Wegwijs in de specs van diagnostische schermen

Radiologen turen het grootste deel van de dag naar een monitor. Dat scherm voor hun neus is een onmisbaar stuk gereedschap voor hun werk en de kwaliteit van het beeld kan het verschil maken tussen het stellen een goede of een foute diagnose. Kortom, radiologen hebben gewoon de allerbeste monitor nodig voor het beoordelen van medische afbeeldingen. Maar wie de verschillende monitoren gaat vergelijken wordt al snel overladen met technische termen als contrast, uniformity, pixel pitches en lookup tables. Wat betekent dat allemaal? Welke specificaties zijn voor de diagnostiek belangrijk en welke zijn vooral marketing? In dit blog maken wij u een klein beetje wegwijs in de specificaties van diagnostische schermen.

Een radiologiekamer

Vergeet wat u weet over medische Panel PC’s
We schreven al eens eerder een blog over wat een goede medische PC maakt. Zet die kennis maar aan de kant, want daar hebben we in dit geval helemaal niets aan. Een fanless? Juist niet! Voor diagnostische schermen is een goede koeling essentieel. Warmteontwikkeling is de belangrijkste oorzaak dat de kwaliteit van het beeld achteruit gaat, terwijl het juist bij diagnostische schermen essentieel is dat de beeldkwaliteit consistent blijft.

Ook geïsoleerde poorten (zoals we die kennen van de medische PC) zult u op een radiologische monitor niet terugvinden. Waarom niet? Omdat ze niets toevoegen. Een geïsoleerde poort (galvanische scheiding) onderbreekt het elektrisch circuit, zodat de patiënt niet kan worden blootgesteld aan lekstroom. Dit is niet nodig, omdat er op diagnostische monitor geen apparaten worden aangesloten aan die in contact staan met de patiënt. De communicatiepoorten op die er op de zitten zijn alleen bedoeld om signalen (beelden) te ontvangen.

Kortom, de diagnostische monitor is echt andere koek.

Één of twee monitoren?
Diagnostische schermen worden vaak gebruikt in een set van twee. Dat is handig, want dan kan een radioloog op de verschillende schermen twee afbeeldingen vergelijken (bijvoorbeeld een recente scan tegen die van een aantal maanden geleden). Omdat het hierbij belangrijk is dat beide monitoren een identiek beeld geven wordt zo’n set nooit zelf samengesteld maar altijd als een set besteld. De twee monitoren komen dan uit één fabricagelijn en worden samen gekalibreerd. En raakt één van de monitoren defect? Dan worden altijd de hele set vervangen. Zo wordt een identieke weergave gewaarborgd.

Sinds een aantal jaar zijn er ook dual panel monitoren beschikbaar. Die zien er op het eerste gezicht uit als een enkele monitor, maar zijn eigenlijk 2 schermen in één behuizing. Zo bestaat een 6MP dual panel monitor uit twee 3MP LCD-panelen naast elkaar. Een voordeel hiervan is dat het ruimte op de werkplek scheelt en dat de afbeeldingen dichter op elkaar kunnen worden getoond. Daarentegen zijn er radiologen die 2 losse schermen prettiger vinden, omdat deze in een flauwe hoek kunnen worden geplaatst waardoor ze niet voor het beeld heen en weer hoeven te schuiven. Het één is niet per se beter dan het ander, maar de radioloog kan wel een persoonlijke voorkeur hebben.

Een traditionele dual monitor opstelling versus een ‘multi-modality display’

Zwart-wit of kleur?
Het is nog niet zo lang geleden dat deze vraag niet gesteld hoefde te worden. Een radiologische monitor was altijd zwart-wit. Deze monitoren hadden (onder andere) een veel betere resolutie, een beter contrast en een hogere helderheid dan kleurenmonitoren. Allemaal belangrijke componenten voor een beeld dat voldoet aan de DICOM-standaard. DICOM schrijft voor hoever de verschillende grijswaardes uit elkaar moeten liggen zodat het menselijk oog ze goed van elkaar te kan onderscheiden (meer hierover in ons blog DICOM in 10 minuten). Alle radiologische afbeeldingen waren zwart-wit, dus de weergave van grijswaardes moest optimaal zijn. Kleur was niet relevant.

Toch is er iets veranderd, want tegenwoordig zijn bijna alle diagnostische monitoren die verkocht worden kleurenschermen. Waarom eigenlijk? De scans zijn toch nog steeds zwart-wit? Dit komt enerzijds omdat de technologie enorm is verbeterd. De hedendaagse radiologische kleurenschermen zijn prima geschikt voor diagnostiek. Daarnaast is er iets veranderd in de omgang met afbeeldingen. Tegenwoordig leveren scanners soms sets van wel duizenden scans aan. Dat vraagt om nieuwe methodes om deze inzichtelijk weer te weergeven. De toevoeging van kleur door de PACS-software (de software voor beeldopslag/-weergave) kan hierbij helpen. Sommige scanners leveren zelfs al kleurinformatie met de scans mee. Door het toevoegen van een laag kleur bovenop een scan kunnen bijvoorbeeld verschillende onderdelen van het lichaam of gebieden in het brein verschillend gekleurd worden weergegeven.

