1、如何选择医疗级显示器 医疗影像事业处 - 中国培训,2009 年 5 月Kenny Hsu亚太区客户服务经理,医疗影像趋势,视觉革命技术提升医疗影像新模式如何为不同医疗影像选择显示器,视觉革命正如火如荼,计算与通信,视觉革命正如火如荼,摄影与设计,视觉革命正如火如荼,电影与娱乐,视觉革命正如火如荼,艺术与广告,视觉革命正如火如荼,媒体与广电,视觉革命正如火如荼,内容分发与管理,视觉革命正如火如荼,医疗行业,驱动的技术 - 处理器能力,power of processors,source: Intel Corporation,驱动的技术 -图像处理器能力,source: nVidia Corpo
2、ration,Evolution of GPU power: 2004 to 2014,驱动的技术 - 断层扫瞄仪,source: Gary Glazer, Department of Radiology, Stanford University,Evolution of CT slices: 1990 to 2010,驱动的技术,硬件更快的扫描仪更强大的工作站更佳显示器网络更快连接高速网络存储更便宜 更少不动产更可靠软件新操作系统更佳渲染算法更直观的用户界面,* 医学专家在读片时的需求速度精确度信心度-软件与硬件是重要关键,这将引领我们走向何方？,影像新模式量 更多图像更高分辨率更多细微图像
3、特征查看从有胶片到无胶片从 2D（胶片）到 3D（MIP/MPR、VR 等）甚至更远 (4D),医疗影像正演进发展,转向彩色显示器3D 重构MR 功能影像关联 FDG (去养葡萄糖) 的 PET-CT（彩色重叠）多普勒超声波核医学CAD (计算机辅助诊断) 转向多模态显示器 :PACS 工作站用于可视化多种模态（CR、DR、CT、MR、PET、X 光乳房成像）放射医学和 PACS 逐渐与其他颜色关键“学科”融合：病理学、内窥镜检查学、皮肤病学 更广泛地使用医疗显示器 :将 RIS & PACS 集成进 EMR（电子病历）系统需要新影像产品 ,如何为不同医疗影像选择显示器,一台显示器可适用于全部
4、影像吗选择显示器时有什么规格,2560 x 2048 (5MP)Coronis 5MPNio 5MP2048 x 1536 (3MP) Coronis 3MPNio 3MP1600 x 1200 (2MP)Coronis 2MPNio 2MPCID 2MP color1280 x 1024 (1MP) CID 1MP color,该选择何种显示器 ?,2560 x 2048 (5MP) LCD,Mammo,该选择何种显示器 ?,Mammo Coronis 5MPMammo Nio 5MP,医疗显示器选择问题,家用级还是医疗级？ CRT 还是 LCD？Mammo 应该使用多少分像素？1、2、3、
5、5 百万像素 ？对比度该如何？多少 bit灰阶？ 8、10、12-bit？单色 还是彩色 显示屏 ？PDA可以用来看影像吗 ？环境光状况该如何？医疗级显示器有检测标准吗 ？,Dr. Ehsan Samei 在 RSNA 2006 的研究报告,选择医疗级显示屏的重要参数,亮度 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,分辨率,ACR / NEMA 标准,DICOM 设备指南涉及用于正式阅片渲染的两类基本电子放射技术: 小矩阵 ：CT 或 MR 数据集应提供全分辨率数据（一般 512 x 512 分辨率，至少 8-bit
6、 色深）以便进行处理、操作和后续工作 .大矩阵 ：CR 或 DR 应采集至少支持 10-bit 色深 及 2.5 lp/mm 空间分辨率的数据 .* ACR (美国放射学会)* NEMA (美国电气制造商协会),显示器规范,Coronis 6MP fusion is 2.506 lp/mm,重塑 PACS 显示器格局,PACS based imaging segment,Displaytypes,Legend:typically used:not useableNA: not applicable,Portrait,适合哪种类型？,Greyscale,Mammo - 乳房,Skeletal -
7、 骨骼,Thorax - 胸片,Rad. 数字X光,DFR -数字透视,Angio - 血管,CT/MR -断层/磁震,Greyscale,Greyscale,Color / Greyscale,Color / Greyscale,Color / Greyscale,Portrait / Landscape,Portrait,Portrait / Landscape,Landscape,Landscape,Landscape,Portrait / Landscape,2560X2048,2048x1536,2048x1536,2048x1536,1248x1024,1248X1024,1600
