一文讀懂醫(yī)用影像顯示器關鍵參數(shù)
隨著IT業(yè)的發(fā)展,數(shù)字影像系統(tǒng)(PACS、DR、CR、DSA等)日漸成熟。由于其軟讀片的功能和前瞻性,越來越受到國內(nèi)醫(yī)院的青睞。
但,由于對成本的考慮,在數(shù)字影像系統(tǒng)方面,常常忽略或舍棄醫(yī)用顯示器的配置,以普通PC顯示器或黑白顯示器代用,使影像顯示效果大打折扣,導致數(shù)字影像系統(tǒng)整體功能出現(xiàn)“木桶效應”,即整體系統(tǒng)功能=部件最低功能,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于業(yè)界對醫(yī)用顯示器的認識不足所造成的。

醫(yī)用顯示器作為數(shù)字化醫(yī)學影像系統(tǒng)的“最后一公里”,其呈現(xiàn)的圖像質(zhì)量是醫(yī)生診斷的重要依據(jù)。相對于普通顯示器,醫(yī)用顯示器具有更高分辨率、亮度及符合醫(yī)學圖像顯示器特征的校準曲線等關鍵指標,以保障圖像精準度的關鍵因素。 ?下面將從以下幾個方面為您解讀醫(yī)用顯示器的參數(shù)。
01?亮度
人眼對灰階的分辨能力隨著亮度的不同,有著一個非線性關系。亮度(Luminance)越高,人眼能辨的灰階(JND-Just Noticeable Difference)就越多;反之,低亮度時,人眼對灰階分辨力較差。為了提高灰階的分辨力,顯示器的亮度要高。
醫(yī)生閱片室的環(huán)境光對顯示器的亮度是有影響的,顯示器圖像亮的部分取決于顯示器的亮度,但暗的部分除了顯示器亮度,還與環(huán)境亮度與顯示屏的折射率有關。
假如室內(nèi)照度為100lux(lux(勒克斯),照明單位),顯示屏折射為2%,則亮度為2cd/m2(cd/m2(坎德拉/平方米),手機/電視/顯示器亮度單位,1 cd/m2= 1?nits(尼特))。 當要求對比度為1:100時,顯示器亮度至少應為200cd/m2。而一般辦公室的照度經(jīng)??梢赃_到500lux,顯示器的亮度就要求能達到1000cd/m2,這是由于人眼的非線性灰階辨別能力和環(huán)境照度的因素。 醫(yī)用顯示器設計制造的最大亮度為600-800cd/m2。普通顯示器亮度為200-350cd/m2。美國放射學會(ACR)規(guī)定了數(shù)字化X線圖像的最大亮度至少應該為170cd/m2。2001年3月在德國的X線影像討論會上,業(yè)內(nèi)意見是凡用數(shù)字化圖像的顯示器要求亮度至少為200cd/M2。一般透視或CT圖像至少為100cd/m2。那么由此看來,普通顯示器的亮度似乎已達到了閱片要求的亮度(許多醫(yī)院對剛安裝時的顯示器影像也頗為滿意)。 考慮到LCD顯示器的亮度會隨著時間而衰減,因此希望至少在三年時間內(nèi),顯示器的亮度都能維持在最低要求的亮度以上,所以 ?建議新顯示器的亮度至少應在500cd/m2以上 ?。但是由于普通顯示器沒有亮度穩(wěn)定和校正功能,亮度隨時間的衰減和環(huán)境光的折射,顯示亮度大大折扣,不能真正達到閱片的要求。 醫(yī)用顯示器的最高亮度在安裝就位后,利用光學校正手段按照DICOM標準進行校正,使亮度保持在一個閱片要求的亮度值(一般在400-500cd/m2之間),并保證在3-5萬小時恒定不變 ?。這樣就保證了亮度的穩(wěn)定性和影像的一致性。由此看來,普通顯示器和醫(yī)用顯示器在醫(yī)療放射科閱片室工作環(huán)境下的實際功能是差別很大的。
