高亮度顯示器的進展及應(yīng)用

    本文作者曹厚德先生， 中華醫(yī)學(xué)會影像技術(shù)學(xué)會第二屆委員會副主任委員、上海市政府采購咨詢專家。享受國務(wù)院特殊津貼專家。 

    隨著數(shù)字化影像設(shè)備的高速普及，“軟閱讀”（ soft-copy reading ）已經(jīng)成為影像認(rèn)知的重要手段。據(jù)美國醫(yī)療衛(wèi)生工業(yè)制造商卸貨公布的數(shù)字， 2000 年全世界數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備的銷售額高達 600 億美元，并以 10 ％左右的年增幅遞增，其中也包括高亮度顯示器所占的份額。筆者近年來有機會與比利時、韓國及日本等高亮度顯示器制造廠的工程技術(shù)專家進行交流。茲將有關(guān)高亮度顯示器的進展擷要簡介于下。

液晶屏（ LCD ）型高亮度顯示器市場份額不斷上升

    在臨床實踐中，由于 CRT 型高亮度顯示器的下列缺點導(dǎo)致 LCT 型顯示器作為更新?lián)Q代產(chǎn)品而得以很快擴展市場占有份額。

    具有大尺寸電視機的物理特性。所以重量超過 40kg ，體積龐大，占去辦公桌很大一部分面積。

使用過程中產(chǎn)生很高的熱量。

    使用時對環(huán)境照度要求較苛刻，不能超過 100LX （一般情況下天晴時室內(nèi)環(huán)境照度可達 500LX ）環(huán)境照度過高及其它負(fù)效光線的存在會使觀察者感到刺眼，容易造成視覺疲勞。更重要的是可能導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)識別能力降低。過低的環(huán)境照度不但會造成其他工作的不方便，同時也會使從陽光下進入診室的病人感到不適。

    使用時長期處于最高亮度則才化及損壞較快，一般使用壽命僅 19-36 個月。 LCD 與 CRT 相比具有許多優(yōu)點：體積小、產(chǎn)熱少、重量輕、使用壽命長（一般可大于 60 個月）、圖像質(zhì)量穩(wěn)定、較少需調(diào)節(jié)等。但從投入資金的角度考慮的價格約為 CRT 的兩倍。一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，如長期運行，由于后者具有較長的使用壽命，因此相比之下還是合算的。

高亮度顯示器的若干技術(shù)現(xiàn)狀

    近年來高亮度顯示器除了在亮度、噪聲、分辨率、失真度等方面有明顯的改進，從而滿足臨床應(yīng)用中日趨提高的需求外，還有下列若干有助于提高圖像認(rèn)知及方便使用的改進。

穩(wěn)定亮度控制（ stable brightness control-SBC ）

    通過自動探測背光，傳感器調(diào)節(jié) LCD 顯示，以維持不變的最佳圖像質(zhì)量和穩(wěn)定的背光。傳感器一直監(jiān)視背光輸出的亮度，并且按照要求自動進行調(diào)節(jié)。（見圖 1 ）    

伽瑪值校準(zhǔn)（ γ-correction ）

    在某些應(yīng)用（或現(xiàn)場需求）中，需要用到伽瑪（ Gamma ）校準(zhǔn)。在這種情況下設(shè)有嚴(yán)格符合 DICOM 要求的校準(zhǔn)設(shè)備。（見圖 2 ）    

符合人體工學(xué)的設(shè)計（ ergonomic design ）

    接口（ Interface ）系列可用于肖像型直面圖和風(fēng)景型橫畫面，還可以根據(jù)不同的需要或手動地繞軸旋轉(zhuǎn)。接口（ Interface ）系列的 TFT 顯示器設(shè)計更加緊湊，符合人體工學(xué)。由于具有非常窄的邊框， 1M 和 2M 可以并排入在一起，它們之間因邊框造成的無效區(qū)域非常小，有利于進行圖像的對比觀察。

    目前的 10 位薄膜晶體管（ TFT ）產(chǎn)品具有更高的精確度，它可以顯示真正的 1021 級灰度。 10 位（與 8 位比） TFT 顯示器可以提供一般只有 8 位分辨率顯示器多 5 倍的數(shù)據(jù)，從而能夠顯示更加精確的診斷圖像。（見圖 3 ）

對臨床應(yīng)用的建議

根據(jù)臨床需求選用合適的高亮度顯示器

    顯示器是整個影像鏈的終端，因此顯示器的圖像顯示質(zhì)量對于影像診斷細(xì)節(jié)的觀察至關(guān)重要。在實際應(yīng)用中也是軟閱讀的主要設(shè)備，應(yīng)根據(jù)不同的臨床需求，選用合適的顯示器。

