馮慶宇

第八講 數(shù)字化醫(yī)療影像輸出設(shè)備質(zhì)量控制

馮慶宇

編者按：隨著醫(yī)療影像數(shù)字化設(shè)備的發(fā)展，影像的輸出方式也由傳統(tǒng)的模擬膠片輸出方式發(fā)展為數(shù)字化膠片打印與顯示器輸出兩種形式。本文介紹了兩種輸出方式的基本原理、成像流程，以及影像質(zhì)量控制的基本方法與手段。

臨床工作中，為了得到最佳的影像質(zhì)量，以做出最合理的臨床醫(yī)療方案，必須保證影像輸出設(shè)備的質(zhì)量。因此，對影像輸出設(shè)備的質(zhì)量控制也是醫(yī)療影像質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

1 圖像輸出質(zhì)量控制基本概念與評價工具

1.1 DPI與PPI

DPI（Dot Per Inch）指輸出分辨率，一般用于輸出設(shè)備的評價。最早用于印刷領(lǐng)域，作為分辨率的計量單位，表示每英寸所能印刷的網(wǎng)格數(shù)。隨著數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展，又引入像素的概念來表達圖像分辨率，即PPI（Pixels Per Inch）。PPI表示每英寸所擁有的像素數(shù)目，圖像PPI值越高，單位面積的像素數(shù)量越多，畫面的細節(jié)越豐富。

1.2 連續(xù)調(diào)圖像與半色調(diào)圖像

1.2.1 連續(xù)調(diào)圖像

指圖像的深淺變化與顏色變化都是連續(xù)的，從微觀上看，圖中沒有跳躍性變化，如攝影照片、正片，以及未掛網(wǎng)的電子圖像等。真正的連續(xù)色調(diào)輸出設(shè)備種類目前并不多，常見的彩色噴墨打印機或家用激光打印機并非連續(xù)色調(diào)輸出設(shè)備。而在放射醫(yī)療影像領(lǐng)域，目前均要求連續(xù)調(diào)圖像的輸出設(shè)備，即每一個打印點（Dot）均可以顯示4096級灰階中的任何一種灰階度。

1.2.2 半色調(diào)圖像

相對于連續(xù)圖像而言，如掛網(wǎng)印刷的印刷品圖像，通過網(wǎng)點的大小或疏密表達圖像層次與色彩的變化。從微觀上看，這類圖像的細節(jié)變化不連續(xù)，稱為半色調(diào)圖像。目前的非連續(xù)色調(diào)打印機，包括彩色噴墨打印機、家用激光打印機等，所打印的每一個最小點并不能表現(xiàn)出完整的灰階層次。

1.3 常用評價指標介紹

對醫(yī)學(xué)影像進行觀察與評價時，需要標準的測試圖像來進行圖像質(zhì)量評價。目前可用于圖像質(zhì)量評價的測試圖像很多，國際相關(guān)專業(yè)學(xué)會及組織制定了不同的醫(yī)學(xué)影像顯示裝置成像性能評價標準，主要包括：①SMPTE RP 133-1991，電影和電視工程師協(xié)會（Society of Motion Picture and Television Engineers，SMPTE）在1986年發(fā)表，提供了一個單一、全面的測試圖，描述了對于模擬或數(shù)字信號源系統(tǒng)的分辨力測量所需的測試圖格式、尺寸和對比度，可以對顯示的焦點、亮度、對比度、空間分辨力、均勻性、軟閱讀顯示和硬閱讀膠片的線性進行調(diào)整，但是卻沒有給出性能說明標準的建議值；②NEMA-DICOM標準(PS3)，美國放射學(xué)院（American College of Radiology，ACR）和美國國家電器制造協(xié)會（National Electrical Manufactures Association，NEMA）聯(lián)合推出，在第14部分中的“灰度顯示標準函數(shù)”說明了對于灰度圖像的一個標準顯示函數(shù)，并且包含了人眼系統(tǒng)的非線性特性；③DIN V6868-57，德國標準機構(gòu)（DIN）發(fā)布，顯示性能包括觀察條件和周圍照度的影響、灰度再現(xiàn)、空間分辨力、對比度分辨力、顏色、偽影等，提供了每種情況的質(zhì)量控制和日常性檢查標準；④ISO9241和13406系列，ISO系列標準，針對視頻顯示終端的設(shè)計和評價建立了圖像質(zhì)量要求，提供了測試方法和對于幾何線性的要求；⑤VESA平板顯示器測量標準（The Flat Panel Display Measurements Standard，F(xiàn)PDM），電子視頻標準協(xié)會（the Video Electronics Standards Association，VESA）1998年發(fā)布，F(xiàn)PDM標準是一個確認顯示器是否與遵守標準相一致的程序規(guī)范，提供了較容易的測試步驟；⑥AAPM的顯示性能評價標準，美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會第18工作組（The American Association of Physicist s in Medicine Task Group 18，AAPM TG18）2002年發(fā)布，該組織由政府機構(gòu)（如FDA）、醫(yī)學(xué)物理師、放射醫(yī)師、高校研究機構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備廠商、醫(yī)用顯示器廠商共同組成的。該標準涵蓋了醫(yī)用顯示設(shè)備性能各個方面，包括對顯示設(shè)備的反射、幾何失真、亮度、分辨率、噪聲、閃爍、色度、偽影等特性的測試，還詳細定義了如何使用測試圖來評價顯示質(zhì)量的方法、所需的測試工具和不同級別顯示器的最低指標，強調(diào)醫(yī)學(xué)圖像顯示質(zhì)量控制應(yīng)該成為醫(yī)療影像技術(shù)業(yè)務(wù)的日常工作之一，并詳細定義了醫(yī)用顯示設(shè)備初始安裝、每天、每月、每年醫(yī)學(xué)圖像顯示質(zhì)量控制所必須完成的評測內(nèi)容、方法和必須達到的指標以及針對評測結(jié)果建議的操作。

