Принципы конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ-визуализации) в стоматологии
а) История развития. С конца 1980-х годов с помощью обычных томографических аппаратов и мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) начали применять трёхмерную визуализацию для имплантации зубов. Использование МСКТ в стоматологии ограничено из-за высокой дозы облучения и высокой стоимости аппаратов. Кроме того, анизотропные воксели изображения в МСКТ приводят к реформатным изображениям с меньшей точностью, чем у оригинальных аксиальных срезов.
Конусно-лучевая компьютерная томография (КЛКТ) — это современная цифровая технология визуализации, которая использует аппарат объёмного сканирования и генерирует трёхмерные данные области интереса при более низкой дозе облучения и стоимости оборудования наряду с более высоким пространственным разрешением по сравнению с МСКТ. Первым КЛКТ-томографом для челюстно-лицевой области, разработанным в конце 1990-х годов, был NewTom 9000 (Quantitative Radiology, Верона, Италия).
Изначально он был представлен на европейском рынке, а в Соединённых Штатах стал доступен с 2001 года. Этот аппарат имел конструкцию, аналогичную МСКТ, требовавшую нахождения пациента в положении лёжа на спине во время сканирования, но использовал дентальную рентгеновскую трубку. Он сканировал всю челюстно-лицевую область, вращаясь на 360°, получая объём 15x15 см. Детектор представлял собой оптический усилитель изображения, подключённый к ПЗС-матрице, использующей 8-битный сенсор (256 оттенков серого).
В тот же период был разработан аппарат с меньшим полем зрения (ПЗ), прототип назывался Ortho-CT. В его основе был панорамный томограф Scanora (Soredex Corp., Хельсинки, Финляндия), и он был спроектирован так, чтобы пациент сидел во время сканирования. Конструкция этого аппарата была передана J. Morita MFG (Киото, Япония) в 2000 г. В 2001 г. он был представлен в Японии под названием 3D Accuitomo, а в 2002 г. устройство было выпущено на европейский рынок. Поле зрения представляло собой цилиндр размером 3x4 см.
С тех пор технология КЛКТ быстро развивалась, и вскоре после её появления на рынке появилось уже несколько производителей. Томограф следующего поколения был оснащён 12-битными датчиками (4096 оттенков серого) и различными ПЗ; увеличение количества оттенков серого привело к резкому улучшению качества изображения. Введение плоскопанельных датчиков с аморфным кремнием (в 2004 году Imaging Sciences International), а также эволюция в генераторах рентгеновского излучения, алгоритмах реконструкции и вычислительной мощности за последнее десятилетие способствовали появлению еще большего числа КЛКТ-сканеров, обеспечивающих лучшее качество изображения, меньшее время сканирования и сниженную дозу излучения.
На сегодняшний день доступны около 50 различных аппаратов от примерно 20 производителей из семи стран. Теперь доступны множество ПЗ и настроек пространственного разрешения, основанных на потребностях клинициста. В зависимости от модели, пациент сидит, стоит или лежит на спине во время сканирования. Несколько систем также предлагают гибридное решение, объединяющее КЛКТ и цифровую панорамную томографию зубных рядов, а иногда ещё и традиционную цифровую цефалометрию (телерентгенографию).
(Слева) На рисунке показана схема выполнения КЛКТ-сканирования, отображающая источник излучения, генерирующий конусообразный пучок, и 2D-детектор, синхронно перемещающиеся вокруг головы пациента.
(Справа) Во время съёмки создается серия 2D-изображений, полученных с разных углов. Компьютер объединяет информацию из проекционных данных и применяет сложные алгоритмы для восстановления набора трёхмерных данных тканей пациента.
(Слева) Рисунок показывает, что набор трёхмерных данных тканей пациента составлен из вокселей (кубовидные елиничные элементы). В КЛКТ воксели изотропны, то есть имеют одинаковый размер во всех трёх плоскостях. Это обеспечивает одинаковое пространственное разрешение вдоль любой оси объёма КЛКТ.
(Справа) Рисунок показывает, что набор трёхмерных данных можно рассматривать и как объёмное изображение и как секционные изображения в любой плоскости. Пространственное разрешение объёмных и секционных изображений во многом зависит от размеров вокселей.
