医学成像系统显示仪器评价方法的探讨

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1、医学成像系统显示仪器评价方法的探讨1 前言　　医学图像是由各种不同的成像系统通过测量患者的生理或功能属性而产生的。这些图像根据其不同的特性而发生相应的变化，比如图像的尺寸、空间分辨力以及其数据深度。从不同的成像系统中得到的数据也会因其观察和理解方式的不同而有所不同。以往大部分的医学成像设备都是直接把图像记录在胶片上，然后通过观片灯来阅读图像进行临床诊断。胶片响应阐释的是人体成像部分的生理属性和图像特性之间的关系[1]。对于屏一片系统的质量控制和质量保证，广大医学研究工作者已经做出了不少努力，并取得了一套比较完善的成像系统图像显示的评价体系。但是随着数字成像模式的出现逐

2、渐产生了电子医学图像。在一些早期的应用中，这些数字图像是通过数字打印机呈现出来的。而当时所要做的主要是，校准每个图像源和打印机来控制所打印的图像外观以达到临床上能够接受的结果。　　当医学显示工作站出现后，医学图像就可以在能够改变图像外观的视频显示仪器上进行观察。这些显示仪器主要是用来接收和显示从成像设备中得到的数字图像。图像的外观可以通过使用显示仪器的“亮度”和“对比度”控制来调节。但是软阅读显示广泛的应用，其图像显示的可变动性也逐渐引起了人们对医学图像外观一致性的关注[2][3][4]。软阅读和硬阅读图像的交叉使用也带来了新的挑战，因此需要对电子医学显示器进行接收测

3、试和质量控制[10]。2　医学成像系统显示器评价标准2．1 SMPTERP133-1991　　在八十年代早期，电影和电视工程师协会（SocietyofMotionPictureandTelevisionEngineers，SMPTE）就开始为了使用者评价的需要而对显示仪器性能进行了研究，并在1986年发表了这一实践建议，对于电视监视器和硬阅读记录照相机的医学诊断图像测试图形的规定（SpecificationsforMedicalDiagnosticImagingTestPatternforTelevisionMonitorsand HandcopyRecordingC

4、ameras，SMPTERP133-1991）。它描述了对于模拟或数字信号源系统的分辨力测量所需的测试图格式、尺寸和对比度。提供给使用者的是一个单一的全面的测试图，可以对开始建立和日常操作进行检查，并能对显示的焦点、亮度、对比度、空间分辨力、均匀性和软阅读显示和硬阅读胶片的线性进行调整。但是，这种推荐的准则虽然明确了测试图和测量方法，却没有给出其性能说明标准的建议值。　　这个测试图的最有价值和最经常使用的一个方面是能够通过图案中5%和95%两个小方块对显示系统进行粗略的亮度调整。应当注意的是尽管SMPTE测试图可以提供一个视觉评价图像灰度值范围的方法，但它不能保证全部

5、的灰度值均被逐一地显现。而且，测试图不能保证在不同的显示系统中显示同一幅图像时能够获得等量的显示。2．2 NEMA-DICOM标准（PS3）　　1984年，美国放射学院（AmericanCollegeofRadiology，ACR）和国际电气制造业协会（NationalElectricalManufacturesAssociation，NEMA）联合推出TDICOM标准（DigitalImageCommunicationOnMedicine，医学数字图像通讯标准）。文件“灰度显示标准函数（grayscaledisplaystandardfunction，GDSF）”说

6、明了对于灰度图像的一个标准显示函数，其中已经把人眼系统的非线性特性考虑在内了。此标准的目的是允许使用DICOM标准传输的图像可以显示在任何一台与DICOM相容的显示仪器上并且其图像的灰度范围外观仍能保持一致。图像的外观是通过感觉的线性化来实现的，即数字值的同等变化应引起所感知的亮度的同等变化。这个标准将图像显示的最优方案与显示仪器的标准化区分开来。在图像处理中产生最优化同时通过参照表功能支持最优化在DICOM中是可能的。　　为了理解这一标准应区分几个概念，像素值、灰度值、p值、数字驱动电平和监视器特性函数。在获得图像和进行完一定的校正后，将图像存于磁盘中一些数字图像基

7、本上就是一系列的像素值（也叫灰度值），通常12-16比特每像素。当要求显示图像时，可能需使用附加的图像处理，能实现window/level调整的软、硬件，然后才能准备显示这一图像。像素依赖的数字值，即传递给显示器硬件的那部分，称为P值，是显示值。显小器的硬件（尤指显示适配器）提供了一个数字的参照表，它将P值转换为数字驱动电平（digitaldrivinglevels，DDLs）。而数字驱动电平又通过显示器硬件转换成亮度值。在从DDL、到亮度水平的转换过程中使用了数模转换器（digitaltoanalogconverter，DAC），和模拟电路。而在L