医学图像中的窗宽（Window Width，WW）和窗位（Window Level，WL）

迈不过友情╰ 2023-07-07 14:56 33阅读 0赞

# 1. 定义 #

CT等放射医学影像中有窗宽（Window Width，WW）和窗位（Window Level，WL）的概念，这在医学图像处理中也经常用到。下面以CT为例对这个概念做一个解释。

常规显示器的颜色位深通常为`8bit`，而医学图像位深通常为`10~12bit`（常用`16bit`的变量类型表示，如有符号的短整型signed short，取值范围为`-32768~32767`）。以此为基础的CT值是测定人体某一局部组织或器官密度大小的一种计量单位，通常称亨氏单位（hounsfield unit ，HU），空气为-1000，致密骨为+1000。

由于人眼能够分辨的图像位深也是有限的，因此需要将数据映射到`8bit`才能在常规的`8bit`显示器上正常显示。医学图像中常见的“骨窗”、“软组织窗”等概念，就是将CT图像中具体的某个窗宽窗位值映射到`8bit`来显示。

# 2. 映射 #

由于整幅CT图像中所包含的信息可能过多，当需要观察某种部位时，可以调节窗宽窗位来显示局部细节。以`WW=200, WL=100`为例，则该窗宽窗位表示的CT值范围为： ( W L − W W 2 , W L + W W 2 ) (WL-\\frac\{WW\}\{2\}, WL+\\frac\{WW\}\{2\}) (WL−2WW,WL\+2WW)即`(0,200)`。所以需要将`(0,200)`映射到`(0,255)`范围内以供显示器显示。

这是一个线性映射，可简单的用一个一元二次方程`y=ax+b`来进行计算。假设我们将CT值（窗宽w，窗位l）映射到`(0,255)`范围内，则方程系数`a`和`b`可由下式给出：

\{ a = 255 + 1 w × s l o p e = 256 w × s l o p e b = 255 + 1 2 − ( 255 + 1 ) × l w + a × i n t e r c e p t = 128 − 256 × l w + a × i n t e r c e p t \\begin\{cases\} a=\\frac\{255+1\}\{w\}\\times slope=\\frac\{256\}\{w\}\\times slope \\\\ b=\\frac\{255+1\}\{2\}-\\frac\{(255+1)\\times l\}\{w\}+a\\times intercept=128-\\frac\{256\\times l\}\{w\}+a\\times intercept \\end\{cases\} \{ a=w255\+1×slope=w256×slopeb=2255\+1−w(255\+1)×l\+a×intercept=128−w256×l\+a×intercept

其中，intercept对应dicom tag \[0028,1052\]，表示斜率；slope对应dicom tag \[0028,1053\]，表示截距。默认情况下intercept=0，slope=1。

对于截距和斜率的直观理解，可以参考网上的一个说明：

> 因为CT生成的图像值范围是-1024~+32768，不适合存储在DICOM文件中，DICOM文件的CT图像常用12位存储，最多能存储4096，为了将CT能表示的值存入DICOM文件中，利用斜率和截距进行线性变换。

# 3. 常见的人体组织CT值（HU） #

（数据来源于网络）

# 4. 示例 #

WW=250，WL=50（CT中默认）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NmYW45Mjc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
WW=1000，WL=500（骨窗）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NmYW45Mjc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
WW=600，WL=-700（空气窗）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NmYW45Mjc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# 5. 核磁图像（MR） #

> 在磁共振图像中，所有像素点的数值，对应的是接收到的回波信号的强度。而且在磁共振上，不同组织在不同的成像序列中，信号的强度可以完全相反。例如，在T1图像上，脑脊液是黑的，而在T2图像上，脑脊液又是最亮的。

> 由于磁共振扫描过程中，每个病人的扫描条件（体重、高矮胖瘦、不同组织的比例、呼吸频率等）都有细微的差别，每台机器对信号的处理效果，不同线圈的信号强度都很不一样，所以每次扫描的时候，都需要进行预扫描，以找到最适合当前病人的射频量，梯度强度，回波时间等。所以磁共振图像的信号绝对值，不像CT图像那样，有明确的物理意义。磁共振更关心的是不同组织之间信号的强弱对比关系。

## 参考 ##

\[1\] [https://baike.baidu.com/item/%E7%AA%97%E5%AE%BD][https_baike.baidu.com_item_E7_AA_97_E5_AE_BD]  
\[2\] [http://blog.sina.com.cn/s/blog\_5f974b180102xgpm.html][http_blog.sina.com.cn_s_blog_5f974b180102xgpm.html]  
\[3\] [http://www.uscube.com/news\_show.asp?id=89][http_www.uscube.com_news_show.asp_id_89]  
\[4\] [https://blog.csdn.net/impress1234/article/details/89957012][https_blog.csdn.net_impress1234_article_details_89957012]  
\[5\] [http://www.xjishu.com/zhuanli/55/201710820652.html][http_www.xjishu.com_zhuanli_55_201710820652.html]

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[https_baike.baidu.com_item_E7_AA_97_E5_AE_BD]: https://baike.baidu.com/item/%E7%AA%97%E5%AE%BD
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[https_blog.csdn.net_impress1234_article_details_89957012]: https://blog.csdn.net/impress1234/article/details/89957012
[http_www.xjishu.com_zhuanli_55_201710820652.html]: http://www.xjishu.com/zhuanli/55/201710820652.html