胡曉欣 顧雅佳 吳斌 李瑞敏 張云燕 劉芮 湯潔 彭衛(wèi)軍

復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院放射診斷科，復旦大學上海醫(yī)學院腫瘤學系，上海 200032

長期以來，膠片影像一直是乳腺X線影像診斷的首選方式。但是，隨著圖像存儲與傳輸系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）的快速發(fā)展，以計算機和顯示器為主的軟拷貝閱讀模式開始逐漸取代傳統(tǒng)的以膠片和燈箱為主的硬拷貝閱讀模式[1]。醫(yī)用專業(yè)顯示器作為PACS的影像顯示終端，其分辨率的大小直接對乳腺疾病的檢出及診斷產(chǎn)生影響。但由于5M醫(yī)用專業(yè)顯示器價格十分昂貴，醫(yī)院選購顯示器時往往用3M取代5M醫(yī)用專業(yè)顯示器用于乳腺影像的診斷。因此，3M顯示器能否用于乳腺影像的診斷成為目前的研究熱點。

本研究主要針對在使用不同分辨率影像數(shù)據(jù)的情況下，3M與5M顯示器顯示模體內(nèi)部微小結(jié)構(gòu)的能力，按照美國放射學會(American College of Radiology，ACR)推薦的評分方法進行評價。對比度細節(jié)乳腺攝影（contrast-detail mammography，CDMAM）模型主要用于對乳腺影像的空間分辨率及密度分辨率進行評估，被廣泛用來測試乳腺影像對比度細節(jié)，具有較好的客觀性[2-3]，可評價3M與5M顯示器在顯示模型細節(jié)方面有無差異。

1 資料和方法

1.1 乳腺X線攝影機的選擇

本研究選擇兩種探測器：100μm探測器（GE Senographe 2000D數(shù)字化乳腺機）的圖像矩陣尺寸為1920×2300，X線球管陽極靶面材質(zhì)為鉬，0.3 mm焦點，焦點至探測器(碘化銫平板)的距離是64 cm。70μm探測器（Hologic LORAD M-IV Selenia數(shù)字化乳腺機）的圖像矩陣尺寸3328×4096，X線球管陽極靶面材質(zhì)為鉬，0.3 mm焦點，焦點至探測器（非晶硒TFT 探測器）的距離是64 cm。

1.2 模型的選擇

CDMAM模型用來進行對比度細節(jié)分析。以鋁為底盤，底盤上鑲嵌各種厚度及直徑的金圓盤(99.9%純金)，排列成16×16矩陣，在每一排，圓盤厚度從0.03～2.00μm呈對數(shù)級增加，而圓盤直徑不變；在每一列，圓盤直徑從0.06～2.00 mm呈對數(shù)級增加，而圓盤厚度不變。上述矩陣分成205個小方格，每格包含2個一樣的圓盤，一個位于方格中央，另一個位于四個角(隨機選擇)，目的是避免放置的模式較易識別而引起評判的不可靠。鋁制底盤被3 mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯板蓋住。CDMAM通常用40 mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯有機玻璃來模仿標準乳腺的吸收。大小約18 cm×24 cm，模仿標準乳腺X線攝影照射野。CDMAM模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖1。

1.3 乳腺體模圖的獲取

將CDMAM模型分別置于100μm和70μm探測器的乳腺攝影機拍攝，將模型放置在托架表面，調(diào)整射野，保證射野與模型大小相仿。采用固定曝光條件，30 kVp，55 mAs，Mo/Mo靶面濾線柵組合。

1.4 圖像顯示

從本院PACS上將這2幅未經(jīng)壓縮的乳腺體模影像數(shù)據(jù)以DICOM格式同時傳入一臺配置5M醫(yī)用專業(yè)顯示器的工作站和另一臺配置3M 醫(yī)用專業(yè)顯示器的工作站。5M 醫(yī)用專業(yè)顯示器為BARCO MDNG-5121 CB（2560×2048，21.3英寸）豎屏單色醫(yī)用液晶顯示器（liquid crystal display，LCD)，3M醫(yī)用專業(yè)顯示器為BARCO E-3620（2048×1536，20.8英寸）豎屏單色醫(yī)用LCD，最大亮度均調(diào)整為500 cd/m2，3M醫(yī)用專業(yè)顯示器與5M醫(yī)用專業(yè)顯示器的性能參數(shù)與價格比較見表1。工作站均使用HP Compaq dc7900，顯示軟件均為GE Centricity Radiology RA 1000。PACS采用GE Centricity RIS/PACS CE 2.0。