Een MRI-hersenscan

Resolutie
De resolutie van een scherm is het aantal beeldpunten (pixels). Een resolutie van 1200×1600 betekent 1200 pixels in de breedte van het scherm een 1600 in de lengte. In de regel geldt dat een hogere resolutie beter is, want hoe meer pixels hoe gedetailleerder het beeld. Een afbeelding heeft ook een resolutie (een x-aantal beeldpunten). Als een afbeelding een hogere resolutie heeft dan de monitor waarop deze wordt getoond dan moet deze óf worden geschaald (de afbeelding wordt verkleind waardoor er beeldinformatie verloren gaat) of er moet worden gescrold omdat de afbeelding niet in zijn geheel op het scherm past.

De resolutie van een diagnostische schermen wordt ook vaak aangeduid met de term Megapixels. Een megapixel (MP) staat gelijk aan een miljoen pixels. Bijvoorbeeld: een scherm met een resolutie van 1536 x 2048 pixels heeft in totaal 3,145,728 pixels en zal in de regel worden aangeduid als een 3MP-scherm.

U kunt het scherm dus zien als een raster van pixels, waarbij de resolutie de afmetingen van dit raster aangeeft. Maar tussen de pixels in zit ook nog een kleine ruimte. Deze onderlinge afstand noemen we de pixel pitch. Voor de pixel pitch geldt hoe kleiner hoe beter, want hoe scherper dan het beeld. Wie echter kijkt naar de onderlinge verschillen ziet dat we het hebben over fracties van een millimeter. Op dit gebied valt dus geen enorme winst te behalen.

Contrast
Het contrast bepaald hoe groot het verschil is tussen zwart en wit. Het contrast wordt uitgedrukt door middel van de contrast ratio. Een contrast ratio bijvoorbeeld van 500:1 betekent dat wit 500x helderder is dan zwart. Hoe hoger de contrastverhouding, hoe meer ruimte er tussen wit en zwart ligt voor de verschillende grijswaarden en hoe beter deze dus met het blote oog te onderscheiden zullen zijn. Een goed contrast is essentieel om te kunnen voldoen aan een DICOM-weergave.

Dus hoe hoger het contrast hoe beter? Nou, nee. Het is namelijk zo dat als we het contrast maar blijven verhogen we op een gegeven moment tegen de beperkingen aanlopen van het menselijk ook. De lichtste en donkerste kleuren zullen dan niet meer goed te onderscheiden zijn omdat ze buiten ons bereik liggen. Ideaal is het contrast dus hoog, maar nét niet zo hoog dat dit effect optreedt. Voor de gemiddelde persoon ligt dit punt ergens rond een contrast van 1000:1, maar voor getrainde radiologen in een donkere ruimte is dit een stukje hoger. De meeste diagnostische monitoren hebben dan ook een contrast ratio die ergens ligt tussen de 1200:1 en 1500:1.

Helderheid
De helderheid (ook wel luminantie of brightness) is de lichtsterkte van de monitor. Voldoende helderheid is één van de vereisten voor een gedetailleerde beeldweergave. Bij een lage helderheid kan het menselijk oog minder grijswaarden onderscheiden dan bij een hogere (u merkt het, het is de grijze draad door dit blog). De helderheid wordt aangegeven in ‘candela per vierkante meter (cd/m2)’ of soms in ‘nits’. Deze eenheden zijn gelijk aan elkaar, 1 cd/m2 staat gelijk aan 1 nit. Wat de benodigde helderheid is verschilt per toepassing. Hoe fijner het weefsel of de foto, hoe hoger de helderheid moet zijn om het goed te kunnen waarnemen. Voor een ultrasound is een helderheid van 300 cd/m2 voldoende, voor mammografie wordt vaak een helderheid van 500 cd/m2 gehanteerd. Voor tomosynthesis zijn er zelfs monitoren met een helderheid van wel 2000+ cd/m2 beschikbaar!

Wat belangrijk is om te weten is dat er in de specificaties onderscheid wordt gemaakt tussen de maximale helderheid en de gekalibreerde helderheid. De maximale helderheid is eigenlijk niet interessant. Werken op een hogere helderheid dan de gekalibreerde helderheid zorgt voor extra warmteontwikkeling en verkort daarmee de levensduur van de backlight. Om in aanmerking te komen voor garantie mag de gekalibreerde helderheid daarom niet worden overschreden. Bovendien is de maximale helderheid vaak zo hoog dat het voor het oog niet prettig is en valt er op de afvlakkende DICOM-curve weinig winst mee te behalen.

