CT断层扫描技术已经得到了数字化的图像,所以完全可以给出(伪)彩色的图像,那为什么我们常见的都是黑白的灰度图像呢?灰度图像是不是有什么无可替代的优点呢?


谢妖

CT可以有彩色的,CT图像是电脑用特殊演算法重建出来的,里面的明暗度表示该点的X线阻挡率,一般用由白到黑的灰阶来显示,最白到最黑之间的范围叫窗宽,中央灰度代表的Hu值叫窗位。反正都是重建图像,当然也可以用从紫到红的色阶来表示,也叫「伪彩」,但多数情况下,对诊断帮助不大。

下图示一个脑灌注CT成像,总图像数6854张,全是彩色的,眼睛受不了。

下面是几种三维重建图像,用伪彩的,但只能在屏幕上显示或列印在像纸上,激光片打不了。

顺便说一句,诊断用液晶显示器,有黑白和彩色两种,黑白的价格要高不少。


补充几张图

以下,全凭个人经验和猜测。

其实现在的图像,都是通过原始数据重新算出来的…所以理论上可以伪彩上任何颜色。但是对于什么颜色对应什么样的区间值是没有固定的规范的。而且颜色和颜色之间的过度,是有什么决定,也是一个问题。

而黑白灰阶的形式,历史久远,成熟统一,标准,规范。

很多重建后的,比如VR容积再现,会加上伪彩。例如,冠脉束的重建图,但是冠脉上的钙化,就不能很好的显示。这个原因有很多,如什么颜色之间的显示效果最佳,可能某种方法可以特别好的显示,但是能不能推广到其他部位,其他模式。那么一旦换一个部位,换一个模式,是不是又要重新建立一个标准。

容积再现VR图,图片来源网路:实用!手把手教你读懂冠脉CTA https://www.sohu.com/a/194998371_377329

而黑白灰可以很好的用于各种部位。冠脉的钙化,在MIP最大密度投影,就一目了然。

MIP(maximum intensity projection)方式显示,可以清楚的看到冠脉璧上的钙化。图片来源文献:Collet C, Onuma Y, Andreini D, et al. Coronary computed tomography angiography for heart team decision-making in multivessel coronary artery disease. Eur Heart J. 2018;39(41):3689‐3698.

灌注成像重建时,基本上是一定要用伪彩图的,因为重建后的图像,肉眼真的很难分辨。而手动量ROI感兴趣区的值,变异度很大,所以日常工作中,就会看伪彩图。但是,在看伪彩图的时候,一定会有一个解释用的条带,常见的是红黄蓝,但是哪一端表示低灌注,哪一端表示高灌注,每一个软体并不完全一样。而其他的灌注图,例如肺灌注等等,又不完全一样,没有一套普遍的量化标准。

脑CT灌注图,可以看到在第二排图片旁边有一个用于说明解释的颜色条带。图片来源文献:Rashindra, Manniesing, Marcel,et al. Quantitative Dose Dependency Analysis of Whole-Brain CT Perfusion Imaging.[J]. Radiology, 2016.

上图是负荷状态下CT灌注图,下图是静息和负荷状态下SPECT图。图片来源文献:MINHAS A, DEWEY M, VAVERE A L, et al. Patient Preferences for Coronary CT Angiography with Stress Perfusion, SPECT, or Invasive Coronary Angiography[J]. Radiology, 2019, 291(2): 340-348.

肺通气显像(氙),两肺气肿,导致部分肺组织无功能,呈通气缺损。图片来源文献:Kang M , Park C M , Lee C , et al. Dual-Energy CT: Clinical Applications in Various Pulmonary Diseases[J]. Radiographics A Review Publication of the Radiological Society of North America Inc, 2010

同一个病例同一组双源CT灌注图像,不同模式下的显示。

肝CT不同期相灌注图,A图动脉期灌注图,B图门脉期灌注图。图片来源文献:Zhang D , Xu A . Application of dual-source CT perfusion imaging and MRI for the diagnosis of primary liver cancer[J]. Oncology Letters, 2017.

另外磁共振的信号变化就更多了,经常在科研论文中,可以看到各种伪彩图,明明是研究的一个方面的问题,因为需要突出的重点不一样,而使用的颜色又不完全一样。

A组图示DWI弥散成像,B、C、D是ASL不同模式下灌注图。图片来源文献:Haller S , Zaharchuk G , Thomas D L , et al. Arterial Spin Labeling Perfusion of the Brain: Emerging Clinical Applications[J]. Radiology, 2016, 281(2):337-356.

肝MRI不同模式灌注图。图片来源文献:Pahwa S , Liu H , Chen Y , et al. Quantitative perfusion imaging of neoplastic liver lesions: A multi-institution study[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1):4990.