2 圖像輸出設(shè)備的基本原理

隨著數(shù)字化醫(yī)療影像設(shè)備的發(fā)展和PACS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，目前可以采用“硬輸出”和“軟輸出”兩種方式得到可用于醫(yī)療影像診斷的圖像。所謂“硬輸出”和“軟輸出”是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常用的一種俗稱，“硬輸出”指通過各式醫(yī)療專用打印設(shè)備將數(shù)字醫(yī)療圖像在膠片上成像，“軟輸出”指通過顯示器將數(shù)字醫(yī)療圖像顯現(xiàn)并用于臨床診斷。

2.1 干式成像技術(shù)

目前在醫(yī)療影像領(lǐng)域應(yīng)用的膠片輸出設(shè)備主要包括光敏熱成像（PGT）和非光敏性成像（TG）兩種，即通常在醫(yī)療影像中所說的激光熱成像技術(shù)與直接式熱敏成像技術(shù)，代表廠商分別為CarestreamHealth和Agfa。

2.1.1 醫(yī)用膠片的主要成分與結(jié)構(gòu)

PTG材料的聚酯片基支持體正面由保護層、中間隔層、感光層組成，背面由防光暈層和保護層組成。感光層由光敏鹵化銀、非光敏性羧酸銀鹽、顯影還原劑、調(diào)色劑、穩(wěn)定劑、光譜增感劑及粘合劑等組成。背面的防光暈層用以提高影像清晰度，正面和背面的保護層可以提高膠片的物理機械性能，防止使用過程中的機械損傷。TG材料與PTG材料的組成類似，但是其中不含有光敏性的鹵化銀。

2.1.2 羧酸銀

材料的組成成分中， PTG成像技術(shù)以羧酸銀和鹵化銀為成像物質(zhì)基礎(chǔ)，TG成像技術(shù)以羧酸銀為成像物質(zhì)基礎(chǔ)。羧酸銀本身不感光，但它在直接加熱的情況下可以發(fā)生還原反應(yīng)并根據(jù)溫度的差異形成不同密度，這也是TG成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)。在PTG成像技術(shù)中，羧酸銀是形成PTG材料銀影像的Ag+供應(yīng)源，約占涂層銀量的90%左右。目前最常用的羧酸銀為山崳酸銀，此外還有硬脂酸銀、花生酸銀等。

