如何选择医疗级显示器

1、page 1如何选择医疗级显示器如何选择医疗级显示器 医疗影像事业处医疗影像事业处 - 中国培训中国培训 2009 年 5 月kenny hsu亚太区客户服务经理page 2医疗影像趋势医疗影像趋势 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page 3视觉革命正如火如荼视觉革命正如火如荼 计算与通信page 4视觉革命正如火如荼视觉革命正如火如荼 摄影与设计 page 5视觉革命正如火如荼视觉革命正如火如荼 电影与娱乐page 6视觉革命正如火如荼视觉革命正如火如荼 艺术与广告page 7视觉革命正如火如荼视觉革命正如火如荼 媒体与广电page 8视觉革命正如火如荼视觉

2、革命正如火如荼 内容分发与管理page 9视觉革命正如火如荼视觉革命正如火如荼 医疗行业page 10驱动的技术驱动的技术 - 处理器能力 power of processorstime for a new measuring unitgips(gigainstructions per second)source: intel corporationpage 11驱动的技术驱动的技术 -图像处理器能力source: nvidia corporationevolution of gpu power: 2004 to 2014 page 12驱动的技术驱动的技术 - 断层扫瞄仪source: ga

3、ry glazer, department of radiology, stanford universityevolution of ct slices: 1990 to 2010 page 13驱动的技术驱动的技术 硬件 更快的扫描仪更快的扫描仪 更强大的工作站更强大的工作站 更佳显示器更佳显示器 网络 更快连接更快连接 高速网络高速网络 存储 更便宜更便宜 更少不动产更少不动产 更可靠更可靠 软件 新操作系统新操作系统 更佳渲染算法更佳渲染算法 更直观的用户界面更直观的用户界面page 14 * 医学专家在读片时的需求速度速度精确度精确度信心度信心度-软件与硬件是重要关键这将引领我们走向

4、何方？这将引领我们走向何方？ 影像新模式 量量 更多图像 更高分辨率 更多细微图像特征 查看查看 从有胶片到无胶片 从 2d（胶片）到 3d（mip/mpr、vr 等） 甚至更远 (4d)page 15医疗影像正演进发展医疗影像正演进发展 转向彩色显示器 3d 重构重构 mr 功能影像功能影像 关联关联 fdg (去养葡萄糖去养葡萄糖) 的的 pet-ct（彩色重叠）（彩色重叠） 多普勒超声波多普勒超声波 核医学核医学 cad (计算机辅助诊断计算机辅助诊断) 转向多模态显示器 : pacs 工作站用于可视化多种模态（工作站用于可视化多种模态（cr、dr、ct、mr、pet、x 光乳房成像光乳

5、房成像） 放射医学和放射医学和 pacs 逐渐与其他颜色关键逐渐与其他颜色关键“学科学科”融合：病理学、内窥融合：病理学、内窥镜检查学、皮肤病学镜检查学、皮肤病学 更广泛地使用医疗显示器 :* 将将 ris & pacs 集成进集成进 emr（电子病历）系统（电子病历）系统需要新影像产品 page 16如何为不同医疗影像选择显示器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影像吗选择显示器时有什么规格page 17 2560 x 2048 (5mp)coronis 5mpnio 5mp 2048 x 1536 (3mp) coronis 3mpnio 3mp 1600 x 120

6、0 (2mp)coronis 2mpnio 2mpcid 2mp color 1280 x 1024 (1mp) cid 1mp color该选择何种显示器该选择何种显示器 ? page 18 2560 x 2048 (5mp) lcdmammo该选择何种显示器该选择何种显示器 ?mammo coronis 5mpmammo nio 5mppage 19医疗显示器选择问题医疗显示器选择问题1. 家用级还是医疗级？ 2. crt 还是 lcd？3. mammo 应该使用多少分像素？1、2、3、5 百万像素 ？4. 对比度该如何？5. 多少 bit灰阶灰阶？ 8、10、12-bit？6. 单色 还

