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PACS系統顯示性能對診斷質量的影響評價

隨著醫學影像技術的全面數字化及PACS系統的推廣應用,影像識讀正經歷由傳統的膠片和燈箱為主的硬拷貝閱讀模式向以計算機和顯示器為主的軟拷貝閱讀模式的轉變。軟閱讀是指在工作站圖像顯示屏上觀察影像,以各種類型的醫用顯示器為介質進行疾病診斷的方式,它是解決數字化放射科實施進程中大量的多模態三維乃至四維圖像的識讀、提高診斷質量的有效途徑。PACS顯示工作站是PACS系統中數據流的最后一環。顯示性能的好壞對診斷質量有著極其重要的影響。


1.顯示性能參量及其對影像診斷質量的影響

1.1亮度

顯示器亮度是用來表征CRT發出的可見光的數量,對影像識讀效果會產生直接的影響。顯示越明亮的圖像能夠產生的動態范圍就越大,使識讀者在圖像中分辨更多的色調。如果最大亮度不足,則相鄰色調不能分辨,產生信息丟失。人眼進行圖像分辨的主要參數為:①物體與背景的亮度差;②人眼檢測細節的能力(即視覺靈敏度)。前者可用恰能分辨的亮度差(Just Noticeable Difference,JND)量度。分析證明,在一定視覺靈敏度下,背景亮度越高,JND也越大;背景亮度太小,則醫生不習慣且更易受環境影響;人眼檢測細節的能力對骨小梁結構觀察及細小的骨質病變的發現至關重要,而分辨亮度差的能力對檢測如肺小結節等軟組織的微小差異很關鍵。因此應在分辨細節、背景亮度及絕對亮度差這三個參量之間綜合考慮。

國外已有關于顯示器亮度對影像診斷影響方面的研究。在對高、低密度(density,D)的X線照片經掃描儀數字化后.采用物理測量與臨床識讀兩種實驗方案,分別在兩檔度(1ightness,L)的CRT上進行識讀,并進行統計學處理,結果發現:①CRT亮度L的變化對低密度片的影響小,對高密度片的影響大,L隨D的增大而迅速衰減;②作為顯示終端,CRT在高亮度狀態比低亮度狀態下的動態范圍寬,更有利于臨床閱片;③CRT不適于識讀密度D>1.5的x線片;確需對D>1.5的高密度X線片影像(如肺野)作出診斷時,建議作進一步的處理(如調節窗寬、窗位等),以保證診斷質量。


1.2分辨率

顯示器的分辨率是影響影像識讀質量最重要的因素。歐美國家的放射醫生早已著手對CRT軟拷貝讀片與普通X線膠片讀片進行對比研究,目前在主要方面已經取得了基本共識,即乳房照相至(4096x4096×12)bit,對于微鈣化灶簇或對比度低的乳腺腫瘤則要求高達(6144×6144×12)bit,X線胸片或CR至少(2048 X2048×12)bit,觀察氣胸和肺間質異常或骨骼的細微裂紋則需要(4096×4096×12)bit,CT和MRI為(512 X 512×12)bit,血管造影(靜態像)(1024 X 1024×8)bit,B超(凍結像(512×512×8)bit,核醫學(256×256×8)bit。各國醫院都參照這個要求來裝備PACS系統。美國“計算機在放射學中的應用學會”建議凡以基本診斷為目的的影像診斷工作站,其顯示器應為肖像型,分辨率至少為2.Ok×2.Ok,亮度達到50幾,數目以2“臺為宜。如果完全按照這樣的標準來配置影像診斷工作站,其費用國內外大部分醫院都難以承受。利用有限資金實現高質量的數字化影像診斷,是目前的研究熱點。已有研究結果顯示在部分領域可用較低分辨率的顯示器替代高分辨率顯示器達到同樣的診斷效能阻I。如:GrM和Kim等[9.101用】k和2k的顯示器對照研究分辨率的差別是否會影響觀察者對肺部微結節和泌尿系小結石的精細診斷,結果他們認為用lk的顯示器,尤其是在影像后處理時應用放大功能不會影響診斷的準確性,可以滿足診斷要求;吳杰等141的試驗結果也顯示。通過對不同顯示矩陣的觀片系統的合理配置,應用調節窗寬、窗位和4倍放大功能可明顯提高分辨率。可獲得較好的性價比,并保證診斷準確性。但是,在1998年的北美放射學會(RSNA)年會上,美國Beth Isreak醫療中心介紹了他們用(2048 X 2560×12)bit肖像型高分辨率顯示器與普通(1024×768×8)bit但可放大l倍的風景型顯示器對80例疑有肺病患者進行的對比研究結果顯示,雖然理論上lk顯示器放大l倍其分辨率與2k相當,但實際上,由于放大結果只顯示圖像的一部分,信噪比降低,很難避免漏診。因此,仍需通過大量研究逐步尋找和驗證替代的適用領域。


1.3表面清潔度

顯示器屏幕上長期積累的灰塵、指印、墨水及筆痕等都將影響工作站的顯示性能。屏幕上的各種臟物會降低顯示器的亮度輸出,亮度減少最多可達10%。因此,醫用顯示器屏幕必須定期清理干凈,清潔時要用專用的清潔液和軟布。清潔液不能直接噴在屏幕上,要先噴在軟布上,然后再用軟布小心地從屏幕中心向外擦拭。不能用酒精之類的化學溶液或者粗糙的布、紙之類的物品來擦拭顯示屏,以免損害顯示器表面防反光及眩光的特殊涂層,進而降低圖像中目標的對比度。


