高亮度显示器的进展及应用

    本文作者曹厚德先生， 中华医学会影像技术学会第二届委员会副主任委员、上海市政府采购咨询专家。享受国务院特殊津贴专家。 

    随着数字化影像设备的高速普及，“软阅读”（ soft-copy reading ）已经成为影像认知的重要手段。据美国医疗卫生工业制造商卸货公布的数字， 2000 年全世界数字化医疗设备的销售额高达 600 亿美元，并以 10 ％左右的年增幅递增，其中也包括高亮度显示器所占的份额。笔者近年来有机会与比利时、韩国及日本等高亮度显示器制造厂的工程技术专家进行交流。兹将有关高亮度显示器的进展撷要简介于下。

液晶屏（ LCD ）型高亮度显示器市场份额不断上升

    在临床实践中，由于 CRT 型高亮度显示器的下列缺点导致 LCT 型显示器作为更新换代产品而得以很快扩展市场占有份额。

    具有大尺寸电视机的物理特性。所以重量超过 40kg ，体积庞大，占去办公桌很大一部分面积。

使用过程中产生很高的热量。

    使用时对环境照度要求较苛刻，不能超过 100LX （一般情况下天晴时室内环境照度可达 500LX ）环境照度过高及其它负效光线的存在会使观察者感到刺眼，容易造成视觉疲劳。更重要的是可能导致图像细节识别能力降低。过低的环境照度不但会造成其他工作的不方便，同时也会使从阳光下进入诊室的病人感到不适。

    使用时长期处于最高亮度则才化及损坏较快，一般使用寿命仅 19-36 个月。 LCD 与 CRT 相比具有许多优点：体积小、产热少、重量轻、使用寿命长（一般可大于 60 个月）、图像质量稳定、较少需调节等。但从投入资金的角度考虑的价格约为 CRT 的两倍。一些业内人士认为，如长期运行，由于后者具有较长的使用寿命，因此相比之下还是合算的。

高亮度显示器的若干技术现状

    近年来高亮度显示器除了在亮度、噪声、分辨率、失真度等方面有明显的改进，从而满足临床应用中日趋提高的需求外，还有下列若干有助于提高图像认知及方便使用的改进。

稳定亮度控制（ stable brightness control-SBC ）

    通过自动探测背光，传感器调节 LCD 显示，以维持不变的最佳图像质量和稳定的背光。传感器一直监视背光输出的亮度，并且按照要求自动进行调节。（见图 1 ）    

伽玛值校准（ γ-correction ）

    在某些应用（或现场需求）中，需要用到伽玛（ Gamma ）校准。在这种情况下设有严格符合 DICOM 要求的校准设备。（见图 2 ）    

符合人体工学的设计（ ergonomic design ）

    接口（ Interface ）系列可用于肖像型直面图和风景型横画面，还可以根据不同的需要或手动地绕轴旋转。接口（ Interface ）系列的 TFT 显示器设计更加紧凑，符合人体工学。由于具有非常窄的边框， 1M 和 2M 可以并排入在一起，它们之间因边框造成的无效区域非常小，有利于进行图像的对比观察。

    目前的 10 位薄膜晶体管（ TFT ）产品具有更高的精确度，它可以显示真正的 1021 级灰度。 10 位（与 8 位比） TFT 显示器可以提供一般只有 8 位分辨率显示器多 5 倍的数据，从而能够显示更加精确的诊断图像。（见图 3 ）

对临床应用的建议

根据临床需求选用合适的高亮度显示器

    显示器是整个影像链的终端，因此显示器的图像显示质量对于影像诊断细节的观察至关重要。在实际应用中也是软阅读的主要设备，应根据不同的临床需求，选用合适的显示器。

    1. 彩色显示器的亮度仅及灰度显示器（即日常所称黑白显示器）的 1/8 左右，另外，由于彩色显示器有红、绿、蓝（即 RGB 三元色）三个单元组成一个像素，空间分辨率也不及灰度显示器，所以除三维重建需彩色显示器外均为灰度显示器。

    2. 高亮度显示器按照不同显示分辨率（像素），可为 2MP （ 1K — 1600 × 1200 ）， 3MP （ 1.5K — 2048 × 1536 ）， 5MP （ 2K － 2560 × 2048 ）， MP 表示百万像素。例如 5MP 即为 5 百万像素。由于上述不同像素的显示器价格相差悬殊。所以应按实际需求选购。

    3. 医学影像按照不同临床要求，大致可分为三级：

第一级 需凭此图像作出原始诊断（ primary dignosis ），并提供诊断报告的（大都为影像科医师）。

第二级 参照诊断报告，同时阅读图像的（大都为临床科医师）。

第三级 仅需要显示制定病变区影像的（大都为教学用）。

    从影像设备生成的角度而言，用于一般 CT 、 MRI 、 DSA 、 PET 及超声诊断时， 1K 和 2K 显示器的“操作者特性曲线（ ROC ）”是重合的。这个研究结果说明 1K 显示器即可满足上述图像的诊断要求。但对于 X 线胸片作精细的诊断则必须应用 2K 的显示器。

（二）节能模式的运用及手动调整

高亮度显示器的寿命是 PACS 或一些数字化成像设备寿命的薄弱环节而显示器的亮度随着使用时间而下降，这是一个必然规律，所以必须用节能模式（ power saving mode ），以延长其使用寿命。

（三）注意防电涌

    LCD 显示器日常应用时除了必须注意防静电、防磁、防潮外，对输入电源的要求非常苛刻，尤其是“电涌”的影响。电涌是由多种因素造成的瞬间过电压或过电流现象。在繁忙的工作环境里，每小时大约会发生 18 万至 43.2 万次的电涌。例如雷电、电网的切换，邻近用户的负载切换、电磁场变化都会产生电涌。研究表明：日常复印机和空调设备的启动等，几乎所有的用电设备都会产生电涌，同时又都受电涌影响，电涌虽然只持续短短几秒，但由于能量大，频次多，往往会给 LCD 显示器造成不良影响。

    LCD 显示器对电涌的承受力很差。这是由于 LCD 显示器适于大规模集成电路直驱动的特性，位于显示器终端的“高压包”极易被瞬间高压电流击穿，且内部的电路线排线对电压电流变化的适应性较差，一旦排线被烧毁，极有可能损坏到液晶面板。

    市售内含智能芯电涌防护技术的特别插座，防瞬间高电流能力达到 10000 安培，启动时间小于 1 微秒，不但可以排除电涌，还可以实现室内防雷。

    随着液晶显示器应用领域的扩大，全权范围新一轮的市场竞争更趋激烈，资深专业人士认为：全球 LCD 显示屏产品的价格还没有下降到最理想的市场水平，这主要是由于 LCD 显示器产品的制造工序相对其他显示器产品要复杂一些。

    由于目前市售进口高亮度显示器的价格昂贵，这一因素已成为我国影像储存传输系统（ PACS ）及其他数字化影像设备普及的瓶颈。为此，引进性能 / 价格比高的高亮度显示器已成为当务之急。另外，单一进口产品独占市场的局面不利于多元化市场的形成，从而不利于用户 选购及平抑虚高的价格，最终不利于我国医学影像事业的发展。