医疗影像显示器质量控制标准和方法专家共识

中华医学会影像技术分会

引言

随着医疗影像设备的应用和医疗系统的日趋成熟和发展，医院内显示器的使用量逐步增加，如何选择专业的医疗影像显示器成为医院和生产厂家关注的重点。医疗影像显示器在医疗影像诊断中替代了胶片的地位，成为医学影像的最终呈现者，影响着医生对患者的观察和诊断。越来越多的专家和科室管理者逐步认识到医疗影像显示器质量控制的重要性。

本标准按照GB/T 1.1-2016《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》中有关规定而编制。本标准的附录A、附录B为规范性附录。

1 范围

本标准适用于，以灰度值的形式在彩色和灰阶医疗影像显示系统中显示单色图像信息的医学影像显示系统。本标准适用于以诊断（解释医学影像，用于临床诊断）或浏览（以医疗目的医学影像浏览）为目的医学影像显示系统，包括但不限于以下使用场景：① 计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）；② 磁共振断层扫描（Magnetic Resonance，MR）；③ 数字化X光摄影（Digital X-ray Photography，DR）；④ 数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）；⑤ 超声检查；⑥ 核医学（Nuclear Medicine，NM）影像检查；⑦ 医学影像存档与通信系统（Picture Archiving and Communications System，PACS）。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

SJ/T 11292-2016《计算机用液晶显示器通用规范》

ACR 2017

DICOM Part 14(PS3.14-2004) 灰阶标准显示函数

AAPM ON-LINE REPORT NO.3 2005 医疗影像显示系统性能评价

AAPM TG18 Assessment of Display Performance for Medical Imaging System

IEC 62563-1：2009+AMD2016 医疗电子设备-医疗影像显示系统第一部分：评价方法

YY/T 0910.1-2013《医用电气设备医用影像显示系统第1部分：评价方法》

ACR-AAPM-SIIM Technical Standard for Electronic Practice of Medical Imaging

ISO 13406-2 Ergonomic requirements for work with visual displays based on flat panels-Part 2:Ergonomic requirements for flat panel displays

JESRA X-0093 *B-2017

GB 4943 信息技术设备安全第1部分：通用要求（IEC 60950-1，MOD）

GB 9706.1 医用电气设备第一部分安全通用要求（IEC 60601-1，IDT）

GB 9706.14 医用电气设备第2部分 X射线设备附属设备安全专用要求（IEC 60601-2-32）

GB 9706.15 医用电气设备第1部分安全通用要求 1.并列标准医用电气系统安全要求（IEC 60601-1-1，IDT）

GB 9254 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法（CISPR 22，IDT）。

3 术语和定义

3.1 术语

（1）像素：在影像上能够分辨出明暗细节的最小单位。

（2）子像素：组成像素的最小单元。

（3）分辨率：影像显示器水平和垂直方向上所能显示的物理像素的总数。

（4）每英寸像素数：每英寸屏幕可显示的物理像素的总数。

（5）灰阶分辨率：又称位深，为每个像素储存信息的位数，决定可以表现的实际灰阶等级。

（6）色度：由光的色品坐标或光的主波长（或全部波长）及其色纯度所定义的影像显示器件在规定的照明条件下和规定的工作条件下显示的颜色参数。

（7）色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。

（8）准确度：测试结果与可接受参考值的符合性。

（9）临床参考影像：用于影像显示系统的特定的典型医疗影像。

（10）时钟伪影：以当内部点时钟频率与输入模拟信号频率有差异时，在固定像素类型影像显示器（如LCD）屏幕上可见的，以失真的垂直线或条的形式出现的伪影。

（11）对比度：影像显示器两个影像区域亮度差异的比率，亮度差值除以两个亮度值的平均值。

（12）数字驱动等级：输入影像显示系统产生亮度的数字信号值。

（13）显示控制器：提供计算机硬件与影像显示器之间的模拟或数字接口的影像显示系统的部件。

（14）闪烁：可感知的亮度随时间的随机波动。

（15）灰阶标准显示函数（Grayscale Standard Display Function，GSDF）：依照巴滕模型定义的输入DDL与对应亮度值的数学对应关系。

（16）光照强度（照度）：照射在单位面积上的光通量[单位 ：Lux (lx), 1 lx= 1 lm/m²]。

（17）影像显示器：通过模拟或数字接口显示影像的特定硬件或媒介。

（18）影像显示系统：可以显示影像的包含影像显示器、显示控制器及计算机硬件和软件的工作站。

（19）亮度：表示发光物体表面发光强弱的物理量，单位：坎德拉每平方米（cd/m2）或称尼特（nit）。坎德拉每平方米（cd/m2）或流明（Lm）可进行相互换算。

（20）相位伪差：相位伪差引起显示对象（字母，线条等）的边缘模糊，当内部点时钟的相位设置与输入模拟信号不同的时候，在固定像素类型的图像显示设备（例如液晶显示器）的屏幕上可见。

