不同固定窗寬/窗位調節在醫學圖像自動分割中的應用研究

余行，何奕松，傅玉川

四川大學華西醫院 放療科，四川 成都 610041

引言

醫學影像是實現現代精確放療的基礎條件之一。為了得到可接受的劑量分布，放療醫生通常在CT圖像上直接或匹配MRI、PET-CT等影像聯合勾畫靶區及危及器官[1-2]，然后由物理師或劑量師基于CT圖像設計治療計劃，其中的劑量計算基礎是電子密度與CT值的轉換關系[3-4]。CT值是與物質吸收系數相關的相對值，其HU數值通常為-1000～3000。若將空氣的CT值設為-1000 HU，對于骨或者密度高于骨的組織或物體而言，其CT值可超過1000 HU。

常見的CT影像位深為12或16，對應的灰階數可達4096或65536，而人眼可識別的灰階數不超過900[5]。因此當使用CT影像進行臨床診斷時，需要調整其顯示模式，其中窗寬（Window Width，WW）/窗位（Window Level，WL）是CT圖像顯示的可調節屬性之一，優化最佳WW/WL有助于疾病的診斷[6]。在勾畫放療相關的危及器官時，對應不同的身體部位或器官也有推薦的WW/WL，例如對肺進行勾畫時使用肺窗（-1150～350 HU），對心臟進行勾畫時使用縱隔窗（-160～240 HU）[7-8]。WW/WL的調節不僅提高了對比度，同時也可以排除無關組織及器官的影響。

由于CT圖像的成像受多種因素如CT裝置、管電壓、對比劑或重建等因素的影響，無論是傳統的醫學圖像處理算法，還是近年來興起的基于深度學習的醫學圖像處理方法[9]，都需要將WW/WL調節作為重要的預處理步驟。WW/WL調節可分為固定WW/WL調節與非固定WW/WL調節。Huo等[10]研究表明使用固定WW/WL調節對腹部CT圖像給予軟組織窗（160～240 HU）的轉換后能改善右腎及胃的分割結果。Lee等[11]研究表明通過自適應WW/WL轉換能夠提高顱內出血及結石的檢出率。……