(Слева) Рисунок показывает, что поле зрения (ПЗ) соответствует размеру изображения и может изменяться по высоте или диаметру. Многие КЛКТ-аппараты лают возможность использовать несколько ПЗ в зависимости от диагностической задачи. Малые и средние зоны сканирования имеют размер <10 см, а большие зоны сканирования — >10 см.
(Справа) Аксиальные КЛКТ-проекции нижней челюсти представляют малую зону сканирования, ограниченную несколькими зубами (А), среднее ПЗ, охватывающее большую часть нижней челюсти и дыхательных путей (В), и большое ПЗ, включающее всю нижнюю челюсть, дыхательные пути и шейный отдел позвоночника (С).
б) Принципы получения КЛКТ-изображения:
1. Сбор данных. Аппараты конусно-лучевой компьютерной томографии состоят из источника рентгеновского излучения и двухмерного детектора/датчика, которые вращаются вокруг головы пациента (угол вращения обычно варьирует от 180° до 360°). Пучок рентгеновского излучения конусовидной формы направляется прямо на пациента и проходит сквозь него, проецируясь на область детектора. Весь набор объёмных данных получается за один оборот вокруг пациента. Круглый или прямоугольный коллиматор ограничивает размеры пучка в соответствии с размером датчика; некоторые аппараты могут коллимировать пучок в соответствии с анатомической областью интереса.
Во время сканирования делается серия двухмерных снимков (в диапазоне ~180-600 снимков, хотя на некоторых аппаратах их количество может достигать ~1000), которые называются базовыми/проекционными изображениями или необработанными данными. Время сканирования варьирует от 5 до 40 секунд; характер излучения может быть пульсирующим (совпадающим с активацией детектора) или непрерывным. КЛКТ использует низкие значения силы тока в диапазоне от 1 до 15 мА. Пиковое напряжение (кВ) обычно находится в диапазоне от 85 до 120 кВ.
МСКТ, для сравнения, обычно требует 80-150 мА и 120-250 кВ для челюстно-лицевой области. Однако с продолжающимся развитием технологий МСКТ и КЛКТ, наблюдается поступательное постепенное снижение значений параметров экспозиции.
2. Тип датчика. Рентгеновский датчик/детектор представляет собой цифровой приёмник, который преобразует попадающее на него рентгеновское излучение в электрические сигналы (которые затем компьютером преобразуются в двухмерное изображение). В КЛКТ используются два типа детекторов: усилители изображения (УИ) с ПЗС-матрицей (или CCD) и более современные плоскопанельные детекторы (ППД).
Фундаментально конструкция ППД состоит из экрана сцинтиллирующих кристаллов, встроенных в твёрдотельный аморфный кремниевый (a-Si: Н) или селеновый слой с тонкоплёночными транзисторами (ТПТ) на фотодиодной матрице или, в последнее время, на комплементарной металл-оксид-полупроводниковой (КМОП) матрице. ТПТ ретранслируют интенсивность сигнала пропорционально накопленному заряду в матрице фотодиода, который, в свою очередь, пропорционален падающим рентгеновским фотонам на сцинтиллирующий слой.
ППД, используемые в большинстве сканеров КЛКТ, содержат иодид цезия (CsI) в качестве сцинтиллирующего материала. Сцинтилляторы CsI обеспечивают превосходное пространственное разрешение и служат в качестве оптоволоконного проводника для передачи интенсивности сигнала на фотодиодную матрицу.
В общем УИ дешевле, чем ППД, но они подвержены искажениям и потенциальному влиянию изменяющегося магнитного поля. ППД обладают большей чувствительностью к рентгеновскому излучению, чем УИ и поэтому имеют потенциал для снижения дозы облучения; они также имеют более высокое качество изображения и менее громоздкие, чем УИ.
3. Размер датчика и зона сканирования. Поле зрения (ПЗ) — это объём информации об анатомии или объём сканирования, который доступен для КЛКТ-аппарата. Геометрически ПЗ представляет собой цилиндр (ППД) или сферу (УИ). Её размеры зависят от размера и формы датчика, проекционной геометрии пучка и способности аппарата коллимировать пучок. Некоторые КЛКТ-системы предлагают предустановленные ПЗ или изменяемые ПЗ для конкретной цели, от нескольких сантиметров до реконструкции всего размера головы. Коллиматор ограничивает рентгеновский пучок до размеров интересующей области, тем самым уменьшая ПЗ.
