PACS中显示器的应用

图像存储与传输系统(picture archiving and communication sysytem，PACS)是医学影像、数字化图像技术、计算机技术和网络通讯技术相结合的产物。它将医学影像资料转化为计算机能够识别的数字信息，通过计算机和网络通讯设备对医学影像资料(图形和文字)进行采集、存储、处理及传输等，使医学影像资源达到充分共享。由于PACS使用显示器进行软读片，从而实现了医院影像科室无胶片化的工作要求，图像采集、传输、存档、阅片都通过网络完成，极大地节省了医疗成本，提高了影像科室的工作效率。然而，阅片作为影像学科工作的关键环节，由于软读片完全替代了传统胶片-灯箱(硬读片)的工作模式，因此，所用显示器是否能达到、甚至超过胶片的效果(尤其软读片的敏感度与准确度)，已经成为当前PACS建设的重要议题。此外，显示器在整个PACS建设投资中所占比例较高，如何合理选择和配置显示器具有重要实际意义。本文就当前不同显示器的性能状况进行系统回顾，并对我院进行的有关显示器的临床应用研究情况进行简要介绍。

一、不同显示器的性能参数

当前，由于我国PACS发展还处于起步阶段，各医院在进行PACS建设选择显示器时，考虑其成本、性能和临床应用价值等多方面因素，导致显示器选择的多样性。通常大型医院的经济承受能力较强，多选择专业医用显示器，而中小型医院则多选择普通显示器。鉴于医用显示器和普通显示器的应用领域不同，其参数和性能指标的差异很大：

1. 尺寸：显示器尺寸是以对角线长度来表达的，单位为英寸。普通显示器主流尺寸为15”、17”;而医用显示器则为18”、20”和21”;

2. 分辨率：普通显示器的分辨率通常为1024´768、1280´1204大小，主要为横屏显示;医用显示器分辨率通常包括(1)1024´1280，多适用于CT、MRI图像显示;(2)1200´1600，多适用于CR、DSA、数字胃肠图像显示;(3)1536´2048(竖屏)/2048´1536(横屏)，多适用于CCD-DR、PACS诊断工作站;(4)2048´2560(竖屏)/2560´2048(横屏)，多适用于平板DR、乳腺机、PACS诊断工作站等使用。我们通常将其将其表示为1K(1600×1200)、1.5K(2048×1536)和2K(2560×2048)。也可以百万像素(Mega Pixel，MP)表示，2MP为二百万像素、3MP即为三百万像素、5MP表示五百万像素，而1K=2MP，1.5K=3MP，2K=5MP。

3.亮度：普通显示器的亮度通常为200～300cd/m2，无亮度恒定的要求;医用显示器则为600～700cd/m2，校正后设定亮度在400～500 cd/m2之间。

4.灰阶：普通显示器的灰阶数量为256，而用于显示彩色图像者，无灰阶要求，使用普通显卡即可;医用显示器灰阶数为1024，主要用于显示X线灰阶图像。

5.对比度：即显示器的最亮值和最暗值之比。普通显示器通常为300:1～400:1;而医用显示器可达600:1～1000:1。

二、液晶显示器的优势

随技术不断进步，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)

在医用领域得到越来越广泛的应用，欧美发达国家医院原有阴极射线管(cathode-ray tube，CRT)

显示器正在逐步更换为LCD显示器。与CRT相比较，LCD显示器在以下方面具有优势：

1.技术先进

LCD显示器采用全数字信号, 避免了CRT显示器模拟讯号的噪声较大、显示不稳定、残留影像和影像失真等缺点;LCD显示器能较长时间保持质量稳定,而CRT显示器随使用时间延长影像质量持续下降;就整个LCD屏幕而言，其每一个点的影像清晰度、亮度和几何准确度都优于CRT。

2.成本较低

虽然LCD显示器比CRT显示器的价格贵30%左右，但是其总成本仍然有优势。

CRT显示器使用一段时间后，会失去电子束焦点、直线准确度和亮度的一致性，需要不断调校和更正显示器的整体亮度和对比度，导致维护成本增加;LCD显示器使用寿命长于CRT显示器2倍，相当于节约了成本;当CRT显像管寿命完结时，更换新显像管的价格与更换整台显示器相近，而LCD在亮度下降至不满足诊断需要时，仅需更换光源，零件成本较低，而且更换过程很简单。

3.临床应用优势

LCD的厚度很薄，比CRT节省空间，可以将之放在桌子上或者挂在墙上;LCD重量轻，用户可根据需要随时移动位置;LCD显示屏为完全平面，比CRT的弧面显示屏更符合传统读片的习惯;LCD的用电量和散热量远低于CRT，无CRT发出的电磁波辐射, 避免了辐射危害;CRT屏幕处于不停刷新的状态，用户在长时间使用后，明显感觉屏幕闪烁，很容易产生眼睛疲累;LCD像素会保持“亮”或“灭”的状态，直至输入信号改变，用户不会感到眼睛疲劳。