1.5 乳腺體模測試評價

由4名從事乳腺影像診斷的放射科醫(yī)師及2名從事乳腺影像攝片和質(zhì)量控制管理的放射科技師分別在專用讀片室就2種顯示器在2種分辨率機器上獲得的共2幅乳腺體模測試圖各讀片1次。為盡量減少記憶效應，每次在一種顯示器上只能判讀一種測試圖，2次讀片間隔為2周，每幅乳腺體模圖的讀片時間不限，所以每名判讀者需判讀4次。讀片模式分為標準與放大2種模式，標準模式下可使用窗寬、窗位調(diào)節(jié)及黑白反轉(zhuǎn)等后處理功能，但不能使用放大功能。放大模式指可使用放大功能，并可使用窗寬、 窗位調(diào)節(jié)及黑白反轉(zhuǎn)等后處理功能。每名判讀者根據(jù)體模顯示情況，先記錄每一顯示格內(nèi)的顯示點位置，后與正確的顯示點位置圖比較。找到判斷正確的最小顯示格，并記錄顯示格標記的對應顯示點直徑（Di）與厚度（Ci, th）。研究者將6名判讀者的判讀結(jié)果分別代入以下公式：

表1 3M醫(yī)用專業(yè)顯示器與5M醫(yī)用專業(yè)顯示器的性能參數(shù)與價格比較

計算出影像質(zhì)量因子反數(shù)值（image quality figure inverse，IQFinv），并計算出每種匹配模式的平均IQFinv值。

1.6 統(tǒng)計學方法

IQFinv統(tǒng)計學處理數(shù)據(jù)均以表示，計量資料比較采用配對t檢驗。2種顯示模式的IQFinv值比較也采用配對t檢驗。統(tǒng)計學分析使用SPSS16.0統(tǒng)計軟件，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 分辨率為100μm的乳腺機體模測試結(jié)果

6名判讀者對CDMAM模型的評價結(jié)果，無論是標準顯示模式還是放大顯示模式，2種顯示器上所能觀察到的最小直徑差異無統(tǒng)計學意義（表2）。在標準顯示模式和放大顯示模式下，3M與5M顯示器的IQFinv值差異無統(tǒng)計學意義（表3）。

2.2 分辨率為70μm的乳腺機體模測試結(jié)果

6名判讀者對CDMAM模型的評價結(jié)果，在標準顯示模式下， 5M顯示器可識別最小直徑小于3M顯示器，并有統(tǒng)計學意義；在放大顯示模式下，兩種顯示器可識別最小直徑相同（表4）。在標準顯示模式下，5M顯示器的IQFinv值高于3M顯示器，并有統(tǒng)計學意義；而在放大顯示模式下，3M與5M顯示器的IQFinv值差異無統(tǒng)計學意義（表5）。

表2 2種顯示器對100μm分辨率乳腺機體模檢測可識別最小直徑比較

表3 2種顯示器對100μm分辨率乳腺機體模檢測的IQFinv值比較

表4 2種顯示器對70μm分辨率乳腺機體模檢測可識別最小直徑比較

表5 2種顯示器對70μm分辨率乳腺機體模檢測的IQFinv值比較

2.3 2種顯示模式的IQFinv值比較

2種顯示模式的IQFinv值比較結(jié)果見表6。無論哪種分辨率圖像與顯示器組合，在放大模式下閱片的影像質(zhì)量均優(yōu)于標準模式（P=0.010）。

表6 2種顯示模式的IQFinv值比較

3 討論

目前，隨著PACS的快速發(fā)展，以計算機和顯示器為主的軟拷貝閱讀模式開始廣泛應用于臨床。醫(yī)用專業(yè)顯示器作為PACS的影像顯示終端，其性能優(yōu)劣直接影響影像診斷的準確率。但由于5M醫(yī)用專業(yè)顯示器價格十分昂貴，醫(yī)院選購顯示器時往往用3M取代5M醫(yī)用專業(yè)顯示器用于乳腺影像的診斷。5M與3M顯示器的性能比較如表1所示，主要在空間分辨率及點距上差異較大。所謂空間分辨率是指整幅顯示屏由多少像素組成。目前主要的醫(yī)用單色顯示器有5M、3M、2M、1M 4種，應結(jié)合顯示器的實際尺寸來考慮空間分辨率。如同樣為5MP的顯示器，21.3英寸的顯示器像素間距（點距，相鄰2個像素間與基色點之間的中心距離）為165μm，而20.8英寸的點距為156μm。點距越小，則屏幕上的像素排列越緊密，圖像越清晰細膩，所以應選小點距的顯示器。但點距也不是越小越好，人眼在明視距離25 cm可分辨的2個像素點之間最小距離約為100μm。只要2個點的中心距離大于這個數(shù)，理論上應能分辨。當然，人眼是有差別的，環(huán)境對識別的影響也很大。

