CT原理-CT图像处理（CT检查课件）

CT图像处理CT图像后处理普通CT：窗口技术在图像任何位置测量或显示该位置的CT值随意选择ROI、在ROI内进行统计学评价测量（距离、角度）、计算面积和体积同时存储几个测量区图像中以某一基线作出镜面像图像位移与旋转、图像放大或缩小多幅图像画面显示图像相加或相减图像过滤等。CT图像后处理螺旋CT：二维的多层面重建术（multiplanarreconstruction，MPR），包括曲面重建术（curvedmultiplanarreformation，CMPR）及三维重建技术、最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）、最小密度投影（minimumintensityprojection，MinIP）、表面阴影显示（shadedsurfacedisplay，SSD）、容积再现（volumerendering，VR）仿真内镜（virtualendoscopy，VE）等。一、显示功能处理★（一）窗口技术1.窗宽和窗位选择CT图像的CT值达到2000个CT值(－1000HU

～十1000HU)，图像上从全黑到全白应能显示2000个不同的黑白程度(2000个灰度等级)。将每个CT值对应显示器的一个灰阶，显示器能显示出这么多灰阶的CT图像？人眼能否鉴别这么多的CT灰阶？人眼全灰度标范围内，当两个像素的灰度相差60HU时，才能分辨出它们有不同的黑白程度(相当于把从全黑到全白只能分成约33个灰阶)。

1.窗宽和窗位选择窗口技术(windowtechnology)：CT机放大某段范围内灰度的技术，即把被观测组织的CT值范围对应的灰度范围定为放大的灰度范围，放大灰度范围的上限增强为全白，下限压缩为全黑，这样放大或增强了局部灰度范围内不同灰度之间黑白对比的程度。1.窗宽和窗位选择★窗口：被放大或增强的灰度范围，★窗宽(windowwidth，WW)：放大的灰度范围上下限之差(显示器所显示的CT值的最大范围)。窗宽＝CTmax－CTmin

★窗位(windowlevel，WL)：放大的灰度范围的平均值(灰度中心值，即显示器所显示的中心CT值)。窗位＝1.窗宽和窗位选择例：观察脑部的血液(CT值为12H)及凝血(CT值为56～76H)时，把上限灰度CTmax定为80H，下限灰度CTmin定为0H，窗宽＝CTmax－CTmin=80HU－0HU

＝80HU窗位=1.窗宽和窗位选择如：某被测人体组织CT值范围为320HU或160HU，若用16级显示灰阶时，CT值范围内每一显示灰阶代表的CT值跨度为20HU和10HU。窄WW的CT值的分级细(10HU)，显示的CT值范围小，对组织在密度差异间显示的黑白对比度大，有利于对低密度组织或结构(脑组织)的显示；宽WW的每级灰阶代表的CT值跨度大，对组织在密度差异间显示的黑白对比度小，适用于密度差别大的组织或结构(如肺、骨质等)的显示。2.窗口技术显示肺窗：－700、1200

纵隔窗：＋30、300

骨窗：+300、1000脑窗：+35、100Image2:仅观察肺Image1:同时观察肺、胸腔和纵隔。Image3:仅观察纵隔和胸腔（二）图像的放大和缩小目的是扩展显示的视野。采用简单的数字放大或缩小计算方法。如果从图像数据矩阵选出一部分图像数据并扩展到与原来图像矩阵一一对应，就达到放大显示图像目的。（二）图像的放大和缩小简单的放大是将小的图像数据矩阵扩展成大的显示图像矩阵，图像数据与图像矩阵不对应，产生数据间断，表现为不连续变化的图像线段，图像粗糙。数据插值的最简单方法是两点平均插值，在a和b两点中插入a与b的平均值c：图像缩小时产生图像数据多于显示图像矩阵的数据，采用数据压缩的处理方法。（二）图像的放大和缩小(三)图像反转是图像灰度的正负反转，图像中像素灰度值的大小反转，在视觉上体现为黑白反转，即高密度的组织变为低密度。(三)图像反转原理：灰度值的线性变换。设一幅8bit的CT图像，灰度值范围0～255，反转前、后像素点的灰度值为f（x，y）、g（x，y），反转方程：g（x，y）=255－f（x，y）作用：是使灰度倒置，使f（x,y）的灰度值中的最大值变换为g（x，y）中的最小值。二、测量兴趣区域1.确定兴趣区域