羧酸銀中，研究最多的是硬脂酸銀。研究發(fā)現(xiàn)，硬脂酸銀是一種八元環(huán)的二聚體單元結(jié)構(gòu)，[Ag(O2CXH2X-1)]2，單元內(nèi)的兩個硬脂酸銀分子之間通過共用Ag+與羧酸離子成鍵后形成八元環(huán)的二聚體結(jié)構(gòu)，Ag-O間是共價鍵；二聚體單元間通過較弱的Ag-O配位鍵相連形成長鏈的（聚合型）晶體，具有二維平面結(jié)構(gòu)；形成的長鏈聚合體的鏈與鏈之間又通過范德華力的作用，使有機酸銀中長鏈烷基彼此靠近，形成多層結(jié)構(gòu)，最終形成一種具有板狀結(jié)構(gòu)的有機羧酸銀晶體。

羧酸銀一般熱分解溫度在200℃以上，但由于晶體缺陷、雜質(zhì)和碳鏈長度變化等原因，其分解溫度相對要低于此溫度，約150℃，熱分解產(chǎn)物是游離脂肪酸和金屬銀。羧酸銀二聚體[Ag(O2CXH2X-1)]2的熱穩(wěn)定性是鏈長的函數(shù)，即隨鏈長的增加其分解溫度提高。羧酸銀在常溫下為結(jié)晶體，在110～120℃附近發(fā)生非晶質(zhì)狀態(tài)相變，這種特性使硬脂酸銀在熱顯影溫度下能夠成為Ag+供體，而在常溫條件下適合保存。

2.1.3 非光敏直接熱成像（TG）

非光敏直接熱成像是使用非常小的呈線性陣列組成的熱敏頭，直接在膠片上產(chǎn)生密度的方法，每一個熱敏頭就是一個熱元素，即一個像素。目前所采用的一般是羧酸銀為基礎(chǔ)的成像介質(zhì)，也曾經(jīng)有采用加熱包含染色劑的微囊體的成像方法。

以羧酸銀為膠片主要材料的公司目前以AGFA為代表，工作原理與流程如下：① 膠片主要由羧酸銀晶體以及含有調(diào)色劑和顯影劑的基質(zhì)組成；② 熱電阻頭接觸膠片表面，將不同的熱量傳遞至膠片，電阻頭的熱量由數(shù)字圖像信息所決定；③ 在顯影劑與熱量的直接作用下，羧酸銀中的銀源還原為銀，顯影的銀顆粒形成具有一定光學(xué)密度的圖案。

微囊體技術(shù)在早期Fuji的DRYPIX1000和DRYPIX 3000中采用，原理與流程如下：① 膠片主要由含有染色劑的微囊體和顯影劑組成；② 熱電阻頭接觸膠片表面，將不同的熱量傳遞至膠片，電阻頭的熱量由數(shù)字圖像信息所決定；③ 根據(jù)熱量的不同，染色劑從微囊體中擴散；④ 顯影劑作用下，染色劑顯影，形成具有一定光學(xué)密度的圖案，該光學(xué)密度與熱量和顯影劑相關(guān)。

2.1.4 光敏熱成像（PTG）

光敏熱成像是目前應(yīng)用最普遍的醫(yī)療影像輸出設(shè)備，CarestreamHealth、Fuji、Konica等公司均采用此種成像技術(shù)。PTG是在TG技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，最早來源于3M 公司的一次偶然發(fā)現(xiàn)。他們在進行一種能進行熱顯影的光敏材料的實驗中，發(fā)現(xiàn)只有使用帶有相應(yīng)鹵離子的染料時才能取得成功，同時加入溴化銀或能形成鹵化銀的材料時也能得到同樣甚至更好的結(jié)果。

（1）PTG的成像流程

PTG材料是在聚酯片基上涂一層特殊的感光層，由非光敏性的羧酸銀鹽、 超細感光鹵化銀顆粒為主要組成。成像過程：① 根據(jù)數(shù)字圖像信息，激光掃描膠片，在鹵化銀顆粒上生成潛影( 與傳統(tǒng)鹵化銀照相材料相同)；② 加熱后，羧酸銀復(fù)合物擴散至潛影中心；③ 潛影中心催化共存的非光敏羧酸銀與弱還原劑之間的氧化還原反應(yīng)，形成可見的黑白影像。

（2）PTG的成像原理

PTG的成像過程主要包括潛影形成、銀離子遷移與密度的形成（銀影像的質(zhì)量與色調(diào)）。目前感光學(xué)界對PTG材料潛影生成以及熱顯成像過程的反應(yīng)機理等基礎(chǔ)理論方面的認識尚存在一定分歧。但隨著研究工作的進一步深入，國際感光科技界的研究人員在更多、更可信的實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過充分論證達成共識，逐步建立起較完整的 PTG體系的理論。

