CT斷層掃描技術已經得到了數字化的圖像,所以完全可以給出(偽)彩色的圖像,那為什麼我們常見的都是黑白的灰度圖像呢?灰度圖像是不是有什麼無可替代的優點呢?


謝妖

CT可以有彩色的,CT圖像是電腦用特殊演算法重建出來的,裡面的明暗度表示該點的X線阻擋率,一般用由白到黑的灰階來顯示,最白到最黑之間的範圍叫窗寬,中央灰度代表的Hu值叫窗位。反正都是重建圖像,當然也可以用從紫到紅的色階來表示,也叫「偽彩」,但多數情況下,對診斷幫助不大。

下圖示一個腦灌注CT成像,總圖像數6854張,全是彩色的,眼睛受不了。

下面是幾種三維重建圖像,用偽彩的,但只能在屏幕上顯示或列印在像紙上,激光片打不了。

順便說一句,診斷用液晶顯示器,有黑白和彩色兩種,黑白的價格要高不少。


補充幾張圖

以下,全憑個人經驗和猜測。

其實現在的圖像,都是通過原始數據重新算出來的…所以理論上可以偽彩上任何顏色。但是對於什麼顏色對應什麼樣的區間值是沒有固定的規範的。而且顏色和顏色之間的過度,是有什麼決定,也是一個問題。

而黑白灰階的形式,歷史久遠,成熟統一,標準,規範。

很多重建後的,比如VR容積再現,會加上偽彩。例如,冠脈束的重建圖,但是冠脈上的鈣化,就不能很好的顯示。這個原因有很多,如什麼顏色之間的顯示效果最佳,可能某種方法可以特別好的顯示,但是能不能推廣到其他部位,其他模式。那麼一旦換一個部位,換一個模式,是不是又要重新建立一個標準。

容積再現VR圖,圖片來源網路:實用!手把手教你讀懂冠脈CTA https://www.sohu.com/a/194998371_377329

而黑白灰可以很好的用於各種部位。冠脈的鈣化,在MIP最大密度投影,就一目瞭然。

MIP(maximum intensity projection)方式顯示,可以清楚的看到冠脈璧上的鈣化。圖片來源文獻: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.

灌注成像重建時,基本上是一定要用偽彩圖的,因為重建後的圖像,肉眼真的很難分辨。而手動量ROI感興趣區的值,變異度很大,所以日常工作中,就會看偽彩圖。但是,在看偽彩圖的時候,一定會有一個解釋用的條帶,常見的是紅黃藍,但是哪一端表示低灌注,哪一端表示高灌注,每一個軟體並不完全一樣。而其他的灌注圖,例如肺灌注等等,又不完全一樣,沒有一套普遍的量化標準。

腦CT灌注圖,可以看到在第二排圖片旁邊有一個用於說明解釋的顏色條帶。圖片來源文獻:Rashindra, Manniesing, Marcel,et al. Quantitative Dose Dependency Analysis of Whole-Brain CT Perfusion Imaging.[J]. Radiology, 2016.

上圖是負荷狀態下CT灌注圖,下圖是靜息和負荷狀態下SPECT圖。圖片來源文獻: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.

肺通氣顯像(氙),兩肺氣腫,導致部分肺組織無功能,呈通氣缺損。圖片來源文獻: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

同一個病例同一組雙源CT灌注圖像,不同模式下的顯示。

肝CT不同期相灌注圖,A圖動脈期灌注圖,B圖門脈期灌注圖。圖片來源文獻:Zhang D , Xu A . Application of dual-source CT perfusion imaging and MRI for the diagnosis of primary liver cancer[J]. Oncology Letters, 2017.

另外磁共振的信號變化就更多了,經常在科研論文中,可以看到各種偽彩圖,明明是研究的一個方面的問題,因為需要突出的重點不一樣,而使用的顏色又不完全一樣。

A組圖示DWI彌散成像,B、C、D是ASL不同模式下灌注圖。圖片來源文獻: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不同模式灌注圖。圖片來源文獻: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.

可以看出各種顏色都有,有的單色顯示,有的多色顯示。技術發展的太快,若是沒有詳細的解釋,很容易令人產生歧義,導致誤判。而且,有偽彩圖的部分,一定要結合原始圖像看。因為有偽彩的時候,容易分辨不清原本結構的邊界等。目前來說,黑白灰的圖是基礎的,特殊需要的情況,才應用偽彩,便於解釋、輔助理解。

還有碰到膠片,現在大多數膠片都是黑白的,那種彩色的圖像放到膠片上,更沒辦法區分。

可能再過個幾年十幾年,關於色彩方面的研究再進一步,相關的規範慢慢建立起來,偽彩圖估計使用的就更多了。


沒有邀請我也來答一下吧。

醫學影像的原始圖像用彩色的估計也只有核醫學的pet,其他設備基本都是黑白。B超,DR,CT,MRI,DSA等這些主流的影像設備的原始圖像都是黑白的,甚至一些不常見的影像也是黑白的。前面的回答寫的很專業也很簡潔,我表達一下我的觀點。

