CT的窗口技术

越是简单的技术越应该引起重视,CT的窗口技术看似简单,其实蕴藏着丰富的知识。了解和熟练使用窗口技术对于CT的扫描和诊断非常有帮助,今天我们就一块儿了解一下窗口技术。

先来看个图:

测试你的火眼金睛,你能否从中找出不同的色块。

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图1

再来一个:

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图2

我想对于大多数人能够很快在图1中发现了(第1排第7个色块),但是对于我们绝大多数人来说图2就有点无能为力了,你们能找出来吗?

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图片源自网络

为什么会出现这样情况?

我们通常需要使用与周围的对比差别来分辨颜色的不同,如下图3,中间移动的色块颜色是固定不变的,但是在不同灰度背景下,我们会感觉到颜色的变化,从而产生错觉。

至于上面两幅图像,差别简单来说由于图1中的偏浅色的色块与周围的色块的色差在我们所能识别的范围内,而图2中的色块色差太小,已经超出了我们所能识别的范围了。

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图3

看完这篇文章,你可能会有所收获哦。

来看两幅CT图像

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我们仔细想一想,为什么窗值不一样,图像被显示的组织就完全不一样?这背后到底隐藏着什么奥秘?

窗口技术的应用在临床诊断的实践工作中占据极其重要的地位****,是诊断疾病的基础前提工作。窗宽、窗位调节不当,就不能充分显示人体组织结构和毗邻关系,甚至会使病变掩盖、遗漏。

我们在临床工作中追求图像质量的同时,往往忽视了对窗值的调节。

影响到CT图像质量的因素有很多,今天我们就来探讨这个容易被忽视并且非常重要的一个技术—窗口技术。

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首先问大家一个问题,窗口技术简单吗?

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图片源自网络

在我看来既简单也复杂。

窗口技术通俗的说就是通过窗宽、窗位的调节来突出显示诊断需要的图像信息(感兴趣区)

  • 它能抑制或去除噪声和无用的信息
  • 增强显示有用的信息
  • 改变图像的灰度或对比度

窗宽(window width,WW)(决定图像对比度及灰度范围)

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图片源自网络

窗宽的选择可以突出图像的对比,突出重点部分。一定范围内窗宽越宽所观察软组织细节对比越差,窗宽越窄软组织细节对比越强。窄窗宽适用于两种CT值相差小的脏器。如果观察骨骼就应用高窗宽1000 ~2000HU,高窗位300 ~500HU。

窗位(window level,WL)(决定图像亮度)

理论上说窗位就是窗宽的中心,窗位=(CTmax-CTmin)/2,但是如何去理解这句话,如何正确选择窗位?

窗位越高,图像越黑

窗位越低,图像越白

(为什么会这样呢?一定要看完哦)

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低窗位所带来的图像偏白

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高窗位带来的图像偏黑

我们只有将窗位设置成所观察组织的平均CT值,才能使图像不会显得过亮或过黑。

下面我们从理论层面来论述窗口技术

灰阶(greyscale)

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灰阶测试图(图片源自网络)

CT图像是将重建矩阵中的每一个像素经D/A转换相应的亮、暗信号在显示器上显示,这些亮暗信号的灰度深浅称为灰阶。

如一般CT设备灰阶值在-1024~3071HU范围内,共4096个密度差,而人眼却只能识别16个灰阶等级。因此,人眼在CT图像上能分辨的CT值应为256HU(4096/16)。换句话说,人体内不同组织CT值只有相差256个HU以上,才能被人眼所识别。

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假设4096个密度差全部用于显示,则看到的灰阶图像如上,无法区分CT值相差256HU以下的组织对比。也就是说这时除了骨骼钙化显示为白色,空气为黑色,几乎分辨不出其他的组织。

而人体内软组织CT值相差多在20—50HU之间。

为此,必须进行分段观察,才能使组织间的对比体现出来,窗宽的概念就应运而生。

这里我们会用到一个词,比特。

什么是比特?

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比特币(图片源自网络

哦,错了,不是这个。

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比特犬(图片源自网络

也不是这个。

“比特(bit)”是用来反映灰度值的最大范围,即2n,n就是位深。n值越大,灰度值范围越大。如一般CT值显示的4096个密度差可表示为12比特(212)。

4比特,24=16个灰度,16/16=1
8比特, 28=256个灰度,256/16=16
10比特,210=1024个灰度,1026/16=64
12比特,212=4096个灰度,4096/16=256
16比特,216=65536个灰度,65536/16=4096

