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伪影产生的原理及影像学表现

时间:2022-03-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:Kamel等以27名戴有金属义齿的肿瘤患者为研究对象,对金属物质对CT衰减校正的影响进行了研究,结果发现在大多数CT AC伪影区SUV值轻度增高,影响PET/CT的定量研究工作及对PET图像的解释。截断伪影多发生于体积较大患者,主要由于CT的扫描野大于PET的扫描野所致,人体双臂部分位于CT的扫描野之内而紧贴PET的探测器,有研究者认为这是由于该区域CT数据与PET数据不匹配导致的,使SUV增加。

1.高密度物质所致伪影 本组资料高密度物质包括口服造影剂、肠道内钡剂的存留、金属异物等。CT表现为放射状、条纹状影,伪影的程度依赖与高密度物质比重和量,其中以金属和钡剂伪影最重,CT解释这种伪影为X线光子过度吸收而被衰减的结果。PET的表现有两种,在经CT衰减校正图像上表现为“热区”或“冷区”,以“热区”常见(图6-12,图6-13)。

图6-12 高密度物质伪影

胃内高密度造影剂,造成衰减较正过度,PET经CT衰减较正图像上表现核素分布聚“热区”

图6-13 高密度物质伪影

左前胸壁皮下金属移植物PET经CT衰减较正图像上表现核素分布聚“热区”,在非衰减较正图像上未见核素分布

PET/CT出现以后,X线为PET图像做衰减校正。Kinahan PE等认为,利用CT进行衰减校正优势首先在于X线光子的高流量特性,CT透射扫描不会被PET正电子示踪剂发出的511keV光子显著干扰;其次,CT数据相对于68Ge穿透扫描获得的数据具有低统计噪声的特点,这会降低衰减校正以后PET图像的统计噪声;其三,CT采集数据速度快,能够缩短采集时间,增加患者流通量。但利用CT做衰减校正也有缺陷。Kamel等以27名戴有金属义齿的肿瘤患者为研究对象,对金属物质对CT衰减校正的影响进行了研究,结果发现在大多数CT AC伪影区SUV值轻度增高,影响PET/CT的定量研究工作及对PET图像的解释。另一研究表明,金属伪影的程度和产生与所用的重建方法和金属移植物的形状有关,在FBP重建图像上,金属伪影位于金属的中心,而炎症浓聚位置在周边。腹部CT检查中应用口服对比剂可提高影像学诊断的正确率。高浓度口服对比剂可能造成衰减校正后伪影。这一系列研究表明口服造影剂产生的伪影与金属伪影原理一致,因此有学者建议口服阴性对比剂如水,以满足对肠道的诊断之用。此外,注射高密度造影剂也会引起胸部大血管的伪影,当CT值达到600~1400时,PET会出现伪影,所以诊断时应参考非衰减校正数据。高密度物质对511keV光子阻挡较轻时于局部产生“热区”,如果高密度物质对511keV光子阻挡较重,会造成发射扫描的严重衰减,在衰减及非衰减校正图像上均表现为“冷区”。

2.运动伪影 本组资料包括不自主的呼吸运动、肠道运动和自主运动。自主运动伪影表现为两个方面,一是运动后显像,运动后造成肌肉紧张,葡萄糖利用增加,造成影像表现为肌肉明显摄取而显影;二是由于患者检查时位置不适,检查时位置变动,此时表现为单侧不适处肌肉核素摄取,同时由于移动,CT位和PET位不匹配造成融合偏差。呼吸运动伪影最为常见,占88.2%。CT图像表现肝脏畸形变,肝脏重叠于肺底,PET在肺底有时表现为“冷区”或肝脏畸形及融合图像偏差(图6-14至图6-16)。

呼吸运动对PET图像分析的主要影响有以下几点。一是SUV的精确测量,研究表明由于呼吸运动会低估SUV;二是病灶的体积可能被高估。这两种情况直接影响对病灶定性的判断和对病变放射治疗计划的制订。发射扫描的时间较长,是多个呼吸循环,而CT扫描则在1~2个呼吸循环完成,造成在图像融合时发生CT与PET呼吸相位不匹配的现象,融合图像出现偏差,尤其在位于肺底部的病灶,在定量分析时造成SUV及病灶体积的改变。Yusuf研究指出,在吸气末相位和呼气末相位SUV的变化达到24%,PET与CT图像位移可达9mm,在吸气相位末和呼气相位末病灶减少21%。解决的办法有两种,一是呼吸控制采集,二是降低CT采集速度。Beyer指出CT扫描时要求患者呼气,PET扫描时自由呼吸,这样融合图像可降低膈肌运动的影响。

3.设备及技术伪影 本组包括截断伪影,注射点外漏和污染。截断伪影的CT表现双上肢未完全包括在扫描野之内,呈放射状骨伪影,双上肢上举时出现在头部,双上肢放于体部两侧时出现在肝脏区域,PET表现为靠近扫描野边缘的双上肢出现“热区”,可呈条纹状,一般双侧对称分布(图6-17)。

图6-14 呼吸运动融合偏差伪影

左肺内病灶由于不自主呼吸运动造成CT与PET匹配不精确,出现错位现象

图6-15 移动后融合偏差伪影

CT扫描与PET扫描时,头部位置不一致,导致融合图像失匹配

图6-16 呼吸运动伪影

CT表现肝脏呈畸形变,PET亦表现为畸形

图6-17 截断伪影

A.截断伪影产生的原因模式图;B.示PET图像,两臂与探测器距离较近,PET图像产生条带状伪影;C.示手臂叠放于头部,致头部右侧额叶高代谢灶(图C中的交叉线)

由于CT的FOV小于PET的FOV,如果人体双臂位于CT的FOV之外而位于PET的FOV之内,就会出现截断伪影,主要是因为位于CT的FOV之外的人体组织未能进行衰减校正。截断伪影多发生于体积较大患者,主要由于CT的扫描野大于PET的扫描野所致,人体双臂部分位于CT的扫描野之内而紧贴PET的探测器,有研究者认为这是由于该区域CT数据与PET数据不匹配导致的,使SUV增加。也有研究者认为,距离PET探测器越近,采集光子的角度就越大,计数率越高,出现系统计数率响应过饱和,真符合事件探测率下降,灵敏度下降,总的计数率增加导致“热区”的出现。手臂的位置加重了X线的散射效应,使衰减校正的精确性相应降低,降低了图像的质量,出现截断伪影。本组资料的截断伪影发生于头部较多见,当手臂叠放于头上时就会发生。

4.其他伪影 高血糖及餐后伪影属于竞争性抑制,血糖增高表现为全身肌肉摄取加重,而病灶和脑部的放射性摄取明显减低,心肌和肝脏的摄取则增加,结果是影响对病灶的观察和判断。注射点外漏和污染较表现为特定部位的“热区”。通过认真细致的准备,可以减少这些伪影发生的机会(图6-18,图6-19)。

图6-18 左臂肘静脉处注射点外漏

图6-19 餐后显像,全身肌肉摄取较重

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