CT影像中的窗宽窗位设置2021-06-24

窗技术：窗技术是根据诊断需要，调节图像的对比度和亮度的调节技术，它包括窗宽，窗位的选择。

窗宽：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)。

窗位：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±50Hu范围内的CT值，每一个灰阶的CT值范围是100/16=6.25Hu。

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。

1. 为什么有窗宽窗位？

医学图像领域的关键技术窗技术，是CT检查中用以观察不同密度的正常组织或病变的一种显示技术，包括窗宽(window width)和窗位(window level)。由于各种组织结构或病变具有不同的CT值，因此想要显示某一组织结构细节时，应该选择适合观察该组织或病变的窗宽和窗位，以获得最佳显示。

2. 窗宽

窗宽是CT图像上显示的CT值范围，在此CT值范围内的组织和病变均以不同的模拟灰度显示。而CT值高于此范围的组织和病变，无论高出程度有多少，均以白影显示，不再有灰度差异；反之，低于此范围的组织结构，不论低的程度有多少，均以黑影显示，也无灰度差别。增大窗宽，则图像所示CT值范围加大，显示具有不同密度的组织结构增多，但各结构之间的灰度差别减少。减小窗宽，则显示的组织结构减少，然而各结构之间的灰度差别增加。如观察脑质的窗宽常为-15～+85H，即密度在-15～+85H范围内的各种结构如脑质和脑脊液间隙均以不同灰度显示。而高于+85H的组织结构如骨质几颅内钙化，其间虽有密度差，但均以白影显示，无灰度差别；而低于-15H组织结构如皮下脂肪及乳突内气体均以黑影显示，其间也无灰度差别。
3. 窗位

窗位是窗的中心位置，同样的窗宽，由于窗位不同，其所包括CT值范围的CT值也有差异。例如窗宽同为100H，当窗位为0H时，其CT值范围为-50～+50H；如窗位为+35H时，则CT值范围为-15～+85H。通常，欲观察某以组织结构及发生的病变，应以该组织的CT值为窗位。例如脑质CT值约为+35H，则观察脑组织及其病变时，选择窗位以+35H为妥。
CT等放射医学影像常有窗宽（Window Width,简写WW）窗位（Window Level,简写WL）的转换，比如窗宽400，窗位60，这代表什么意思呢？

常规显示器的颜色位深是8bit，哪怕是彩色显示器，也是RGB每通道是8bit。而医学图像通常是10~12bit（通常用16bit的变量类型表示，比如 short 和 unsigned short ），因此即使不做窗宽窗位转换也需要将10~12bit的数据映射到8bit来显示（显示器是彩色，则灰度图像的话每通道颜色一样即可）

医学图像中常有个骨窗、肺窗等的概念，即将具体的某个窗宽窗位的值来映射到8bit显示。

依然拿WW:400,WL:60举例：

它表示将窗位是60，窗宽是400的像素映射到8bit来显示，即将像素范围是 -140 ~ 260 的像素映射到 0 ~ 255,计算方法 窗位 - 窗宽/2~窗位+窗宽/2；即：60 - 400/2 = -140 ~ 260 = 60 + 400/2；毕竟原始像素范围可能是-1024~4096 这样的范围。

因为是线性映射，故创建一个一元二次方程 ( y = a*x + b ) 转换即可。创建a,b系数的函数源码如下：

void CalculateFactor( float& a, float&b, float w, float l)
{

   a = dstW / w; // dstW = 256b = dstL - dstW * l / w; // dstL = 128b += a*intercept; // intercept 来自于DICOM文件中的[0028,1052]a *= slope; // slope来自于DICOM文件中的[0028,1053]