8、X1200,Min. Resolution,2,2,2,2,1,2,2 / 4,No. of Display,Greyscale,Greyscale,我们推荐哪种类型？,Mammo - 乳房,Skeletal - 骨骼,Thorax - 胸片,Rad. 数字X光,DFR -数字透视,Angio - 血管,CT/MR -断层/磁震,Color 2MP / Grayscale 2MP/ Color 4MP Fusion,Recommend Barco Product,2,2,2,2,1,2,2 / 4,No. of Display,Color 2MP/ Grayscale 2MP / Color
9、4MP Fusion,Color 2MP/ Grayscale 2MP / Color 4MP Fusion,Grayscale 3MP / Color 6MP Fusion,Mammo 5MP - Grayscale,Grayscale 3MP / Color 6MP Fusion,Grayscale 3MP / Color 6MP Fusion,分辨率 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,亮度,选择医疗级显示屏的重要参数,整个显示器生命周期内保持恒定亮度,800 cd/m2200 hours,最大亮度与使用
10、寿命之关系,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,1,10,100,1000,10000,100000,背光寿命(小时),Luminance (%),资料来源: LCD 面板供货商,亮度,家用级显示器一般具有 250-300 cd/m2 最大亮度，因而 DICOM 校准显示器亮度为 125-150 cd/m2 医疗级显示器具有更高亮度，按照 DICOM 3.14 规范，正常校准亮度为 400 - 500 cd/m2，因而人眼可察觉更大范围的灰阶结果，在医疗显示器上更容易检测细微病变，放射科医师可以更快速地进行诊断医疗显示器在整个显示器生命周期内保持恒定亮度和图像质
11、量,DICOM 灰阶显示格式,显示器 亮度值 (cd/m2) JND灯箱 1000 800 CRT显示器 300 600* 650 (BARCO MGD521) (* with P104 CRT) LCD显示器 500 700 750 (BARCO MFGD5421)家用级显示器 60 250 400,亮度 vs JND,通常，厂商的亮度是引用最大显示亮度;然而，这种设置并不是通常使用的显示器设置。标准情况下，制造商该建议较低的标准设置，使显示器在符合标准的使用条件下得到最长寿命。,亮度,对供货商该有的疑问:最大亮度是多少?建议使用亮度是多少?,分辨率 亮度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性
12、 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,对比度,选择医疗级显示屏的重要参数,对比度,校准亮度 + 环境光对比度 = _ 最低亮度 + 环境光对比度是受校准后的使用亮度影响,而非最高亮度。环境光补偿对于对比度很重要。高对比度显示器可呈现更多的 DICOM JND（恰可察觉差）。DIN 要求对比度 100AAPM 要求对比度 250,多高亮度足以达到 AAPM 标准,普通 LCD 原有全黑亮度为 0.5 cd/m2（对比度 900:1），彩色为 1.2 cd/m2（对比度 400:1）AR 玻璃反射率低于 1% 时，环境光一般 100 150 流明，因此大约反
13、射环境光为 1.5 cd/m2L 校准亮度 = 250（AAPM 要求对比度） * (1.5 + 0.5 cd/m2)（最低亮度 + 环境光）= 500 cd/m2因此，我们建议显示器校准达到 500 cd/m2 水平，确保在一般环境光下仍然一直具有诊断级对比度。,分辨率 亮度 对比度 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,可视角,选择医疗级显示屏的重要参数,可视角 : 3D 向量,不同视角下的测量亮度 可视角 中央亮度的 10%下的可视角,可视角,医疗显示器采用最新 LCD 技术，最佳视角 1700 。大多数医疗工作站都采用多
14、个显示头，因此宽视角对于在每台显示器上查看全部细微图像特征很重要。另一方面，消费级应用很少采用多头配置，因此视角不太重要,分辨率 亮度 对比度 可视角 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,灰阶范围,选择医疗级显示屏的重要参数,灰阶范围,绝大多数家用级显示器的可用灰阶数限于 256 (8 bit)AAPM 和 EUREF 指南规定的灰阶范围高于这个水平医疗显示器需要更大灰阶范围，以便显示器渲染 DICOM 定义的每级灰阶 , 新显示器提供多达 4096 级灰阶 (12-bit 灰阶)ACR (美国放射学会)建议显示控制器至少需要输出 10
