CTan使用说明

目录

1. 引言

3 4 20 21 30 31 33 40 50

51 54 57 60 79 40 33 22 25

8 12 13 16 16 18 2 2

2. 程序的首次启动 3. 设置参数 4. 打开文件

4.1. 切面图像窗口 4.2. 数据集栏 4.3. 投影栏 5.1. 调色板栏 6.1. 轮廓栏

5. 图像查看模式：摘要 6. 原始图像查看模式

17

6.2. 最大强度投影 (MIP) 6.3. 量角器工具 6.4. 手动测量工具 7. 兴趣区域查看模式

7.1. “保存兴趣区域为数据集”功能 7.2. The reference level ROI tool 8. 二元图像查看模式

8.1. 柱状图栏 9.1. 分析栏

9. 形态测量计算查看模式 10. 自定义处理查看模式

10.1. 插件程序栏 10.2. 批处理模式 11. 印制报告 附录：

附录A：用户自定义插件说明 附录B：CTAn的命令行格式 1. 引言

61 80

附录C：CTAn手册中用到的专业词汇表

CT-分析者 (CTAn) 利用SkyScan Micro-CT扫描所得的数据图像集，分析得到定量参数和构建视觉模型。

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2. 程序的首次启动

CTAn程序不需要安装，是一个绿色软件，在任何目录或者网络硬盘上直接启动“CTAn.exe”即可运行，首次运行需要拥有管理员的权限输入license，以后运行没有此限制，根据输入的license，程序分为以下几种工作模式：

• 示范模式：缺少一些功能；

• 30天限制(当前版本全部功能30天使用限制)； • 无限制；

要获得一个有限或者全功能的license需向SkyScan注册此程序，需将以下个人信息mail到info@skyscan.be：

• 用户名； • 组织名称；

• 程序认证码 (在下载并第一次运行CTAn时能看到此信息)

在这些数据的基础上，你会收到SkyScan的license文件“CTAn.lic”，此文件需与“CTAn.exe”放在同一目录，运行CTAn将出现一个对话框，要求输入你的个人信息和程序认证码，对应输入即可，以后运行CTAn将不再要求输入。

请妥善保存您的个人信息及认证码，当程序检查license或者安装CTAn到其他电脑时，需要重新输入此信息。

你可以在 Help / About CTAn 对话框中看到程序认证码（Product ID）和程序版本信息。

下载升级CTAn和CTVol不需再次激活程序，只需覆盖“CTAn.exe”文件即可。但是此时About

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窗口中的Product ID已经不同于原始程序ID，所以不能用于其他电脑CTAn程序的安装。

你可以去http://www.skyscan.be/next/downloads.htm 下载最新版本的CTAn。

2.1. 不同用户的授权情况

输入CTAn的license时，需要使用管理员身份运行程序，点击鼠标右键，选择 “run as administrator” 运行程序，输入license ，见下图：

如想让所有用户均可运行CTAn，在选项中，选择“高级”，在底部有一个选项（下图），勾选后即可。

上面项打勾后，需要以管理员的身份重新运行程序，并重新输入用户名称、序列号等信息，完成后，任何用户都被许可运行CTAn程序而无需管理员身份。

3. 设置参数

要改变程序参数，调整CTAn设定选项以适合特定应用，点击 File / Preferences，打开参数选择窗口，几个标签页中有许多的设置和选项，如下：

选项卡简述：

 常规选项卡：2维和3维参数测量的输出选项，包含名称、单位、标记法和报告文件的扩展名等；

其他选项支持导入的不同图像格式；JPEG的压缩级别。  动画：此栏可以调节视频显示和输出AVI文件的动画播放速度。

 兴趣区域： 包含选择的兴趣区域（ROI）的默认形状－正方形或圆形；保存兴趣区域数据集

的尺寸选项；加载ROI（.roi）文件的选项（详见第8章）。  直方图： 此选项卡用于骨密度（BMD）的校准。请注意，其他非骨物质的BMD也可以在此校

准（详见第9章）。  体积： CTAn中所建3维模型的分辨率水平，当然，分辨率的瓶颈取决于显卡配置。  工具： 在此输入SkyScan CTVol 程序路径，以便自动打开在CTAn中创建的3维模型。  目录： 在此指定临时文件目录和用户自定义的插件目录（详见第11章）.

 高级： 选项包括：（a）三维模型的表面渲染算法；（b）行间距平均的截取长度（MIL）和

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各向异性分析；（c）三维形态运算的多种选项；等等。

4. 打开文件

程序支持三种类型的文件(BMP, JPG, TIFF)，但这三种类型并不都能进行分析： • BMP-文件：所有bmp类型的文件均可打开查看，但只有1位（单色）和8位的图像才 能用于分析；

• JPG-文件：所有jpg类型的文件均可打开查看，但只有8位（灰色）的图像能用于分析； • TIFF-文件：程序只支持查看和分析SkyScan设备和软件产生的8位和16位图像。

彩色图像

CTAn可以打开RGB格式的BMP或JPG图像，但是不能执行分析功能，须转换为灰度格式图像，才可以进行分析。 (详见下面的4.1 节)

不同位深度的图像：

在打开16位的TIFF图像时，CTAn会出现转换16位图像到8位图像对话框，跟据直方图的亮度选择转变成8位图像的灰度范围，并提供预览。

可以用键盘输入亮度限制的范围。默认情况下，此范围映射亮度的指数。如果该文件包含密度校准信息，可以指定亮度范围为Hounsfield 单位。

按下“Apply”按钮可以使选择的范围实时的显示在直方图上，按下“OK”就使选择的参数生效并执行转换。

定位每个图像文件都需要一定时间，因此当打开数据集较大或者从网络驱动器打开数据集文件时，就得花费较长时间，如果本地硬盘有足够大的空间，可以通过激活缓存选项来减少定位文件时间。

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激活此选项后，原始文件将在缓存区建立相应的临时文件，以后CTAn调用此文件时，会到缓存空间调用临时文件，而不是每次都浪费时间去调用原档。要激活此选项，点击File / Preference，在 Advanced 标签页中选择激活 Cache images。

CTAn中打开数据集的方法

CTAn中，有几种方法加载和打开数据图像文件：

• 拖放一个数据图像文件到CTAn程序，此操作将打开一个CTAn程序实例并自动载入所有相关数据图像；

• 拖放一个数据图像文件到一个已经打开的CTAn实例窗口部分，此操作将使刚打开此

拖放的图像数据集，并取代任何已经打开的数据图像集，因为一个CTAn实例只能同时打开一个数据图像集。

• 在命令行中指定完整的路径和数据集（参阅附录A）。这种模式一般用于程序调用或 文件批处理（BAT）。此操作将打开一个CTAn程序实例并自动打开指定的数据集。 • 在CTAn程序中使用open菜单打开数据图像集。

要打开数据集文件，在CTAn菜单中选择命令 File / Open….

Ctrl + O ,

在打开的对话框中除标准功能外，CTAn还提供了一些额外并实用的功能，选定的图像可以在预览区显示预览，控制预览开关可以打开或者关闭预览。

如果想加载特定类型的文件，可以在“文件类型”菜单框中选择特定类型，这样，选择的类型显示，而其他类型将全部隐藏。

“Open as”下拉式菜单框中可以选择打开图像的两种模式：1.Dataset，此模式将自动载入整个数据集图像文件；2.Single file，此模式只打开选择的一个图像文件。

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“Resize by”开关控制图像的缩放，如果不选择此开关，CTAn打开的图像为原始尺寸，如果选择此开关，CTAn打开的图像为原始尺寸的1/X (X为选择的数字)。新的尺寸会在此开关下方显示。缩小图像尺寸会减少分析处理的数据量，加快分析处理速度。 

定位图像需要时间，因此，当利用网络从远程驱动器获取规模较大的数据集时，加载时间问题就尤为重要。如果有足够的本地磁盘空间，可以设置缓存目录，这样，访问原始文件只需一次，再次访问，就是访问缓存目录中的临时问题，大大缩短了访问时间。要进行此设置，选择 File / Preferences…，在 Advanced 选项中选择 Cache images 项即可。

对于一个已经打开的数据集，选择缓存图像选项后，必须重载此数据集才能激活此数据集的缓存功能。

缓存选项只对下列文件类型有效：BMP (1位和8位)，TIFF (8位和16位)，JPG (8位)。

为了避免临时文件目录所在的硬盘空间紧张，您可以指定此临时目录的路径，点击File / Preferences，到Directories标签页中设置“Temporary files“为您指定的目录即可。

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4.1. 不同格式图像转换

在 “general” 选项卡中，可选择输入图像可以转换的格式类型，见下图红色框部分：

RGB to gray: 这项提供了RGB彩色图像转换成灰度图像的功能，因为只有灰度图像才能在CTAn中进行分析。

彩色转换成灰度的选项为：

 No: 无转换

 Luminance: 从RGB的加权平衡值计算一个灰度像素值的比例：R:G:B – 0.2126 : 0.7152 :

0.0722.  Red channel: 仅采用红色通道值的灰度值  Green channel: 仅采用绿色通道值的灰度值  Blue channel: 仅采用蓝色通道值的灰度值

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原始数据文件类型：Raw

使用“RAW”数据类型，可以打开非SkyScan格式的数据集，如下所示：

在“File of type” 中可以选择“Raw data”，这样，就可以打开非SkyScan格式的文件。

原始数据文件 (RDF) 可能包含单组或者多组文件 (如果文件有一个四位数的后缀).

