吳 濤 張會如 王 梅 董 睿 劉洪美

肝臟體積(liver volume，LV)是間接反映肝臟儲備功能的一項重要指標[1]，根據CT或MRI的掃描圖像準確計算手術前、后的肝臟體積，對于肝臟切除、肝移植等手術的病人非常有必要，有助于減少因術后殘肝體積過小而造成的各種并發(fā)癥。術后測量殘余肝臟體積，有助于外科醫(yī)生了解肝臟的再生情況。遺憾的是這種處理醫(yī)學影像的軟件通常是安裝在醫(yī)院影像設備上，非放射人員無法經常接觸，而且這種軟件需要影像設備的支持，不能安裝在個人電腦中，市面上獨立的CT體積測量軟件又非常昂貴，這給肝臟外科醫(yī)生進行臨床和科學研究帶來諸多不便。ImageJ是一個可免費下載的圖像分析軟件包，由美國國立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health，NIH）研究開發(fā)，用于幫助分析臨床和科研中的醫(yī)學影像。目前國內尚未見有關ImageJ軟件測量肝臟體積的報道，基于以上原因，本文提出了一種在個人電腦上利用ImageJ軟件測量肝臟體積的方法。

1 安裝ImageJ軟件

ImageJ軟件下載地址∶（版本1.42）http∶// www.rsb.info.nih.gov/ij/download.html，直接雙擊下載后的程序即可安裝，軟件運行最少需要64M內存，可以在Windows、Linux、Mac OS等操作系統(tǒng)上運行。

2 LV測量的過程

2.1 獲取圖片

由我院附屬醫(yī)院PACS圖像處理工作站，選取行腹部多層螺旋CT平掃獲得的肝臟CT圖像，掃描層厚5 mm，螺距1.0，管電壓120 kV，管電流65 mAs。將CT圖像存為DICOM格式的圖像文件夾拷至個人電腦，對其進行LV測量。

2.2 半自動法測量LV

2.2.1 制作圖像棧

每例病人的DICOM格式CT圖像文件夾中，每層CT圖片都有一個唯一的編號，運行ImageJ軟件，選擇菜單File→open，找到待處理的文件夾，按文件夾中CT圖像的編號順序，依次打開含有肝臟的DICOM格式的CT圖像，共N層；點擊菜單欄Image→stacks→Images to stack，軟件自動將N幅圖像轉換成圖像棧（圖1所示），即在一個窗口里以多線程的形式層疊N幅圖像，并行處理。只要內存允許，ImageJ軟件能夠打開任意多的圖像進行處理。

圖1 ImageJ圖像棧

2.2.2 圖像預處理

DICOM格式的圖像棧每像素16位存儲，為得到最佳的圖像分割效果，需要先對棧進行預處理。通過點擊菜單欄Image→Adjust→Window/Level，調節(jié)圖像棧的窗寬、窗位，本文中窗寬、窗位為300 HU、40 HU；點擊Image→Type→8-bit將16位圖像轉換為8位圖像，灰度值范圍為0-255，并將此時的圖像棧保存命名為“原始棧圖像”以備用；點擊菜單欄Process→Enhance Contrast，對棧作圖像增強處理；Process→Smooth對棧進行平滑處理。

2.2.3 閾值分割和二值化

閾值分割是利用灰度直方圖分析圖像的灰度分布，選擇合適的閾值Threshold，并把灰度圖像分成目標與背景。ImageJ軟件提供了閾值化的用戶窗口，單擊菜單欄Image→Adjust→Threshold，彈出Threshold窗口，如圖2所示，拖動滑塊調整閾值，對圖像棧進行閾值分割。本文使用兩個閾值同時調整的方法，閾值的大小選取根據實時的調整確定，一般最小值為100，最大值為230，單擊Apply后得到二值化圖像；單擊菜單欄Process→Binary→Outline，獲得圖像的邊緣輪廓，得到“邊緣圖像”。