Обычно датчик является самым дорогим компонентом оборудования КЛКТ; чем больше датчик, тем дороже система. Во многих из новейших устройств КЛКТ установлены детекторы меньших размеров, которые предлагают ограниченное ПЗ. ПЗ в некоторых из этих аппаратов может увеличиваться путем «сшивки» вместе 2 или более соседних сканирований; однако из-за перекрытия некоторых регионов сшитые сканы приводят к большей дозе облучения, чем в случае с одним сканированием большей области.
4. Реконструкция изображения. Исходный набор данных, полученный при сканировании, подвергается обработке серией математических алгоритмов. Чаще всего используется модифицированный алгоритм Фельдкампа для реконструкции набора цифровых трёхмерных данных (цилиндрической или сферической формы), которые уже можно будет визуализировать на экране компьютера. Время, требуемое для этого процесса, варьирует от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от аппаратного и программного обеспечения конкретного КЛКТ-аппарата и количества изображений, генерируемых во время сканирования.
5. Вексель. Воксель (элемент объёма) — это единичный элемент в трёхмерном изображении. Он, в частности, определяет достижимый уровень детализации изображения. Воксель трёхмерного изображения соответствует пикселю двухмерного изображения. Цифровой объём состоит из множества векселей, сложенных в строки и столбцы. Основное отличие между КЛКТ и МСКТ — это изотропная (одинаковые размеры по трём плоскостям X, Y и Z) природа вокселей в КЛКТ. При КЛКТ-сканировании это позволяет изображениям быть восстановленными с высокой точностью в любой плоскости.
Кубический воксель в КЛКТ имеет размеры в диапазоне от 0,075 до 0,4 мм (в некоторых аппаратах может достигать 0,6 мм) по каждой стороне. Каждому векселю присваивается значение оттенка серого, которое соответствует значению уровня затухания отображаемой ткани или пространства.
6. Отображение и форматирование изображений. После того как исходные данные были восстановлены в набор трёхмерных данных, используется программное обеспечение переформатирования для получения секционных изображений в трёх взаимоперпендикулярных плоскостях (аксиальной, корональной, сагиттальной). Мультипланарная реформация (МПР) разрешает секционирование данных в любой неортогональной (косой или криволинейной) плоскости; таким образом, можно получить панорамное секционное изображение. Аналогично для оценки морфологии кости при планировании имплантации можно получить серию кроссекционных изображений, перпендикулярных зубной дуге.
Увеличение толщины ортогональных или МПР-секций можно использовать для имитации проекций обычных внеротовых радиограмм, таких как панорамная томография и телерентгенограмма. Такие реконструкции из массива данных КЛКТ не страдают от увеличения или искажения, которые присущи обычным радиограммам. Таким образом, программные средства измерения позволяют точно измерять расстояния и углы на этих изображениях.
Существует несколько методов объёмной визуализации, включающих в себя объёмный рендеринг, проекцию с затенённой поверхностью (SSD — shaded surface display) и проекцию максимальной интенсивности (MIP - maximum-intensity projection). Объёмный рендеринг — это метод визуализации, который создаёт трёхмерное восприятие всего набора данных. Применяемый алгоритм использует все полученные данные и задаёт векселям значения разных цветов и уровней прозрачности, основываясь на значениях их ослабления (уровни серого), чтобы усилить различия между структурами.
Эта функция особенно полезна для оценки пространственных взаимоотношений между структурами. Множество интерактивных режимов отображения можно создать различными регулируемыми параметрами в программном обеспечении. В методе SSD для каждого типа ткани, требующего дифференцирования, используется разброс пороговых величин на основе значений ослабления этих тканей. Воксели со значениями ослабления за пределами заданного диапазона не отображаются. Ограничение фиксированного порога значений снижает применимость этого метода.
MIP — это особый тип рендеринга, где изображения создаются путём отображения только самого высокого значения вокселя в пределах выбранной толщины объёма. Сегментация объекта, которая относится к извлечению конкретных частей или тканей, представляющих особый интерес по сравнению с окружающими структурами, может быть выполнена в объёме для лучшей визуализации и анализа выбранных структур.
