115年:放射診斷(2)

若原始影像之像素值範圍為0~4095,假設window width 為1000、window level 為2000,下列敘述何者錯誤?

A轉換範圍的下限是1500
B假設原始影像中像素值為3000,經過轉換後為2500
C如果將window width 改為1200,相較於1000,對比度會增強
Dwindow width 用於調整影像的對比度,而window level 用於調整影像的亮度

詳細解析

本題觀念

電腦斷層(computed tomography, CT)的窗位與窗寬,是把原始像素值轉成可顯示灰階的重要設定。窗寬(window width, WW)決定要涵蓋多大的像素值範圍,因此主要影響影像對比度;窗位(window level, WL)是這個範圍的中心,移動窗位會改變影像的整體明暗。

本題 WW = 1000、WL = 2000,所以視窗下限為 WL − WW/2 = 2000 − 500 = 1500,上限為 WL + WW/2 = 2000 + 500 = 2500。1500~2500 之間的數值會映射到顯示灰階;低於 1500 的值被截在下限,高於 2500 的值被截在上限。原始像素值雖可在 0~4095 之間變化,但不會改變這組窗位與窗寬所決定的轉換界線。

選項分析

A 正確。 轉換範圍的下限由 WL − WW/2 計算,等於 2000 − 1000/2 = 1500。因此 1500 是本題顯示視窗的下界。

B 正確。 原始像素值 3000 高於視窗上限 2500,經過視窗化時會被截切到上限,所以題目採用的轉換後像素值為 2500。在實際螢幕上,這類超過上限的數值會顯示為視窗內的最大灰階,而不是繼續依 3000 的數值增加亮度。

C 錯誤。 若 WW 改為 1200、WL 維持 2000,範圍會變成 1400~2600。相同的顯示灰階必須分配給更寬的輸入值範圍,單位像素值造成的灰階變化變小,因此對比度會降低,而非增強。縮小窗寬才會讓灰階集中在較窄的像素值區間,使對比度提高。

D 正確。 WW 控制轉換範圍的寬窄,主要用來調整影像對比度;WL 控制範圍中心的位置,向上或向下移動會使影像整體變暗或變亮,主要用來調整亮度。

答案解析

本題要求找出錯誤敘述,答案為 C。判斷窗寬對比度時,可把顯示灰階想成固定數量的階梯:WW 越大,階梯要涵蓋的原始像素值越多,每一階代表的數值差距越大,畫面中相鄰組織的灰階差異就越不明顯,對比度下降;WW 越小,階梯集中在較窄範圍,對比度上升。

以 WW = 1000、WL = 2000 為例,視窗為 1500~2500,像素值 3000 已超出上限,故依簡化的截切轉換記為 2500。這也說明 0~4095 是原始資料的完整範圍,顯示時仍可只選取其中一段來強化特定組織的差異。

核心知識點

  1. 視窗界線: 下限 = WL − WW/2;上限 = WL + WW/2。
  2. 窗寬與對比度: WW 變窄,對比度增加;WW 變寬,對比度降低。
  3. 窗位與亮度: WL 向較高值移動,顯示範圍中心上移;WL 向較低值移動,顯示範圍中心下移,兩者會改變影像明暗。
  4. 範圍外數值: 低於下限或高於上限的像素值會被截切到相應界線,分別呈現最暗或最亮的顯示灰階。

記憶方式是「窗寬管反差、窗位管明暗」:看到 WW 變大先想到涵蓋範圍變寬、對比度變低;看到 WL 改變則想到整個顯示範圍平移。

參考資料

  1. DICOM PS3.3:Image Pixel Description Attributes
  2. NCBI Bookshelf:Computed Tomography
  3. CT scan