为观察图像中的某一区域，人为的设定这一区域范围，进行区域内图像放大、CT值分布计算、面积或体积计算等，划定这一区域为ROI(regionofinterest)。确定ROI可以选择矩形、圆形、椭圆形或任意形状区域，使用光笔或电阻笔在模拟的屏幕板上划定，显示器屏幕上即可标出所画定的ROI。1.确定兴趣区域

2.测量兴趣区域在显示图像中能较精确地了解到所确定ROI内的平均CT值，且可在屏幕上显示出CT值分布曲线。2.测量兴趣区域2.

测

量

兴

趣

区

域要点1.CT图像重建：傅里叶变换法滤波反投影法卷积反投影法2.CT图像后处理（1）普通CT：显示功能处理测量兴趣区域第四节

CT图像处理第三节CT图像重建二、图像重建方法★

（一）反投影法（二）傅里叶变换法（三）滤波反投影法（四）卷积反投影法复习第四节CT图像处理一、显示功能处理★（一）窗口技术窗口技术、窗宽(WW)、窗位(WL)（二）图像的放大和缩小（三）图像反转二、测量兴趣区域复习三、二维重建1．二维多层面重建术（MPR）是容积扫描以像素为单位的图像，重建成以体素为单位的数据后，利用任意截面截取三维体数据形成任意剖面的二维重建图像。即在CT图像(横断面)上按需要任意划线，然后沿该线将一系列横断层面重组，获得该划线平面的二维重建图像，包括冠状面、矢状面和任意角度斜面图像。1．二维的多层面重建术MPR创建轴面以外的新的图像剖面，属于第二次影像重建。

1)矢状、冠状图像重建

2)斜面图像重建计算机容积迭加成像：CVR(computedvolumeradiography)多

层

面

重

建多层面重建1.发生于解剖交界部2.复杂解剖部位3.迂曲走行的血管、输尿管等的拉直等2．曲面重建术CMPR（curvedmultiplanarreformation）在容积数据的基础上，沿感兴趣器官划一条曲线，计算指定曲面的所有像素的CT值，并以二维的图像形式显示出来。能够使走行迂曲甚至不在同一平面的同一脏器重建、展现在同一平面上。2．曲面重建术曲面重组、冠脉拉直右冠左前降支三、二维重建CT机具有多层面重建和曲面重建的功能，适用于全身各个部位，特别是对颅脑、喉部、纵隔、腹腔、椎管、腹膜后及盆腔的病变，能较好的显示解剖结构与病变的空间定位和相邻关系；常作为横断面扫描的补充，提高病变的诊断率。三、二维重建四、三维重建是将多个层面平面图像合成三维图像的方法，获得立体图像的效果。三维重建利用CT多层面扫描的图像数据进行处理和重组，形成人体的表面图像、割面图像以及表面、割面或组织断面合成在一起的图像。图像有解剖形象，表示出各个器官或组织在三维空间上的位置关系，适用于神经外科、矫形外科手术、模拟手术效果等方面。四、三维重建原理：将CT得到的多层二维灰阶数据，经计算机处理，得到X、Y、Z三维灰阶数据，并显示三维解剖结构。CT容积扫描数据X、Y轴分辨力高，Z轴低。三维重建必须在相邻层面间插入假想层面，使Z轴方向与X、Y轴方向等间隔，形成三维立方的体素。插入层面的像素值用插值法计算得出。四、三维重建四、三维重建三维立体冠状动脉显示四、三维重建冠状动脉非钙化性狭窄四、三维重建颅内动脉瘤四、三维重建五、表面阴影显示