7、是彩色 显示屏 ？7. pda可以用来看影像吗 ？8. 环境光状况该如何？9. 医疗级显示器有检测标准吗 ？dr. ehsan samei 在 rsna 2006 的研究报告page 20选择医疗级显示屏的重要参数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page 21acr / nema 标准标准 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: 小矩阵小矩阵 ：ct 或或 mr 数据集应提供全分辨率数据（数据集应提供全分辨率数据（一般一般 512 x 512

8、 分辨率，至少分辨率，至少 8-bit 色深色深）以）以便进行处理、操作和后续工作便进行处理、操作和后续工作 .大矩阵大矩阵 ：cr 或或 dr 应采集至少支持应采集至少支持 10-bit 色深色深 及及 2.5 lp/mm 空间分辨率空间分辨率的数据的数据 .* acr (美国放射学会)* nema (美国电气制造商协会)page 22monitor resolution/size1mp/18.12mp/19.62mp/20.12mp/21.3pixel size (mm)0.28050.2490.2550.27mtf (lp/mm)1.782.011.961.85monitor resol

9、ution/size3mp/20.83mp/21.35mp/20.15mp/21.3pixel size (mm)0.2070.2110.1560.165mtf (lp/mm)2.412.373.213.03显示器规范显示器规范 coronis 6mp fusion is 2.506 lp/mmpage 23重塑重塑 pacs 显示器格局显示器格局pacs based imaging segmentdisplaytypeslegend: :typically used :not useablena: not applicablectmriuschest,orthogen x-raymammoc

10、ardio,vascular,fluoroscopy1mp greyscale 1mp color 2mp greyscale 2mp color 3mp greyscale 5mp greyscale 5mp colornananananapage 24portrait 适合哪种类型？适合哪种类型？ greyscalemammo - 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greyscalegreyscalecolor / greyscalecolor / greyscalecolor / grey

11、scaleportrait / landscapeportraitportrait / landscapelandscapelandscapelandscapeportrait / landscape2560x20482048x15362048x15362048x15361248x10241248x10241600x1200min. resolution2222122 / 4no. of displaygreyscalegreyscalepage 25我们推荐哪种类型？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

12、angio - 血管ct/mr -断层/磁震color 2mp / grayscale 2mp/ color 4mp fusionrecommend barco product2222122 / 4no. of displaycolor 2mp/ grayscale 2mp / color 4mp fusioncolor 2mp/ grayscale 2mp / color 4mp fusiongrayscale 3mp / color 6mp fusionmammo 5mp - grayscalegrayscale 3mp / color 6mp fusiongrayscale 3mp /

13、color 6mp fusionpage 26 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选择医疗级显示屏的重要参数page 27整个显示器生命周期内保持恒定亮度整个显示器生命周期内保持恒定亮度600 cd/m26500 hours500 cd/m217000 hours700 cd/m22000 hours800 cd/m2200 hours最大亮度与使用寿命之关系最大亮度与使用寿命之关系50556065707580859095100110100100010000100000背光

14、寿命背光寿命(小时小时)luminance (%)资料来源: lcd 面板供货商page 28亮度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量page 29dicom 灰阶显示格式灰阶显示格式3.935214 103 0.049982lumi1.023 1

15、03 1i20040060080010000.010.11101001 1031 104jnd = just noticeable difference 肉眼可分辩最小的亮度改变lcdluminancerangepage 30 亮度亮度 vs jndpage 31 page 32page 33 分辨率 亮度 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 配置与质量控制对比度选择医疗级显示屏的重要参数选择医疗级显示屏的重要参数page 34对比度对比度 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

16、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 250page 35多高亮度足以达到多高亮度足以达到 aapm 标准标准 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，因此大约反射环境光为 1.5 cd/m2 l 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

17、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。page 36 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选择医疗级显示屏的重要参数page 37可视角可视角 : 3d 向量向量可视角可视角 中央亮度的中央亮度的 10%可可page 38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

18、不太重要 page 39 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选择医疗级显示屏的重要参数page 40灰阶范围灰阶范围 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-bit 灰阶(1024 级灰阶)，以便符合 d

19、icom 标准page 41 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选择医疗级显示屏的重要参数page 42始终如一的图像质量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page 43即时诊断置信度即时诊断置信度 问题问题 : 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 displaymedical di