}
拿代码举例：

float a, b;
CalculateFactor( a, b，400，60 ); // 目标窗宽窗位是400，60.
short rawPixel = …； // DICOM中原始像素
unsigned char resultPixel； // 映射到8bit的像素
float tempPixel = rawPixel * a + b; // 进行像素映射
if ( tempPixel > 255 )
resultPixel = 255;
else if ( tempPixel < 0 )
resultPixel = 0;
else
resultPixel = unsigned char( tempPixel );
// 而窗口里应该显示的图像的像素为

showPixel = RGB( resultPixel, resultPixel, resultPixel ); // RGB( r, g, b )宏

通过代码就能将窗宽窗位有个较好的了解了。

(以下内容来自百度，感谢原作者)

附：

常见人体组织的CT值（HU）
组织 CT值 组织 CT值
骨组织 ＞400 肝脏 50～70
钙值 80～300 脾脏 35～60
血块 64～84 胰腺 30～55
脑白质 25～34 肾脏 25～50
脑灰质 28～44 肌肉 40～55
脑脊液 3～8 胆囊 10～30
血液 13～32 甲状腺 50～90
血浆 3～14 脂肪 －20～－100
渗出液 ＞15 水 0

1、胸部CT检查时，肺窗纵膈窗窗宽、窗位分别是：

（1）肺窗WW1500—2000HU 、WL-450—-600HU

（2）纵膈窗WW250—350HU、WL30—50HU

2、骨窗、软组织窗窗宽、窗位

（1）骨窗WW1000—1500HU、WL250—350HU

（2）软组织窗WW300—500HU、WL40—60HU

3、窗宽和窗位设定

不同部位使用不同窗宽窗位,能较充分反映解剖内容和病灶影像表现,

头颅,脑组织：窗宽设定为80 Hu~100 Hu,窗位为30 Hu~40 Hu,

垂体及蝶鞍区病：变窗宽宜设在200 Hu~250 Hu,窗位45 Hu~50 Hu,

脑出血患者可改变：窗宽位80 Hu~140 Hu,窗位30 Hu~50 Hu，

脑梗死患者：常用窄窗60 Hu,能提高病灶的检出率,清楚显示梗死及软化灶,

颌面部眼眶：窗宽定为150 Hu~250 Hu,窗位30 Hu~40 Hu,

骨骼检查：窗宽150 Hu~2 000 Hu,窗位400 Hu~450 Hu，

喉颈部、鼻咽、咽喉部：窗宽和窗位常设在300 Hu~350 Hu和30 Hu~50 Hu,能满足该部位的解剖和病灶显示,

胸部:常规胸部CT检查分别用纵隔窗及肺窗观察,纵隔窗可观察心脏、大血管的位置,纵隔内淋巴结的大小,纵隔内肿块及这些结构的比邻关系,设定纵隔窗可用窗宽300 Hu~500 Hu,窗位30 Hu~50 Hu,

肺部：窗宽1300 Hu~1 700 Hu,窗位-600 Hu~-800 Hu,在上述基本窗宽的基础上,若观察肺裂和肺血管,可调窄窗宽和调低窗位,对肿块形态，分叶，胸膜凹陷征，毛刺征增的观察肺窗比纵隔窗更为清晰,

腹部检查：常设定窗宽为300 Hu~500 Hu,窗位30 Hu~50 Hu,

肝脾CT检查应适当变窄窗宽以便更好发现病灶，窗宽为100 Hu~200 Hu,窗位为30 Hu~45 Hu,

肾脏：因含水量较多,检查时常用窗宽200 Hu~300 Hu,窗位为25 Hu~35 Hu,

胰腺：一般为300 Hu~350 Hu,窗位为35 Hu~50 Hu,窄窗120 Hu~150 Hu和30 Hu~40 Hu,

脊柱及四肢:常规脊柱扫描显示脊椎旁软组织,窗宽200 Hu~350 Hu,窗位35 Hu~45 Hu,

骨窗：为窗宽800 Hu~2 000 Hu,窗位250 Hu~500 Hu,骨的CT值多在1 000 Hu左右,肌肉为40 Hu左右,脂肪多为-50 Hu以下

参考文献
《DICOM标准研究与图像处理工具的实现》。
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