什么是医用显示器

阅读【 347】 日期【 2020-04-23】

什么是医用显示器

 医用显示器

医用显示器及医疗行业所用的高清晰高亮度显示器。PACS技术的日趋成熟和普及，以及各种数字影像设备如DR、CR、多排CT、3D图像等飞速发展，医用显示器的选购配置成了医院和PACS集成商关注的焦点，由于医用显示器在数字系统中，是医学影像的最终呈现者，它承载着替代胶片、保证影像质量、最终实现医生“软读片”对患者的观察与诊断。 在PACS系统中，要求所有的医用显示器要求具有一致性和整体性。

与普通显示器区别

通显示器的应用领域不同，技术要求的参数要求也不同，下面根据主要参数进行比较说明：

支持DICOM PART14的标准

一个专业的医用显示器必须支持DICOM PART14的标准，也就是说必须具备调整DICOM标准曲线的能力，使其和DICOM标准相吻合，从而保证影像的显示质量。

常规尺寸：显示器尺寸是以对角线长度来表达，一般以英寸为单位普通显示器主流尺寸为15”、17”、19”；

医用显示器常见尺寸为18”、20”、21”，尺寸基本与X胶片相仿。

支持灰阶显示：灰阶度是黑白医用影像非常重要的特性，它反映了黑白图像之间的层次

灰阶显示要求显卡支持，医疗专用显示器应当配有专用显卡；

普通显示器有：8bit- 256灰阶，用于显示彩色图象，无灰阶要求，使用普通显卡；

医用显示器有：10 bit-1024灰阶，用于显示X光灰阶图象，于诊断相关，要求：10bit11bit（1024*2048灰阶）。支持SBC功能（稳定的亮度控制）

显示器的亮度是会随着时间而衰减的，普通显示器由于没有稳定的亮度控制和校准，不但衰减较快，平时使用时，也由于受环境的影响，其亮度不能长时间的维持在一个队人体肉眼合适的水平上，而专业的医用灰阶显示器考虑到这一个问题，采取了稳定的亮度控制技术，对显示亮度所反馈的信息随时进行校准，使其始终保持在标准亮度之上，符合临床的阅片标准。

亮度及亮度恒定要求

亮度就是显示器上显示图像有多么明亮，显示越明亮图像中的能够产生的动态范围就越大，使人们在图像中分辨更多的色调，这种动态范围必须提供全8bit灰阶图像（即256不同色调）。

普通显示器有：200-300cd/m2无亮度恒定的要求；医用显示器有：600-700 cd/m2经过校正设定的亮度在400-500 cd/m2之间；要求3万小时甚至10万小时亮度值保持不变。

亮度恒定对医用显示器而言很重要，保证显示器亮度不随时间变化。实验研究证明，显示器亮度与肉眼敏感度的关系，当亮度在500 cd/m2时，肉眼敏感度为700，当亮度在800 cd/m2时，肉眼敏感度为777（最大），理想亮度在400~500 cd/m2，所以选择亮度≥700 cd/m2就可以了。