1.4環境照度

閱片室的光照度——環境照度(Illumination in ReadingRoom,IRR)非常重要,國內外的文獻報道都證實IRR對在觀片燈下識讀影像有一定的影響”棚。但是對于軟閱讀模式下的IRR的研究,相關文獻報道較少。國內宋少娟嘲測試了IRR對用CRT顯示器識讀CR影像信息的影響,發現IRR的光線干擾使CRT影像的對比度降低,使識讀者獲得的影像信息減少,而且不同的IRR,從CRT顯示器上獲得的影像信息量及影像對比度降低的程度也不同,推薦在CRT顯示器上識讀CR影像時IRR值在40~lOOLx左右為宜,并且只有在lOOLx的條件下識讀時獲得的影像信息量最大。吳杰嗍等的試驗也指出:在軟拷貝影像識讀時,應盡可能使IRR最小化;但IRR對觀察者識讀影像細節的能力并無顯著影響。另外,CRT顯示器與LCD顯示器對IRR的要求是不一樣的。CRT顯示器要求在比較暗的環境下讀片,LCD顯示器可以在正常的普通光照條件下讀片。


2.顯示性能參量的選擇對影像診斷質量影響的評價方法

各種因素對識讀數字影像進行診斷的影響的評價,是醫學影像診斷質量控制的重要方面,通常采用觀察者操作特性(ReceiverOperating Characteristic。ROC)曲線法。它是一種以信號檢出概率方式,對成像系統在背景噪聲中微小信號的檢出能力進行解析和評價的方法,也就是用數量來表示識別影像中微小信號的能力,可以對主觀評價以定量的方式進行表述。隨著影像成像技術的快速發展,圖像質量越來越高,各種診斷方法應用越來越廣泛。采用ROC曲線分析方法,可以對各種成像技術、診斷方法的效能作出客觀、準確的評價;可以比較成像設備對某種病變的檢出能力的高低,評價診斷醫師的能力;可以提高醫學影像研究的準確性和可靠性,增加放射學論文的科學性,對影像診斷幫助極大,因此越來越受到醫學影像工作者的重視。經過許多學者的研究、實踐。特別是在對X線胸片中肺部異常(如肺結節等)進行大量研究分析(即真陽性檢出率和假陰性檢出率的變化函數圖)后,證明該方法嚴密科學、可信度高。ROC曲線法現已成為影像檢查技術和影像診斷方法對照研究的客觀標準阿。


3 .PACS診斷工作站顯示器的配置方案

PACS的顯示器尺寸應盡可能大,最好在2l寸以上.這樣可較完整地顯示PACS影像,而且顯示的影像大小與膠片上的尺寸相差不多。對于CT、MR、DSA、數字胃腸圖像等影像用一般的風景型橫屏顯示器就可很好的顯示多幅影像;而對于CR、DR等X光影像,大多需要豎著觀看,因此最好各波形元素的幅度和時間間隔標稱值。幅度標稱值包括:P、Q、R(s)、T波幅度和sT段電平;時間間隔標稱值包括:P、Q、R(s)、T波和QIts組合波的波寬,RR、Pq(PR)、qT、Qmn缸、TP、QR間期嘲。檢定時,通過比較ECG測試信號的幅度一時間參數的測量值與標準值之差來確定每個通道的測量誤差,誤差值必須在檢定規程要求之內。


4.頻率響應

數字心電圖機輸入相同幅值信號時,其輸出信號幅度隨頻率變化的關系稱為頻率響應。心電圖機的頻率響應取決于放大器和記錄器的頻率響應。依據諧波分析,心電圖波形可以分解為若干不同頻率、不同幅度的正弦諧波。在一定的頻率范圍之內,放大器對不同頻率的正弦信號會穩定響應,增加靈敏度不會引起心電波形畸變,而在此范圍之外就會有靈敏度下降的現象。數字心電圖機較之于傳統心電圖機H,由于采用了計算機數字化采集和處理技術,配置了精密熱陣記錄器,其頻響范圍能提高到0.01—150Hz。


5.時間常數

當有直流信號輸入時,心電圖機的輸出幅度從100%下降到37%左右所需的時間,稱為時間常數。時間常數與心電圖的振幅下降速率有關,時間越長幅值下降越慢。時間常數反映心電放大器低頻特性的好壞,數值過小,輸出幅度就下降很快,使波形失真,甚至當輸入方波信號時,輸出會變成尖脈沖;數值越大表示低頻響應越好,但過大時基線穩定性下降,心電圖機的時間常數一般都大于1.5s,要求不小于3.2s。


巨烽專注于醫用顯示器的研發和生產,產品覆蓋臨床、診斷、超聲、內窺手術及會診等醫療影像顯示領域,醫用豎屏顯示器、灰階顯示器、醫用監視器、內窺鏡監視器等專業顯示器產品定制,是國內最大的醫用顯示器廠家,產品在國內醫療影像顯示終端有超過50%的市場占有率,醫院用戶超過5000家。

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