Набор данных КЛКТ можно преобразовать в стандартный формат радиологии, то есть в формат стандарта цифровой визуализации и связи в медицине (DICOM). Изображения в этом формате можно экспортировать в различные сторонние программы для специальных анализов и процедур, таких как анализ местоположения имплантата, моделирование хирургического шаблона для получения заключения стоматологических и челюстно-лицевых радиологов.
7. Глубина цвета. Количество оттенков серого, которое может создать КЛКТ-система, представлено глубиной цвета. Последнее поколение КЛКТ-аппаратов формирует 14- или 16-битные изображения, которые соответствуют 214 (то есть 16.384) и 216 (то есть 65.536) оттенкам серого соответственно. Компьютерные (не специализированные медицинские) мониторы, используемые для визуализации объёма, могут отображать только 8 бит, то есть, 28 (256) оттенков серого.
Для максимизации информации, полученной из набора данных, изображения любой области можно оптимизировать для диагностической задачи путём регулировки яркости и контраста (то есть, изменения уровня и ширины окна отображения соответственно).
(Слева) Аксиальный реформат КЛКТ показывает пример аппаратно сшитого объёма, который состоит из 3 отдельных малых сферических объёмов.
(Справа) Объёмный рендеринг КЛКТ показывает объём, сшитый программным обеспечением. Меньшие объёмы двух отдельных областей (А и В) объединяются в программном обеспечении (С) и сшиваются для получения большего объёма (D). Возможность сшивания объёмов предполагает преимущество создания большего ПЗ с помощью детектора малых размеров.
(Слева) Типичный экранный вид показывает секционные изображения в трёх ортогональных плоскостях и трёхмерный объёмный рендеринг большого ПЗ. Изображения по часовой стрелке от верхнего левого угла — аксиальное, сагиттальное, объёмный рендеринг и корональное. Все последующие КЛКТ-изображения импортированы из программы Invivo 5 (Anatomage, Inc.).
(Справа) Изображение показывает пример аксиальной проекции (реформата) КЛКТ. Аксиальную проекцию можно получить в любом месте по всей высоте объёма в плоскости перпендикулярной сагиттальной и корональной проекциям.
(Слева) На рисунке показан пример коронального реформата КЛКТ. Корональный реформат можно получить в любом месте по всей толщине объёма в плоскости параллельной коронарному шву черепа.
(Справа) На изображении показан пример сагиттального реформата КЛКТ. Сагиттальный реформат можно получить в любом месте по всей толщине объёма в плоскости параллельной сагиттальному шву черепа
(Слева) Аксиальный реформат (A) показывает нижнюю челюсть с линиями оси координат. Наклон линий координат относительно ортогональных плоскостей головы позволяет получать корональные (B) и парасагиттальные (С) косые проекции, соответствующие осям координат перпендикулярным и параллельным телу нижней челюсти соответственно.
(Справа) Трейсинг аксиальной проеции (А) вдоль криволинейной плоскости параллельной кривизне челюсти, создает панорамный реформат (В) и поперечные к нему кроссекции (C). Можно выделить (трассировать) нижнечелюстной канал (красный).
(Слева) Увеличение толщины слоя ортогональной или любой другой проекиии МПР создаёт псевдосуммационные изображения. Можно смоделировать проекции обычных внеротовых снимков, таких как боковые (А) или переднезадние (В) цефалометрические (телерентгенографические) или панорамные (С) снимки.
(Справа) Различные способы трёхмерного рендеринга могут быть использованы для визуализации трёхмерного объёма (воздух/мягкие ткани/твёрдые ткани) различными способами с помощью настраиваемых инструментов отображения. Объём можно визуализировать по любому выбранному углу обзора, а измерения могут выполняться в интерактивном режиме.
(Слева) Сегментирование зубного ряда (вид спереди) и (вид сверху) показывает положение поражённых клыков верхней челюсти (розового и жёлтого) и их взаимосвязь с соседними зубами.
(Справа) Сегментирование зубов нижней челюсти и канала нижнечелюстного нерва показывает связь канала с импактным третьим моляром (фиолетовый). Сегментирование позволяет извлекать интересующие анатомические области для лучшей визуализации пространственных взаимоотношений.