2.2.4 創(chuàng)建感興趣區(qū)域

打開已保存的“原始棧圖像”，單擊Process→Image Calculator，彈出Image Calculator窗口，如圖3所示，在Image1欄選擇“原始棧圖像”，Image 2欄選擇“邊緣圖像”，Operation欄選擇Subtract，對兩個圖像棧進行減運算（原始棧圖像減去邊緣圖像），得到描有邊緣輪廓的圖像棧，本文稱之為“減圖像”；如果“減圖像”中肝臟的邊緣輪廓是閉合的，可利用軟件的魔術棒工具直接點擊肝臟邊緣的任意一點，自動獲得感興趣區(qū)域，如圖4(a)所示黃線即為肝臟感興趣區(qū)域（Region of interesting，ROI），工具欄灰暗區(qū)是魔術棒工具；但是如果“減圖像”中肝臟的邊緣輪廓存在不連續(xù)的地方，需要利用軟件畫筆工具連接斷開的邊緣，如圖4(b)所示，這樣獲得閉合的肝臟邊緣后，再利用魔術棒工具得到感興趣區(qū)域。

圖2 圖像閾值分割

圖3 圖像減運算窗口

2.2.5 計算肝臟體積

圖4 創(chuàng)建感興趣區(qū)域

圖5 ROI計算窗口

獲取棧的第一幅CT圖像的ROI后，點擊菜單欄Analyze→Tools→ROI Manager…，在彈出的ROI Manager窗口中點擊Add，軟件自動添加第一幅圖像的ROI數據；然后利用魔術棒工具創(chuàng)建第二幅圖像的ROI，并在ROI Manager窗口中點擊Add，添加第二幅圖像的ROI數據，之后依次對棧圖像的每一幅圖像做以上處理，直到添加完N幅圖像的ROI數據（圖5所示），點擊ROI Manager窗口中的Measure按鈕，軟件自動彈出Result窗口顯示所有感興趣區(qū)域的面積計算結果，圖6所示，單擊File→Save As可自動存為Excel格式文件，利用Excel表格可計算各層面ROI面積和層厚的乘積，再累加各項乘積，得到肝臟總體積。本文計算肝臟體積為1264.056 cm3，如表1所示。

3 小結

ImageJ軟件是一種支持Java語言的圖像分析與處理軟件，該軟件開放源代碼，占用內存空間小，圖像處理速度快，可以在Windows、Mac OS、Mac OS X、Linux等操作系統(tǒng)上運行，支持DICOM，JPEG，BMP，TIFF，GIF， FITS等多種圖片格式，可對醫(yī)學影像圖像直接分析和處理；ImageJ軟件還可用來做肝臟CT容量分析，它的好處是可以免費下載，在不需要放射科醫(yī)生的支持下，外科醫(yī)生可在個人電腦上獨立進行肝臟CT容積的分析。此外ImageJ支持宏語言和插件擴展功能，使用ImageJ內置的文本編輯器和Java編譯器開發(fā)Java語言的各種插件，可完成對ImageJ的擴展，這種機制使專業(yè)人員能夠通過Java編程完善該軟件，并實現(xiàn)相應專業(yè)領域的特殊用途擴展，自定義的插件可以解決幾乎所有圖像處理和分析方面的問題。

圖6 ROI數據計算結果窗口

表1 肝臟體積計算表

該軟件目前已被廣泛用于醫(yī)學生物圖像的處理，如顯微鏡圖像細胞計數、細胞分割，醫(yī)學檢驗圖譜分析[2]等，在國外被較多地應用于通訊、信息技術、航海航空等工程技術領域[3]。志，2005(7)∶747-748.

[3]Keagan Moodley， Hugh Murrell. A colourmap plugin for the open source， Java based， image processing package， ImageJ[J]. Computers Geosci，2004，30∶609-618.

[4]張國華.旋轉DSA在肝動脈造影中的應用[J].中國醫(yī)學裝備，2007，4(6)∶42.

[5]黎一鳴，呂凡，吉鴻，等.肝臟體積變化與病肝儲備功能的關系研究[J].中華普通外科雜志，2002(2).