潛影形成過程中，最初認為PTG材料中潛影生成的機理與常規(guī)鹵化銀感光材料是相同的，而完全忽略了鹵化銀-羧酸銀體系與鹵化銀-明膠體系間所存在的巨大差異。一般認為，潛影形成源于多相光催化作用的理論，即鹵化銀是羧酸銀相中Ag+界面還原的催化劑。在高分辨率電鏡下可以清晰地觀察到鹵化銀與羧酸銀之間有外延界面的存在，因此推測此界面能將在鹵化銀中產(chǎn)生的光電子-空穴對有效地分離開，這一界面現(xiàn)象正是PTG材料潛影生成光催化機理的基礎(chǔ)。

銀離子遷移過程的研究是PTG材料的研究重點之一。早期研究認為PTG體系的調(diào)色劑通常是金屬銀離子的配位劑，其作用是轉(zhuǎn)移并傳遞銀離子。目前普遍接受的調(diào)色劑作用理論認為：熱顯影時，鄰苯二甲酸使羧酸銀晶體裂解，生成鄰苯二甲酸二銀(Ag2PA)；然后Ag2PA與酞嗪作用生成酞嗪銀絡(luò)合物的混合體，最后銀離子載體被鹵化銀晶體潛影附近的顯影劑還原成金屬銀。在此熱顯影過程中，鄰苯二甲酸和酞嗪的量沒發(fā)生變化，可反復(fù)循環(huán)使用，而顯影劑和羧酸銀則不斷消耗。但是還有一些學(xué)者認為是羧酸銀與鄰苯二甲酸中的一個羧基發(fā)生作用，形成一種不對稱八元環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體，而這種中間體是銀離子轉(zhuǎn)移的介質(zhì)。

在密度的形成過程中，Ag0的特性決定了影像的質(zhì)量與色調(diào)，而Ag0的特性是由眾多的因素所決定，如調(diào)色劑種類、顯影溫度等。根據(jù)溫度的不同，Ag0可以形成不同的形狀，包括“細絲狀”、“樹枝狀”以及各種形狀的聚集體。在顯影過程的初始階段，微小的球形Ag0形成，接著大小不一Ag0粒子的數(shù)目逐漸增多，形成過程中存在二次成核過程，當Ag0超過某一臨界濃度時，Ag0粒子聚集形成銀影像，在一個顯影完全的鹵化銀顆粒范圍內(nèi)存在數(shù)十種不同形貌的銀顆粒。

2.2 顯示器成像設(shè)備

2.2.1 液晶的物理特性

液晶（Liquid Crystal）是一種規(guī)則性排列的有機化合物，是一種介于晶體與液體之間的物質(zhì)，由長棒狀的分子構(gòu)成，這些棒狀分子的長軸大致平行。液晶既不同于分子排列完全混亂的各向同性液體，也有別于分子排列完全有序的晶體。加熱液晶呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，冷卻后則會出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。這樣，一方面，液晶具有流體的流動特性；另一方面，液晶又呈現(xiàn)出晶體固有的空間各向異性。當在液晶上加一定的電場時，液晶分子的取向就發(fā)生變化，繼而引起光學(xué)特性發(fā)生變化。通電時，液晶分子排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過，這就是液晶的電光效應(yīng)，也是人們應(yīng)用液晶物質(zhì)作為顯示器件的物理基礎(chǔ)。

2.2.2 液晶顯示器成像基本原理

液晶顯示器的成像原理是基于液晶電光效應(yīng)的顯示。液晶面板由兩片玻璃素材中間夾著一層液晶組成。當光束通過這層液晶時，液晶本身會進行排列或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，改變光束的通過。

液晶顯示器由背光板、偏光板、玻璃基板、驅(qū)動電路、液晶層、濾色片等組成。在一對平行放置的偏光板間填充了液晶，這一對偏光板的偏振光方向是相互垂直的。液晶分子在偏光板之間排列成多層，同一層內(nèi)液晶分子的位置雖然不規(guī)則，但長軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)至90°。