分辨率的规格

单位面积内实际显示像素的数量，如800*600、1200*1600等

普通显示器有：1024*768，1280*1204；基本上是横屏显示，不需要横/竖屏转换；医用显示器有：根据影像的需要，可以横/竖屏转换，

1024*1280（竖屏）/1280*1024（横屏），

称为1百万像素（1MP），常用横屏显示， 多适用于CT、MRI、数字胃肠机；

1200*1600（竖屏）/1600*1200（横屏）；

称为2百万像素（2MP），简称1K，常用竖屏显示， 多适用于CR、DSA、数字胃肠机、，PACS阅片工作站；

1536*2048（竖屏）/2048*1536（横屏）；称为3百万像素（3MP），简称1.5 K，常用竖屏显示， 多适用于CCD-DR、PACS诊断工作站；

2048*2560（竖屏）/2560*2048（横屏）；

称为 5 百 万像素（ 5MP ），简称 2 K ，常用竖 屏显示，多适用于平板DR、乳腺机、PACS诊断工作站；

医用显示器的分辨率与价格成正比，与放射设备的分辨率正相关，相应的设备应当配套相应分辨率的显示器。

响应时间

响应时间指的是海液晶显示器对输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间。通常都是以毫秒（ms）来计算。响应时一般说来分为两个部分—Rising（上升时间）和Falling （下降时间），而我们所说的响应时间指的就是两者之和。人眼存在“视觉残留”的现象，也就是运动画面在人脑中会形成短暂的印象，人能够接受的画面显示速度一般为24张/秒，这也是电影每秒24格的播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一标准计算，每张画面显示的时间需要小于40ms，根据液晶的实际使用情况，响应时间：30ms（1/0.03=33.3 祯 /秒），还是会出现拖尾现象，不适合动态医疗影像的实时播放。响应时间在25ms以下（1/0.025=40祯/秒）可以满足临床心血管DSA的实时播放。

在医用显示器的选配上，CR、DR静态影像对响应时间无过高要求。但是在播放动态影像的系统配置时，如心血管机和数字胃肠机，就要首选响应时间在25ms以下的医用显示器。

认证

普通显示器有： 有环保、电磁学相关认证，如：

医用显示器有： 不仅有环保、电磁学相关认证，更重要的是有医疗行业认证，才可以进入医疗领域，被法律承认。

欧盟UL认证,中国CCC 认证。

安全

普通显示器有： 无液晶屏的保护板，电源为内置方式无特殊要求。

医用显示器有：由于教学的要求和医生的习惯，专配有液晶屏的保护板 ， 针对医用环境配有医疗专用电源。

对比度

对比度也叫动态范围，对比度率是描述显示器能显示黑与白之间的差别，表达显示器最亮值和最暗值之比。彩显不过多要求，医用显示器要求来表达灰阶影像的黑白之间的程度。

普通显示器有：300:1~400:1；

医用显示器有：600:1~1000:1；

医用显示器对比度率高达1000：1，能够显示所有色调需要大的比度率，一般选择对比度≥600较好。

显卡

显卡精度的高低直接影响输出图像质量的好坏，在条件允许的情况下应尽量选择高bit的显卡较理想。

普通显示器有： 内存、速度、3D指标、常用AGP插槽；

医用显示器有：常用PCI插槽、显示模式、一卡两显、主副显示互换、彩色—黑白转换、10bit、12bit灰阶输出；横/竖屏转换；

⑴ 显示模式：由于诊断工作站需要两台或多台显示器时，显卡应当有灵活的显示模式，便于医生的诊断。医疗专用灰阶系列显卡， 显示模式有：独立显示、扩展显示、复制显示

⑵ 一卡两显：当一台工作站配有两台显示器时，显卡有两个输出口。

⑶ 主副显示互换：当工作站有一台普通显示器，同时有一台或多台医用显示器时；设定普通显示为主显，医用为副显时，普通显示器和医用显示器分别显示彩色和灰阶图像时，彩色不应有缺色，灰阶不应有断层，但是，医用显卡很难两全其美。往往是普通显示器为主显时，医用显示器会有灰阶断层现象；医用显示器为主显示时，彩显会缺彩色，且程序菜单打开时，总出现在高分辨率的医用显示器上字很小、单色，使用起来很不方便，这是医用显卡普遍存在的一个技术难题，医疗专用灰阶系列显卡，完全解决了主副显示设置时出现的彩色不彩，灰阶不连续的问题，无论是医用显示器还是普通显示器为主显时，彩色和灰阶都不出现问题，解决了PACS公司和医院在该问题上的困扰。

⑷ 彩色—黑白转换：医用显卡（灰阶显卡），配医用显示器，显示彩色图象时，RGB 三原色信号，往往只使用 G 色表现灰阶图象，使彩色图象显示成灰阶图象时，丢失了R、B 二个原色的信息。

