医学图像处理相关知识

1.   MIP maximal intensity projection 最大密度投影

l  运用透视法获得二维图像，即通过计算沿着被扫描物每条射线上所遇到的最大密度像素而产生的，当光纤束通过一段组织的原始图像时，图像中密度最大的像素将被保存，并被投影到一个二维平面上，从而形成MIP重建图像。

l  MIP能反应相应像素的X线衰减值，较小的密度变化也能在MIP图像上显示。

2.   横断面（axial/transverse）冠状面（coronal） 矢状面（sagittal）视角区别

横断面 z 左右方向； 冠状面 y 上下； 矢状面 x 前后

3.   TIC Total Ion Chromatography 总离子流图

l  在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图。

l  在做质谱时,需要设定的质量范围，TIC就是指在这一范围内所有离子的谱图.

l  它不能用于定量,至于相对百分含量,就是在严格定义的质谱实验条件下,一般也只能指这一次实验时所得的结果

4.   HU   hounsfield unit 亨氏单位

l  测定人体某一局部组织或器官密度大小的计量单位，用来表示CT图像上组织结构的相对密度。水的CT值是0亨氏单位。

l 组织的CT值并不是恒定不变的，不同的CT扫描机在扫描同一个病人时会有CT值的偏差，同一CT扫描机在不同时间系列扫描同一病人的同一结构时CT值也会出现偏差。

l  空气的密度最低，CT值为-1000HU;骨质密度最高。人体器官组织的CT值处于-1000 HU ~1000 HU之间；脂肪-120HU - -50HU; 软组织30HU – 50 HU； 肺部-300HU - -500HU; 肝 40-60HU ; 脾 40-60HU; 肾 30-50HU;钙化 80以上

5.   X光片(Radiography), 胸透或胸片

l  CT (Computerized Tomography , 电脑断层扫描): 一种结合X光成像技术与电脑处理技术的诊断工具。通过对一定间隔的每个断层进行X光成像，后期利用重建技术可以实现对人体三维立体成像。

l  US (Ultrasound，超声)：超声波属于一种声波，也是一种机械波，超声成像利用检测技术来检测高能超声波穿透人体不同组织时所返回的信号来成像的，因此超声图像在不同组织交界处图像清晰。

l  MRI (Nuclear Magnetic Resonance imaging, 核磁共振)，利用核磁共振（nuclearmagnetic resonance, 简称NMR）原理，依据所释放的能量在物体内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像

l  PET , Positron emission tomography with computerizedtomography，正子发射电脑断层扫描

l  用于医学中的“光”大多处在可见光波段的上方，即频率更高，波长更短，这意味着能量更大，穿透力更强。所以可以透过皮肤看到人体内部的组织结构。这就是医学成像与常规摄影最大的不同之一。

6.   Window-level 算法

  W/L 是专门为 CT 设计的。原理很简单，CT 图像里不同组织的密度 (用 Hounsfield 单位) 是在固定的值域，与具体设备和成像软件没有关系。因此，要看头颅时，我们只需将头颅的值域转换到 0-255 就行了。

 CT 图像必须先转换成 Hounsfield 值再做 window-level。 这个转换包括将多余高位 bits 变成 0 (clipping), 和用 recale slope 和 rescale intercept 来做单位转换。

HU = pixel_val*rescale_slope +rescale_intercept

 观察的CT 值范围，人们称之为窗宽；观察的中心CT值即为窗位或窗中心。

（一）窗宽指CT图像所显示的CT 值范围。在此CT值范围内的组织结构按其密度高低从白到黑分为16 个灰阶以供观察对比。例如，窗宽选定为100 Hu ，则人眼可分辨的CT值为100 / 16 =6 . 25 Hu ，即2 种组织CT值相差在6 . 25Hu以上者即可为人眼所识别。因此，窗宽的宽窄直接影响图像的清晰度与对比度。如果使用窄的窗宽，则显示的CT 值范围小，每一灰阶代表的CT 值幅度小，对比度强，适于观察密度接近的组织结构（如脑组织）。反之，如果使用宽的窗宽，则显示的CT值范围大，每一灰阶代表的CT 值幅度大，则图像对比度差，但密度均匀，适于观察密度差别大的结构（如骨与软组织）。

（二）窗位（窗中心）指窗宽范围内均值或中心值。比如一幅CT图像，窗宽为100Hu，窗位选在0Hu；则以窗位为中心（0Hu），向上包括+50Hu，向下包括-50Hu，凡是在这个100Hu 范围内的组织均可显示出来并为人眼所识别。凡是大于+50Hu 的组织均为白色；凡是小于-50Hu 的组织均为黑色，其密度差异无法显示。人眼只能识别土50Hu 范围内的CT 值，每一个灰阶的CT 值范围是100/ 16＝6 . 25 Hu 。

  原则上说窗位应该等于或接近需要观察的CT 值；窗宽应能反映该组织或病变的CT 值变化范围。

  DICOM标准要求设备厂家在导出数据的时候要将自身设备出来的灰度范围变换到标准的-1000~1000范围内。也就是说Modality LUT是设备厂家自身与标准之间的一次变换映射。这一步转换通常会用到DICOM文件内部的两个字段：
- 0028,1052 Rescale Intercept，即映射直线的截距，假设为b
- 0028,1053 Rescale Slop，即映射直线的斜率，假设为S

设备数据到标准数据的转换公式为