通過電極加電后，液晶分子沿電場方向進行排列。當液晶分子沿電場方向排列時，液晶盒內(nèi)的90°旋光性能消失，線偏振光通過液晶盒時，偏振方向不變，由于起偏器和檢偏器透光軸正交，因而偏振光被檢偏器所阻隔，光線就無法通過，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。這樣會形成透光時為白，不透光時為黑，字符就可以顯示在屏幕上了。由于作用于液晶盒內(nèi)的電場強度不同，因而液晶分子沿電場方向傾斜的程度也不同，這樣被檢偏器所阻隔的光強度也不同，于是能轉(zhuǎn)換為不同的視覺變化，從而達到顯示灰度圖像的目的。

3 顯示器輸出設(shè)備的質(zhì)量控制

在軟輸出環(huán)境中，顯示工作站是整體影像質(zhì)量確認的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當圖像矩陣的每一像素對應(yīng)于顯示系統(tǒng)至少一個像素，并且顯示系統(tǒng)的像素尺寸可顯示的最小細節(jié)與觀察者肉眼最大靈敏度一致時，數(shù)字醫(yī)療影像信息達到最佳傳遞。

3.1 幾何畸變

圖1 TG18-QC影像

幾何畸變主要發(fā)生在CRT顯示器中，但是在專業(yè)醫(yī)療液晶高分辨率灰階顯示器中由于存在著各種影響因素，也要求臨床工作者對顯示器的幾何畸變進行評測。視覺檢查TG18-QC影像（如圖1）的顯示有無幾何畸變。檢查測試圖型的邊緣，要求邊線應(yīng)完全可視，線條應(yīng)筆直，有效顯示區(qū)應(yīng)置于屏幕中心。

3.2 對比能見度

TG18-QC測試圖型（如圖2）可以從多角度評價顯示器的對比能見度。測試圖型的影像中心周圍有16個不同亮度值的方塊，底部的2個方塊為最小與最大像素值，內(nèi)有一亮度方塊，分別為最大灰度值的5%和95%。在這些亮方塊下有3個長方形方塊，內(nèi)有字母“QUALITYCONTROL”，以低于背景對比度顯示，該字母的可視部分用于驗收時檢查能見度，跟蹤降低的對比度。

觀察時，應(yīng)降低室內(nèi)光線。LCD顯示器的亮度依賴視角，大視角觀察會使對比能見度下降，因此在觀察影像時，應(yīng)采用正對且平視的位置來進行評估。評判標準為所有角落方塊應(yīng)可視，5%和95%像素值方塊應(yīng)清楚可見。

圖2 TG18-QC測試圖型

3.3 顯示器空間分辨力

空間分辨力是用來定量地衡量一個顯示系統(tǒng)能否最真實地產(chǎn)生物體不同點獨立影像的能力。需要使用有足夠空間分辨力特征的系統(tǒng)以保證在顯示一幅醫(yī)學(xué)影像時能確保興趣區(qū)的空間細節(jié)。

空間分辨力的觀察可以通過對TG18-PX、TG18-CX、TG18-LPH和TG18-LPV來進行評估。觀察時，圖像應(yīng)以一個圖像像素對應(yīng)一個顯示像素的方式顯示，并且可以準備放大鏡。TG18-CX測試圖可以觀察在顯示區(qū)域中心和四角顯示的“Cx”圖案并使用相應(yīng)的評價標準進行評分。TG18-PX測試圖直接進行觀察評價，圖形中心和邊角不同區(qū)域的幾個像素的形狀和尺寸用帶有細十字線的放大鏡評價，最大亮度的像素尺寸以接近剖面圖亮度的50%和5%進行測量。

此外，還可以通過評價水平和垂直線圖型進行視覺顯示分辨率的檢測。TG18在不同的背景亮度水平提供6種線狀圖型，圖3顯示了TG18-LPH50的放大圖像（水平線圖型為TG18-LPH10，TG18-LPH50和TG18-LPH89；垂直線圖型 TG18-LPV10，TG18-LPV50和TG18-LPV89）。

圖3 TG18-LPH50的放大圖像

3.4 顯示偽影

觀察TG18-QC測試圖形來評估圖像的偽影，主要內(nèi)容包括影像中的壞像素（只適合LCD）、黑－白和白－黑斜條之間的變換、顯卡因素造成的黑白間偽影，以及時間性不穩(wěn)定（閃動）和空間性不穩(wěn)定（跳動）。