首先,從視覺的角度來看,從黑到白中間可以有很多個灰度(曾經有一部電影叫《五十度灰》),不同的灰度可以表示不同的CT值,也就直接反應了組織的密度,醫生通過不同的灰度去辨識不同的器官和異常的器官。假如,圖像是彩色的,那顏色的變化範圍一下子就增加了很多很多倍,可以瞭解一下RGB和CMKY配色,並且不同的顯示器對顏色的顯示會有比較大的偏差。醫院用的醫用顯示器都是精度比較高的灰階屏,當然也有彩色的專業顯示器用於看三維影像。所以,用灰度對應CT值或者核磁圖像的信號值更有利於醫生用原始影像進行診斷。

其次,我想說現在的圖像都可以做三維重建,無論是彩超的三維四維彩超,還是CT MR的重建,都可以使用偽彩重建出比較好看的立體圖像,但是用於診斷還是需要在原始的黑白斷層圖像上來閱片。彩色的三維圖像主要用於一些數據的分析,或者是外科的手術規劃,手術導航的應用。

重建出來的心臟,肝臟和肺是不是很立體,很直觀。這都是用CT圖像重建得到的。圖一是冠狀動脈的分析,圖二是肝門部膽管癌的重建,圖三左肺下葉有一個小結節。

同樣是三維重建,不同廠商的軟體用的配色方案都不一樣,甚至是差別很大,所以說診斷還是需要用黑白的原始圖像。而彩色的圖像也有更大的用處。

先簡單說這些吧,估計沒人感興趣。如果點贊過百,我可以放一些新冠肺炎的重建。


我覺得這個問題預設因果後更好認知:

假設CT圖像就是彩色的,那不同顏色分別代表什麼含義?

設想一:CT圖像具有和人體組織一樣的顏色。

這個答案顯然不現實:

首先人體組織的本來面目不一定便於醫生診斷,太多顏色相近的組織會干擾診斷;

其次CT沒有還原人體組織顏色的能力,由於CT是以組織對X線的吸收劑量為原理成像,所以圖像的黑白僅能表示組織對X線的吸收能力,考慮到X線衰減特性和圖像的後處理,圖像的黑白用來反映組織密度進而辨別部分組織,這其中和組織本來的顏色可以說一毛錢關係都沒有。

設想二:CT圖像從黑白中衍生出更多的顏色,幫助醫生診斷。

這個答案比較靠譜:

常規CT圖像確實難以滿足醫生需求,比如三維的黑白圖像仍缺乏立體感,所以我們有三維重建技術,能把掃描數據重建成三維圖像,並且還給圖像上色,增加偽彩,提高立體感。還有虛擬內鏡技術,能用彩色還原管道結構。

設想三:用彩色CT圖像將組織差別的視覺效果放大。

我覺得這個有搞頭:

臨牀中經常調節窗寬窗位,使圖像對比度更好,更容易辨別不同組織,如果採用彩色圖像,無疑會放大組織視覺差別,有可能進一步增加組織對比度,從而提高診斷率。這種加強版的窗寬窗位技術,我覺得可以嘗試一下,做做實驗,看看是否真正有助於臨牀。


最大的理由:沒必要。

首先,為什麼CT圖像是黑白的?因為CT圖像的對比度單一,就是X-ray穿過各個組織的透出率,所以灰度圖片就可以完全表示了。黑白圖像在數據存儲時的樣子是每個圖像矩陣點放入單一值(一個點代表一個像素),而彩色圖像需要每個矩陣點放入3個值(RGB)。偽彩色的方法有很多種,但基本原理是將灰度值(單一)向彩色(RGB)域中做分段映射,簡單來說就是一個灰度值給人工匹配3個值。從理論層面來講,這樣做並不會使信息量增加。對於診斷方來說,有些偽彩色技術會聲稱此技術會增加病竈和正常組織的對比度,這是因為人眼對顏色的分辨更敏銳(試想想分辨亮紅色和亮藍色 以及 分辨淺灰色和深灰色);但實際來說,目前黑白情況下,對於診斷醫師來說已經很夠分辨了,不需要再做偽彩處理。而且設身處地想想,醫師看一天花花綠綠的圖和看一天黑白圖,還是後者沒那麼費眼睛。更重要的一點是,偽彩色映射沒有一個統一化的標準,因此不同醫院、不同科室、不同機器如果對偽彩的處理不一致,無法對醫師進行統一培訓。你就想想本來鈣化是高亮,現在你搞成鈣化是紅色、藍色、綠色,怎麼說呢?

總之,工程問題,好用至上,還要考慮成本問題,不要亂搞幺蛾子,也不是什麼時候都要追求更快更高更強。工程問題是個 balance 問題。


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