对于一个多组的RDF，Z位置来自于四位数的后缀。

导入非SkyScan格式数据集，需在 “import raw data” 窗口中选择各项参数：

 Data type [数据类型] (integer, floating point, etc.)

 Byte order [字节顺序] little endian (WIN) [Windows中小字节开头] / big endian

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(MAC) [苹果系统中大字节开头] 参考维基百科：

http://en.wikipedia.org/wiki/Endianness

 Header size, in bytes [头大小，以字节为单位]  Pixel size, in microns [像素尺寸，以微米为单位]

 Image width and height (pixels) [图像宽度和高度（像素）]

 “Major and minor value”: [较大和较小值] 这些都是最低和最高的灰度值，默认情况下，

这些被定义0到255对应8位格式，对于不同数据集的灰度级的位深度，必须指定最大和最小值。  Z size, spacing and origin: [Z尺寸、间距和起点] 用于必须指定单一组RDF的Z尺寸，Z轴间距和Z原点。单一组RDF的Z位置由以下公式获得：Zpos = Zorg+Zsp*n (where 0 <= n < Z size).

4.2. 原始图像查看模式

当图像加载完成，程序窗口屏幕下方将显示一个原始图像。在菜单栏中，将出现一个包含原始图像控制命令按钮的子菜单，这些命令也可以通过在原始图像上点击右键获得。

命令的菜单图像：

查看上面的图像；

↑ ，向上滑动鼠标滚轮

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查看下面的图像； 放大图像；

↓ ，向下滑动鼠标滚轮 Shift + 向上滑动鼠标滚轮

缩小图像； 图像大小适合窗口；

Shift + 向下滑动鼠标滚轮

查看图像真实尺寸（图像的像素映射为一个屏幕像素）；

打开测量工具，可以手动测量直线距离，角度等并可保存为文件

此模式中可在图像上按住鼠标左键来拖放并选择查看图像的位置

点击 File / Preferences，在Animation 标签页，可以设定动画播放速度。

但是设定的动画速度并不一定都能达到，对于尺寸非常大的图像，内存会限制此速度并低于设定值。

在此窗口会显示图像的信息：路径，文件名，文件尺寸，像素尺寸，图像宽度，

图像高度以及在数据集中的 Z 位置。你可以通过点击“change”按钮，改变像素尺寸用于进行形态测量。（如果你保存了一个兴趣区域数据集，像素尺寸会改变）

如果文件的路径太长而不能完全显示，把鼠标光标移动到路径上，根据光标的工具提示会出现完整的路径。

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你可以通过按住“shift”键并滑动鼠标滚轮来改变原始图像显示的放大倍率（即放大和缩小），在改变原始图像的放大倍率后，其他查看模式（如兴趣区域，二元图像模式和已处理图像模式）会采用与原始图像相同的放大倍率并保持与原始图像的显示区域相同。

在上面菜单栏的右侧有一个手型按钮，点选此按钮

后，通过在原始图像按住鼠标左键可以控制对图像的移动，以在窗口显示你想要的区域，再次点击手型工具可以取消此功能。

4.3. 数据集栏

数据集栏显示了原始图像文件列表，通过↑ , ↓键或者对数据集左边的滑块拖动可以实现图像文件之间的选择切换。

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在原始图像上点击右键，会出现一个菜单，各菜单项功能如下：

此功能为兴趣范围底部和顶部的自动选择设定了一个

参考面，具体请参阅§ 6.1中的详细描述。

点击此项设定兴趣范围的顶部。 点击此项设定兴趣范围的底部。

点击此选项将打开一个选择对话框，或者在“direct”标签页中指定顶部和底

部图片，或者在“analytic”标签页中设定预设的偏移量和兴趣区域的高度。

对选定的兴趣区域范围图像进行动画播放。 打开一个图像属性窗口。

在图像列表的右侧有两个滑块控制兴趣区域图像的范围，许多操作，例如动画播放、图像分析等，都只能应用于选区内的图像，双击两个滑块之间的蓝色垂直条，会出现以下窗口：

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在此可以手动选择兴趣区域的垂直范围或者点击“Select All”恢复到整个范围选择。（“analytic”标签页和兴趣区域的基准线选择请参阅§ 7.2.）

数据集栏内的原始图像列表中，兴趣区域内的图片图标为彩色，图片的背景为绿色；而兴趣区域外的图片图标为黑白，背景为灰色。

点击View / Dataset，可以显示或者隐藏数据集栏。

4.4. 投影栏

在SkyScan设备创建的图像数据集中，有一个名字结尾为“_spr”的投影图，在CTAn程序中加载数据集后，对应的投影图会显示在程序窗口左上侧的投影栏中，在此投影图上点击右键，会出现一个子菜单，各项功能如下：

• 显示全部区域 – 完整显示投影图，不做任何修改；

• 突出工作区外的区域 – 用绿色突出数据图像集外的区域； • 突出没有选择的区域 – 用绿色突出选择区域外的区域范围； • 显示垂直标尺 – 显示或者隐藏垂直标尺； • 显示水平标尺 – 显示或者隐藏水平标尺。

投影图中的红线标示了当前显示的原始图像在数据集中的位置。如果在投影图中新的位置双击鼠标左键，红线会移动到此位置，并且在工作区显示的原始图片会变成距离此线最近的一张。 在投影图和原始图像中，通过点击鼠标左键（选择起点），然后拉动到新的位置（选择终点）可以进行两点的距离测量，此时会出现一条直线，并显示标尺图标和一个距离值，单位为像素（pixel），松开鼠标左键，测量工具消失。

点击 menu View / Shadow projection，可以显示或隐藏投影栏。 SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

术语表：

Nomenclature: 选择二维及三维参数的名称和符号术语表，可选择 “Bone ASBMR（美国骨矿学会）” 或 “General Scientific（通用科学）”。

Unit: 在此选择二维和三维测量的单位，可选microns（微米）， millimeters（毫米），inches（英寸）或pixels（像素）。 Notation: 选择科学计数法，将使用保留小数点后四位的格式，例如 1.2345 E-001，或者使用保留5位小数格式，如 e.g. 0.12345。

点击 File / Preferences，在General标签页，可以设置以下选项： 单位： 计数法：

显示图片内部位置： Show position inside image：激活此选项后，鼠标在原始图像中任何一

点，都会显示此时光标所在位置的二维坐标。

图像原点：

Image Origin: 设置图像坐标原点(0,0 XY位置)在图像左下角或在图像中心。

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轮廓线： JPEG 质量指标

Profile line: 设置“raw images”模式下，轮廓线功能启动时默认轮廓线为垂直或水平，无论何种设置，默认轮廓线都在图像中心位置。 JPEG quality factor: 当使用原始图像创建一个兴趣区域数据集（或切面图，或MIP图）时，可以保存为bmp或者jpeg格式。此值间接表示了图像压缩和损失的程序。(小于100% 表明损失了一些图像数据信息)

