1、如何選擇醫(yī)療級(jí)顯示器 醫(yī)療影像事業(yè)處 - 中國培訓(xùn),2009 年 5 月 Kenny Hsu 亞太區(qū)客戶服務(wù)經(jīng)理,醫(yī)療影像趨勢,視覺革命 技術(shù)提升 醫(yī)療影像新模式 如何為不同醫(yī)療影像選擇顯示器,視覺革命正如火如荼,計(jì)算與通信,視覺革命正如火如荼,攝影與設(shè)計(jì),視覺革命正如火如荼,電影與娛樂,視覺革命正如火如荼,藝術(shù)與廣告,視覺革命正如火如荼,媒體與廣電,視覺革命正如火如荼,內(nèi)容分發(fā)與管理,視覺革命正如火如荼,醫(yī)療行業(yè),驅(qū)動(dòng)的技術(shù) - 處理器能力,power of processors,source: Intel Corporation,驅(qū)動(dòng)的技術(shù) -圖像處理器能力,source: nVidia

2、Corporation,Evolution of GPU power: 2004 to 2014,驅(qū)動(dòng)的技術(shù) - 斷層掃瞄儀,source: Gary Glazer, Department of Radiology, Stanford University,Evolution of CT slices: 1990 to 2010,驅(qū)動(dòng)的技術(shù),硬件 更快的掃描儀 更強(qiáng)大的工作站 更佳顯示器 網(wǎng)絡(luò) 更快連接 高速網(wǎng)絡(luò) 存儲(chǔ) 更便宜 更少不動(dòng)產(chǎn) 更可靠 軟件 新操作系統(tǒng) 更佳渲染算法 更直觀的用戶界面,* 醫(yī)學(xué)專家在讀片時(shí)的需求 速度 精確度 信心度 -軟件與硬件是重要關(guān)鍵,這將引領(lǐng)我們走向何方？,

3、影像新模式 量 更多圖像 更高分辨率 更多細(xì)微圖像特征 查看 從有膠片到無膠片 從 2D（膠片）到 3D（MIP/MPR、VR 等） 甚至更遠(yuǎn) (4D),醫(yī)療影像正演進(jìn)發(fā)展,轉(zhuǎn)向彩色顯示器 3D 重構(gòu) MR 功能影像 關(guān)聯(lián) FDG (去養(yǎng)葡萄糖) 的 PET-CT（彩色重疊） 多普勒超聲波 核醫(yī)學(xué) CAD (計(jì)算機(jī)輔助診斷) 轉(zhuǎn)向多模態(tài)顯示器 : PACS 工作站用于可視化多種模態(tài)（CR、DR、CT、MR、PET、X 光乳房成像） 放射醫(yī)學(xué)和 PACS 逐漸與其他顏色關(guān)鍵“學(xué)科”融合：病理學(xué)、內(nèi)窺鏡檢查學(xué)、皮膚病學(xué) 更廣泛地使用醫(yī)療顯示器 : 將 RIS 然而，這種設(shè)置并不是通常使用的顯示器設(shè)

4、置。 標(biāo)準(zhǔn)情況下，制造商該建議較低的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，使顯示器在符合標(biāo)準(zhǔn)的使用條件下得到最長壽命。,亮度,對供貨商該有的疑問: 最大亮度是多少? 建議使用亮度是多少?,分辨率 亮度 可視角 灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 色度 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范 配置與質(zhì)量控制,對比度,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),對比度,校準(zhǔn)亮度 + 環(huán)境光 對比度 = _ 最低亮度 + 環(huán)境光 對比度是受校準(zhǔn)后的使用亮度影響,而非最高亮度。 環(huán)境光補(bǔ)償對于對比度很重要。 高對比度顯示器可呈現(xiàn)更多的 DICOM JND（恰可察覺差）。 DIN 要求對比度 100 AAPM 要求對比度 250,多高亮度足

5、以達(dá)到 AAPM 標(biāo)準(zhǔn),普通 LCD 原有全黑亮度為 0.5 cd/m2（對比度 900:1），彩色為 1.2 cd/m2（對比度 400:1） AR 玻璃反射率低于 1% 時(shí)，環(huán)境光一般 100 150 流明，因此大約反射環(huán)境光為 1.5 cd/m2 L 校準(zhǔn)亮度 = 250（AAPM 要求對比度） * (1.5 + 0.5 cd/m2)（最低亮度 + 環(huán)境光）= 500 cd/m2 因此，我們建議顯示器校準(zhǔn)達(dá)到 500 cd/m2 水平，確保在一般環(huán)境光下仍然一直具有診斷級(jí)對比度。,分辨率 亮度 對比度 灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 色度 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范