02?灰階
灰階是指在最亮值到最黑值之間,顯示器所能夠顯示的層次?;译A是真實顯示醫(yī)學圖像中患者病灶的一個重要參數(shù),只有灰階的層次多,才能夠保證較高的讀片質(zhì)量。普通顯示器有8bit-256灰階,用于顯示彩色圖象,無灰階要求;醫(yī)用顯示器有10bit-1024灰階,用于顯示X光灰階圖象,于診斷相關。
人眼對灰階的反應并不是線性的關系,因為人眼對黑暗部分的反應不如明亮部分靈敏。DICOM3.0第14章為顯示灰階圖像提供了一個標準顯示函數(shù)。使用這個標準顯示函數(shù)在不同亮度的顯示系統(tǒng)上顯示圖像,能提供某種程度的相似性。經(jīng)過此函數(shù)轉(zhuǎn)化的灰階,人眼的反應近似呈線性關系。 ? 因此,一個好的醫(yī)用顯示器,必需具備有調(diào)整灰階顯示曲線以符合DICOM3.0第14章中規(guī)定的灰階顯示函數(shù)的功能。 ? ? 在放射學的診斷中,這種灰度差異(組織密度小差異性),有可能對早期病灶的診斷有很大的幫助。顯示器在顯示黑白影像的灰階數(shù)是和顯卡相關的,普通顯卡更多的關心彩色顯示參數(shù),如:顯存、速度、彩色位數(shù)等;但是,windows系統(tǒng)是8bit輸出顯示,反映黑白影像時的灰階,還是256個灰階。由于windows在調(diào)色盤上要獨占20個顏色,影像實際只有236個灰階,這就是為什么普通顯卡常常遇到的灰階不連續(xù)的問題。 ? 要達到完美地再現(xiàn)灰階連續(xù)的黑白影像,就應選配專業(yè)的輸出灰階在10bit以上顯卡。??

03?分辨率
分辨率是指單位面積顯示像素的數(shù)量,顯示器的成本與分辨率也成正比。普通顯示器分辨率如1024×768,用于辦公文字是可以滿足的。但是在低分辨下通過對軟件處理來顯示高分辨率影像時,需要對顯示畫面的內(nèi)容做出改動,比如改變部分醫(yī)學像素的內(nèi)容,再通過對該像素周圍的像素進行對比后,“生成” 新的像素,插入到顯示畫面中。
顯然,這種改變顯示內(nèi)容的方式必然導致畫面的“失真”。這樣,也改變了醫(yī)學影像顯示的基本要求,所以,單從分辨率上來講,不僅要選擇醫(yī)用顯示器,還要根據(jù)不同的系統(tǒng)要選擇不同的分辨率。 顯示器的分辨率與圖像本身的分辨率有很密切的關系。適當?shù)倪x擇顯示器的分辨率能有效的減低顯示器的購置成本。一般圖像的分辨率如下: 1)心血管造影、數(shù)字胃腸機:1024X1024(單幅圖像),加上菜單為1280X1024 2)MRI:256X256或512X512(單幅圖像) 3)CT:512X512或1024X1024(單幅圖像) 4)DR/CR:5百萬以上(單幅圖像) 以DSA、CT、MRI而言,顯示單幅圖像只需要1280X1024分辨率的顯示器即可滿足需要。但若要觀看多幅圖像,如CT 3X4或4X5的多幅圖像,分辨率達1536X2048及2048X2560。此時就需要較高分辨率的顯示器,如三百萬或五百萬像素的顯示器。? DR圖像的分辨率通常都超過五百萬像素,最好使用如三百萬或五百萬像素的顯示器。以上配置選擇是針對放射科醫(yī)生做圖像診斷使用的,而一般臨床觀察可適當?shù)臏p低分辨率如一百萬像素或二百萬像素以節(jié)省成本。