显示图像内部位置 勾选此项，当鼠标在图像范围内时，将显示鼠标所在的图像坐标位置。

4.5. 调色板栏

调色板栏可以改变图像显示的外观和颜色，但并不改变图像的信息，可用于图像的查看。

” 图标可使图像反相，在右边的下拉菜单中，可以选择original（初始），Grayscale（灰点击“

度）以及两个Corlor（彩色）图像显示模式，并可调节亮度及对比度。鼠标左键双击颜色查找表，亮度和对比度归零。

点击 View / Palette 可显示和隐藏调色板栏。 5. CTAn分析的五大结构：总结

CTAn分析有五个阶段，这五个模式按钮顺序的配列在菜单栏中。

1. 原始图像模式 2. 兴趣区域模式 3. 二元化图像模式 4. 图像处理（计算）模式

5. 自定义处理模式

打开一组数据集后，在菜单栏展现的各个模式外观。

在 “view” 菜单中，同样可以看到五种模式：

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五个模式及几个工具功能如下：

View / Selection – 打开选择兴趣区域垂直范围的对话框； View / Hand mode – 激活和关闭使用鼠标对图像显示位置进行拖放的手型工具； View / Raw images – 初步查看图像，轮廓和纵向取样； Alt + 1 , View / Region of interest – 选择和查看图像的兴趣区域（ROI）； View / Binary images – 选择二元阈值和查看二元图像，进行密度分析和构建三维模型； View / Processed images – 进行二维及三维分析，查看分析图像和计算结果； View / Custom processing – 使用插件程序，用户可自行定制顺序的图像处理和分析任务，查看结果图像。 Alt + 2 , Alt + 3 , Alt + 4 , Alt + 5 , 切换到其中一种模式后，在数据集栏顶部会出现相应的选项卡。请注意，用Alt+数字来切换各个模式非常实用，尤其在二元化模式中，需要在1和3之间进行频繁切换来进行阈值，在下面章节中，将详细介绍以上的5个模式。

6. 实时三维体积方式观察

6.1. 准备工作 – 在CTAn中进行三维模式前，需检查两个硬件指标

在运行SkyScan两个软件－CT-Analyser 和 CT-Volume 前，需进行以下准备工作。

1. 打开控制面板中的设备管理器，查看显卡驱动是否已安装，如果已安装，确认升级了最新驱动。

2. 然后转到“preferences“中的“volume” 选项卡，点击 “maximum dimension of texture”。

这个选项中列出了本机能达到的所有选项值，数值越大，三维模型质量越高，但是响应的时间会相应变长。通过测试，找到一个合适的值，在分辨率和响应时间达到一个相对满意的平衡。

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6.2. 启动三维体积模式

点击顶部菜单栏中的按钮启动此模式（红色圈中按钮）：

点击后，将显示以下进度条：

随着建模窗口打开，首先应该切换到二元化模式调节阈值（如下图），通过阈值选出的部分为白色。其余均不可见。

此外，有几种模型方式可以选择，如体积模式、衰减模式、MIP（最大强度投影）模式。

模型也可以通过反相（阴阳按钮）按钮来控制反相。

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鼠标左键和右键拖放可控制模式位置：

 左键拖放可控制模型旋转；

 鼠标右键拖放控制三维模型的远近：鼠标向屏幕中心拖放，目标向远处移动（缩小），鼠标拖

离屏幕中心，目标靠近用户（放大）。

6.2.1. 三维体积模式窗口按钮自右向左： 保存当前显示的图像 (所见即所得)。 给模型加一个可见框架，可用Shift+鼠标左键来调节框架大小来剪切模型。 鼠标左键拖放可控制框架和模型旋转。 用Ctrl+鼠标左键可以旋转框架，模型保持静止。 使用当前打开的所有数据建造模型。 使用当前所选兴趣区域的数据建造模型 复位模型到初始位置 SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

在模型旁边放置一个剪切面框架，使用Shift+鼠标左键来移动框架剪切模型。 鼠标左键拖放可控制框架和模型旋转。 用Ctrl+鼠标左键可以旋转框架，模型保持静止。 Toggle navigation clip plane (clip plane within a cube bounding the model) 显示/隐藏 XYZ 3D 轴 体积呈现模式 衰减图像模式 MIP模式

从左到右三种观察模式：OVR (体积模式), ATN (衰减图像) 和 MIP (最大强度投影) ，样品为蜗牛壳，ATN 图像使用了伪彩色。

显示的边框可以通过Shift+鼠标左键拖放来剪切图像，按住Shift键，点击边框的平面，边框的某个面变成红色，拖放鼠标可以控制此红色面剪切三维模型。

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类似方法用于剪切框。（上图）

7. 原始图像查看模式 在此模式中，下列功能可用：

• File / Export / to AVI-file – 此命令将把选择的兴趣区域图像输出成AVI格式动画，压缩需安装在您系统中的视频编解码器，在确定输出的AVI文件名后，出现如下对话框：

从下拉清单中选择一个视频编码以及压缩质量，点击OK即可。注意：不是所有编码都可用，这取决于您系统中是否安装此编码器，推荐使用 Microsoft Video 1 和 Cinepak Codec by Radius（两种编码的压缩质量均需设置100％）。

如需设置AVI播放速度，点击 File / Preferences / Animation，设置 Export to AVI 的每秒播放帧数。

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6.1. profile 栏

Profile 栏提供了诸如强度线轮廓；图像纵向剖切；最大强度投影等功能。要激活此功能，点击红色圈中按钮即可。

激活轮廓栏后，图像中间会出现一条红线，也可以通过按住鼠标左键拖动来定制对数据集进行剖面的直线。直线起点是一个小圆圈，在小圆圈上按住鼠标左键拖动可以调整此直线的角度及长度。

在轮廓栏中轮廓曲线图的上方的两个剪刀图标功能如下：

• Save profile – 保存文本文件与强度轮廓线的结果：包括开始像素和终止像素的坐标，以及在每个像素的灰度强度值。 • Cut model（剪切模式）– 创建一个沿着轮廓线并穿越数据集的剖面，仅限于兴趣区域。 SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

• Save image（保存图像）在执行cut后，会自动显示一个结果窗口，在此窗口中点击此按钮保存结果图片。 • Reslice model（切片模式）– 创建一组平行于轮廓线的剖面。

切片模式的参数可以在出现的对话框中设置。如背景色（black 和 white），切片间隔（Slice spacing），切片数量（Number of slices）。

点击“OK”后执行程序会生成一组切片图，在窗口中滑动下方的滑块，查看不同位置的切片，且对应原始图中参考线位置。一些相关按钮的功能如下：

右边两个按钮分别为保存当前的单张图片和保存整组切片图。 和点击菜单 View / Profile 功能相同，可以显示或隐藏轮廓栏。 SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

• 最大强度投影 (MIP) – 从选择的方向生成一张MIP图像。 • 适用兴趣区域 – 在兴趣区域查看模式选择兴趣区后点击此按钮，投影栏中的操作只对兴趣区域有效。 6.2. 最大强度投影 (MIP)

设置轮廓线后，MIP功能被激活。MIP更像是一个最大透射图像，可以直观的显示被低密度物质包围的致密结构。

MIP 选项：

在“Projection view”中，可以选择“horizontal（水平）”“along profile（沿线）”，选择“along profile”时，会多出一个“depth”（深度）选项，深度越小，选择区域厚度越小，单位为像素切片。下面的例图分别是微孔渗透（Microfil-infiltrated）肾的扫描图在 x 方向(水平), y 方向(垂直) 和 z 方向(垂直于截面图) 平面的MIP图像。

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(1) 截面图

(2) X方向平面（水平面，along file）的MIP

(3) Y方向平面（垂直面，along file）的MIP (4) X方向平面（”horizontal”）的MIP

7.3. 量角尺工具

方法见下节。

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7.4. 手动测量工具

点击图中所示图标激活手动测量工具并出现测量

设置窗口，可在图像中进行角度测量；线测量及路径测量。

角度测量：在图像中按住鼠标左键（形成圆心），由于水平线为一条基准线，随着鼠标的拖动和转动，另一条线与水平线的夹角即为测量结果。

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线测量：在图像中按住鼠标左键（定起点），然后拖动鼠标到另一地点（定终点），现测量会给出两点间的距离值。

路径测量：在图像中按住鼠标左键并移动鼠标，鼠标所经过的轨迹的总长度即为路径测量的结果。

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测量窗口中分别有Angle / Line / Path 标签页，分别对应以上三种测量功能，在进行每一次测量后，点击Add会添加测量结果到记录清单，如果”Autofill”按钮被激活，每次测量记录都会自动添加，”Clear”会清除所有清单记录，”Save” 会保存清单记录为TXT文本文件。”Close” 关闭测量工具。

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8. 兴趣区域查看模式

转移到兴趣区查看模式，可以勾画数据图像的兴趣区域选区（如想使用默认兴趣区选择，请跳过此步），在兴趣区类型的下拉菜单中，共有7种类型选择：

矩形 – 选择兴趣区域为矩形； 正方形 – 选择兴趣区域为正方形； 椭圆形 – 选择兴趣区域为椭圆形； 圆形 – 选择兴趣区域为圆形； 多边形 – 徒手勾画兴趣区域； 空 – 表示无兴趣区域； 差值法 – 兴趣区域来自邻近的图像差值处理； 兴趣区域模式页面中，数据集栏内的每个图像都有一个表示兴趣区类型的图标，加载的数据集图片默认显示插值兴趣区域。