в) Качество изображения. Качество изображения является относительной величиной, которая описывается субъективной оценкой изображения для конкретных диагностических задач. В изображениях КЛКТ ухудшение качества изображения имеет место из-за воздействия шума, артефактов (например, от металла) и рассеянного излучения.
1. Шум изображения. Шум — это несовместимое распределение сигнала, которое проявляется в виде несогласованных значений ослабления (серого) в проекционных изображениях. Он отображается как «зернистость» изображения. На реконструированных изображениях КЛКТ присутствуют 2 типа шума: аддитивный шум (обусловленный ошибками округления или электрический шум) и фотонный шум (квантовый шум).
Для снижения уровня облучения КЛКТ-аппараты работают с гораздо меньшими значениями силы тока, чем МСКТ и, следовательно, имеют больший квантовый шум по сравнению с МСКТ, что приводит к большей степени зернистости изображений.
2. Рассеивание. В идеальной радиографической системе будут фиксироваться только фотоны (рентгеновские), идущие непосредственно от источника к детектору. Рассеяние обусловлено тем, что фотоны отклоняются от своего первоначального пути после взаимодействия с материей. Когда эти фотоны достигают детектора, они неравномерно увеличивают уже зафиксированную интенсивность тканей. Это уменьшает контрастность и ухудшает качество изображения. Чем больше детектор или ПЗ, тем выше вероятность того, что на него будут воздействовать рассеянные фотоны.
Поскольку КЛКТ использует конусообразный пучок и двухмерный детектор, рассеивание излучения оказывает большее влияние на изображения КЛКТ, чем на изображения МСКТ.
(Слева) Боковые и фронтальные объёмные рендеринги и секционные изображения в ортогональных плоскостях показывают наложение двух объёмов КЛКТ друг на друга (до и после ортогнатической хирургии). Послеоперационный набор данных выделен синим. Наложение позволяет сравнивать наборы данных, полученные в разное время, и выдвигать на первый план результаты лечения.
(Справа) Наложение КЛКТ-скана с клинической фотографией иллюстрирует взаимосвязь профилей твёрдых и мягких тканей.
(Слева) КЛКТ имеет низкое пространственное разрешение по сравнению с внутриротовой радиографией. Пространственное разрешение внутриротовой радиографии плёночной (А) и цифровой (В) составляет ~20 пл/мм и 8-20 пл/мм соответственно. Пространственное разрешение изображений КЛКТ (С, D) изменяется от 1,25 до 6,5 пл/мм (что соответствует размерам вокселей 0,4-0,076 мм).
(Справа) Изображения показывают кроссекции КЛКТ того же региона с разными размерами вокселей. Увеличение размера вокселя связано с уменьшением пространственного разрешения.
(Слева) Изображения показывают парасагиттальные проекиии в МСКТ в костном окне с размером вокселя 0,3х0,3x0,6 мм и КЛКТ с размером вокселя 0,3 мм. Обратите внимание на разницу в пространственном разрешении между двумя изображениями. Из-за изотропного характера вокселя КЛКТ любая проекция МПР имеет высокую точность.
(Справа) Кроссекционные КЛКТ-изображения с размером вокселя 0,09 мм (слева) показывают нечёткую границу канала. Отображение той же проекции, только в режиме MIP с толщиной слоя 2 мм (справа), демонстрирует улучшенную визуализацию канала.
г) Факторы, влияющие на качество изображения КЛКТ:
1. Пространственное разрешение. Пространственное разрешение изображения, измеряемое в парах линий на миллиметр (пл/мм)— это способность различать мелкие детали или различать два разных объекта, которые находятся близко друг к другу. Высокое пространственное разрешение приводит к получению резко очерченной границы раздела между двумя оттенками серого. Пространственное разрешение КЛКТ-скана выше, чем у МСКТ, но ниже, чем у внутриротового снимка. Факторы, влияющие на пространственное разрешение:
• Размер вокселя: меньшие размеры вокселя приводят к более высокому пространственному разрешению при условии увеличения экспозиции для поддержания адекватного качества изображения. Сканирование для диагностических задач, требующих высокого уровня детализации, должно проводиться с меньшими размерами вокселей. Малые ПЗ часто связаны с уменьшенными размерами вокселей, что способствует увеличению их пространственного разрешения. КЛКТ-сканы (размер вокселя ~ 0,075-0,4 мм) имеют лучшее пространственное разрешение по сравнению с МСКТ (размеры вокселя 0,6-1 мм).