6、 配置與質(zhì)量控制,可視角,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),可視角 : 3D 向量,不同視角下的測量亮度 可視角 中央亮度的 10%下的可視角,可視角,醫(yī)療顯示器采用最新 LCD 技術(shù)，最佳視角 1700 。 大多數(shù)醫(yī)療工作站都采用多個(gè)顯示頭，因此寬視角對于在每臺(tái)顯示器上查看全部細(xì)微圖像特征很重要。 另一方面，消費(fèi)級(jí)應(yīng)用很少采用多頭配置，因此視角不太重要,分辨率 亮度 對比度 可視角 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 色度 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范 配置與質(zhì)量控制,灰階范圍,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),灰階范圍,絕大多數(shù)家用級(jí)顯示器的可用灰階數(shù)限于 256 (8 bit) AAPM 和

7、EUREF 指南規(guī)定的灰階范圍高于這個(gè)水平 醫(yī)療顯示器需要更大灰階范圍，以便顯示器渲染 DICOM 定義的每級(jí)灰階 , 新顯示器提供多達(dá) 4096 級(jí)灰階 (12-bit 灰階) ACR (美國放射學(xué)會(huì))建議顯示控制器至少需要輸出 10-bit 灰階(1024 級(jí)灰階)，以便符合 DICOM 標(biāo)準(zhǔn),分辨率 亮度 對比度 可視角 灰階范圍 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 色度 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范 配置與質(zhì)量控制,影像質(zhì)量的一致性,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),始終如一的圖像質(zhì)量,LCD 技術(shù)本身造成圖像質(zhì)量不穩(wěn)定 在醫(yī)療影像中，需要在多臺(tái)顯示器上長期持續(xù)地顯示圖像 醫(yī)療顯示器在用戶開機(jī)后立即必須

8、提供診斷置信度,即時(shí)診斷置信度,問題 : LCD 電源啟動(dòng)之后，必須要等一會(huì)兒才可能達(dá)到全亮度 LCD 從節(jié)能狀態(tài)恢復(fù)時(shí)，啟動(dòng)期亦是如此,Standard display,Medical display,LCD 顯示器不穩(wěn)定的原因,背光燈管老化 LCD 與 背光受溫度改變影響 偏光板老化變黃,這可能是短時(shí)間或長時(shí)間的不穩(wěn)定!,LCD 與 背光受溫度改變影響,LCD 與 背光受溫度改變影響 (0.3%/ C) 開機(jī)過程,背光的溫度變化達(dá)到 20C to 70C,消除LCD不穩(wěn)定性,最佳方法是穩(wěn)定整體光學(xué)組成 包含光源 (背光) 與 光調(diào)制 (LCD),Backlight sensor 背光穩(wěn)定器

9、,背光穩(wěn)定器僅能穩(wěn)定背光源 !,I-Guard (front sensor 前置式光感器),兩種傳感器技術(shù)可消除LCD不穩(wěn)定性,(Front sensor 前置式光感器),背光穩(wěn)定器,比較不同技術(shù) ?,I-Guard,BLOS,hours,No Stabilizer,對使用者有何意義呢 ?,戴爾 (DELL) 和三星 (Samsung)等家用顯示器都不適用醫(yī)療的應(yīng)用 1. 無背光穩(wěn)定器 2. 無醫(yī)療許可 (FDA) 3. 無本地醫(yī)療監(jiān)管認(rèn)證 4. 無校準(zhǔn)（僅非內(nèi)置 LUT）,整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性,分辨率 亮度 對比度 可視角 灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 色度 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范 配

10、置與質(zhì)量控制,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),亮度均勻性,所有 LCD 顯示器都面臨亮度非均勻性挑戰(zhàn)。 這意味著，圖像亮度在顯示器的各個(gè)不同位置看起來不一樣亮。 原始 LCD 非均勻性達(dá) 25-30 %。 AAPM 和 EUREF 建議醫(yī)療影像非均勻性最高為 10% 差異。,一般監(jiān)視器規(guī)格中沒有提及均勻性的規(guī)范。 但醫(yī)療監(jiān)視器的質(zhì)量要求規(guī)格中有提及均勻性的建議規(guī)范: - AAPM 70% 主輔監(jiān)視器 (放射診斷級(jí) + 診間級(jí)) - DIN 85% 主監(jiān)視器 (放射診斷級(jí)) 80% 次級(jí)監(jiān)視器 (診間級(jí)) - Euref 90% 數(shù)字 X 光乳房成像顯示器,均勻性,LCD 非均勻性和噪聲問題,目前