SSD(shadedsurfacedisplay)(表面遮盖重建法)，通过计算机使被扫描物体表面大于某个确定阈值的所有相关像素连接起来的一个表面数学模式成像。预先设定一个阈值，计算机将邻近像素的CT值与这个阈值比较，凡是高于这个阈值的像素确定为白色、作等密度处理，低于这个阈值的像素则定为黑色，作舍弃处理，并用阴影技术进行处理，得到可从任意角度投影成像的三维表面轮廓影像。五、表面阴影显示确定了密度值的上下限即阈值极值后，凡在该阈值范围内的体素都被作为实体处理，将其塑形为三维物体，在假想的光照模型基础上展示物体表面阴影的效果。适合显示复杂区域解剖结构的关系，对重构三维软组织影像效果非常好。SSD技术在骨骼系统、空腔结构、腹腔脏器等方面的应用有较高的临床价值。五、表面阴影显示

DSACT-SSD

冠状动脉狭窄长距离SSD重建五、表面阴影显示SSD图像受阈值影响极大，阈值选择不当会掩盖或丢失大量组织结构的解剖信息，造成假像和伪影，而且无法准确区分钙化、金属支架等。对同一组织结构，宜采用不同阈值水平作SSD重建成像。五、表面阴影显示充气造影SSDCTVE六、最大密度及最小密度投影1．最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）MIP是将径线所通过的容积组织或物体中每个像素的最大强度值(最大CT值)进行投影。应用于CT血管造影（CTangiography，CTA）中。MIP的投影方向是任意选择的，常用的有前后位、上下位、侧位以及与上下位垂直的其他角度。1．最大密度投影1．最大密度投影

MIP反映组织的密度差异，对比度很高。应用于具有相对高密度的组织和结构，如显影的血管、骨骼、肺部肿块等。MIP的灰阶度反映CT值的相对大小，且比较敏感，即使小的差异也能被检测，如钙化灶、骨骼的CT值非常高，充盈对比剂的血管同样有很高的CT值，但总是低于钙化灶和骨骼，在MIP图像上其明亮程度不一样，可以区分。2．最小密度投影MinIP(minimumintensityprojection)

是在某一平面方向上对所选取的三维组织层块中的最小密度进行投影。主要用于气道的显示，也用于肝脏增强后肝内扩张胆管的显示。层块大小的选择很重要，层块过小，不利于气道内小的软组织影显示；如层块过大，则气道周围的软组织影与之重叠。2．最小密度投影一般原则为层块厚度应与要显示的气道内径大小相接近。如要显示周围气道，层块宜小。气道周围为肺组织，缺乏软组织对照，MinIP方法受到一定限制。七、容积再现VR(volumerendering)又叫容积漫游，它将每个层面容积资料中的所有体积元加以利用(MIP技术只利用约10%的容积数据)。VR将各层面不同密度的体素分类，指定不同的颜色和阻光度，并计算梯度场来度量不同物质间存在的边界。三维体素阵列被视为半透明，设想投影光线以任意给定的观察方向穿过空间，受到半透明体素的衰减和边界的作用，最终投影在观察平面上得到图像。七、容积再现主要优点：①不需要阈值，可利用最多的体素，显示重叠的组织结构，如胆囊、结肠、输尿管等空腔脏器。②体素分类可以用模糊分类，当原图像的物体边界模糊时仍然适用。主要缺点：①因为半透明投影重叠和模糊的特点，当需要明确表达空间关系时显得不足。②数据多占用计算机容量较大，重建较慢。七、容积再现虚拟外科模拟手术刀七、容

积

再

现七、容积再现七、容积再现结肠憩室容积再现八、仿真内镜

VE(virtualendoscopy)