15、-bit 灰阶(1024 级灰阶)，以便符合 DICOM 标准,分辨率 亮度 对比度 可视角 灰阶范围 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,影像质量的一致性,选择医疗级显示屏的重要参数,始终如一的图像质量,LCD 技术本身造成图像质量不稳定在医疗影像中，需要在多台显示器上长期持续地显示图像 医疗显示器在用户开机后立即必須提供诊断置信度,即时诊断置信度,问题 :LCD 电源启动之后，必须要等一会儿才可能达到全亮度LCD 从节能状态恢复时，启动期亦是如此,Standard display,Medical display,LCD 显示器不稳定的原因,背光灯管老
16、化LCD 与 背光受温度改变影响偏光板老化变黄,这可能是短时间或长时间的不稳定!,LCD 与 背光受温度改变影响,LCD 与 背光受温度改变影响 (0.3%/ C)开机过程,背光的温度变化达到 20C to 70C,消除LCD不稳定性,最佳方法是稳定整体光学组成 包含光源 (背光) 與 光调制 (LCD),Backlight sensor背光稳定器,背光稳定器仅能稳定背光源 !,I-Guard (front sensor 前置式光感器),两種传感器技术可消除LCD不稳定性,(Front sensor 前置式光感器),背光稳定器,比较不同技术 ?,I-Guard,BLOS,hours,No St
17、abilizer,对使用者有何意义呢 ?,戴尔 (DELL) 和三星 (Samsung)等家用显示器都不适用医疗的应用1. 无背光稳定器2. 无医疗许可 (FDA)3. 无本地医疗监管认证4. 无校准（仅非内置 LUT）,整个显示屏画面的亮度均匀性,分辨率 亮度 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 色度 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,选择医疗级显示屏的重要参数,亮度均匀性,所有 LCD 显示器都面临亮度非均匀性挑战。这意味着，图像亮度在显示器的各个不同位置看起来不一样亮。 原始 LCD 非均匀性达 25-30 %。AAPM 和 EUREF 建议医疗影像非均匀性最高为 10%
18、 差异。,一般监视器规格中没有提及均匀性的规范。 但医疗监视器的质量要求规格中有提及均匀性的建议规范: - AAPM 70% 主辅监视器 (放射诊断级 + 诊间级)- DIN 85% 主监视器 (放射诊断级) 80% 次级监视器 (诊间级)- Euref 90% 数字 X 光乳房成像显示器,均匀性,LCD 非均匀性和噪声问题,目前 LCD 受困于非均匀性现象，其导致任意不可控图纹，而这些图纹影响医疗影像内容空间噪声原因：背光非均匀性：边角衰减LCD 单元公差明显观察的到的 LCD 固定云雾纹,巴可应对：均匀亮度技术 (LUT - Luminance Uniformity Technology
19、),+,+,Original medical image,Corrected image(same as orginal),分析显示器空间噪声图纹特征針對每个LCD像素、與每一级的反空间噪声补偿结果：完美的图像特征与在整个画面从中间到四角完全符合DICOM灰阶显示曲线规范,均匀亮度技术 (LUT - Luminance Uniformity Technology ),ULT 改善前,ULT 改善后,分辨率 亮度 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 DICOM校准 医疗规范 配置与质量控制,色度,选择医疗级显示屏的重要参数,色度,显示器一致色度对于多台显示工作
20、站尤其重要。颜色匹配 (color matching) 是彩色和灰阶监视器的重要因素。参考国际照明委员会 (CIE) 1931 标准AAPM TG18 报告建议 (u,v) 0.01巴可颜色匹配 (color matching)提供 (x,y) 0.005,(CIE) 1931标准色度图,颜色匹配：为什么,一些医生抱怨，系统中的 2 个显示头显示的颜色差异很大,颜色匹配：如何作,为此，我们选择具有相同色温的显示器匹配成对才出货,标准批次差异（100 个 LCD 面板）,标准批次差异,颜色匹配x=0;005/y=0.005,颜色匹配,颜色匹配x=0;005/y=0.005,Set 1 2 dis