可以看出各种颜色都有,有的单色显示,有的多色显示。技术发展的太快,若是没有详细的解释,很容易令人产生歧义,导致误判。而且,有伪彩图的部分,一定要结合原始图像看。因为有伪彩的时候,容易分辨不清原本结构的边界等。目前来说,黑白灰的图是基础的,特殊需要的情况,才应用伪彩,便于解释、辅助理解。

还有碰到胶片,现在大多数胶片都是黑白的,那种彩色的图像放到胶片上,更没办法区分。

可能再过个几年十几年,关于色彩方面的研究再进一步,相关的规范慢慢建立起来,伪彩图估计使用的就更多了。


没有邀请我也来答一下吧。

医学影像的原始图像用彩色的估计也只有核医学的pet,其他设备基本都是黑白。B超,DR,CT,MRI,DSA等这些主流的影像设备的原始图像都是黑白的,甚至一些不常见的影像也是黑白的。前面的回答写的很专业也很简洁,我表达一下我的观点。

首先,从视觉的角度来看,从黑到白中间可以有很多个灰度(曾经有一部电影叫《五十度灰》),不同的灰度可以表示不同的CT值,也就直接反应了组织的密度,医生通过不同的灰度去辨识不同的器官和异常的器官。假如,图像是彩色的,那颜色的变化范围一下子就增加了很多很多倍,可以了解一下RGB和CMKY配色,并且不同的显示器对颜色的显示会有比较大的偏差。医院用的医用显示器都是精度比较高的灰阶屏,当然也有彩色的专业显示器用于看三维影像。所以,用灰度对应CT值或者核磁图像的信号值更有利于医生用原始影像进行诊断。

其次,我想说现在的图像都可以做三维重建,无论是彩超的三维四维彩超,还是CT MR的重建,都可以使用伪彩重建出比较好看的立体图像,但是用于诊断还是需要在原始的黑白断层图像上来阅片。彩色的三维图像主要用于一些数据的分析,或者是外科的手术规划,手术导航的应用。

重建出来的心脏,肝脏和肺是不是很立体,很直观。这都是用CT图像重建得到的。图一是冠状动脉的分析,图二是肝门部胆管癌的重建,图三左肺下叶有一个小结节。

同样是三维重建,不同厂商的软体用的配色方案都不一样,甚至是差别很大,所以说诊断还是需要用黑白的原始图像。而彩色的图像也有更大的用处。

先简单说这些吧,估计没人感兴趣。如果点赞过百,我可以放一些新冠肺炎的重建。


我觉得这个问题预设因果后更好认知:

假设CT图像就是彩色的,那不同颜色分别代表什么含义?

设想一:CT图像具有和人体组织一样的颜色。

这个答案显然不现实:

首先人体组织的本来面目不一定便于医生诊断,太多颜色相近的组织会干扰诊断;

其次CT没有还原人体组织颜色的能力,由于CT是以组织对X线的吸收剂量为原理成像,所以图像的黑白仅能表示组织对X线的吸收能力,考虑到X线衰减特性和图像的后处理,图像的黑白用来反映组织密度进而辨别部分组织,这其中和组织本来的颜色可以说一毛钱关系都没有。

设想二:CT图像从黑白中衍生出更多的颜色,帮助医生诊断。

这个答案比较靠谱:

常规CT图像确实难以满足医生需求,比如三维的黑白图像仍缺乏立体感,所以我们有三维重建技术,能把扫描数据重建成三维图像,并且还给图像上色,增加伪彩,提高立体感。还有虚拟内镜技术,能用彩色还原管道结构。

设想三:用彩色CT图像将组织差别的视觉效果放大。

我觉得这个有搞头:

临床中经常调节窗宽窗位,使图像对比度更好,更容易辨别不同组织,如果采用彩色图像,无疑会放大组织视觉差别,有可能进一步增加组织对比度,从而提高诊断率。这种加强版的窗宽窗位技术,我觉得可以尝试一下,做做实验,看看是否真正有助于临床。


最大的理由:没必要。

首先,为什么CT图像是黑白的?因为CT图像的对比度单一,就是X-ray穿过各个组织的透出率,所以灰度图片就可以完全表示了。黑白图像在数据存储时的样子是每个图像矩阵点放入单一值(一个点代表一个像素),而彩色图像需要每个矩阵点放入3个值(RGB)。伪彩色的方法有很多种,但基本原理是将灰度值(单一)向彩色(RGB)域中做分段映射,简单来说就是一个灰度值给人工匹配3个值。从理论层面来讲,这样做并不会使信息量增加。对于诊断方来说,有些伪彩色技术会声称此技术会增加病灶和正常组织的对比度,这是因为人眼对颜色的分辨更敏锐(试想想分辨亮红色和亮蓝色 以及 分辨浅灰色和深灰色);但实际来说,目前黑白情况下,对于诊断医师来说已经很够分辨了,不需要再做伪彩处理。而且设身处地想想,医师看一天花花绿绿的图和看一天黑白图,还是后者没那么费眼睛。更重要的一点是,伪彩色映射没有一个统一化的标准,因此不同医院、不同科室、不同机器如果对伪彩的处理不一致,无法对医师进行统一培训。你就想想本来钙化是高亮,现在你搞成钙化是红色、蓝色、绿色,怎么说呢?

总之,工程问题,好用至上,还要考虑成本问题,不要乱搞幺蛾子,也不是什么时候都要追求更快更高更强。工程问题是个 balance 问题。


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