User:Oyluuu/sandbox

Kompyuter tomografiyasida tasvir artefaktlari

Kompyuter tomografiyasidagi tasvir artefaktlari rekonstruksiya qilingan tasvirning KT raqamlari va ob'ektning haqiqiy zaiflashuv koeffitsientlari o'rtasidagi har qanday tafovutni anglatadi. Tasvirni qayta qurish texnologiyasi shundan iboratki, barcha detektorlardan olingan o'lchovlar yig'iladi, shuning uchun tasvirlarda har qanday o'lchov xatolari paydo bo'ladi. Qayta qurish xatolari ham ma'lumotlarning etishmasligi, ham turli xil shovqinlarning mavjudligi tufayli yuzaga kelishi mumkin. Artefaktlar chiziqlar (bitta o'lchovdagi xato), o'chirishlar (kanallar guruhining bosqichma-bosqich og'ishi), halqalar (bitta detektorni kalibrlashdagi xatolar), buzilishlar (spiralni qayta tiklash) ko'rinishida paydo bo'lishi mumkin. Artefaktlarning paydo bo'lishining asosiy sabablari:

-maʼlumotlarni yigʻishda ishtirok etuvchi jismoniy jarayonlar;

- bemor bilan bog'liq omillar;

- uskunaning ishdan chiqishi;

- spiral yoki ko'p qatlamli skanerlash.

Zamonaviy KT skanerlarining dizayn xususiyatlari ba'zida dasturiy ta'minot tomonidan deyarli to'liq tuzatilishi mumkin bo'lgan ba'zi turdagi artefaktlarni minimallashtirishga imkon beradi va tekshirish parametrlarini to'g'ri tanlash tasvir sifatini yaxshilashga yordam beradi. Keling, KTda eng ko'p uchraydigan artefaktlarni ko'rib chiqaylik.

= Jismoniy jarayonlar natijasida yuzaga kelgan artefaktlar = Jismoniy jarayonlar natijasida kelib chiqadigan artefaktlarga radiatsiya qattiqligining ortishi, qisman hajm, foton susayishi kiradi.

Nurni qattiqlashtiruvchi artefakt QDda taxminan 25 keV dan 120 keV gacha energiyaga ega bo'lgan polienergetik (monoxromatik bo'lmagan) rentgen spektridan foydalanish natijasida yuzaga keladi. Ob'ektdan o'tayotganda, past energiyali rentgen nurlari (kam energiyali fotonlar) yuqori energiyalilarga qaraganda tezroq so'riladi. Natijada, rentgen nurlari energiyasining o'rtacha miqdori to'qima orqali o'tadigan ko'proq energiyaga to'g'ri keladi (suyak yumshoq to'qimalarning ekvivalent hajmidan ko'ra rentgen nurlarini susaytiradi). Artefakt tasvirda zich ob'ektlar orasidagi tushkunlik va qorong'u chiziqlar shaklida paydo bo'ladi, bir hil ob'ektning o'rtasida radiatsiyaning chekkalariga qaraganda kuchliroq so'rilishi tufayli yuzaga keladi, chunki. nurlar katta qalinlikdan o'tadi. Nurning qattiqlashishi bilan, nurlanishning susayishi kamayadi va detektorlarda intensivlik oshadi. Shuning uchun ro'yxatga olingan yutilish profili idealdan farq qiladi.

Chiziqlar turli xil zichlikka ega bo'lgan ob'ektlar orasidagi bir hil bo'lmagan qismlarda paydo bo'ladi. Buning sababi shundaki, nur bittadan o'tadi

bir trubka holatidagi ob'ektlardan u har ikkala ob'ektdan boshqa quvur holatida o'tgandagiga qaraganda kamroq zaiflashadi. Ko'pincha artefakt suyaklar yaqinida va kontrast moddalar ishlatilganda paydo bo'ladi.

