Valutazione delle caratteristiche fisiche di sistemi di - INFN-LNS
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Valutazione delle caratteristiche fisiche di sistemi di - INFN-LNS
Valutazione delle caratteristiche fisiche di sistemi di visualizzazione a elevata risoluzione impiegati in un sistema PACS (Pictures Archiving and Communication System) A. Crespi, F. Bonsignore*, E. De Ponti, C. Ghezzi, N. Paruccini U.O. Fisica Sanitaria, P.O. San Gerardo di Monza (*) Università degli Studi di Milano, Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche Naturali Il lavoro si inserisce in uno studio su sistemi di radiografia digitale con refertazione a video tramite monitor ad alta risoluzione con tecnologie CRT (Cathode Ray Tube) e LCD (Liquid Crystal Display) installati presso le unità operative di Radiodiagnostica dell’Azienda Ospedaliera S.Gerardo di Monza, nell’ambito della realizzazione di un complesso sistema PACS IMPAX AGFA. Le workstation di refertazione sono configurate con doppio monitor per la visualizzazione delle immagini radiologiche e un monitor per la gestione delle funzionalità RIS. I monitor delle workstation di refertazione al momento installati sono i seguenti: • 7 stazioni a doppio monitor EIZO FlexScan L685EX (LCD, 1280*1024 landscape) • 3 stazioni a doppio monitor Barco MGD 521 M (CRT, 5MP portrait) • 3 stazioni a doppio monitor Barco Coronis (LCD, 3MP portrait) E’ stata seguita dapprima la fase di calibrazione dei sistemi, effettuata tramite una procedura sviluppata dalla Barco comprendente il software MediCal Pro ed il colorimetro/fotometro X-Rite DTP92. La procedura non presenta particolari difficoltà in sé, ma non è stata priva di inconvenienti e più volte è stato necessario ripeterla, soprattutto sui monitor LCD. Lo strumento X-Rite infatti non è particolarmente adatto per questo tipo di monitor data l’ampia apertura del sensore e la mancanza di un dispositivo di sostegno al monitor durante la misura. I monitor Barco LCD Coronis dispongono di un sensore fotometrico incorporato, che ha però mostrato problemi di funzionamento. Il software prevede l’esecuzione di un test di verifica di qualità immediatamente dopo la calibrazione, ma non sempre questo test ha dato esito positivo. In tal caso si è ripetuta la calibrazione. A causa di limitazioni software, i monitor EIZO sono stati calibrati come se ogni coppia fosse un unico monitor. Anche le misure successive hanno di conseguenza risentito di questa scelta. Successivamente si sono effettuate misure fisiche di luminanza sui pattern contenuti nel report del Task Group 18 AAPM. Gli strumenti utilizzati sono: colorimetro/fotometro X-Rite DTP92, PMX-III con sonda fotometrica L-100, fotometro universale Hagner S3. Sono state eseguite misurazioni di luminanza, uniformità e cromaticità come di seguito riportato, mentre tra parentesi sono evidenziati i limiti consigliati dal TG18. Luminanza Uniformità di Rapporto di Massima Tipo monitor Postazione massima luminanza Contrasto distanza colore (>180 cd/m2) (<30%) (>200-250) (<0.0040) EIZO LCD 206,2 9,9% 222 Bsn 0,0086 (1280*1024) 196,6 9,2% 233 Bcn 0,0077 15,2% 224 Bdx 176,1 0,0066 200,7 12,4% 222 D 0,0062 190,1 5,2% 221 0,0039 Risonanza 197,1 16,6% 229 Bassini sn 0,0066 196,3 5,5% 228 Bassini dx 0,0049 BARCO 283,2 1,6% 1416 CRT dx (CRT, 5MP) 284,8 4,3% 1356 CRT Bas. ** 296,5 297,5 277,5 258,3 2,0% 2,0% 4,2% 3,6% 1560 1653 6938 12915 LCD D 434,5 18,3% 443 LCD PS 446,2 452,8 441,9 20,4% 18,1% 18,9% 319 290 281 CRT sn BARCO (LCD, 3MP) (**) monitor attualmente guasto I valori di luminanza massima sono stati misurati al centro dello schermo e rientrano tutti nei parametri consigliati. L’uniformità di luminanza è stata calcolata prendendo in considerazione 5 aree sullo schermo poste al centro e ai 4 angoli. Il valore percentuale ottenuto è la differenza massima percentuale presente tra due di queste 5 aree. Sorprendono in parte i dati sull’uniformità spaziale: i monitor LCD presentano infatti delle disomogeneità molto più accentuate dei CRT, che notoriamente sono molto più soggetti a questo fenomeno. Ciò è probabilmente dovuto alla presenza di appositi circuiti di controllo e di correzione nei monitor CRT, dove il problema è noto. I monitor LCD invece non dispongono di apposite correzioni, peraltro più difficili, essendo unica la sorgente di luce