医疗专用灰阶系列显卡，通过技术处理，将RGB 三原色信号完整的显示在灰阶显示器上，不丢失任何颜色信息。

⑸ 10bit 灰阶输出：普通显卡技术是建立在 WINDOWS 技术平台上的，所以是 8bit 输出信号，灰阶应当是 256 灰阶，由于 WINDOWS 系统调色盘独占去了 20 个灰阶，显示器实际显示的灰阶成了 236 个灰阶，有些影像会出现明显的灰阶断层，这也是普通显卡不能替代医用显卡的原因。

医疗专用显卡考虑到10bit、11bit的输出问题，但是有些缺附带有开发包，需要PACS公司进行二次开发，不太适合我国国情。

医疗专用系列显卡3MP、5MP采用10bit技术，显示灰阶为1024,且不需要二次开发，使用方便，兼容性好，是一种拿来就用的专业显卡。

⑹ 横/竖屏转换；

普通显卡：有横屏显示，如：1024*768、1280*1024

医疗专用显卡：有横/竖屏显示设置，一般CT、MRI、DSA、乳腺用于横屏显示，CR、DR胸片用于竖屏显示；

即： 1MP：1024*1280（竖屏）/ 1280*1024（横屏）称为1百万像素，常用横屏显示，多适用于CT、MRI、数字胃肠机；

2MP：1200*1600（竖屏）/ 1600*1200（横屏）称为2百万像素，简称1K，常用竖屏显示，多适用于CR、DSA、数字胃肠机，PACS阅片工作站；

3MP：1536*2048（竖屏）/ 2048*1536（横屏）称为3百万像素，简称1.5K，常用竖屏显示，多适用于CCD-DR、PACS诊断工作站；

5MP：2048*2560（竖屏）/ 2560*2048（横屏）称为5百万像素，简称2K，常用竖屏显示，多适用于平板DR、乳腺机、PACS诊断工作站。

医用显示器都是灰阶的，而市场上的显卡一般为彩色，无法精确表达出灰阶的差异。

校准方式

医用显示器是极其精致的，定期的性能检验是非常必要的，这个性能检验称之为校准。

医用显示器相对于普通显示器昂贵的价格，也因为其校准上的高要求。医用显示器的校准方式主要有两种：外置式和内置式，内置式又分前置式和后置式。

显示器校准，严格讲应该是通过“显示链路”对显示器的“显示效果”进行校准。其目的，是保持数字影像显示的标准性和一致性。

校准的对象，主要是显示器上各个像素的亮度值(一般用ftL即英尺流明数)，其次是空间畸变(如画一直线结果显示成一曲线、画一正方形结果显示一长方形或梯形)。医用显示器区别于普通显示器的重点是亮度值的校准。

亮度值主要校准三个值：最大亮度值、最小亮度值、线性度。

参数性能上要满足上面这些要求，生产量大概不到普通显示器的百万分之一，医用显示器的价格能不昂贵吗？目前，医用显示器的选购配置成了医院和PACS集成商关注的焦点，了解医用显示器与普通显示器在技术性能和质量的差别，根据本单位的具体情况，搭配不同类型、不同档次显示器，在满足影像质量前提下节约医院资金，体现合理性与经济性。

医用显示器还有一些不同与普通显示器的参数，这里不再赘述。

2选配和购置

配置一套影像诊断工作站（CR、DR、CT、MRI）或配置PACS、RIS系统，医用显示器的选配从哪几个方面入手

从功能上选

选配能进行DICOM校正的医用显示器，有专用校正软件；

显示器背面有光学传感器接口，可以接入光学传感器进行校正，否则无法进行校正。

选配有亮度恒定装置的医用显示器，以保证显示器的亮度不随时间变化，它可以保证系统显示器的一致性和整体性。

由于教学的要求和医生的习惯，国内外医生都习惯用笔在胶片或显示屏上指点示意，来表达对影像具体细节的观点，液晶屏材料是易破损材料，为了适应医用环境，显示器厂家会负责任的在生产时安装上液晶屏的保护板。 所以，选配医用显示器要有液晶屏的保护板。