• Шум изображения: наличие большого количества шума на изображении может ухудшить его общее качество, придав ему зернистый вид, маскируя, таким образом, тканевые границы и уменьшая пространственное разрешение. Увеличение количества используемого излучения уменьшает шум и может, таким образом, увеличивать пространственное разрешение.
• Другое: движения пациента, размер фокального пятна, проекционная геометрия пучка и число базовых изображений также влияют на пространственное разрешение.
2. Контрастное разрешение. Контрастное разрешение изображения заключается в его способности надёжно отображать тонкие различия между тканями различной радиоплотности. Высококонтрастное разрешение приводит к получению отчётливой разницы между оттенками серого. Факторы, влияющие на контрастное разрешение:
• Шум изображения и рассеивание: сканирование с повышенным уровнем шума и рассеивания затрудняет надёжную дифференциацию смежных тканей, что снижает контрастность изображения. Сканы больших ПЗ имеют более низкое контрастное разрешение, которое может быть отчасти объяснено большим рассеиванием излучения в больших ПЗ.
• Параметры экспозиции: уменьшенные значения кВ и мА, используемые в КЛКТ, приводят к снижению контрастности. Увеличение этих значений улучшало бы контрастное разрешение, но также привело бы к увеличению дозы облучения для пациента.
Из-за вышеупомянутых факторов КЛКТ-изображения имеют худшее контрастное разрешение по сравнению с МСКТ и поэтому по ним невозможно адекватно дифференцировать мягкие ткани друг от друга. Это ограничивает диагностическое использование КЛКТ главным образом областью диагностики кальцинированных тканей (костных структур и зубов) и возможностью поверхностной визуализации мягких тканей. Разделение твёрдых и мягких тканей не требует высококонтрастного разрешения.
(Слева) Аксиальные реформаты на уровне нижней челюсти из МСКТ в мягкотканном окне. КЛКТ показывают, что мягкие ткани разной плотности хорошо видны при МСКТ, но неразличимы при КЛКТ из-за низкого контрастного разрешения.
(Справа) Аксиальные реформаты на уровне нижней челюсти МСКТ в костном окне и КЛКТ показывают разницу в общем качестве изображения. КЛКТ присущ повышенный уровень шума, поскольку её получение происходит при гораздо более низком значении силы тока, чем при МСКТ.
(Слева) Аксиальная КЛКТ-проекиия на уровне окклюзионной плоскости демонстрирует выраженные артефакты «увеличения жёсткости пучка/потери данных» и полосовидные артефакты, вызванные стоматологическими реставрациями и литыми металлическими коронками. Полосовидные артефакты отображаются как светлые и темные линии и полосы, проходяшие через изображение.
(Справа) Сагиттальный реформат КЛКТ нижней челюсти показывает артефакты увеличения жёсткости пучка, вызванные наличием штифтов и металлического каркаса металлокерамической коронки. Обратите внимание на увеличение жёсткости пучка на границе между реставрациями и зубами, а также реставрациями и костью.
(Слева) Артефакты движения КЛКТ отображаются как двойные контуры и размытие вокруг структуры и могут усиливаться с увеличением времени сканирования. Двойные края видны на аксиальном реформате (А) и кроссекциях нижней челюсти (В), а также в паракорональном (С) и парасагиттальном реформате мы шелкового отростка (D).
(Справа) Аксиальный реформат КЛКТ показывает примеры кольцевых артефактов. Кольцевые артефакты отображаются в виде светлых или темных концентрических колец с центром у оси вращения. Они вызваны некалиброванными элементами детекторов.
3. Артефакты. Артефакты — это видимые ошибки, возникающие при получении объёмных данных, которые недостоверно представляют соответствующие области в отображаемом объекте. Чаще всего они выглядят как штрихи, линии и тени, ориентированные вдоль проекционной линии, и обычно появляются из-за несоответствий между физическим процессом визуализации и математическими предположениями в алгоритмах реконструкции. При наличии артефактов изображение не является точным представлением исследуемого объекта.