是三维医学图像的一种表现形式。VE是将螺旋CT容积扫描获得的图像数据进行后处理，重建出空腔器官内表面的立体图像。螺旋CT连续扫描获得容积数据的基础上调整CT值阈值及透明度，使不需要观察的组织透明度为100%，消除其影像；需要观察的组织透明度为0，保留其图像。再调节人工伪影，获得类似纤维内镜观察的仿真色彩。八、仿真内镜利用远景投影软件功能调整视屏距、物屏距、视角、透视方向及灯光，以管道内腔为中心，不断缩短物屏距，产生目标物体不断靠近观察者和放大的多幅图像，达到电影回放速度，即可产生类似纤维内镜旋进和转向观察效果的动态重建图像。八、仿真内镜八、仿真内镜CTVE技术经实验和临床应用研究，已获得鼻腔、鼻旁窦、喉、气管、支气管、胃肠道、血管等空腔器官CTVE图像。图3-68C支气管仿真内窥镜八、仿真内镜图3-68D

结肠容积再现和仿真内镜灌注成像（PerfusionCT）增强后对头颅的固定层面进行动态扫描，通过评价脑血流流量、流速和平均通过时间，可以诊断数小时以内的超急性脑梗塞。多层CT同时进行四个层面的灌注评价，容易选准评价层面，提高了评价的正确性。已有人开展其他脏器的灌注成像研究。灌注成像灌

注

成

像

常规扫描CTA:CTangiography右颈内动脉起始部狭窄图

像

融

合

技

术要点CT图像处理1.二维重建：二维多层面重建术（MPR）、曲面重建术（CMPR）2.三维重建3.表面阴影显示（SSD）4.最大密度及最小密度投影5.容积再现（VR）6.仿真内镜（VE）7.灌注成像（PerfusionCT）

CT图像处理CT图像处理普通CT：窗口技术在图像任何位置测量或显示该位置的CT值随意选择ROI、在ROI内进行统计学评价测量（距离、角度）、计算面积和体积同时存储几个测量区图像中以某一基线作出镜面像图像位移与旋转、图像放大或缩小多幅图像画面显示图像相加或相减图像过滤等。CT图像处理螺旋CT：二维的多层面重建术（multiplanarreconstruction，MPR），包括曲面重建术（curvedmultiplanarreformation，CMPR）及三维重建技术、最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）、最小密度投影（minimumintensityprojection，MinIP）、表面阴影显示（shadedsurfacedisplay，SSD）、容积再现（volumerendering，VR）仿真内镜（virtualendoscopy，VE）等。一、显示功能处理（一）窗口技术1.窗宽和窗位选择CT图像的CT值达到2000个CT值(－1000HU

～十1000HU)，图像上从全黑到全白应能显示2000个不同的黑白程度(2000个灰度等级)。将每个CT值对应显示器的一个灰阶，显示器能显示出这么多灰阶的CT图像？人眼能否鉴别这么多的CT灰阶？人眼全灰度标范围内，当两个像素的灰度相差60HU时，才能分辨出它们有不同的黑白程度(相当于把从全黑到全白只能分成约33个灰阶)。

1.窗宽和窗位选择窗口技术(windowtechnology)：CT机放大某段范围内灰度的技术，即把被观测组织的CT值范围对应的灰度范围定为放大的灰度范围，放大灰度范围的上限增强为全白，下限压缩为全黑，这样放大或增强了局部灰度范围内不同灰度之间黑白对比的程度。1.窗宽和窗位选择★窗口：被放大或增强的灰度范围，★窗宽(windowwidth，WW)：放大的灰度范围上下限之差(显示器所显示的CT值的最大范围)。窗宽＝CTmax－CTmin

★窗位(windowlevel，WL)：放大的灰度范围的平均值(灰度中心值，即显示器所显示的中心CT值)。窗位＝1.窗宽和窗位选择例：观察脑部的血液(CT值为12H)及凝血(CT值为56～76H)时，把上限灰度CTmax定为80H，下限灰度CTmin定为0H，窗宽＝CTmax－CTmin=80HU－0HU