数据集图片的默认兴趣区是和图片等大的矩形区域，点击File / Preferences，在Region of Insterest 标签页中设置默认兴趣区域为矩形或者圆形。

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术语说明：兴趣区域（ROI）指在一张单独图像中选择的区域，或固定形状或手绘。兴趣集（VOI）指所有选择图像的兴趣区域集合，并定义了将执行模型重建和形态计算程序的子集。 调整兴趣区域：对于前四种规则形状，用鼠标调整周围的四个点即可。

椭圆形 ROI

多边形 (手绘) ROI

在图像中拖放兴趣区域的同时，状态栏的左下角会显示ROI的相对位移（”ROI offset”）。 在ROI页面，按住鼠标左键在图像上拖动，即可手绘ROI，释放鼠标后，选区自动形成。点击（编辑多边形ROI）工具，多边形选区周边显示节点，可以通过插入、移动、移除节点等操作来修改多边形ROI形状。

兴趣区域的编辑包括以下命令：

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Region of interest / Expand: 扩展ROI到原始图像尺寸； Region of interest / Copy to All: 拷贝当前ROI到所有数据集图像； Region of interest / Reset All: 取消所有数据集图像ROI； Region of interest / Invert ROI: 在图像中反选ROI； Region of interest / Edited above: 切换到上面一个ROI； Region of interest / Edited below: 切换到下面一个ROI； Region of interest / Last Modified: 切换到上一个修改的ROI； Ctrl. + Ctrl. + Backspace 退格键 Region of interest / Build Cube: 在当前图像ROI为正方形的基础上，向上创建一个VOI立方体，VOL外的图像ROI将被设置为空，当前ROI为正方形，其他有效ROI显示为矩形。 Region of interest / Build Sphere: 在当前图像ROI为圆形的基础上，以当前ROI为赤道，创建一个球体。 Region of interest / Load: 加载保存的ROI； 二元化模式中选择的阈值，和垂直方向的兴趣区域（ROI）可保存为后缀名为roi的文件中，加载roi文件，这两个选择和设置会自动恢复，要做到这样，点击 “file” /“ Preferences”，选择“Region of Interest”选项，把“restore binary selection”和“Restore view of interest”选项勾选即可。

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如果勾选了“Prompt on load”，那么在打开ROI文件的时候，会出现一个选项窗口：

“Restore view of interest” 选项包含垂直方向的兴趣区域选择（上下边界之间），“Restore binary selection” 选项包含了二元化模式的阈值选择。

上图的 “Save images”中，应选择 “to accumulated ROI bounds” ，这样依据ROI保存新数据集的时候，图像和数据量会大大减小，后期处理会更加快捷和简便。 • Region of interest / Save [保存兴趣区域]: 保存当前文件尺寸、类型、兴趣区域的 选择、位置和垂直边界，以及二元化模式的灰度阈值。 • Region of interest / Save new dataset from ROI [根据兴趣区域保存新的数据集]: 保存上下边界内的兴趣区域图像，并创建一个新的数据集。 • Region of interest / Cut ROI [剪切ROI]: 剪切当前切片图的兴趣区域，可粘贴到其他切片图中。 • Region of interest / Copy ROI [拷贝ROI]: 拷贝当前切片图的兴趣区域，可粘贴到其他切片图中。 • Region of interest / Paste ROI [粘贴ROI]: 粘贴预先剪切或者拷贝的兴趣区域到某张切片图中。 • Edit polygonal ROI [编辑多边形ROI]: 通过在已有的多边形边界移动、移除、增加调节点，使多边形边界更光滑、准确的接近理想的兴趣区域。 SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

注意：在CTAn中，通过shift+F1组合键打开快捷键窗口，里边列出了CTAn中所有快捷键功能。

“edit polygonal ROI” 按钮 可以对边界实现微调，点击后，已选的多边形边界布置了密集的调节点，用鼠标左键拖放可以调节点的位置，也可以通过在已有的点上点击右键，选择删除调节点，或者在没有调节点的边界，点击右键选择插入点，并进行位置调节。

7.1. “save new dataset from ROI” 功能

此功能允许依据兴趣区域，创建一个新的数据集，这样新的数据集图像会更小，处理起来会更加方便和快捷。

注意在自定义处理模式：

当在自定义处理模式或者使用BatMan进行数据处理时，推荐使用由兴趣区域所保存的新数据集，因为自定理处理模式本身就需消耗更大的系统资源，所以处理的数据集越小，对系统造成的负担越小。

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由兴趣区域保存新的数据集意味着创建更小的数据处理，意味着相同兴趣区域更快的处理结果，尤其在用户自定义模式或者BatMan程序中。

保存新的数据集窗口中，选项包含“Smooth”平滑图像边界，图像旋转，以及背景颜色的选择等。

7.2. 兴趣区域工具参考

在一些应用中，垂直的兴趣体积（VOI），也就是上限和下限中的图像，需要由一个有固定特征的部位来参考定位。如在骨生物学中，扫描了啮齿类动物的股骨，末端为膝盖，靠近膝盖骨为股骨的生长板（软骨），股骨末梢距离生长板一小段固定距离，并且向股骨轴下点延伸几毫米的骨小梁通常被拿来分析，因此，由生长板作为“Reference”，来进行垂直方向VOI的选择，具有很大的意义。

下面的例子中，上方投影图中的红线标定了生长板的位置，右边根据生长板选择了VOI的范围，如果进行一个样品的定期、定量分析，或者有可比性样品的一些分析，这张选择方法都值得借鉴。

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在图像列表中，点击鼠标右键，选择“Selection”，在窗口中的“Analytic”选项中，根据刚才所定义的“Reference”，设置“Offset”（ 距离标准点多少张切片），和“Height”（ 选择多少张切片），从而确定VOI。

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同样，在图像列表中，在某个图像中，点击鼠标右键，可以直接选择上边界和下边界的图像，从而确定VOI。

8. 二元化图像模式

打开二元化图像模式，图像以黑白色显示，图像中白色代表阈值选择的范围（“实”），而黑色为阈值外的部分（“空”）。

8.1. 直方图栏

直方图栏分为两部分，上面的部分为高亮显示的直方图分类窗口，底部是此分类的文本表。

直方图表分为5列，1）图像亮度的绝对值；2）相对亮度的百分比；3）图像亮度面积的绝对值；4）特定亮度的面积对所有亮度面积的百分比；5）选择范围内特定亮度的面积对所有亮度面积的百分比。

注意，在直方图表的顶部菜单中，有替代亮度或者密度单位的四个选项卡，分别为灰度、HU、骨密度（BMD）和衰减系数。下面会介绍这几个如何校准。

在表的底部，整个直方图的平均亮度值显示为－“mean (total)”，同时给出了更多的数据：亮度

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选择的范围；二元化选区中体素的数量；二元化阈值选区中的平均亮度；标准偏差；等等。

在直方图窗口，当前的二元化选择突出为白色，未选择的显示为灰色，如要改变选取范围，使用上下两个调节即可，窗口右边有一个直方图垂直缩放滑块。

可以点击菜单中的“Histogram”来访问直方图的命令，也可以在直方图中点击鼠标右键选择执行命令。

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9.1.1. 直方图菜单中的命令：

• Histogram / Save Histogram : 保存直方图数据为文本文件(prefix_hist.txt)； • Histogram / Save Auto threshold : 自动阈值； • Histogram / Logarithm scale : 转换直方图的显示模式为线性或者对数； Calibration : HU和衰减系数的标定。index指灰度，在相应的窗口输入测量的校准值后，按“OK”按钮，再次打开窗口后，系统自动统一对应范围（0～255）； • Histogram / From Image : 显示当前图像整个区域亮度的直方图分布； • Histogram / From Selection : 显示所有数据集图像整个选区亮度的直方图分布； • Histogram / From Dataset : 显示整个数据集所有图像区域亮度的直方图分布； • Grayscale indexes : 以灰度单位显示密度，灰度被称为”索引”； • Hounsfield Units : 设置显示的密度等级单位为HU（霍斯菲尔德单位）； • Bone Mineral Density : 设置显示的密度等级单位为骨密度（BMD），使用g.cm-3钙羟基磷灰石； • Attenuation coefficient : 设置显示的密度等级单位为衰减系数 (µ) 按照 I1 = I0e(-ut) • Histogram / Halftone view – 突出显示原始的灰度图像为绿色，另外的二元化叠加红色显示； • Histogram / ROI view – 显示ROI内的图像为白色和黑色，ROI外的区域以绿色背景蒙罩；