11、LCD 受困于非均勻性現(xiàn)象，其導(dǎo)致任意不可控圖紋，而這些圖紋影響醫(yī)療影像內(nèi)容 空間噪聲原因： 背光非均勻性：邊角衰減 LCD 單元公差 明顯觀察的到的 LCD 固定云霧紋,巴可應(yīng)對：均勻亮度技術(shù) (LUT - Luminance Uniformity Technology ),+,+,Original medical image,Corrected image (same as orginal),分析顯示器空間噪聲圖紋特征 針對每個(gè)LCD像素、與每一級(jí)的反空間噪聲補(bǔ)償 結(jié)果：完美的圖像特征與在整個(gè)畫面從中間到四角完全符合DICOM灰階顯示曲線規(guī)范,均勻亮度技術(shù) (LUT - Luminance

12、 Uniformity Technology ),ULT 改善前,ULT 改善后,分辨率 亮度 對比度 可視角 灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范 配置與質(zhì)量控制,色度,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),色度,顯示器一致色度對于多臺(tái)顯示工作站尤其重要。 顏色匹配 (color matching) 是彩色和灰階監(jiān)視器的重要因素。 參考國際照明委員會(huì) (CIE) 1931 標(biāo)準(zhǔn) AAPM TG18 報(bào)告建議 (u,v) 0.01 巴可顏色匹配 (color matching)提供 (x,y) 0.005,(CIE) 1931標(biāo)準(zhǔn)色度圖,顏色匹配：為什么,一些

13、醫(yī)生抱怨，系統(tǒng)中的 2 個(gè)顯示頭顯示的顏色差異很大,顏色匹配：如何作,為此，我們選擇具有相同色溫的顯示器匹配成對才出貨,標(biāo)準(zhǔn)批次差異（100 個(gè) LCD 面板）,標(biāo)準(zhǔn)批次差異,顏色匹配 x=0;005/y=0.005,顏色匹配,顏色匹配 x=0;005/y=0.005,Set 1 2 displays,Set 2 2 displays,顏色匹配,顏色匹配 x=0;005/y=0.005,Set 1 4 displays,顏色匹配,300,310,320,330,340,350,360,370,295,300,305,310,315,320,325,330,335,x-value,y-value

14、,new,5.000 hrs,10.000 hrs,運(yùn)行后的顏色差異,雙屏顯示器若有運(yùn)行時(shí)間差異,300,310,320,330,340,350,360,370,295,300,305,310,315,320,325,330,335,x-value,y-value,new,5.000 hrs,10.000 hrs,不同運(yùn)行時(shí)間的顏色差異,Display1,Display2,x,y 0,005,建議,確保兩臺(tái)顯示器同步老化： 一直同時(shí)使用兩臺(tái)顯示器 激活兩臺(tái)顯示器的 DPMS 匹配顯示器一起工作很重要,切勿將已配色的一對顯示屏拆開或混用非配色屏 !,DICOM校準(zhǔn),分辨率 亮度 對比度 可視角

15、灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 色度 醫(yī)療規(guī)范 配置與質(zhì)量控制,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),DICOM 合規(guī)性與一致性,DICOM 第 3.14 部分規(guī)定用于醫(yī)療影像的“灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù)”(GSDF)，顯示器必須校準(zhǔn)符合 DICOM 標(biāo)準(zhǔn)。 DICOM 曲線在相同亮度級(jí)提供多于伽馬 (Gamma)的 JND (可分辨的灰階數(shù))。 在“任何時(shí)間”和“任何地點(diǎn)”都符合 DICOM 規(guī)范，無疑是勞動(dòng)密集型工作，尤其在大醫(yī)院手工完成。 巴可 QAWeb 解決方案提供無人參與自動(dòng)校準(zhǔn)，節(jié)省校準(zhǔn)勞動(dòng)力并確保高置信度診斷。,顯示曲線,常規(guī)伽馬曲線 (Gamma),DICOM曲線 *

16、DICOM 灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù) (GSDF),通用校準(zhǔn)原則,描繪顯示器特性 (LCD 出廠特性),目標(biāo)顯示功能 (DICOM 灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù)),計(jì)算和儲(chǔ)存查找表 (Look Up Table),LUT 查找表的計(jì)算可以存儲(chǔ)在顯示卡或顯示器,顯示系統(tǒng) = 顯示器 + 顯示卡,什么是顯示器 DICOM 校準(zhǔn)?,基本原理是修正非線性的液晶顯像特性,5% square on 0% background,95% square on 100% background,SMPTE Test Pattern,顯示曲線 SMPTE 測試圖檢視結(jié)果,分辨率 亮度 對比度 可視角 灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示