De DICOM GSDF curve (Grayscale Standard Display Function)

Look-up Table
De look-up table of LUT is het geheugen in de monitor dat wordt gebruikt om een nabewerking te doen op de output van de videokaart om de afwijking op de dicom-curve te minimaliseren. Hoe groter de lookup table, hoe beter dat gaat. Hoewel, sommige fabrikanten overdrijven het wel een beetje. Sommige modellen hebben een look-up table van 16-bit. Dat geeft ruimte aan een correctie op meer dan 65,000 grijswaarden, terwijl ons oog er maar zo’n 800-1000 kan onderscheiden! Wat belangrijk is om te weten is dat de grootte van de lookup-table soms als marketinginstrument wordt ingezet, maar dat een look-up table van 10 bits (1024 grijswaardes) eigenlijk al genoeg is.

Oh, en soms is de output van een look-up table groter dan de input. Een voorbeeld is een look-up table van ‘10/12 bit’. Die verhoogde output zorgt voor een iets kleinere afwijking van de DICOM-curve, maar omdat de input 10-bit is blijft er een beperking van 1024 grijswaardes. Een 10/12-bit look-up table is dus niet te vergelijken met een 12-bit look-up table.

Backlight
Omdat een LCD-scherm zelf geen licht produceert beschikken alle LCD-monitoren over een backlight, een lichtbron achter het LCD-paneel. Voor het backlight zijn er verschillende technologieën. Een aantal jaar geleden was de meest gebruikte backlight nog CCFL (een soort buislampen) maar tegenwoordig hebben vrijwel alle diagnostische monitoren een LED-backlight. Dit heeft alleen maar voordelen want LED is energiezuiniger, heeft een langere levensduur en een betere uniformity: een evenwichtige verdeling van het licht over het LCD-paneel. En voor het milieu is die verschuiving trouwens ook prettig, want in tegenstelling tot CCFL bevat een LED-backlight geen kwik.

Sommige monitoren hebben een functie backlight stabilization. Met deze functie wordt de intensiteit van het backlight continu aangepast aan het omgevingslicht. Dat is niet heel nuttig, want in een radiologiekamer zal het niet zo zijn dat iemand even een gordijntje opent. Het omgevingslicht is daar in principe altijd constant (bij voorkeur onder de 20 lux). De functie kan wel nuttig zijn in een omgeving waar het omgevingslicht minder goed gecontroleerd kan worden, denk aan de werkkamer van een radioloog die met behulp van teleradiologie vanuit huis werkt.

CCFL- versus LED-backlight

Videokaart
Iets anders om rekening mee te houden is dat u niet zomaar elke videokaart kunt gebruiken in combinatie met een radiologische opstelling. PACS-systemen sturen vaak grote hoeveelheden data en hoe hoger de resolutie van de monitoren, hoe krachtiger de videokaart moet zijn om dit goed te kunnen verwerken. Dit is de reden dat het gebruikelijk is om een videokaart met een radiologische monitoropstelling mee te bestellen. De fabrikant hanteert per model een lijst met videokaarten die door hun zijn getest en worden ondersteunt. Sommige fabrikanten verkopen ook videokaarten mee van hun eigen merk. Deze zijn niet per se beter, maar hiermee bent u wel verzekert van een volledige ondersteuning vanuit de fabrikant.

Conclusie
Diagnostische monitoren mogen dan tegenwoordig bijna allemaal in kleur zijn, het draait nog steeds om de beste zwart-wit beelden. De resolutie, de helderheid en het contrast zijn de belangrijkste ingrediënten voor een optimale DICOM-weergave. Verder staan de websites en folders vol met specificaties die vooral worden vooral gebruikt om goede sier mee te maken. Ons advies? Een goede beeldkwaliteit is dan misschien meetbaar, het blijft ook een gevoelskwestie. Het is gewoon belangrijk dat de radioloog die de monitor gaat gebruiken het beeld aangenaam vindt. Staar u dus niet blind op specificaties maar neem verschillende modellen op proef en zet ze naast elkaar. Zo kunt u zelf het verschil ervaren.


Bronnen:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Radiologie
https://www.radiologen.nl/
“White Paper: Diagnostic Color Displays” – Barco
“Grayscale resolution: how much is enough?” – Barco
“Contrast ratio—what does it really mean?” – by Hewlett-Packard Development Company

Dit bericht werd geplaatst op door .

Over Sido Helmes

Sido Helmes is consultant bij Formex Medical en heeft een ruime ervaring als ICT-dienstverlener voor de zorg. Op ons blog schrijft hij artikelen over techniek, innovatie en hygiëne. Thema's die ons dagelijks bezig houden. Ingewikkelde onderwerpen worden in zijn blogs eenvoudig uitgelegd. Zo kunnen zo veel mogelijk mensen van onze kennis profiteren!

Geef een reactie