霍斯菲尔德单位与骨密度的关系公式如下：HU = a + (b * BMD) ，相反， BMD = (HU – a)/b 。要改变因子 a 和 b ，可点击“file”—>“Preferences”并切换到直方图（Histogram）选项卡。

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“Default”按钮复位方程到默认状态。点击“Calibrate”按钮打开一个对话框，输入所测量的两个骨密度标样的HU密度值。注意：在输入校正值后重新打开此窗口，显示的HU值将对应BMD 0.001到1 g cm-3 CaHA的范围。

骨密度校准标样由SkyScan提供，包括精细的钙羟基磷灰石（CaHA）粉末均匀的嵌入其中的不同直径（匹配标定的骨骼样本）的环氧树脂棒，标样骨密度值范围从50~750 mg/cm-3 CaHA。

以上为通过选择二元化模式图像浏览和ROI图像浏览模式结合使用的4中图像模式。

8.1.2. 直方图页的文件菜单项

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File / Save Binary – 保存当前阈值的二元化图像数据集，使用1比特bmp 格式文件。 File / Create 3D-model – 创建一个三维模型（可在CTvol中打开观看）， 可选择文件类型。

CTAn中创建的三维模型可以保存为三种格式：1）.ctm类型文件，以体素为空间尺寸的模型；2）.p3g类型文件，也是一个以体素为空间单位的模型，文件比ctm小很多，所以在CTVol打开会比较快，但是在CTAn中创建模型的过程比ctm要长很多。3）.stl类型文件，广泛用于三维成像和光固化软件，保存编码信息单位为（mm, µm,inch,pixel）。如在保存文件窗口，勾选了底部的 “launch the associated program (e.g. CT-volume) to show the model“选项，而且在”“File—>Preferences—>Tools”选项卡，给出了CTVol程序的路径，在CTAn中创建三维模型后，将自动启动CTVol程序，并打开当前创建的三维模型文件。

三维模型的构建使用三种方法：移动立方体33，双移动立方体或者自适应渲染。移动立方体33是由Lorensen和Cline在1987年开发的具有明确的六面体模型的一种表面重建方法， 而双移动立方体是在移动立方体基础上改进的一种方法，此重建方法有近乎过半的小三角平面，使表面更加光滑(Bouvier 2000)。自适应渲染是一种亚体素平滑渲染方法。

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可通过点击 File / Preferences ，在高级选项卡中的“3D surface construction algorithm”选项中选择重构方法，如果选择了自适应渲染，需指定 “locality” 和 “tolerance” 参数。

Locality: 该参数定义了用于寻找对象边界像素临近点的距离。增加此值允许“跳”过对象边界的

噪音，但是小于此参数的对象（通常为二元化产生的噪音）将会丢失。 Tolerance: 此参数定义了对象边界描绘的亚像素的精度，降低此值会使模型更加平滑和精确，但

会增加模型文件的尺寸。

同 View / Histogram ，显示/隐藏直方图栏。 9. 形态测量计算模式

在进行图像二元化后，可进入形态测量计算模式进行分析，二元化后的图像中的白色被确定为固有物体，而黑色被确认为背景。

9.1. 分析栏

分析栏分为两部分，顶部是二维图像定量参数（注意X轴刻度）分布直方图，有六个参数（对象尺寸、周长等）选择，每个参数对应不同的直方图。

与每个参数对应的直方图栏，都有其自己的颜色，在颜色栏中选择Color，就可以直观的看到不同的颜色呈现。也可以使用滑动条，自定义调节颜色。

分析栏的底部是一个与当前图像以及所选参数相对应的二维分析结果表，可以点击上面的参数栏按钮来切换不同的参数表，也可以点击鼠标右键来实现切换。

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9.1.1. 分析菜单的命令：

测量输出当前图像中所有非关联二元对象的二维形态参数。 测量输出当前数据集兴趣体积中所有非关联二元对象的独特三维形态参数。数据报告列出了每个非关联三维对象的参数。 测量输出兴趣体积内所有二元化对象的整体三维形态参数。数据报告对兴趣体积内的所有二元化对象的每个参数给出了一个合计或整体值。 测量和输出兴趣区域内每个切片图像二元化对象的整体二维形态参数，保存的表中，每个图像的所有参数值占据一行。 保存当前图像非关联二元化对象所选二维参数的直方图为文本文件。 在尺寸或者长度直方图栏，“area histogram”按钮可控制每个种类对象总数（N）和总表面积/总面积（S）之间的切换，作为y轴的单位。 此按钮显示每个直方图栏的数字值。 SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

在长度（面积等效圆直径）直方图栏内，点击此按钮，打开一个对话框，允许指定长度值的直方图区间，指定的区间值将被保存。 对象的大小（面积等效圆直径） 对象的长度（两个对象像素之间的最大距离） 对象的周长 形态因子 定位 孔隙率 (二维图像中完全封闭的空间面积百分比). 以上功能都在直方图上的按钮和选项卡中，分析窗口如下所示：

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独特的对象二维分析：

在独特的二维分析报告中，点击任何一行数据，都会在当前图像中，出现与之相对应的区域的标记（中间带有十字的一个圆圈，处于区域的重心），同样，在图像中的相同区域，点击鼠标右键，选择“2d Object Analysis”，出现的分析结果列表与上面相同。

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注意：当独特的二维分析结果显示的时候，在此对象上会出现一个圆圈标记，如箭头所示。

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独特的二维分析结果可以保存（1）；可以选择增加/删除参数（2）；可以打印（3），也可以关闭此窗口（4）。

独特的对象三维分析:

此分析计算和输出VOI内的每个二元化三维对象的三维参数。注意：不同于整体三维分析，这里不提示输入文件名等信息，直接就进行分析，分析完成后，可以保存文件。

分析完成后，将出现以下结果：

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在结果窗口中，点击上面的任何参数名称，如Object volume，可以控制升序或者降序显示。

此结果可保存，或者打印。 所有对象的三维分析： • Analysis / 3D analysis – 进行VOI内所有二元化对象（白色区域）的三维分析。

点击此按钮后，将打开一个对话框，在此，可以选择添加附加的三维分析参数，并且可以选择分析结果所保存的文件名和目录等信息。

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特别注意：三维厚度计算和ROI插值

关于三维的厚度测量：从CTAn 1.5.1.9版本后，三维的厚度测量（球体拟合）方法已更新，为了消除在VOI边界虚拟球状体所造成的计算错误，三维厚度分析加载整个数据集，而只输出VOI的厚度值，因此，即使选择了很小的VOI，但是由于数据集很大，所以此运算分析需很长的时间，为了避免分析时间过长，需在ROI模式中，保存一组只有ROI（VOI）的新数据集。

同时，在1.5.1.9版本后，两个临近ROI形状之间的插值运算变为可能，但如果打开一个旧的“prefix.roi”文件，软件将提示可以选择新的插值运算。

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多个数据集三维分析结果可以追加保存在一个文件中，在保存的对话框中，选择相同的文件，并且勾选下图中红色框中的“Append to file”选项，即可实现此功能。

在平均截距长度（MIL）基础上的参数，如各向异性程度，可以选择切线之间的距离，减小这个距离会使结果更加准确，但是会增加计算的时间，点击 File / Preferences 在 Advanced 可以更改MIL线的间隔。

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这里有一个下拉菜单，如果选择自适应的，以um为单位，对于不同放大倍数的图像，这个距离就会因为像素不同而有所不同，如果选择固定，两条线的距离以像素为单位，那么计算时间将不受图像分辨率大小的约束。

三维分析结束后，出现一个绿色背景的表格，参数的单位可以通过点击File / Preferences / General / Unit 选择。

在三维分析对话框中，可以选择自动保存文件，在分析完成后，底部会显示“xx.txt (csv)自动保存已完成”信息。点击

将调用相应的Windows程序打开此文件。

三维分析结果窗口中，可以执行保存（1）；追加（2）；打印（3）；关闭窗口（4）

所有对象的二维分析：

Analysis / Save 2D analysis results: 保存兴趣区域内的所有图像二维分析结果到一个文件，文件中，每行显示一张图像的所有二维参数结果。

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文件默认保存结果为txt文件，点击File / Preferences / General中的“Text file type”中选择CSV格式，可以直接使用Excel程序打开。 等同于View / Analysis ，此按钮控制显示/隐藏分析栏