3.5 亮度范圍

測定顯示設(shè)備的最大和最小亮度，測試圖型為TG18-LN12-01和TG18-LN12-18。固定室內(nèi)光線亮度，應(yīng)用亮度計測定顯示器最大和最小亮度，以及室內(nèi)光線的亮度，計算最大和最小顯示亮度之比。降低室內(nèi)光線或調(diào)整顯示器可以增加比值。此外，由于LCD顯示器的亮度依賴于視角，因此不同的觀察視角可以得到不同的亮度范圍。

3.6 亮度均勻性

顯示器進行亮度檢測時，應(yīng)在包括中心區(qū)的不同位置進行測試，一般可在每一監(jiān)視器的5個位置上測定顯示亮度，以檢查顯示均勻性。

亮度不均勻性指的是顯示均勻圖像時在顯示區(qū)域內(nèi)亮度的最大變化。亮度不均勻性是CRT顯示器的一個共同特征，從顯示器中心到邊角的亮度有代表性地下降。多種因素導(dǎo)致此現(xiàn)象的產(chǎn)生，包括電子束路徑長度，線束的入射角和面板玻璃的傳輸特性。

造成LCD顯示器亮度不均勻性的因素為背后照明的非均勻性，mura（指顯示器亮度不均勻, 造成各種痕跡的現(xiàn)象，它由于顯示器像素矩陣表面缺陷造成）潛影，彩色坐標的空間穩(wěn)定性和液晶元件厚度。

評價顯示器亮度均勻性可以通過顯示器上顯示TG18-UNL10和TG18-UNL80測試圖，用校準的光度計測量顯示設(shè)備面板上五個位置（中心和四個角）的亮度值, 也可從視覺上評價圖形顯示的均勻性。每一顯示圖的最大亮度偏差用最大和最小亮度的差值與它們的平均值的百分比來表示。

3.7 灰度顯示函數(shù)

在進行臨床閱片中，必須保證不同的顯示設(shè)備所觀察到的圖像具有一致性。對于打印膠片，每一灰度值所對應(yīng)的顯示亮度或光密度應(yīng)保持一致。因此應(yīng)測定顯示設(shè)備是否符合DICOM灰度標準顯示函數(shù)（Greyscale StandardDisplay Function，GSDF，DICOM 3.0第14部分PS3.14）。

一般通過TG18-LN12-01至TG18-LN12-18確定灰度顯示函數(shù)（GDF）。測試圖型應(yīng)全屏顯示，亮度則在屏中心測定。GDF與室內(nèi)光線密切相關(guān)，因此室內(nèi)光線、燈箱和其他顯示設(shè)備應(yīng)在同一亮度水平。

4 膠片輸出設(shè)備質(zhì)量控制

在醫(yī)療影像學(xué)中，硬輸出通常是指通過某種成像設(shè)備，使醫(yī)療影像在膠片上呈現(xiàn)的方式。激光打印機是目前最常采用的醫(yī)療影像硬輸出方式，它包括干式激光打印機和濕式激光打印機。為了真實地再現(xiàn)影像學(xué)設(shè)備所采集的醫(yī)療影像，并使圖像完全滿足臨床醫(yī)療的需求，必然也要對打印機的成像質(zhì)量進行控制與管理。

4.1 幾何畸變

打印TG18-QC測試圖型，觀察測試圖型中的線和邊，以肉眼視覺檢查打印影像無幾何畸變。良好的圖像邊線應(yīng)完全可視，線條應(yīng)筆直。

4.2 對比能見度

觀察TG18-QC測試圖像前，首先檢查觀片燈的亮度是否符合要求，以保證測試圖像具有足夠的亮度。觀察時，應(yīng)調(diào)高觀片燈亮度或減暗室內(nèi)光線，以提高對比能見度的觀察。此外，TG18-QC測試圖型的觀察也取決于光密度與像素值間的對應(yīng)關(guān)系，因此可進行光密度范圍和灰度顯示函數(shù)的測試以保證對比能見度的觀察。良好的結(jié)果應(yīng)該在所有角落方塊均可見，且5%和95%像素值方塊應(yīng)清楚可見。

4.3 分辨率

可用TG18-PQC測試圖像的水平和垂直線圖型的細節(jié)來評估水平和垂直線，以檢查打印影像的分辨率，要求所有線狀圖型應(yīng)可識別。

4.4 偽影

通過打印并觀察TG18-QC、TG18-PQC、TG18-UN80和TG18-UN10測試圖像來評估圖像的偽影，核查影像（尤其在黑白交界處）的打印偽影，例如帶狀、條狀偽影和中斷偽影等。

