口腔CBCT图像去伪影及降噪技术的研究动态

口腔产业的数字化越来越成为趋势，而口腔CBCT作为数字化口腔产业中的重要一环，与传统螺旋CT相比，具有空间分辨率更高、数据采集时间更短、曝光剂量更小、拍摄成本更低等优点，逐渐成为主流的口腔影像设备。

CT断层成像是现代医学成像发展中的一种最常规的医学检查手段，在口腔CBCT扫描检查时，患者口腔内经常存在金属牙冠，假牙及种植体等高密度衰减物质，导致重建的图像出现严重的金属伪影。这些金属等高密度衰减物质会使穿过其的X射线束硬化，到达探测器的光子数不足，以及金属与组织交界位置的投影数据变化剧烈、不连续，存在问题的投影经过滤波反投影后会出现暗带伪影，条状伪影和细条纹噪声干扰等现象，即金属伪影。金属伪影使得组织和伪影难以区分，严重影响成像质量，对医生阅片造成很大干扰和困难，严重影响了医生的检查诊断和牙齿种植。

深圳市菲森科技有限公司公开了一种口腔锥形束CT图像的金属伪影去除方法和系统，包括：获取原始投影Porg、重建图像Iorg、无金属图像Inon-metal与线性插值校正图像Ili_correct，并计算得到先验信息图像Iprior；根据先验信息图像Iprior计算伪影信息图像Istreak，并对原始投影Porg进行去伪影修正，得到去除伪影的修正投影图Pprior_correct；根据去除伪影的修正投影图Pprior_correct，从投影域和重建图像域进行图像融合，得到去除伪影的重建图像Icorrect2；将原始重建图像Iorg中的金属部分回填至去伪影重建图像Icorrect2的金属区域，可得到去除金属伪影的最终图像Ifinal_correct^[1]。

南京国科医工科技发展有限公司提出一种基于先验图像的锥束CT金属伪影校正算法，先对含金属伪影的重建图像进行双边滤波、金属阈值分割、组织聚类等预处理，获得金属图像和先验图像；再对金属图像和先验图像进行正向投影，获得金属投影区域和先验投影数据；然后对金属投影区域进行修复，获得修复的投影数据；最后利用解析重建算法对修复的投影数据进行重建，得到中间重建图像，与第一步分割出的金属图像进行融合，获得最终的校正图像^[2]。

美亚光电CBCT运用混合脉冲射源技术，避免了直流模式下持续照射可能造成的辐射剂量超标，实现低剂量扫描模式下高清稳定成像；采用人工智能技术优化图像，用“智能降噪”技术降低图像噪声和颗粒感，提升图像清晰度^[3]。

北京朗视的CBCT基于深度学习的超高分辨率重建算法，在大幅降低辐射剂量的情况下，重建清晰的三维CT影像。在患者接受的辐射剂量降低的情况下，仍可获取高清影像^[4]。

美国ELEKTA INC公开了一种使用深度卷积神经网络来改善锥形束CT图像质量的方法，包括使用投影空间方法或者图像空间方法来训练DCNN以减少一个或更多个伪影。投影空间方法包括：从一组患者中的每个患者收集受伪影影响的CBCT投影空间图像和相应的伪影减少的CBCT投影空间图像。图像空间方法包括：从一组患者收集多个CBCT患者解剖图像和相应的配准的CT解剖图像，以及使用多个CBCT解剖图像和相应的伪影减少的CT解剖图像来训练DCNN以从CBCT解剖图像中除去伪影^[5]。

意大利的New Tom公司开发了一种CBCT图像自适应金属伪影减少（aMAR）的算法，减少了由汞合金、植入物或其他金属元素产生的可能影响图像质量的伪影^[6]。

美国Envista公司的DEXIS口腔CBCT采用 MAR 技术获得更清晰的图像，特别优化了根管填充的牙齿成像。采用五点患者定位以减少运动伪影，准确定位并安静地保持位置：通过自动操作的定位激光灯确认正确定位。坚固的5点定位系统可减少患者移动。开放式产品设计便于查看和定位患者。安全的5点定位系统带有下巴托、咬块、头枕、前额和两个太阳穴，可减少患者活动^[7]。

 

参考文献

[1] 深圳市菲森科技有限公司. 一种口腔锥形束CT图像的金属伪影去除方法和系统[P].中国专利：CN113781595A, 2021-08-26.

[2] 南京国科医工科技发展有限公司. 一种基于先验图像的锥束CT金属伪影校正算法[P].中国专利：CN111815521A, 2020-05-27.

[3] 美亚光电CBCT. https://www.meyer-medical.com/product-detail/20

[4] 北京朗视四合一智能口腔CBCT. https://m.largev.com/col.jsp?id=117

[5] ELEKTA INC. Image quality in cone beam computed tomography images using deep convolutional neural networks [P].美国专利：US10573032B2, 2018-04-27.

[6] GiANO HR.https://www.newtom.it/media/products/product/brochure/NEWTOM_GianoHR_2021_DC_11GB.pdf

[7] DEXIS™ OP 3D™ Pro. https://dexis.com/en-eu/dexis-op-3d-pro#downloads