10. 自定义处理模式

CTAn中的自定义处理模式与先前工作方式截然不同，先前的二元化图像，二维及三维分析，可直接在自定义处理模式中制定，在加上许多附加功能，如图像处理操作（平滑、去斑等），在“task list”中，可以通过添加和配置所选择的操作，来完成一个功能复杂的三维分析。 点击

按钮，系统会出现一个加载数据的进度条：

注意：自定义处理模式会加载整个数据集到内存，即使ROI或者VOI远远小于整个数据集，因此，建议在ROI模式，选择“根据ROI保存新的数据集”，这样，会保证程序更快的运行。

首先，CTAn内置了许多用于分析的模块和插件，另外，CTAn允许用户自定义链接插件，点击 File / Preferences / Directories ，选择扩展插件（.ctp）所在的目录，点击确认。

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修改的设置会在打开新的数据集后生效。

注意：外部插件的安装要和CTAn的安装区分开来。

10.1. 插件栏

插件栏包含以下标签：

Output / Report – 在此指定输出的分析文件和报告文件的文件名及路径，在分析完成后，点击Open按钮可以打开选定的文件，同样，勾选“show”会在分析完成后自动打开文件，勾选“Append”会把不同的分析结果追加到同一文件中，否则，原文件将被覆盖。

External – 显示添加的外部插件列表； Internal – 显示内部插件列表；

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Task list – 显示所选择的内部和外部插件的列表，插件执行顺序自上而下。

在插件栏中，有些命令已激活，而有些命令被禁用：

Restore dataset – 复位数据集副本，只有当图像被修改后，此按钮才会被激活。 Run plug-ins – 执行选定插件任务 Add plug-in to task list – 添加插件到任务列表 Move plug-in down – 改变选定插件执行顺序向下一个位置 Move plug-in up – 改变选定插件执行顺序向上一个位置 Delete plug-in – 删除任务列表中选定的插件 Import task list – 打开一个任务列表文件 (.ctt 文件) 并显示在任务列表中 Export task list – 保存当前的任务列表为文件 (.ctt 文件) SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

Plug-in configuration – 打开所选插件的配置窗口 每当添加一个插件到任务列表，都同时复制了一个插件的配置，修改此配置并不影响其他选项卡中的相同插件配置。 About plug-in – 显示所选插件信息 Plug-in help – 打开所选插件帮助 Batch manager – CTAn程序的批处理操作，在这里可以打开新的数据集，执行选项卡任务列表中的当前插件命令，且插件保持当前的配置。 Image preview – 自定义处理模式中的图像浏览模式：查看整个原始图像； Image inside ROI preview –自定义处理模式中的图像浏览模式：查看原始图像的兴趣区域； ROI preview –自定义处理模式中的图像浏览模式：以二元化模式显示兴趣区域； 注意：图像处理步骤中，如形态运算操作，将使用自定义处理模式中的ROI，后续的程序会使用修改后的ROI。

(i) Image (ii) Image inside ROI (iii) ROI

10.2. 批处理模式

启动批处理模式，打开一个对话框，上层窗口顶部有三个标签： • External – 显示扩展插件列表。

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• Internal – 显示内部插件列表。

• Task list – 显示选定的任务插件列表。

使用上层窗口右侧的按钮来控制修改任务列表：

• Add - 添加内部或外部插件到任务列表。 • Remove - 从任务列表中删除一个插件。

• Move up - 改变选定插件执行顺序向上一个位置。 • Move down - 改变选定插件执行顺序向下一个位置。

• Import - 打开一个任务列表文件 (.ctt 文件) 并显示在任务列表中 • Export - 保存当前的任务列表为文件 (.ctt 文件)

下层窗口是要处理的数据集列表，窗口右侧的按钮功能分别为： • Add - 添加一组新的数据集到列表。 • Remove - 删除一个数据集列表。

• ROI - 打开某组数据集相关的ROI文件，在导入ROI文件后，VOI和阈值也随之导入。 • Results - 打开数据集分析的结果文件，此文件前缀名与数据集图像相同，并有双后缀

名.batman.txt 。

• Report - 打开所选数据集的报告（log）文件，此文件前缀名与数据集图像相同，并有双后缀

名.batman.log 。

• Properties - 打开一个对话框，包含数据集、ROI、本地的结果和报告文件信息。 • Import - 导入预先保存的数据集列表，为 “ctl” 格式。 • Export - 导出保存当前的数据集列表，为 “ctl” 格式。

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在BATMAN窗口底部，从左向右各项功能如下：

启动并顺序执行批处理列表中的任务，程序进度显示在“Status”栏中。

当前的输出结果，如[prefix]_.batman.txt 和 [prefix]_.batman.log，将覆盖先前的同名文件。

在程序完成后关闭电脑，实现了无人值守工作。

退出BATMAN程序，如有批处理程序正在运行，将被强制结束。

批处理程序进度条。

任务列表有三列参数，分别为：

• Name – 插件名称；

• Description – 对插件的简单描述；

• Status – 在批处理过程中，实时显示插件程序执行的进度状态；

数据集列表有五列，分别为：

• Dataset – 显示数据集名称和路径；

• Region of interest – 兴趣区域文件名称和路径； • Status – 整个数据集程序执行的实时状态；

• Results – 分析输出结果的文件名及保存路径； • Report – 分析输出报告的文件名及保存路径；

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11. 打印报告

点击File / Print Layout，打开打印报告对话框，上半部分显示一个报告的预览图，下半部分控制报告的内容以及布局的调整。

在Margins中栏中，可设定页面的上下左右边距，单位为毫米。

在布局项目菜单中，可选“Custom text”和“Custom logo”，当选择“Custom test”时，激活一个“Edit”按钮，点击“Edit”按钮，进行文本编辑。

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“Custom logo”选项只有在用户保存了logo文件“logo.bmp”在与CTAn同样的目录中也会出现，否则，默认为SkyScan的logo。

“Snap”栏中的“Alignment”选项指定了一个矩形布局项目的对齐方式。网格间距用“Size”表示。

在“Layout Item”下拉菜单中，选择项目后，“Hide”和“Border”选框将被激活，Hide控制当前项目是否可见，Border控制是否显示当前项目的边界。

点击“Setup“打开打印机设置对话框，可进行打印机常规设置。

Layout Item 中的各个项目：

• Histogram of distribution – 在分析栏显示直方图（当前图像的二维参数）； • 2D analysis results – 当前图像的二维分析结果文本； • Crossection image – 原始图像窗口显示的当前图像； • Shadow projection – 显示投影图；

• Custom text: - 用户编辑文本，并可编辑字体等；

• Custom logo – 自定义logo，但需自定义一个图像为 “logo.bmp” ，并保存到CTAn程序相同目录下；

点击打印输出项目，激活当前的项目并以虚线矩形包围，可以改变项目标题，清单等，可以用鼠标左键拖放来调节缩放。

“Print”- 执行打印。

“Reset All resets” – 复位所有修改设置； “OK” – 保存当前布局设置； “Cancel”- 退出并放弃修改；

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参考：

Feldkamp LA, Davis LC, Kress JW (1984) Practical cone-beam algorithm. J. Opt. Soc. Am. 1 (6): 612-619.

Parfitt AM, Drezner MK, Glorieux FH, Kanis JA, Malluche H, Meunier PJ, Ott SM, Recker RR (1987) Bone Morphometry: standardization of nomenclature, symbols and units. J. Bone Miner. Res. 2 (6): 595-610.

Dennis J Bouvier, Double Time Cubes: a fast surface construction algorithm for volume visualisation. Unpublished report, University of Arkansas, 313 Engineering Hall, Fayetteville, AR 72701, USA, 2000.

Lorensen WE, Cline HE (1987) Marching cubes: a high resolution 3d surface construction algorithm. Computer graphics 21 (4): 163-169.