2006年Bacher等[2]使用70μm分辨率探測器，通過拍攝乳腺專用CDMAM 3.4，并計算IQFinv來評估不同分辨率顯示器在應用各種軟閱讀技術(shù)時對乳腺細節(jié)的顯示能力。研究結(jié)果表明，對于乳腺影像顯示5M顯示器除了要好于3M顯示器外，另外還發(fā)現(xiàn)正確應用各種軟閱讀技術(shù)（調(diào)整窗寬、窗位、放大及反轉(zhuǎn)等功能）能顯著提高顯示器對乳腺細節(jié)的顯示能力。當時由于臨床應用的顯示器以陰極射線管（cathode ray tube，CRT）顯示器為主，所以本研究所用LCD均以5M CRT作為參照，而對LCD顯示器之間沒有進行比較。

此后，LCD開始逐步取代CRT顯示器。LCD顯示器要明顯優(yōu)于CRT顯示器：亮度更高，厚度更薄，重量更輕，動態(tài)范圍更大等。作為一種平板顯示器，能消除圖像扭曲，降低反射光的干擾。雖然早期研究發(fā)現(xiàn)LCD顯示器有像素點缺失、矩陣尺寸小、信噪比低、面紗樣炫目較強和顯示均勻性差等缺點，但近期研究顯示，新一代的LCD顯示器已完全消除了面紗樣炫目，顯示均勻性也有所提高[4-5]。

Uematsu等[6]比較了3M與5M醫(yī)用LCD顯示器，分別對100例乳腺簇狀微鈣化（34例惡性、66例良性）的良惡性程度進行評估。結(jié)果表明，3M與5M顯示器具有相似的診斷性能。但Kamitani等[7]分別比較了硬拷貝圖像、3M與5M LCD顯示器臨床應用，發(fā)現(xiàn)三者在診斷乳腺腫塊中差異無統(tǒng)計學意義；在進行簇狀鈣化檢出時，3M顯示器的性能要低于硬拷貝和5M顯示器，但差異無統(tǒng)計學意義。對這些LCD顯示器的臨床應用研究都是在使用100μm分辨率乳腺X線數(shù)據(jù)的情況下完成的，沒有對不同分辨率圖像在不同顯示器上的顯示情況進行研究。

本文在70μm、100μm分辨率2種乳腺機上分別獲得體模測試，比較3M與5M LCD醫(yī)用專業(yè)顯示器對這2種分辨率乳腺影像顯示質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在100μm分辨率乳腺體模圖測試時，無論是標準顯示模式還是放大顯示模式，2種顯示器的影像細節(jié)顯示能力基本相仿（P＞0.05）。這也很好證明了我們之前進行的關(guān)于3M與5M顯示器對不同分辨率乳腺影像圖中微鈣化診斷的研究結(jié)果[8-9]。在70μm分辨率乳腺體模圖測試時，在標準顯示模式下，5M顯示器可識別最小直徑（0.130±0.000）mm，小于3M顯示器[（0.155±0.012）mm]，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.004）。5M顯示器的IQFinv值顯著高于3M顯示器（P=0.036）。在放大顯示模式下，3M與5M顯示器的可識別最小直徑相同[（0.125±0.012）mm]，5M顯示器的IQFinv值雖優(yōu)于3M顯示器，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。在使用放大顯示模式下，無論使用哪種分辨率顯示器與圖像組合閱片，IQFinv值均優(yōu)于標準模式閱片（P=0.010），這一結(jié)果也與Bacher等[2]的研究相同。

5M顯示器有較好的乳腺影像細節(jié)顯示能力，特別是在顯示70μm分辨率乳腺數(shù)據(jù)時均要優(yōu)于3M顯示器，應作為高分辨率乳腺影像顯示的配套顯示器。如果使用3M顯示器閱讀70μm分辨率乳腺影像時，使用放大顯示模式可縮小其與5M顯示器的影像質(zhì)量差異，但顯著增加閱片時間，增加工作量[2]。在只需滿足100μm分辨率乳腺影像的顯示及診斷時，選擇3M顯示器可能會有更高的性價比。

[1]曹厚德.軟閱讀及專業(yè)顯示器 [J].中國醫(yī)學計算機成像雜志, 2006, 12(1): 359-363.

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[9]胡曉欣, 顧雅佳, 吳斌, 等.3M和5M顯示器對不同分辨率乳腺影像圖中微鈣化診斷的影響 [J].中國癌癥雜志,2013, 23(1): 47-50.