＝80HU窗位=1.窗宽和窗位选择如：某被测人体组织CT值范围为320HU或160HU，若用16级显示灰阶时，CT值范围内每一显示灰阶代表的CT值跨度为20HU和10HU。窄WW的CT值的分级细(10HU)，显示的CT值范围小，对组织在密度差异间显示的黑白对比度大，有利于对低密度组织或结构(脑组织)的显示；宽WW的每级灰阶代表的CT值跨度大，对组织在密度差异间显示的黑白对比度小，适用于密度差别大的组织或结构(如肺、骨质等)的显示。2.窗口技术显示肺窗：－700、1200

纵隔窗：＋30、300

骨窗：+300、1000脑窗：+35、100Image2:仅观察肺Image1:同时观察肺、胸腔和纵隔。Image3:仅观察纵隔和胸腔三、二维重建1．二维多层面重建术（MPR）是容积扫描以像素为单位的图像，重建成以体素为单位的数据后，利用任意截面截取三维体数据形成任意剖面的二维重建图像。即在CT图像(横断面)上按需要任意划线，然后沿该线将一系列横断层面重组，获得该划线平面的二维重建图像，包括冠状面、矢状面和任意角度斜面图像。2．曲面重建术CMPR（curvedmultiplanarreformation）在容积数据的基础上，沿感兴趣器官划一条曲线，计算指定曲面的所有像素的CT值，并以二维的图像形式显示出来。能够使走行迂曲甚至不在同一平面的同一脏器重建、展现在同一平面上。四、三维重建是将多个层面平面图像合成三维图像的方法，获得立体图像的效果。三维重建利用CT多层面扫描的图像数据进行处理和重组，形成人体的表面图像、割面图像以及表面、割面或组织断面合成在一起的图像。图像有解剖形象，表示出各个器官或组织在三维空间上的位置关系，适用于神经外科、矫形外科手术、模拟手术效果等方面。四、三维重建冠状动脉非钙化性狭窄五、表面阴影显示

SSD(shadedsurfacedisplay)(表面遮盖重建法)，通过计算机使被扫描物体表面大于某个确定阈值的所有相关像素连接起来的一个表面数学模式成像。预先设定一个阈值，计算机将邻近像素的CT值与这个阈值比较，凡是高于这个阈值的像素确定为白色、作等密度处理，低于这个阈值的像素则定为黑色，作舍弃处理，并用阴影技术进行处理，得到可从任意角度投影成像的三维表面轮廓影像。五、表面阴影显示确定了密度值的上下限即阈值极值后，凡在该阈值范围内的体素都被作为实体处理，将其塑形为三维物体，在假想的光照模型基础上展示物体表面阴影的效果。适合显示复杂区域解剖结构的关系，对重构三维软组织影像效果非常好。SSD技术在骨骼系统、空腔结构、腹腔脏器等方面的应用有较高的临床价值。五、表面阴影显示

DSACT-SSD

冠状动脉狭窄五、表面阴影显示SSD图像受阈值影响极大，阈值选择不当会掩盖或丢失大量组织结构的解剖信息，造成假像和伪影，而且无法准确区分钙化、金属支架等。对同一组织结构，宜采用不同阈值水平作SSD重建成像。充气造影SSDCTVE六、最大密度及最小密度投影1．最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）MIP是将径线所通过的容积组织或物体中每个像素的最大强度值(最大CT值)进行投影。应用于CT血管造影（CTangiography，CTA）中。MIP的投影方向是任意选择的，常用的有前后位、上下位、侧位以及与上下位垂直的其他角度。1．最大密度投影1．最大密度投影

MIP反映组织的密度差异，对比度很高。应用于具有相对高密度的组织和结构，如显影的血管、骨骼、肺部肿块等。MIP的灰阶度反映CT值的相对大小，且比较敏感，即使小的差异也能被检测，如钙化灶、骨骼的CT值非常高，充盈对比剂的血管同样有很高的CT值，但总是低于钙化灶和骨骼，在MIP图像上其明亮程度不一样，可以区分。2．最小密度投影MinIP(minimumintensity