附录 A：用户自定义插件的说明

开始前，先给出一个建议：和CTAn主体程序不同，在用户自定义模式，应使用尽量小的数据集，超过4k的扫描重建可以在CTAn主体程序中进行分析，而不能在用户自定义模式中执行。

32位操作系统，限制内存上限为3GB，这就导致了加载稍大的数据集会导致内存不足的现象，64位系统弥补了这个缺陷，推荐64位系统使用8GB内存，这样能良好的运行CTAn程序。

在64位系统和足够内存容量的基础上，“Out of memory”这个现象不会再出现，但是庞大的数据集会导致漫长的计算时间，所以，推荐由ROI保存最小的数据集用于处理。

因此，强烈建议在CTAn的ROI模式，选择最小的ROI和VOI（见7.1节），保存为新的数据集，这样，就保证了最小的数据量处理。

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自定义处理模式中的一些对二元化图像进行处理插件，如去斑和分析，执行顺序需在阈值之后。否则，执行时会报错 – “image input must be black/white”。

Thresholding （阈值）

在这个插件中设置二元化图像阈值的上下限。顶部的类型可以选择“Global”和“Adaptive”，“Global”适用于大多数的Micro-CT 图像，如果选择了“Adaptive”，需选择以下三个选项：

如果选择了一个“Adaptive”阈值的一种，需配置： a）背景；b）选择图像处理的像素半径； c）选择“Constant”（常量）的偏移值。

半径界定了阈值内的圆的三种计算方法（中位数、平均数、最大值及最小值的平均数）。常数提供了一个阈值可识别的到最大密度常数的偏差，增加常数可有效消除噪音。

在阈值窗口可选择“Pre-smoothing”及半径，这将应用一个二维高斯平滑，如果使用其他平滑方法，应取消选择“Pre-smoothing”，选择一个平滑平滑插件并放置于阈值之前。

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“Level”栏中，可以自定义阈值的上下限，如选择“Default levels”，阈值范围来自于二元化图像模式中的值，在BATMAN中，可以使用加载ROI文件来加载阈值，注意：如必要，可多次运行阈值插件。

Save bitmaps （存储位图）

保存当前处理结果为新的数据集到一个子目录中，对话框的“Apply to”中，有三个图像保存选项： 1. Image inside ROI: 只有ROI内的图像被保存，此功能在ROI模式中提及 (如果勾选了第五项 “resize to ROI bounds” ，数据集图像被被相应的调整)。 2. Image: 保存整个图像。

3. ROI: 以二元化模式图像保存选区。

“file format”栏，可选择保存文件为bmp 或 jpg 格式。

5个勾选框选项：

1. Convert to monochrome: 保存图像格式为1比特（像素只有黑或白）。这个选项只用于二元化图像。

2. Copy shadow projection: 拷贝一个投影图（文件名中含有_spr），以便在DataViewer和CTAn中使用。

3. Copy dataset log file: 保存Log文件到新的数据集中。 4. Insert scale bar: 在保存的图像右下角插入一个标尺栏。

5. Resize to ROI bounds: 根据ROI调整图像尺寸，图像尺寸为一个刚好容纳ROI的矩形。

2D analysis （二维分析 ）

对数据集ROI进行二维分析的插件。

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配置窗口的“Add to report”中，可选择输出何种结果，下面的“Append summary results to file”可选择描述文件被追加到哪个文件中。

输出的文件可以txt格式保存，结果参数之间由逗号分开，也可以直接保存为CSV格式，可以在Excel中直接打开。

3D analysis （三维分析 ）

对加载的数据集ROI进行三维分析的插件。

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此插件对话框选择与前面分析模式中一致，不赘述。

Smoothing （平滑）

平滑插件通常应用于灰度级的图像，如用于二元化图像，生成的图像将不再是二元化图像，而会产生几个灰度，再次使用阈值插件，会生成比较平滑的二元化图像。

平滑选项中的配置：

• 二维或三维平滑 (三维平滑是对X，Y，Z三个轴向的图像平均) • 平滑过滤器类型 (Gaussian, Median, Uniform, Kuwahara)

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• 平滑的半径为像素或者体素 (二维或三维)。

Morphological operations （形态学操作）

形态学操作涉及到添加或移除已选二元化对象表面的像素/体素（分别称为侵蚀或者扩张）。Open指扩张后的侵蚀，Close指侵蚀后扩张。

“Open”程序分开由狭窄联结点连接的单独的对象，相反，“Close”用于连接开始接近但实际分开的对象。

在配置对话框，“Type”栏可选择“erode，dilate，open 和 close”。右边可选应用于二维或者三维，中间选择用于形态操作的核心为正方形或者圆形，“Radius”栏可选择核心半径。

像其他插件一样，形态学操作可用于当前图像或者ROI，如选择ROI，它将把ROI作为一个二元化的实心体对待，在“Apply to”中，可选择Image或者ROI。

Despeckle （去斑）

去斑操作插件提供了一个更宽泛的图像处理操作，用于保留或者移除一定尺寸的对象，去斑类型选择“Type”栏，并可用于二维和三维。

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在去斑插件配置窗口，可以选择消除“area（二维）”或者“Volume（三维）”区域中大于或者小于某个像素或者体素的二元化对象。

“apply to” 栏中选择应用于图像或者ROI 。 下面是去斑类型的简单描述：

• Remove black speckles: 移除低于或高于一定体素值的黑色对象。 • Remove white speckles: 移除低于或高于一定体素值的白色对象。

• Remove pores: 移除被白色体素包围的黑色封闭区域，同样可用于二维和三维。

• Remove broken pores: “broken pore” 指兴趣体积区域（VOI）边界交叉的微孔。 • Remove broken objects: “broken object” 指兴趣体积区域（VOI）边界交叉的对象。 • Remove inner objects: “inner object” 指值封闭区域内的独立对象。

• Remove outer objects: 与“inner object” 相反，内部对象外的所有对象。 • Sweep: 确定二维或者三维中的最大对象，然后删除其他所有对象。

去斑插件可用于当前图像或者ROI，如用于ROI，它将把ROI作为一个二元化的实心对象，点击“Apply to”保存参数选择。

3D model （三维模型） 创建VOI的三维模型。

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在配置窗口的 “algorithm”，先择算法：

• Double time cubes: 双移动立方体是在移动立方体基础上改进的一种算法，使表面更加光滑。参考Bouvier 2000。

• Marching Cubes 33: 移动立方体是具有明确六面体模型的一种表面重建算法。 • Adaptive rendering: 自适应渲染是一种亚体素平滑渲染方法。

在选择 “type of file” 后，需选择要创建的三维模型的文件格式（前面已介绍，不赘述）。

Shrink-wrap ROI （收缩兴趣区域）

收缩兴趣区插件能使ROI边界更接近于二元化的实体对象边界，这就允许了利用对象的边缘来参考兴趣区域，例如，用于研究对象的内部空隙。

插件设置如下：

1. 在研究对象外围圈定一个兴趣区域 – 下图给出了一个皮质骨的实例。

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2. 转到自定义处理模式，首先进行阈值，然后添加“Shrink wrap”插件到任务菜单。

3. 在shrink-wrap设置窗口的 “mode” 栏，选择 “shrink wrap”。

4. 点击查看ROI模式

按钮，可以看到一个黑色的二元化选区范围。

5. 执行任务列表 (threshold, shrink wrap)，然后再次观察ROI，你会发现兴趣区域已经收缩到皮质骨的边缘。

注意，在自定义模式，需要使用上述按钮来查看兴趣区域，因为ROI模式中的兴趣区域并没有改变。 6. 缺口的问题：如果皮质骨壁有一个缺口，收缩插件会把兴趣区域“吸”进皮质骨的中心，如下图所示，为了避免这种情况，需选择 “stretch over holes”。

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在“shrink-wrap”的设置窗口，选择 “stretch over holes” 并选择缺口的最大直径值，单位为像素。

然后重新运行任务列表，发现缺口处有一个洞，但是ROI并没有被吸入内部。

“shrink-wrap”其他选项：

在“mode” 栏的下拉菜单中，有其余两项设置：

• Fill out: 在二元化图像实心的区域内选择ROI，ROI区域将扩张。

• Adaptive: 如果ROI仅附带了对象的部分区域，使用此功能，结果同shrink-wrap。

Reload （重载）

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重载数据集，但不会删除任务列表中的ROI。

Histogram （直方图）

输出二维和三维模式下，选择项的直方图文件。“unit”栏可选择灰度级、HU、骨密度和衰减系数。

在选择三维模式时，“Append summary results to file”勾选框会被激活，可以选择追加结果报告到某个文件。

Individual object analysis （单独的对象分析）

如前说述，对单独的二维及三维对象输出分析报告，在选择三维分析时，会激活“Separate file”勾选框，选择即可输出独立的文件。

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Bitwise operations （按位运算）

允许当前加载的数据集（我们称之为图像集）和当前的ROI进行布尔或者逻辑的位运算，对于位运算功能的效果，我们最好把ROI最为并行数据集考虑，注意：数据集和ROI都可作为二元化或者灰度图像。

位运算模块中的可用操如下：COPY, NOT, OR, AND, XOR and SUB

COPY: Copies one dataset onto another, for instance, ROI = COPY image will make

the ROI become an exact copy of the currently loaded image. Note – this operation replaces the previous function “image copy” that in earlier CTAn versions was listed under the “shrink-wrap” function. NOT: This operation selects the part of the image that is not in the selected original

dataset (i.e. either not in the image or not in the ROI). OR: This operation selects the part of the image that is either in the original image, or

in the ROI, including parts that are in both. AND: This function causes the resultant image to correspond to only the parts (or

pixels) of the image that are the same in both the image dataset and the ROI. An example of this is the useful function image = image AND ROI which has the effect of removing all parts of the image outside the ROI (providing the ROI is a binary mask). XOR: This function selects the part of the image that is either in the original image, or

in the ROI, but excluding any part that was in both the original image and the ROI. SUB: Subtracts one image from the other.