从参数上选

诊断工作站建议配置3MP、5MP显示器，无乳腺机和平板DR的以选3MP为主。

观察、教学工作站建议配置2MP、1MP显示器。

选配医用显示器有配套的专用显卡，有10bit输出灰阶的。

从认证方面选

选配有医疗认证:FDA510(k)、ISO13485认证的，安全认证:CE、UL、CCC认证的才算的上医用显示器。CCC认证是中国强制安全认证,如果只有CCC认证是不应当用于医疗领域的。

3稳定性、整体性和一致性

稳定性是指

相对于普通显示器, 医用灰阶显示器的价格较为昂贵. 我们希望使用寿命能在5年以上. 不论是CRT显示器或LCD显示器, 亮度都会随着时间而衰减. 一般显示器寿命的定义是当亮度衰减到最大亮度的50%的时间. 以液晶显示器而言, 此时间大约是30,000小时到50,000小时即使在使用寿命时间内, 亮度并不是每天都相同的. 所以隔一段时间 (大约三个月到六个月), 显示器必须要做亮度及灰阶的校正, 以保证显示器的一致性. 如果显示器数量很多, 工作量也是相当大的. 较先进的显示器内部有传感器(Sensor), 能侦测显示器的亮度变化而自动调整.使显示器在使用寿命内能随时保持亮度稳定。液晶显示器的亮度并不是很稳定. 它的亮度会随温度不同而改变.现在有些显示器内部有传感器(Sensor), 能侦测显示器的亮度变化而自动调整. 这样就可以节省很多的人力。

另外液晶显示器在刚开机时, 亮度不会立刻达到设定的亮度. 大约经过20 – 30 分钟后才会达到设定的亮度. 在此亮度未达设定标致的时间内, 显示器是不适合作诊断用。使用者常常因其他事务而停止使用显示器, 一段时间后, 屏幕保护就开始启动. 显示器电源关闭. 这对延长显示器受命是有好处的. 但当使用者再度开始使用显示器时, 显示器又处于刚开机状态, 又须等待20 –30 分钟温机时机. 如此一来, 使用上相当不方便. 若关闭屏幕保护, 又降低使用寿命. 因此, 鱼与熊掌, 不可蒹得. 设计良好的显示器, 利用内置传感器, 侦测开机时的亮度. 若亮度未达标准, 则提高电源电压, 使显示器在30秒内达到预设亮度. 如此一来, 既不等待温机时间, 又可在怠机时启动屏幕保护, 延长显示器寿命。

一致性和整体性一致性是指

如果隔了一段时间，同一图像其显示质量还是一样，犹如看同一张胶片一样。整体性是指在医院内不同地点的工作站上显示的同一图像其亮度、灰度、对比度等是完全一样的，这样不同地点医生看到的是同样的图像；当打印出来的图像与显示在监视器上的图像也是一样的。这样不管何种媒质上的图像也均是一样的。原来医院在使用胶片诊断时, QA(Quality Assurance 质量保证) 是放在洗片机上. 放射科每天都要检查洗片机的洗片速度, 药水浓度及温度. 确保每张胶片洗出来的质量是一样的. 医院全院实施PACS系统后, QA(Quality Assurance 质量保证) 则是放在显示器上. 显示器的数量将不在少数. 如何在不同厂牌, 不同使用率, 不同时间购买的显示器，要保证影像的整体性，维持在同一亮度, 同一显示函数则成为一重要课题. 所以在选择显示器时, 除了以上所述的几点外, 显示器厂家能否提供显示器QA(Quality Assurance 质量保证)和PM（preventive maintenance & planned maintenance预防性的维护）的工具及显示器是否有QA的功能, 也是需要考虑的重要因素。