Qisman hajmli artefaktlarni kamaytirish uchun bir necha yondashuvlar mavjud:

1. Segmentatsiya modeli. Hajm elementlari bir nechta to'qimalar sinfiga tegishli deb taxmin qilinadi va har bir sinfning nisbati baholanadi. Segmentatsiya natijasi kulrang tasvirlar to'plami sifatida ko'rsatilishi mumkin, bu erda kulrang darajalar ovoz balandligi elementini to'ldirish darajasiga mos keladi.

maxsus sinf.

2. Yupqaroq qismlardan foydalanish. Spiralli skanerlashda, bir muncha vaqt xom ma'lumotlar ulardan bo'laklarning qo'shimcha KT tasvirlarini qayta tiklash uchun mavjud bo'lib qoladi.

Fotonni susaytiruvchi artefakt zich ob'ektlar bo'lgan joylarda kuchli tasmalar ko'rinishida ko'rinadi. Shaklda. 13a, chiziqlar gorizontal ravishda joylashtirilgan, chunki bunday nurning tarqalishi bilan zaiflashuv kuchliroq bo'ladi va detektorlarga fotonlar soni etarli emas. Natijada, bu burchak ostida shovqinli proektsiyalar olinadi va rekonstruksiya shovqinni kuchaytiradi, bu esa tasvirdagi gorizontal chiziqlarga olib keladi. Artefaktni naychadagi oqimni oshirish yo'li bilan yo'q qilish mumkin, ammo bu holda bemorning ta'limining dozasi oshadi. Spiral KT da artefaktni yo'q qilish uchun ko'p o'lchovli adaptiv filtrlash usuli qo'llaniladi. Zaiflash chegarasidan yuqori bo'lgan kichik hajmdagi ma'lumotlar uchun tekislash ketma-ket burchaklardagi proektsiyalar o'rtasida amalga oshiriladi, Z-filtri esa spiral skanerlashda ishlatiladi.

KTda tasvirni rekonstruksiya qilish uchun ishlatiladigan proyeksiyalar soni uning sifatini belgilovchi omillardan biridir. Proyeksiyalar orasidagi juda ko'p masofa (kam namuna olish) o'tkir qirralar va kichik ob'ektlar haqidagi ma'lumotlarning yo'qolishiga olib keladi, natijada namunaviy artefakt kam bo'ladi. Artefakt zich strukturaning chetidan cho'zilgan va uning qirralariga parallel ravishda ingichka chiziqlar shaklida ko'rinadi

Subnampalash artefakt diagnostik tasvir sifatiga jiddiy ta'sir qilmaydi, chunki odatda teng oraliqli chiziqlar anatomik tuzilmalarga taqlid qilmaydi. Biroq, nozik tafsilotlarning yuqori aniqligi muhim bo'lsa, undan qochish kerak. Proyeksiyalar soni ortib borishi bilan artefakt kamroq ko'rinadi. trubaning bir aylanishida olingan (ba'zan aylanish tezligini kamaytirish orqali erishiladi). Uni yo'q qilishning yana bir yo'li uskunalar ishlab chiqaruvchilari tomonidan ishlab chiqilgan piksellar sonini oshirishning maxsus usullaridan (detektor ¼ siljish yoki o'zgaruvchan fokusli nuqta) foydalanishdir.

= Bemor tomonidan yuzaga kelgan artefaktlar = Ko'pincha yuqori zichlikka ega bo'lgan narsalar, masalan, metalldan yasalgan, o'rganilayotgan hududda mavjud bo'lib, bu tasvirda chiziqlar ko'rinishidagi artefaktlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Buning sababi shundaki, metallning zichligi skaner ko'rsatishi mumkin bo'lgan normal diapazondan tashqarida bo'lib, to'liq bo'lmagan zaiflashuv profillarini beradi. Ilgari, tomograflar +1000HU yuqori o'lchov chegarasiga ega bo'lib, inson tanasining eng zich tuzilishi bo'lgan quvurli suyakning zaiflashuv qiymatiga to'g'ri keldi. Ammo metall buyumlar suyakdan ko'ra ko'proq zaiflashganligi sababli, kompyuter ularga mumkin bo'lgan eng yuqori qiymatni beradi.