The following table depicts graphically the logical Boolean image operations carried out by functions within the BITWISE plug-in.

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BITWISE function Image before BITWISE operation ROI before BITWISE operation Image after ROI after BITWISE BITWISE operation operation Image inside ROI after BITWISE operation No BITWISE operation (starting situation) COPY image = COPY ROI ROI = COPY image NOT image = NOT ROI ROI = NOT image image = NOT image SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

ROI = NOT ROI BITWISE function Image before BITWISE operation ROI before BITWISE operation Image after ROI after BITWISE BITWISE operation operation Image inside ROI after BITWISE operation OR image = image OR ROI ROI = image OR ROI AND image = image AND ROI ROI = image AND ROI XOR SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

image = image XOR ROI ROI = image XOR ROI BITWISE function Image before BITWISE operation ROI before BITWISE operation Image after ROI after BITWISE BITWISE operation operation Image inside ROI after BITWISE operation SUB image = image SUB ROI image = ROI SUB image ROI = image SUB ROI ROI = ROI SUB image SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

Appendix C: Glossary of terms used in the CT-analyser manual AND This BITWISE function causes the resultant image to correspond to only the parts (or pixels) of the image that are the same in both the image dataset and the ROI. An example of this is the useful function image = image AND ROI which has the effect of removing all parts of the image outside the ROI (providing the ROI is a binary mask). American Society of Bone and Mineral Research. This organisation published a naming system or nomenclature for bone histomorphometric parameters (Parfitt et al. 1987) in which a consistent system of abbreviations were given to parameter names and their components. Examples are Tb.Th for trabecular thickness, BS/BV for bone surface to bone volume ratio. CTAn gives two options for the set of morphometric parameter names, (1) General scientific parameter names, and (2) parameter names compliant with ASBMR histomorphometry nomenclature. Make your choice in the preference setting (general / nomenclature). ASBMR Brightness The intensity or brightness of x-rays striking elements of the x-ray camera. Projection x-ray images are shadow images where objects with differing x-ray absorption in the x-ray path are imaged as differing brightness values across the camera detector elements: low brightness implies high absorption of the x-ray path reaching that detector element, and vice versa. By the algorithm of Feldkamp cone-beam reconstruction, shadow projection images are translated into crossectional images where pixel values also indicate brightness. In crossection images high brightness equals low x-ray density/opacity and vice versa. Caching Optional copying of a loaded dataset to a local temporary file. The locating of each image file by the computer on loading into CTAn takes time, and therefore when the dataset size is large or the dataset is loaded from a remote drive across a network, the time taken to load image files can become significant. If you have enough free space on the hard disk, you can reduce this time by activating a caching option, after which the files will be read only once into the temporary file and then CTAn will work only with this temporary file, not wasting time accessing the original files SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

Contrast Contrast is an important parameter of image quality, and relates to the range of brightness levels in the image of an object (both crossection and projection images). A large range between dark and light regions of an image corresponds to good contrast. (Note however that dark and light regions should not saturate.) Good contrast in projection images is needed for it to be possible to reconstruct well contrasted crossection images. Contrast in projection scan images is optimised by adjusting the x-ray source applied voltage and filter, for example reducing voltage to increase sample absorption if contrast in projection images is too low. A BITWISE operation, that copies one dataset onto another, for instance, ROI = COPY image will make the ROI become an exact copy of the currently loaded image. Note – this operation replaces the previous function “image copy” that in earlier CTAn versions was listed under the “shrink-wrap” function. The “dataset” produced by Feldkamp cone-beam reconstruction of the x-ray projection images, consists of a stack of crossectional images consisting of pixels or voxels with brightness expressed as grey level. These images can be considered as slices with a thickness of the voxel size (in the case of every-slice reconstruction) or multiples of the voxel size if saltatory reconstruction is selected (every two or more slices). Crossection images are produced by the SkyScan reconstruction program and can be written in 8-bit bmp, 8-bit jpg or 16-bit tiff format. The CT-analyser program for dataset viewing, analysis and 3D model building. The CT-volume program for viewing and manipulating 3D models and making animated “movies”. A stack of crossection images made by cone-beam reconstruction, constituting the 3d image of the scanned object. Files can be in bmp, tiff or jpg format. A box opened onscreen by a mouse click or key stroke which is interactive, allowing or requiring the user to enter selections or information COPY Crossection image CTAn CTVol Dataset Dialog box SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

Drag-and-drop To draw a line or move an object, left-click on an image pane at a starting position and – with the left button held down, move the cursor the appropriate end position. At the end position release the left mouse button. The algorithm developed by Feldkamp (Feldkamp et al. 1984) by which a 3D image dataset is reconstructed from a set of shadow projection images taken at different angular positions. If any program such as CTAn is opened several times concurrently on your pc with different files or datasets open in each case, then each running session of the same program is called an instance. Position the mouse cursor (arrow) over the screen object in question, and press the left mouse button. A tick box activating a function in real time in CTAn. Computed tomographic imaging applied to small objects with nominal resolutions (pixel sizes) in micron or submicron range from 1-100 µm. Based on multiple x-ray transmission images from incremental angular aspects over 180 or 360°. This BITWISE operation selects the part of the image that is not in the selected original dataset (i.e. either not in the image or not in the ROI). This BITWISE operation selects the part of the image that is either in the original image, or in the ROI, including parts that are in both. Square element of an image, characterised by a grey level encoding the image brightness at the pixel location. The projection x-ray images are the “raw material” of the micro-CT imaging process. These are shadow transmission x-ray images where the measured brightness of x-rays at each camera detector element is an inverse indicator of x-ray opacity in the analysed object along the x-ray path from point source to detector element. A small round button in a dialog box next to some text, indicating one of several selectable options: left-click on a radio button and a dot appears in that button (and not in any surrounding buttons) indicating that a particular option is selected. Feldkamp Instance Left-click Live flag Micro-CT NOT OR Pixel Projection image Radio button SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

Reconstruction Reconstruction is the process by which, taking the set of projection images as raw material, a dataset stack of crossection images is created, using the Feldkamp algorithm and creating the 3D image of the scanned object. In this manual “resize” refers to the procedure at file/dataset opening where the image size can be reduced by averaging voxel grey levels in a cube of specified length. For example resize by factor 2 opens a version of the dataset with 8 times fewer voxels (2×2×2). This allows faster manipulation, morphometric measurement and model building at lower spatial resolution. “Resize” should not be confused with the procedure of creating a new edited ROI (region of interest) dataset in which only image inside the ROI at each layer is included and all non-ROI image is deleted. Position the mouse cursor (arrow) over a screen object, and press the right mouse button. Region of interest. The selected region in a single image indicated by a coloured shape. Analysis measurements and model building are performed only on parts of the image within the ROI. A field for number entry with up and down buttons to the right which incrementally increase or decrease the number in the field. The BITWISE operation subtract. Resize Right-click ROI Spin button SUB Tab At the top of some windows and dialog boxes are tabs resembling the tabs on the top of folders in a paper filing cabinet, allowing easy access to multiple pages of information by left-clicking on the tabs. A tool tip is a small text window that opens under the arrow cursor controlled by the mouse. For example tool tips give explanations of menu buttons and icons, and also give x-y position coordinates when the cursor is positioned over either the crossection or the projection images (subject to preference setting). Volume of interest. The integration of all ROIs within the vertical selected bounds of the dataset. Tool tip VOI SkyScan CT-Analyser 用户手册 v. 1.10 2010

Voxel A 3D pixel – an image element with finite x, y and z dimension. Usually datasets are composed of isotropic voxels – that is, voxels whose x, y and z dimensions are identical. When discussing micro-CT images it is probably better to talk of voxels than pixels. The BITWISE operation XOR, selects the part of the image that is either in the original image, or in the ROI, but excluding any part that was in both the original image and the ROI. XOR