比特越高,每一个灰度等级包含的灰度范围就越多。好多信息被掩盖,不能被显示。

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以4比特为例,24=16个灰度,16/16=1,说明每个灰阶内只含有一个单位的灰度。分分钟辨别组织对比(亮暗信号差别)。灰度值为1时最黑,灰度值为16时最白,之间分为16个级差。

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以8比特为例,28=256个灰度,256/16=16,说明每个灰阶内包含1~16单位的灰度级,这时人眼就无法区分差别小于16HU的组织。

怎么办?这时可以取某一范围段的灰度值进行观察,于是就产生了窗口技术。

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我们用16个灰阶反映(176-65)这112个灰度,也就是说将112个灰度值压缩在16个灰阶内,则每一个灰阶相差112/16=7HU,即两种组织CT值相差高于7HU时将被肉眼分辨出来,这时很多组织的对比就能分辨出来,见下图:

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工欲善其事必先利其器,谈完了基本原理,我们再来看看窗口技术是如何更好的被运用到临床当中的。

人体在病理情况下,正常组织与病变组织的CT值有时仅相差几个(3 ~5)HU。如果这时我们选择85的窗宽,85/16=5.3HU,即两种组织CT值相差低于5.3HU时无法分辨其信息,这就给诊断带来困难,因此极其需要把预观察组织的CT值集中到人眼能分辨的范围内,使图像黑白适应。

若窗宽选择80HU,每个灰阶等于80/16=5HU,这样,两种组织CT值相差5HU以上即可看见,这就能够将细微的病变显示出来。

下面我们通过几个病例来看一下窗宽对图像的影响。

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当窗位不变时,适当调整窗宽,图像是不是发生了很大的变化呢?对病变的细节显示是不是不一样?

接下来我们来看窗位是如何决定图像质量的。

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我们可以看到,当窗宽不变时,窗位降低以后,图像是偏向白色。

窗位的选择受组织CT值影响,窗位选择不当就会影响到图像的亮暗信号,间接影响到人眼对图像组织的观察。我们经常听到医生说图像太白了或者太黑了,原因就在此。

那么我们应该选择什么样的窗位比较合适呢?

我们先来回顾一下人体正常组织和器官的CT值。

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那么窗位应当选择所观察组织的平均CT值,如观察颅内灰、白质的对比,应当选择灰、白质的平均CT值27~37HU之间,灰、白质对比较好。欲观察其他组织亦是如此。

最后我们来做个总结:

  • 使用宽窗:病变与组织密度差异较大或需观察范围大、层次丰富时采用。

  • 加大窗宽+调高窗位:小的硬膜下或硬膜外血肿,高密度的占位性病变,增强后图像等。

  • 加大窗宽+降低窗位:腹膜炎、胰腺炎、胃肠穿孔、腹腔肿瘤等。

  • 使用窄窗:病变与组织密度差异较小,边界欠清晰时使用。

  • 窄窗+调高窗位:早期肝癌、弥漫性肝癌、脂肪肝、早期脑梗死等。

  • 窄窗+降低窗位:新生儿缺氧缺血性脑病、小儿颅脑等。

窗宽、窗位两者应相互协调,匹配,才能获得既有一定层次,又有良好对比的影像。

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图片源自网络

由于人体和不同年龄段组织结构的差异,病理过程千变万化,以及各种类型CT设备性能的差异,或同一CT机使用一定时期后的变化,同时还受管电流、管电压等影响。

掌握好原则并灵活使用调窗技术是照好一张CT片的关键,尽管CT设备都设置了不同组织的固定窗值,但这些都是为了方便日常工作而设的标准功能。

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5MjYyMzQ2NQ==&mid=2247486703&idx=1&sn=61e95440d11e30ec1cf6b449773fdb7d&chksm=fe1daee9c96a27ff2eaa4e745552cdc9c53541a8fe56aa7bd312ad3a0887783be20b8dd0d7cb&mpshare=1&scene=1&srcid=081268JAEIci3QCLUKk7PtmI&sharer_sharetime=1597207085546&sharer_shareid=5604eee2ab621394e127a04b572eb1fa&key=2d5df049eab5d7682a0cede8b70c6eefc93ffcbe63b31b08fc3c9b617e413d2d42d9968f5ba8940e7d6a2763c6a4852be370cfa2eac552c75a78c234f4dd205b4dcb26fbca32d3567070276e84e645d2&ascene=1&uin=MjkyNDEyNTQyNg%3D%3D&devicetype=Windows+10+x64&version=62090529&lang=zh_CN&exportkey=A3IEqkKbMIB6lmuwFNv1Zfo%3D&pass_ticket=AkUDYrkeg2qIO0dy9LwmnTLQws5ZHK0XJTr8vAj3EflILw%2Bx0hDYzVOe3JZm5SpI

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