Agar metall ob'ektni qiziqtirgan hududdan olib tashlashning iloji bo'lmasa, artefaktning ta'siri kuchlanishni oshirish yoki tilim qalinligini kamaytirish va shu bilan qisman hajmning ta'sirini kamaytirish orqali kamayishi mumkin. Artefaktni yo'q qilishning yana bir usuli - qayta tiklangan tasvirlarni qayta ishlash algoritmlaridan foydalanish, masalan, metall buyumlarni shaffof emas va ular orqali o'tadigan nurlarga mos keladigan ma'lumotlarni yo'q deb hisoblash. Keyinchalik, bu etishmayotgan ma'lumotlarni topish uchun iterativ usullar qo'llaniladi. Zamonaviy tomograflar uchun yuqori chegarasi +4000HU bo'lgan CT raqamlari shkalasini cho'zish orqali metall artefaktlarning oldini olish mumkin.

Bemorning harakati ham chiziqlar yoki tasvirning xiralashishi ko'rinishidagi artefaktlarni hosil qiladi (16-rasm). Buning sababi shundaki, tasvirni qayta tiklash kompyuterning satrlar va ustunlarga ega bo'lgan piksellar matritsasida zaiflashuv koeffitsienti qiymatlarini tartibga solish qobiliyatiga tayanadi. Agar skanerlashda harakat bor, kompyuter o'lchangan qiymatni tegishli katakchaga joylashtira olmaydi, faqat kiruvchi ma'lumotlarni boshqaradi.

Harakat artefaktlarini kamaytirishning bir qancha usullari mavjud.

1. Tez ma'lumotlarni yig'ish. Skanerlash vaqtini qisqartirishning ikki yo'li mavjud: yurak sikli davriga nisbatan qisqa skanerlash vaqtiga ega yuqori tezlikda tomograflardan foydalanish; ma'lumotlarni yig'ish jarayonini vaqt bilan sinxronlashtirish.

2. Kardio va nafas olish sinxronizatsiyasidan foydalanish.

3. Signallarni qayta ishlash.

KTda harakat artefaktini tuzatish uch qismdan iborat:

1. Fazoviy bir-biriga o'xshash korrelyator yondashuvidan foydalangan holda organlarning harakatidan kelib chiqadigan proektsiyalardagi ma'lumotlarning o'zgarishini aniqlash.

2. adaptiv shovqin bostirgichdan foydalanish organlar harakatining ta'sirini ajratishga yordam beradi; harakat sinogrammasidan foydalanib, ob'ektning harakati bilan buzilgan oddiy sinogrammani baholash mumkin.

3. mos yozuvlar axborot signali bilan korrelyatsiya orqali aniqlaydigan sinogrammaning "ketma-ket sintez texnikasi" yordamida harakat effektlarining bir xil bosqichlariga ega bo'lgan uzluksiz sinogrammalarning fraktsiyalarini qayta ishlaydi.

= Uskuna xatosi = Agar 3-avlod tomograflaridagi detektorlardan biri kalibrlanmagan bo'lsa, u har bir burchak holatida izchil o'qish xatosini beradi, natijada aylana artefakt paydo bo'ladi. Qattiq holatdagi detektorli skanerlar dumaloq artefaktga ko'proq moyil bo'ladi, bu erda detektor qatori ksenon bilan to'ldirilgan va elektrodlar bilan ajratilgan alohida kameralardan iborat. Bir hil fantom yoki havoda ko'rinadigan doiralar (17-rasm), agar uni ko'rsatish uchun keng oyna ishlatilsa, klinik tasvirda ko'rinmasligi mumkin. Biroq, ular diagnostik tasvir sifatini pasaytiradi. Agar markaziy detektor ishlamay qolsa, tasvirning markazida qorong'u nuqta paydo bo'ladi.