20、splaypage 44lcd 显示器不稳定的原因显示器不稳定的原因 背光灯管老化 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这可能是短时间或长时间的不稳定!page 45lcd 与与 背光受温度改变影响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 70c470 cd/m475 cd/m480 cd/m485 cd/m490 cd/m495 cd/m500 cd/m505 cd/m10 c15 c20 c25 c30 c35 c40 ctemperatureluminancepage 46消除

21、消除lcd不稳定性不稳定性最佳方法是稳定整体光学组成最佳方法是稳定整体光学组成 包含光源 (背光) 與 光调制 (lcd) backlightlcd panellightbacklight 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)page 47两两種種传感器技术可消除传感器技术可消除lcd不稳定性不稳定性(front sensor 前置式光感器)背光稳定器page 48比较比较不同不同技术技术 ? i-guardbloshoursno stabilizer050001000015000page 49对使用者有何意义呢对使用者有

22、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） page 50 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选择医疗级显示屏的重要参数page 51亮度均匀性亮度均匀性 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 eure

23、f 建议医疗影像非均匀性最高为 10% 差异。page 52 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 均匀性均匀性page 53 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page 54巴可应对：均匀亮度技术巴可应对：均匀亮

24、度技术 (lut - luminance uniformity technology )+image with introduced noise +original medical imagecorrected 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noise pattern introduced by panelacorrective noise pattern apage 55均匀亮度技术均匀亮度技术 (lut - luminanc

25、e uniformity technology ) ult 改善前改善前 ult 改善后改善后 page 56 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选择医疗级显示屏的重要参数page 57色度色度 显示器一致色度对于多台显示工作站尤其重要。 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巴可颜色匹配巴可颜色匹配 (color matching)提供

26、提供 (x,y) 0.005page 58bluebase whitex=0.251/y=0.293clearbase whitex=0.294/y=0.309(cie) 1931标准色度图标准色度图page 59颜色匹配：为什么颜色匹配：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：颜色匹配：如何作如何作 为此，我们选择具有相同色温的显示器匹配成对才出货page 60标准批次差异（标准批次差异（100 个个 lcd 面板）面板） 标准批次差异标准批次差异颜色匹配颜色匹配x=0;005/y=0.005page 61颜色匹配颜色匹配颜色匹配x=0;005/y=0.005

27、set 2 (2displays)set 1 (2 displays)page 62set 1 2 displaysset 22 displays颜色匹配颜色匹配颜色匹配x=0;005/y=0.005page 63set 14 displays颜色匹配颜色匹配page 64300310320330340350360370295300305310315320325330335x-valuey-valuenew5.000 hrs10.000 hrs运行后的颜色差异运行后的颜色差异 page 65双屏显示器若有运行时间差异双屏显示器若有运行时间差异 page 66300310320330340350

28、360370295300305310315320325330335x-valuey-valuenew5.000 hrs10.000 hrs不同运行时间的颜色差异不同运行时间的颜色差异display1display2x,y 0,005page 67建议建议确保两台显示器同步老化： 一直同时使用两台显示器一直同时使用两台显示器 激活两台显示器的激活两台显示器的 dpms匹配显示器一起工作很重要 page 68dicom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选择医疗级显示屏的重要参数page

29、 69dicom 合规性与一致性合规性与一致性 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 (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。page 70显示曲线显示曲线常规伽马曲线常规伽马曲线 (gamma) dicom曲线曲线 * dicom 灰阶标准显示函数 (gsdf)dicomstand

30、ard display function010002000300040001211 421 631 841jndluminancedicomgammapage 71通用校准原则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 page 72什么是显示器什么是显示器 dicom 校准校准?perceptural optimization 110100100005001000image valueluminanceno dicom

31、correctionpercepturallyoptimized基本原理是修正非线性的液晶显像特性page 735% square on 0% background95% square on 100% backgroundsmpte test pattern显示曲线显示曲线 smpte 测试图检视结果测试图检视结果 page 74 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选择医疗级显示屏的重要参数page 75医疗许可医疗许可 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。 分医学设备标准与医学影像标准 医学设备标准医学设备标准 (iec 60601, iso13485) 医学影像标准医学影像标准 (fda 5