    1. 彩色顯示器的亮度僅及灰度顯示器（即日常所稱黑白顯示器）的 1/8 左右，另外，由于彩色顯示器有紅、綠、藍（即 RGB 三元色）三個單元組成一個像素，空間分辨率也不及灰度顯示器，所以除三維重建需彩色顯示器外均為灰度顯示器。

    2. 高亮度顯示器按照不同顯示分辨率（像素），可為 2MP （ 1K — 1600 × 1200 ）， 3MP （ 1.5K — 2048 × 1536 ）， 5MP （ 2K － 2560 × 2048 ）， MP 表示百萬像素。例如 5MP 即為 5 百萬像素。由于上述不同像素的顯示器價格相差懸殊。所以應(yīng)按實際需求選購。

    3. 醫(yī)學(xué)影像按照不同臨床要求，大致可分為三級：

第一級 需憑此圖像作出原始診斷（ primary dignosis ），并提供診斷報告的（大都為影像科醫(yī)師）。

第二級 參照診斷報告，同時閱讀圖像的（大都為臨床科醫(yī)師）。

第三級 僅需要顯示制定病變區(qū)影像的（大都為教學(xué)用）。

    從影像設(shè)備生成的角度而言，用于一般 CT 、 MRI 、 DSA 、 PET 及超聲診斷時， 1K 和 2K 顯示器的“操作者特性曲線（ ROC ）”是重合的。這個研究結(jié)果說明 1K 顯示器即可滿足上述圖像的診斷要求。但對于 X 線胸片作精細(xì)的診斷則必須應(yīng)用 2K 的顯示器。

（二）節(jié)能模式的運用及手動調(diào)整

高亮度顯示器的壽命是 PACS 或一些數(shù)字化成像設(shè)備壽命的薄弱環(huán)節(jié)而顯示器的亮度隨著使用時間而下降，這是一個必然規(guī)律，所以必須用節(jié)能模式（ power saving mode ），以延長其使用壽命。

（三）注意防電涌

    LCD 顯示器日常應(yīng)用時除了必須注意防靜電、防磁、防潮外，對輸入電源的要求非�？量�，尤其是“電涌”的影響。電涌是由多種因素造成的瞬間過電壓或過電流現(xiàn)象。在繁忙的工作環(huán)境里，每小時大約會發(fā)生 18 萬至 43.2 萬次的電涌。例如雷電、電網(wǎng)的切換，鄰近用戶的負(fù)載切換、電磁場變化都會產(chǎn)生電涌。研究表明：日常復(fù)印機和空調(diào)設(shè)備的啟動等，幾乎所有的用電設(shè)備都會產(chǎn)生電涌，同時又都受電涌影響，電涌雖然只持續(xù)短短幾秒，但由于能量大，頻次多，往往會給 LCD 顯示器造成不良影響。

    LCD 顯示器對電涌的承受力很差。這是由于 LCD 顯示器適于大規(guī)模集成電路直驅(qū)動的特性，位于顯示器終端的“高壓包”極易被瞬間高壓電流擊穿，且內(nèi)部的電路線排線對電壓電流變化的適應(yīng)性較差，一旦排線被燒毀，極有可能損壞到液晶面板。

    市售內(nèi)含智能芯電涌防護技術(shù)的特別插座，防瞬間高電流能力達到 10000 安培，啟動時間小于 1 微秒，不但可以排除電涌，還可以實現(xiàn)室內(nèi)防雷。

    隨著液晶顯示器應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，全權(quán)范圍新一輪的市場競爭更趨激烈，資深專業(yè)人士認(rèn)為：全球 LCD 顯示屏產(chǎn)品的價格還沒有下降到最理想的市場水平，這主要是由于 LCD 顯示器產(chǎn)品的制造工序相對其他顯示器產(chǎn)品要復(fù)雜一些。

    由于目前市售進口高亮度顯示器的價格昂貴，這一因素已成為我國影像儲存?zhèn)鬏斚到y(tǒng)（ PACS ）及其他數(shù)字化影像設(shè)備普及的瓶頸。為此，引進性能 / 價格比高的高亮度顯示器已成為當(dāng)務(wù)之急。另外，單一進口產(chǎn)品獨占市場的局面不利于多元化市場的形成，從而不利于用戶 選購及平抑虛高的價格，最終不利于我國醫(yī)學(xué)影像事業(yè)的發(fā)展。