21、plays,Set 22 displays,颜色匹配,颜色匹配x=0;005/y=0.005,Set 14 displays,颜色匹配,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,运行后的颜色差异,双屏显示器若有运行时间差异,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
22、.000 hrs,不同运行时间的颜色差异,Display1,Display2,x,y 0,005,建议,确保两台显示器同步老化：一直同时使用两台显示器激活两台显示器的 DPMS匹配显示器一起工作很重要,切勿将已配色的一对显示屏拆开或混用非配色屏 !,DICOM校准,分辨率 亮度 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 医疗规范 配置与质量控制,选择医疗级显示屏的重要参数,DICOM 合规性与一致性,DICOM 第 3.14 部分规定用于医疗影像的“灰阶标准显示函数”(GSDF)，显示器必须校准符合 DICOM 标准。DICOM 曲线在相同亮度级提供多于伽马
23、 (Gamma)的 JND (可分辨的灰阶数)。在“任何时间”和“任何地点”都符合 DICOM 规范，无疑是劳动密集型工作，尤其在大医院手工完成。巴可 QAWeb 解决方案提供无人参与自动校准，节省校准劳动力并确保高置信度诊断。,显示曲线,常规伽马曲线 (Gamma),DICOM曲线 * DICOM 灰阶标准显示函数 (GSDF),通用校准原则,描绘显示器特性 (LCD 出厂特性),目标显示功能 (DICOM 灰阶标准显示函数),计算和储存查找表(Look Up Table),LUT 查找表的计算可以存储在显示卡或显示器,显示系统 = 显示器 + 显示卡,什么是显示器 DICOM 校准?,基本
24、原理是修正非线性的液晶显像特性,5% square on 0% background,95% square on 100% background,SMPTE Test Pattern,显示曲线 SMPTE 测试图检视结果,分辨率 亮度 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 配置与质量控制,医疗规范,选择医疗级显示屏的重要参数,医疗许可,随着 PACS 越来越广泛地应用，全世界的监管机构开始实施医疗显示器使用实施监管。一些国家（德国、奥地利、瑞士、法国、日本）已开始实施强制性监管规定，其他国家不久将采取相同措施。医疗显示器符合这些监管规定。
25、分医学设备标准与医学影像标准医学设备标准 (IEC 60601, ISO13485)医学影像标准 (FDA 510K, AAPM 与 DIN, EUREF),复杂的监管格局,配置与质量控制,分辨率 亮度 对比度 可视角 灰阶范围 影像质量的一致性 整个显示屏画面的亮度均匀性 色度 DICOM校准 医疗规范,选择医疗级显示屏的重要参数,配置与质控,随着联合委员会审计人员开始检查诊断显示器质控流程，正確的 JCAHO报告(美國)落实到位，将成为医院审计中颇具价值的资产。专业应用（例如医疗影像）较之家用级的应用，要求更长期支持和服务。灵活的服务选项快速支持有见地的合作伙伴,LCD 使用后的老化变化状
26、况,质保,全部家用监视器无法提供质保!,不论使用时间多长和显示器上的任何位置, 整个图像必须符合DICOM是至关重要的医学应用！,QA 报告 合规性检测,QA 报告 目视检查（SMPTE 测试图）,显示参数影响质量,差异显示特征函数 (监视器传递函数 MTF) 背光灯，荧光粉老化亮度均匀性不佳亮度与对比调整值不当分辨率太低造成影像压缩失真,结论,稳定您的显示器和显示卡依据DICOM的“灰阶标准显示函数”(GSDF)来校准你的系统分离校准与质保两项工作即日起提供中央管理的无人为干预之质量保证在医院的PACS 计划书中加入软拷贝质量保证的要求,质量保证程序的执行步骤,先清洁显示器表面确认显示器的显
27、示条件是正常的确认屏幕保护与省电程序是激活的，这是一个重要的因素在保护电子设备和监测，防止液晶老化的问题。,注意 : 1.只激活屏幕保护程序,但未激活节电将缩短其背光寿命。,2. 因此，同時激活液晶显示器的屏幕保护程序和省电是必要的。,回答 PACS 显示器选择问题,消费级还是医疗级？ CRT 还是 LCD？Mammo 应该使用多少分像素？对比度该如何？多少 bit灰阶？ 8、10、12-bit？单色 还是彩色 显示屏 ？PDA可以用来看影像吗 ？环境光状况该如何？9. 医疗级显示器有检测标准吗 ？,LCD,5百万像素,250:1,9-10,Color, 500 cd/m2,医疗级,不要使用 !,适度, 使对比度 250:1 以上,AAPM, DIN,Dr. Ehsan Samei presented in RSNA 2006,DICOM符合 与 DICOM不符合之比较,问 答,