retroilluminante. I valori ottenuti rientrano comunque tutti nella tolleranza consigliata dal documento TG18-AAPM. Le misure di cromaticità sono state effettuate sui monitor EIZO LCD a colori, su 3 aree per ogni monitor della coppia. Le misure sono state convertite dalle coordinate (x,y) fornite dallo strumento in standard CIE (Commissione Internazionale per l’Illuminamento) alle coordinate CIELUV (u’,v’), un loro moderno corrispettivo che ha il vantaggio di essere linearizzato per la percezione dell’occhio umano. E’ stata 0,14 quindi calcolata la massima Barco D LCD Barco D dx Risposta di luminanza differenza nello spazio colore LUM Barco D sn Eizo D tra tutte le coppie possibili Eizo B dx Eizo B cn 0,12 Eizo B sn Eizo risonanza per ogni stazione. Le linee Eizo Bassini sn Eizo Bassini dx guida AAPM (TG18) raccomandano una differenza 0,1 massima di 0,004. Le differenze di cromaticità, sono costantemente al di fuori 0,08 della tolleranza. Le differenze di spettro luminoso 0,06 intrinseche dei singoli monitor non possono infatti essere corrette tramite la 0,04 calibrazione, in quanto il software effettua la calibrazione come se fossero 0,02 un solo monitor. Agire manualmente sarebbe possibile ma estremamente 0 difficile. Comunque monitor sinistro monitor destro differenze anche di 0,0070,008 non vengono percepite con fastidio da parte dei radiologi. Anche i monitor Barco, pur essendo in bianco e nero, presentano delle differenze cromatiche visibili ad occhio nudo. La risposta di luminanza è stata misurata su 18 valori di grigio, utilizzando i pattern proposti dall’AAPM. I rapporti di contrasto L/L sono stati confrontati con i corrispondenti rapporti calcolati a partire dalla curva DICOM, principale standard per la calibrazione a scala di grigi. Per poter facilmente confrontare tra di loro i risultati ottenuti è stato calcolato un valore sintetico, derivato dalla deviazione standard del rapporto tra i contrasti misurati e quelli teorici, chiamato LUT (Linearization Uniformity Measure) proposto da Hemminger e Blume. Si è scelto però di considerare solamente 18 toni di grigio, come prevedono anche le misure quantitative AAPM, invece dei 256 usati dagli autori. Un valore di LUM minore indica una migliore aderenza della risposta di luminanza con la curva DICOM. Sono stati eseguiti diversi test visuali tra quelli proposti dal TG18 AAPM; i monitor dello stesso tipo hanno ottenuto i medesimi risultati. Pattern Caratteristica Normale EIZO Barco LCD Barco CRT LCD Artefatti Assenti Assenti Assenti Assenti TG18-QC Visibilità 5%-95% Si Si Si Si generico Nyquist Si Si Si Si Qualità inserti Cx 0-4 0 0 1-3 TG18-CX risoluzione Visibilità inserti ¾ ¾ ¾ TG18-AFC 2/4 rumore Visibilità inserti 3/5 3/5 3/5 3/5 TG18-GV glare Tutte le caratteristiche rientrano nella norma, ad esclusione del test TG18-AFC per i monitor EIZO. Essendo quest’ultimo un test per la valutazione del rumore spaziale risente molto del contrasto dell’immagine; i monitor EIZO hanno una luminanza massima inferiore agli altri monitor, diminuendo quindi il rapporto di contrasto presente. I bassi risultati ottenuti con tale test non dipendono quindi dalla presenza di rumore, peraltro molto limitato su monitor LCD, quanto dalla minor risoluzione di contrasto presente. I risultati ottenuti hanno permesso di redigere un protocollo per l’esecuzione delle prove di accettazione dei monitor per la refertazione; inoltre i dati ottenuti costituiscono il riferimento delle successive prove di costanza. Infine, sono stati coinvolti anche i medici radiologi in un test volto a evidenziare le differenze all’atto pratico tra le diverse tipologie di monitor. Tale test consiste nell’osservazione di due esami standard, utilizzando le varie stazioni di refertazione e l’attribuzione di un punteggio ad alcuni dettagli dell’immagine, come proposto dal TG18. L’analisi dei dati è stata eseguita con tecnica multifattoriale ANOVA. Bibliografia: -AAPM Task Group 18, Assessment od Display Performance for Medical Imaging Systems, Preprint DRAFT, October 2002 -Hemminger BM, Blume HR, Are medical image display systems perceptually optimal? Measurements before and after perceptual linearization, Proc. SPIE, Vol. 2707, pp. 555-570, 1996 -NEMA, Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), Part 14: Grayscale Standard Display Function, PS 3.14, 2001