顯示器的分辨率要和影像設備的分辨率相匹配。顯示器的分辨率應該接近于影像設備的分辨率。顯示器的分辨率過高,會造成假信息過多影響診斷(馬賽克效應);顯示器的分辨率過低,會造成信息丟失影響診斷。

04?響應時間
響應時間,是指顯示器對輸入信號的反應速度,也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的反應時間,通常都是以毫秒(ms)來計算。 響應時一般說來分為兩個部分—Rising(上升時間)和Falling(下降時間),而我們所說的響應時間指的就是兩者之和。人眼存在“視覺殘留”的現(xiàn)象,也就是運動畫面在人腦中會形成短暫的印象,人能夠接受的畫面顯示速度一般為24幀/秒,這也是電影24幀播放速度的由來,如果顯示速度低于這一標準,人就會明顯感到畫面的停頓和不適。 按照這一標準計算,每張畫面顯示的時間需要小于40ms。根據(jù)液晶的實際使用情況,響應時間:30ms(1/0.03=33.3幀/秒),還是會出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象,不適合動態(tài)醫(yī)療影像的實時播放。響應時間在25ms以下(1/0.025=40幀/秒)可以滿足臨床心血管DSA的實時播放。
在醫(yī)用顯示器的選配上,CR、DR靜態(tài)影像對響應時間無過高要求。但是在播放動態(tài)影像的系統(tǒng)配置時,如心血管機和數(shù)字胃腸機,就要首選響應時間在25ms以下的醫(yī)用顯示器。
05?顯示器尺寸
醫(yī)用顯示器的尺寸與分辨率有連帶關系。分辨率愈高,尺寸愈大,但并不成正比關系。生產(chǎn)廠在制造時已考慮到和膠片接近一致性的尺寸了。
06?橫屏及豎屏
關于顯示器是選擇橫屏或豎屏的問題,并無一定的標準或規(guī)定。放射圖像有橫有豎,須視圖像而定。最好選擇橫、豎可調(diào)整的液晶顯示器。
07?穩(wěn)定性、一致性和整體性
1、穩(wěn)定性???
相對于普通顯示器,醫(yī)用灰階顯示器的價格較為昂貴,我們希望使用壽命能在5年以上。不論是CRT顯示器或LCD顯示器,亮度都會隨著時間而衰減。?一般顯示器壽命的定義是當亮度衰減到最大亮度的50%的時間。以液晶顯示器而言,時間大約是30,000小時~50,000小時。??即使在使用壽命時間內(nèi),亮度并不是每天都相同的。所以隔一段時間(大約三個月到六個月),顯示器必須要做亮度及灰階的校正,以保證顯示器的一致性。 如果顯示器數(shù)量很多,工作量也是相當大的。較先進的顯示器內(nèi)部有傳感器,能偵測顯示器的亮度變化而自動調(diào)整,使顯示器在使用壽命內(nèi)能隨時保持亮度穩(wěn)定。 此外,液晶顯示器的亮度會隨溫度不同而改變, ?在剛開機時,亮度不會立刻達到設定的亮度,大約經(jīng)過20–30分鐘后才會達到適合作診斷的亮度。 ?有時, ?醫(yī)生常因其他事務而停止使用, ?一段時間后屏幕保護就會啟動,顯示器電源關閉,這對延長顯示器壽 ?命是有好處的。但,當使用者再度開始使用顯示器時,顯示器又處于剛開機狀態(tài),又須等待20–30分鐘預熱 ?時機。如此一來,使用上相當不方便。若關閉屏幕保護,又降低使用壽命。因此,魚與熊掌,不可兼得。?
2、一致性和整體性???
一致性:指隔了一段時間,同一圖像其顯示質(zhì)量還是一樣,猶如看同一張膠片一樣。 整體性:指在醫(yī)院不同地點的工作站上顯示的同一圖像,其亮度、灰度、對比度等是完全一樣的。?
來源:非原創(chuàng),來源未知,“醫(yī)工研習社”二次整理。