4.5 光密度范圍

打印TG18-QC測試圖型。測定影像中的Dmax和Dmin，要求檢測結(jié)果Dmin<0.25OD，Dmax>3.4OD

4.6 光密度一致性

打印測試圖型TG18-UNL10和TG18-UNL80。測定在5個標記位置中的光密度。最大光密度偏差應(yīng)小于10%（（Dmax-Dmin）/Dmid<0.1）。

4.7 灰度顯示函數(shù)

同使用顯示器進行臨床閱片一樣，在使用膠片成像和閱片也應(yīng)保證不同的顯示設(shè)備所觀察到的圖像具有一致性，顯示亮度灰度值或光密度映像應(yīng)一致，即打印機對DICOM灰度標準顯示函數(shù)（GSDF）是否一致。

灰度顯示函數(shù)(GDF)由打印TG18-PQC測試圖型和測定18條標記區(qū)的光密度來確定。GDF由光密度的亮度確定，打印影像區(qū)的亮度（L）和光密度（D）之間的關(guān)系為：L=La+L0×10-D；La是室內(nèi)照度反射所測量的燈箱亮度，L0是無膠片存在時燈箱的亮度。如果進行乳腺影像的診斷，則標準觀片箱的La是1cd/m2和L0是4000cd/m2。

5 討論：臨床需求對圖像輸出設(shè)備分辨率的要求

目前在醫(yī)療影像學(xué)界，對于不同的解剖部位有相應(yīng)的不同圖像輸出分辨率標準和要求。例如，對于乳腺圖像，硬輸出時要求分辨率應(yīng)不小于508dpi，軟輸出要求顯示器為5M專業(yè)灰階屏。但是筆者卻從其它角度對此標準進行分析，也為各位學(xué)者提供一個新的思路。

舉例說明，當用5M屏進行乳腺圖像顯示時，由于目前的乳腺成像設(shè)備已經(jīng)達到50um的分辨率，則每一幅圖像達到了2千萬以上的像素。從上面可以看到，如果將一幅乳腺圖像在5M屏上滿幅顯示，也僅僅顯示全圖的25%，而其余75%的圖像信息必然無法被觀察到，也就造成了信息的丟失。而如果我們應(yīng)用1M的灰階顯示器，但將圖像放大20倍，卻可以將圖像的信息全部呈現(xiàn)。也就是說，在進行圖像顯示時，是否符合臨床需求，不在于顯示器的分辨率是多少，關(guān)鍵是是否可以將圖像的信息全部呈現(xiàn)出來。

由上面也可以推斷出在進行硬輸出時，如果采用325dpi的打印機，只要按照每一個打印點打印一個圖像像素，即將圖像放大1.6倍（508/325），就可以呈現(xiàn)全部醫(yī)療圖像信息，也就符合臨床需求。

從上面的分析又可以引出另一個問題，即“如何合理應(yīng)用數(shù)字化醫(yī)療影像的真實尺寸”。在傳統(tǒng)模擬影像中，真實尺寸指膠片上的影像與被攝影部位的尺寸一致，可以真實的反映相應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)。但在數(shù)字化成像設(shè)備中，CT與MRI已經(jīng)完全不存在真實尺寸的概念了，當然此概念在X線攝影中還是非常有價值的。但另一方面，我們也可以從另一角度來理解真實尺寸，即數(shù)字影像的每一像素顯示在成像介質(zhì)的一個像素中。只有在這種情況下，才可以保證成像設(shè)備所采集的所有信息均被如實地反映，也就最真實地反映了被成像物體的組織結(jié)構(gòu)，這也可以說是數(shù)字化成像設(shè)備中對“真實尺寸“的新理解。

[1]European communities.European guidelines for quality assurance in breast cancer screening and diagnosis[S],2006.

[2]GBT17006.5-2000,圖像顯示裝置穩(wěn)定性試驗[S].

[3]GBT17006.6-2003,硬拷貝照相機穩(wěn)定性試驗[S].

[4]D R Whitcomb. Advances in photothermographic imaging technology based on silver carboxylates[J].Photographic Science and Photochemistry, 2003,21(1):1-19.

2010-10-18

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