Ko'pincha artefaktni skaner detektorlarini kalibrlash orqali yo'q qilish mumkin. Chet detektorlari shikastlanganda, kichikroq skanerlash maydonini tanlash ham artefaktning ta'sirini yo'q qiladi. Barcha zamonaviy tizimlarda qattiq holatdagi detektorlar mavjud, ammo ulardagi dumaloq artefaktlar ehtimoli tashqi sharoitdagi o'zgarishlarni tuzatuvchi dasturiy ta'minot bilan kamayadi.

= Spiral skanerlashda artefaktlar = Spiral skanerlash qatlamli skanerdan ko'ra murakkabroq tasvir buzilishlarini keltirib chiqaradi, bu spiral interpolyatsiya va rekonstruksiya jarayonidan kelib chiqadi. Spiral artefaktlarni kamaytirishning keng tarqalgan usuli Z o'qi bo'ylab qadamni moslashtirishdir : kichik qadam, 180 ° interpolyatsiya (agar tanlov mavjud bo'lsa) va ingichka bo'laklarni skanerlash.

Ko'p qismli spiral skanerlashda interpolyatsiya jarayoni bosqichli skanerdan ko'ra murakkabroq ko'ndalang tasvir buzilishlariga olib keladi. Agar trubaning har bir aylanishi bilan bir necha qator detektorlar rekonstruksiya tekisligini kesib o'tsa, artefakt paydo bo'ladi. Spiralning qadamining ortishi bilan bunday detektor qatorlari soni ortadi va "fan" artefaktlari soni ortadi (18-rasm).

Naychaning bir aylanishida olingan bo'limlar sonining ko'payishi bilan nurning konusning artefakti paydo bo'ladi, chunki kengroq kollimatsiya talab qilinadi va nurlar fan shaklida emas, balki konus shaklida bo'lib, z o'qida ko'proq detektorlarni uradi. kolba va detektorlar bemor atrofida aylanadi, har bir detektor tomonidan yozilgan ma'lumotlar mukammal tekis bo'lak o'rniga ikkita konusning orasidagi hajmga to'g'ri keladi. Bu qisman hajm effektiga o'xshash artefaktlarni beradi, ular ichki qatorlarga qaraganda detektorlarning tashqi qatorlari uchun ko'proq aniqlanadi, chunki. ikkinchisida yozilgan ma'lumotlar tekisroq kesimga to'g'ri keladi (19-rasm). Detektorlar qatorlari soni ortib borishi bilan konus kamayadi. 16-bo'lakli KTlar 4-bo'laklilarga qaraganda bunday artefaktlarga kamroq moyil bo'ladi. Biroq, ularning ishlab chiqaruvchilari bu nur konusning rekonstruksiya qilishning turli shakllariga bog'liq deb da'vo qiladilar.

Ko'p qatlamli yoki 3D tasvirlarda konstruktsiyalarning chetida qadam artefakti paydo bo'ladi, bu rekonstruksiya paytida keng kollimatorlar va bir-birining ustiga chiqmaydigan bo'laklardan foydalanganda paydo bo'ladi. Ular spiral skanerlashda kamroq jiddiy bo'lib, ular bir-birining ustiga tushadigan bo'limlarni qayta tiklashga imkon beradi va tilim qalinligi kamayishi bilan kamayadi.

Ushbu artefaktlarning barchasi tasvir sifatiga turli darajada ta'sir qiladi. Zamonaviy tomograflarning dizayn xususiyatlari dasturiy vositalar yordamida ularni minimallashtirish yoki qisman tuzatish imkonini beradi. Biroq, optimal o'rganish parametrlarini tanlash artefaktlarni minimallashtirishda hal qiluvchi omil hisoblanadi.

O'zMU Fizika fakulteti talabasi Otabekova Oygul tomonidan Wikita'lim loyihasi asosida ma'lumot yig'ildi.