17、屏畫面的亮度均勻性 色度 DICOM校準(zhǔn) 配置與質(zhì)量控制,醫(yī)療規(guī)范,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),醫(yī)療許可,隨著 PACS 越來越廣泛地應(yīng)用，全世界的監(jiān)管機(jī)構(gòu)開始實(shí)施醫(yī)療顯示器使用實(shí)施監(jiān)管。 一些國家（德國、奧地利、瑞士、法國、日本）已開始實(shí)施強(qiáng)制性監(jiān)管規(guī)定，其他國家不久將采取相同措施。 醫(yī)療顯示器符合這些監(jiān)管規(guī)定。 分醫(yī)學(xué)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)與醫(yī)學(xué)影像標(biāo)準(zhǔn) 醫(yī)學(xué)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn) (IEC 60601, ISO13485) 醫(yī)學(xué)影像標(biāo)準(zhǔn) (FDA 510K, AAPM 與 DIN, EUREF),復(fù)雜的監(jiān)管格局,配置與質(zhì)量控制,分辨率 亮度 對比度 可視角 灰階范圍 影像質(zhì)量的一致性 整個(gè)顯示屏畫面的亮度均勻性 色

18、度 DICOM校準(zhǔn) 醫(yī)療規(guī)范,選擇醫(yī)療級(jí)顯示屏的重要參數(shù),配置與質(zhì)控,隨著聯(lián)合委員會(huì)審計(jì)人員開始檢查診斷顯示器質(zhì)控流程，正確的 JCAHO報(bào)告(美國)落實(shí)到位，將成為醫(yī)院審計(jì)中頗具價(jià)值的資產(chǎn)。 專業(yè)應(yīng)用（例如醫(yī)療影像）較之家用級(jí)的應(yīng)用，要求更長期支持和服務(wù)。 靈活的服務(wù)選項(xiàng) 快速支持 有見地的合作伙伴,LCD 使用后的老化變化狀況,質(zhì)保,全部家用監(jiān)視器無法提供質(zhì)保!,不論使用時(shí)間多長和顯示器上的任何位置, 整個(gè)圖像必須符合DICOM是至關(guān)重要的醫(yī)學(xué)應(yīng)用！,QA 報(bào)告 合規(guī)性檢測,QA 報(bào)告 目視檢查（SMPTE 測試圖）,顯示參數(shù)影響質(zhì)量,差異顯示特征函數(shù) (監(jiān)視器傳遞函數(shù) MTF) 背光燈，

19、熒光粉老化 亮度均勻性不佳 亮度與對比調(diào)整值不當(dāng) 分辨率太低造成影像壓縮失真,結(jié)論,穩(wěn)定您的顯示器和顯示卡 依據(jù)DICOM的“灰階標(biāo)準(zhǔn)顯示函數(shù)”(GSDF)來校準(zhǔn)你的系統(tǒng) 分離校準(zhǔn)與質(zhì)保兩項(xiàng)工作 即日起提供中央管理的無人為干預(yù)之質(zhì)量保證 在醫(yī)院的PACS 計(jì)劃書中加入軟拷貝質(zhì)量保證的要求,質(zhì)量保證程序的執(zhí)行步驟,先清潔顯示器表面 確認(rèn)顯示器的顯示條件是正常的 確認(rèn)屏幕保護(hù)與省電程序是激活的，這是一個(gè)重要的因素在保護(hù)電子設(shè)備和監(jiān)測，防止液晶老化的問題。,注意 : 1.只激活屏幕保護(hù)程序,但未激活節(jié)電將縮短其背光壽命。,2. 因此，同時(shí)激活液晶顯示器的屏幕保護(hù)程序和省電是必要的。,回答 PACS 顯示器選擇問題,消費(fèi)級(jí)還是醫(yī)療級(jí)？ CRT 還是 LCD？ Mammo 應(yīng)該使用多少分像素？ 對比度該如何？ 多少 bit灰階？ 8、10、12-bit？ 單色 還是彩色 顯示屏 ？ PDA可以用來看影像嗎 ？ 環(huán)境光狀況該如何？ 9. 醫(yī)療級(jí)顯示器有檢測標(biāo)準(zhǔn)嗎 ？,LCD,5百萬像素,250:1,9-10,Color, 500 cd/m2