Артефакты могут вызвать ухудшение качества изображения и привести к маскировке истинной анатомии; выраженные артефакты могут сделать изображения непригодными для диагностики. Хотя КЛКТ имеет менее жёсткие артефакты от металлов по сравнению с МСКТ, некоторые дополнительные артефакты появляются в объёме КЛКТ из-за использования конусной геометрии пучка и его более низких энергетических уровней. Ниже перечислены наиболее известные артефакты в КЛКТ.
Артефакты «увеличения жёсткости пучка»/«потери данных»: Эти артефакты возникают в случае, когда ослабление излучения больше в центре объекта, чем вокруг его края. Наиболее часто они вызываются материалами высокой плотности, такими как металлические реставрации и имплантаты. Эти артефакты проявляются в виде темных «чашеобразных» областей или широких тёмных полос, примыкающих к объектам высокой плотности или испускающих их. Структура кости или зубов, прилегающих к объектам с высокой плотностью, может выглядеть «выжженной» или отсутствующей.
Полосовидные артефакты: полосатость наиболее часто вызывается объектами с высоким атомным номером, такими как амальгамовые реставрации и металлы литых ортопедических конструкций. Эти артефакты имеют вид светлых и тёмных линий, исходящих от такого объекта.
Артефакты усреднения частичного объёма: усреднение частичного объёма проявляется в том случае, когда изображение вокселя содержит в себе более одного типа ткани. Результирующее значение серого такого вокселя становится представлением характеристик ослабления всех тканей в нём, что приводит к значению серого, не представляющего какой-либо конкретной ткани. Таким образом, раздел или граница тканей могут казаться затуманенными или размытыми, без резкого разграничения. Этот тип артефакта появляется тем чаще, чем больше размер вокселей.
Кольцевые артефакты: они выглядят как концентрические кольца, центрированные вокруг оси вращения, и появляются, как правило, из-за наличия дефектного пикселя в детекторе. Малые ППД с осью детектора, смещённой относительно центра вращения аппарата, также могут привести к кольцевому артефакту в аксиальной плоскости.
Артефакты движения: артефакты движения вызываются движением пациента во время экспозиции рентгеновского излучения. В тяжёлых случаях артефакты выглядят как размытость или двойные контуры, что способствует уменьшению пространственного разрешения и общего качества изображения. Несмотря на все приспособления для фиксации пациента во время сканирования, артефакты движения представляют проблему КЛКТ-визуализации, особенно при большом времени сканирования.
Другое: алгоритмы реконструкции и проекционная геометрия пучка также могут создавать артефакты. Для уменьшения артефактов в КЛКТ разрабатываются алгоритмы постобработки и более совершенные методы реконструкции.
5. КЛКТ-томограф. Определённое влияние на качество изображения оказывает конкретный аппарат КЛКТ с его детектором, соответствующим алгоритмом восстановления изображения из первичных проекций и фильтрами постобработки данных. Эффекты от вышеупомянутых факторов, влияющих на качество изображения, можно предугадать только при рассмотрении конкретного аппарата КЛКТ. Невозможно достоверно прогнозировать отличия в качестве изображения между различными аппаратами КЛКТ.
г) Значение плотности в КЛКТ. Шкала Хаунсфилда (ШХ) является стандартизированной шкалой в МСКТ, которая представляет относительную плотность тканей тела в соответствии с калиброванной шкалой уровня серого. В наборе данных КЛКТ зафиксированные значения плотности соответствуют только значениям шкалы серого и не коррелируют со ШХ. Описание плотности тканей по ШХ в КЛКТ недостоверно, потому что на значения влияют конкретный сканер КЛКТ, параметры визуализации, а также размер и положение ПЗ. По сравнению с большими ПЗ, небольшие ПЗ имеют существенные неточности в значениях плотности из-за влияния структур, расположенных вне области интереса. Кроме того, точность значений плотности КЛКТ также зависит от артефактов изображения и увеличения уровня рассеянного излучения (причиной которого могут быть размеры пациента), создаваемого КЛКТ-сканерами.
