一文讲清显微CT伪影成因与解决方案！（建议收藏）

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作者：复纳科技

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关键词：显微CT，伪影，Micro-ct，Neoscan

日期：2025-07-07

在显微 CT 扫描过程中，图像中常常会出现一些非样品真实结构的信息干扰，如环形条纹、模糊阴影、重影、亮斑等。这些现象统称为“伪影”（artifact），是成像系统在采集、重建或样品准备等环节中引入的误差信号。

伪影不仅影响图像质量，还可能导致结构识别错误或定量分析偏差，影响科研、检测与产品开发的准确性。因此，深入理解显微 CT 图像中的伪影类型、成因与应对策略，对于保障数据可靠性至关重要。

Part1. 什么是伪影？为什么会出现？

从定义上看，伪影是指在显微 CT 图像中出现的、并不属于样品本身的结构信息。这些干扰往往来源于设备校准、X 射线物理特性、样品制备、扫描参数设置或重建算法等方面。

具体而言，显微CT伪影的出现，可能是探测器响应不均引发的信号异常，也可能是射线在穿透高密度区域时发生的能谱变化，还可能是样品在扫描过程中发生了轻微移动。换句话说，成像过程中的每一个环节都可能成为“伪影制造者”。

Part2. 显微CT中常见的伪影类型与解决策略

01环状伪影（Ring Artifact）

环状伪影是最常见的一种伪影，通常表现为以旋转轴为中心的圆或者弧。显微 CT 所使用的探测器会有一定几率出现像元通道的缺陷或对射线的非线性强度响应，从而导致探测器中某些像元对射线响应不一致。在成像时，探测器上单个像元对应一条光线的数据，由于射线源和探测器始终绕旋转轴做圆周运动，因此响应不一致的像元绕旋转轴旋转一周后，异常投影数据的叠加就形成了圆环，在重建图像中就会形成环状伪影。若探测器上出现连续异常像元，那么环状伪影就会存在一定的宽度，这类环状伪影在重建图像中会表现得异常明显【1】。
应对措施一般包括：

启用图像重建软件中的环状伪影抑制功能；
定期进行探测器响应一致性校准；
在条件允许的情况下，通过调整样品位置或旋转中心，避免固定伪影叠加。

环状伪影示意图

（a）（b）环状伪影示意图；（c）环状伪影的成因。图片来源于文献^【1】

02 射线硬化伪影（Beam Hardening）

射线硬化伪影通常表现为图像中心偏暗、边缘模糊或出现晕圈。这种伪影源于 X 射线的多能谱特性——当穿过高密度材料时，低能成分被优先吸收，剩余射线平均能量升高，导致图像中灰度分布出现偏差。

应对措施一般包括：

使用金属滤片（如铝或铜）过滤低能射线，提高管电压增强穿透能力；
启用软件中的“Beam Hardening Correction”功能等；
在复杂样品中，还可采用模拟校正模型进行更精准的补偿。

射线硬化伪影，左图未校准，右图已校准。图片来源于文献^【1】

03 金属伪影（Metal Artifact）

当样品中存在高密度金属区域时，图像中可能出现放射状明暗条纹、拉丝状干扰或“星芒”效应。这是因为金属对 X 射线的吸收极强，极端的灰度反差会使常规重建算法难以还原真实边界。

应对方法通常包括：提高电压以增强穿透力、增加滤片削弱低能成分、采用金属适应算法进行重建，或在重建过程中对高密度区域设置掩膜处理。

金属删除技术减少了多种不同类型的金属伪影。图片来源于文献^【2】

04 运动伪影（Motion Artifact）

若样品在扫描过程中发生轻微移动，例如因振动、热胀冷缩或固定不牢，图像中就可能出现模糊、重影或边界错位。这类伪影常见于扫描时间较长或样品形态不稳定的情况。

解决思路是确保样品固定牢靠，使用泡棉、胶泥等缓冲材料稳定支撑，必要时缩短扫描时间以减少运动风险。对于特殊样品（如湿润组织或活体），可考虑采用快速扫描或运动补偿重建算法。

运动伪影示意图

值得一提的是， Neoscan 显微CT 在应对伪影成像方面的解决方案是无与伦比的。它能够自动进行优化处理。这意味着，无论是由于样品特性、扫描参数设置还是环境因素引起的伪影，Neoscan显微CT 都能智能地进行校正，确保输出的图像清晰、准确。客户无需担心伪影对成像结果的影响，因为 Neoscan显微CT 已经在后台默默地完成了所有的优化工作。这种自动化的伪影校正技术，不仅节省了客户的宝贵时间，也大大提高了成像的可靠性和研究的准确性。

03 如何判断图像中是伪影还是真实结构？

对于初学者来说，判断图像中某一异常区域究竟是结构特征还是伪影，可能是一项挑战。可以通过以下几个角度进行判断：