三、医用显示器的选配标准及临床应用情况

上述参数比较充分说明医用显示器与普通显示器存在较大差距，选配适用显示器是PACS建设的重要内容。

为了满足PACS的要求，显示器必须符合DICOM标准。鉴于人眼对灰度的敏感性属于非线性关系，DICOM提供一个标准显示函数，通过其转换，使人眼对不同灰度的反应成近似线性关系。

PACS应用的显示器要求各项参数有较高的稳定性和一致性。前者指在较长使用时间内质量保持稳定，不随使用时间延长发生严重偏差;后者包括空间和时间一致性等2个方面的内容，空间一致是指PACS中不同显示器显示同一幅图像相同，而时间一致性是指同一显示器在不同时间显示同一幅医学图像没有差异。显示器的稳定性和一致性是保证影像学科医生做出正确诊断的前提条件。选择显示器除必须遵循上述原则外，还要考虑在满足临床诊断需求的前提下，尽可能降低PACS建设成本。例如：若仅显示核医学和超声图像，可选择分辨率较低的显示器;显示CT、MRI图像，可选用中等分辨率的显示器;而显示X线胸部摄影(尤其X线乳腺摄影)图像则需选择高分辨率的显示器。

目前，我国的PACS建设还处于起步阶段，由于资金的限制，我国PACS建设显示器的选择尚不能完全达到上述要求。中小型医院主要使用普通显示器，大型医院虽然资金较为雄厚，但所需工作站较多，也没有在PACS中完全使用医用显示器。笔者根据本院建设PACS的经验，按照影像科室不同设备的特点进行显示器配置：

1. 19英寸普通纯平显示器

我院PACS工作站配备双显示器，其中一台为19英寸普通纯平显示器，主要用于浏览申请单、书写或打印诊断报告等方面的工作。由于上述过程仅为简单的文档处理，并不需要完成图像诊断过程，因此使用普通纯平显示器不会对于诊断工作产生任何影响。

2. 21英寸普通纯平显示器

主要用于CT和MR的图像诊断，由于通常这些图像的空间分辨率约为512×512矩阵，普通显示器的空间分辨率可满足临床诊断要求。由于CT和MR图像的信噪比均较高，应用普通显示器上可以得到很好的显示。

3. 1k高亮度医用显示器

用于放射科的门、急诊工作，主要为低年资放射科医师完成CR平片、胃肠造影等初步诊断工作。

4. 2k高亮度CRT或LCD医用显示器

为高年资放射科医师使用，最终完成影像诊断，以及示教、讨论病历使用。

四、有关PACS显示器的临床应用研究

为了探讨普通显示器与医用显示器对影像诊断的影响，选择临床最常见的创伤和骨折，进行针对具体疾病的对比研究。

1.病例选择

随机选取急诊77例外伤患者，包括男42、女35例，年龄15～82岁，其中骨折47例，骨质未见异常者30例。全部病例都有明确外伤史，最终诊断由2位放射科主任医师共同确定。

2.摄片条件

本组病例均采用KODAK ACR-2000进行摄影，条件为60KV、10mAs。图像采集后上传至PACS服务器，通过相应的诊断工作站调取图像进行诊断。

3. 受试者操作特征曲线数据获取

诊断工作站分别采用普通显示器(View Sonic P75f+)，1024 768矩阵，灰度级为256和医用显示器(Barco 2MPENT)，1024 1024矩阵，灰度级为4096。由3位有5年以上临床工作经验的放射科医师进行读片，所有医师均不知道病例的最终诊断结果。读片分2次进行，2次读片间隔3周，每次读片分别采用其中的一种显示器进行软读片，图像浏览器采用上海岱嘉公司的Unisight软件。读片过程中，可以随意使用Unisight所提供的图像后处理工具，包括窗宽窗位调整、局部放大、图像旋转、测量等功能。读片时间不做限定。诊断结果分为5个等级，分别为：肯定没有骨折、可能没有骨折、不清楚、可能有骨折、肯定有骨折。阅片结果采用ROCKIT 9.1软件进行受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic，ROC)曲线分析，使用Excel 2003 绘制ROC曲线。

4.结果

通过选择不同显示器，对77例外伤病例的读片结果图1所示。普通显示器读片的ROC曲线的a值(截距)为2.3391，b值(斜率)为0.7438，Az为0.9697。医用显示器读片ROC曲线的a值为2.2197，b值为0.4707，Az值为0.9777。计算ROC曲线下面积并进行比较(t检验)，P=0.55>0.05。两种读片方法的Az值无显著性差异。说明应用普通和医用显示器对骨折进行软读片，结果的准确性无明显区别。

总之，显示器作为PACS中不可缺少的一环，是实现软读片的重要工具。只有不断提高显示器的性能，才能满足临床诊断的需要。虽然总的趋势是在PACS中全部使用符合DICOM诊断标准的医用显示器，但是本研究证明对骨折可以应用普通显示器进行诊断。