越靠近上下两端的部位对应的锥角越大；随着锥角增加，X射线越来越“看不清”圆盘之间的间隔空间，重建算法的误差也就随之增大。

锥束伪影随着锥角的逐渐增大而增强，主要表现是纵轴方向的高频信息缺失、图像边缘模糊以及产生条形伪影等。在下面一张友商的中小视野CBCT图像中，即便锥角较小的情况下，都能看见非常明显的锥束伪影。

有方派CT锥束伪影消除算法

锥束伪影是CBCT影像学中一种常规伪影，为学术界熟知，但在产业界一直没有得到足够的重视。究其原因，一是因为大视野CBCT在很长一段时间内普及度不高，二是因为视野增大带来的其它误差（如散射）一定程度上掩盖了锥束伪影。

有方医疗于2021年推出派CT，给行业带来了“大视野”、“高精准”、“快扫描”、“低剂量”的跨代CBCT产品体验。我们采用了双源大视野成像技术，在研发过程中遇到的难题之一恰恰是大视野成像中的“小”问题——锥束伪影。当我们把视野扩大到核心部件所能承受的理论极致时，锥束伪影问题迅速恶化到严重影响图像质量。

针对这一问题，在派CT特有的双源结构下，我们重新研究了锥束伪影的理论根源，通过分析若当变换域的冗余数据，提出了一种基于若当变换的插值算法，得到了极佳的临床效果。锥束伪影终于不再是大视野不可承受之“轻”。

在实际运用中，这一算法能大大降低锥束伪影对图像的影响，有效提升图像质量。下方冠状面与轴状面的校正前图像中，可以看到大面积模糊和条形伪影；运用了有方锥束伪影消除算法后，图像细节保留完整，图像精度有了巨大提升。

总结

“简单、有效、原创的技术最有价值”是有方医疗一直秉承的理念，这条路注定困难而不平凡。分享这条路上的点滴，除了让用户在产品选择上更专业，也希望能让研发同行多关注锥束伪影之类的“小”问题。唯有细节上的完美才能树立技术自信、产品自信！

结合上期的金属伪影消除算法，有方还有更多专业的伪影校正算法，为图像的高精准高质量保驾护航。本系列也将继续带大家一一了解CBCT的各种伪影。快快关注我们，了解更多医学影像知识吧~

审核编辑：彭菁

图像点光源医学影像形态

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