（21）精确度：在规定条件下获得的独立测试结果之间的一致程度。

（22）测试图：用来测试或验证影像显示系统的图片。

（23）杂散光：由内部散射过程所造成的影像显示器测试亮度的增强（注意：亮度增强的值是由显示影像的被照射部分确定）。

（24）反射：光传播至不同物质时，在分界面上改变原来的传播方向又返回原来物质中的现象。

（25）窗口设置：数字影像的像素值的子集的显示。

3.2 符号

在此标准中使用的物理参数的符号，见表1。所有在表1中提到的测试方法是在影像显示器的中心测试，亮度可以根据该文档中描述的方法测定。

4 医用诊断显示器分类方法

目前市场上常用的医用诊断显示器如按照分辨率可分为2、3、6 MP等不同种类。按照面板可分为灰阶和彩色，按照显示器尺寸可分为竖屏、横屏、融合显示器等。按照显示器自身是否带有亮度检测模块作为医用专业显示器的依据，只有显示设备自身带有亮度检测模块的显示器，可以作为医用专业显示器使用。

本项目参考国际惯例，如IEC，AAPM，ACR2017等医疗显示器标准，建议按照临床使用场景，将显示器分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个种类。其中Ⅰ类代表乳腺专用的显示设备，Ⅱ类代表主要用于诊断的显示设备，而Ⅲ类则代表浏览类不主要用于诊断的医用显示设备，见表2。

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由于影像显示器屏幕反射会导致图像质量降低，对图像质量有较高要求的应用场景，环境照度等级应被严格控制。不同应用场景的环境照度等级宜设置为：介入放射场景下使用300～400 Lux的环境照度，临床浏览场景下使用200～250 Lux，适用于X线摄影、CT、MRI、NM的影像诊断场景下使用不高于100 Lux，适用于乳腺钼靶影像诊断场景下使用不高于50 Lux。

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5 主要要求

5.1 外观和结构

（1）产品表面不应有明显的凹凸痕、划伤、裂缝、变形、毛刺和污染等。表面涂镀层应均匀、不起泡、无龟裂、无脱落、磨损和其他机械损伤；金属零部件不应有锈蚀和机械损伤。

（2）说明功能的文字和图形符号的标志应正确、清晰、端正、牢固、指示应正确。

（3）开关、按键、旋钮的操作应正常、灵活、可靠、方便，零部件应紧固无松动，无明显安装缝隙。供用户使用选择的开关应便于操作。

5.2 DICOM灰阶偏离度

诊断显示器灰阶的基准值偏差不应大于DICOM Part14规定的±10%，浏览显示器灰阶的基准值偏差不应大于DICOM Part14规定的±20%。

5.3 亮度偏离度

诊断显示器的使用实际亮度和设计校准亮度之间的偏离度不超过±5%。

6 测试评价方法

6.1 测试者

放射科技师、物理师、医学工程师，以及受委托的工程技术人员。

6.2 测试地点

阅片室等影像诊断区域。

6.3 测试工具

6.3.1 亮度计

亮度计应具备以下规格，亮度计的范围应覆盖图像显示系统的亮度，其精确度优于5%（可重复性），准确度大于10%，计量合格并有明确的校准程序。亮度计的孔径角应不超过5°，亮度计吸收光谱曲线应该与CIE校准光谱响应曲线保持一致（CIE S 010 / E：2004），并且其响应精度要优于±10%。

6.3.2 照度计

图像显示系统测试时可能用到照度计，测试范围为1～1000 Lux，其精度优于5%（可重复性），准确度优于10%，仪器计量合格并有明确的校准程序。在朗伯光源下照度计呈现一致响应值。

6.3.3 色彩分析仪

图像显示系统测试时可能用到色彩分析仪，该仪器应能测量CIE定义的色坐标（ISO11664-1：2007），仪器准确度在色坐标空间内应高于±0.004（在x，y色坐标空间内应高于0.007），仪器计量合格并有明确的校准程序。

6.4 工作条件

（1）一个影像显示系统的测试需要包括软件、硬件以及相关图像处理的设置。

（2）对于被测试的影像显示系统的所有组成部分，包括电脑、影像显示设备、显卡、显示软件以及软件版本都要可追踪。

（3）测试图片和临床医疗图像应该是由影像显示系统用相同的方法显示。

（4）在测试开始前，影像显示设备的屏幕应按照使用手册进行清洁。

（5）应确保预置设置没有被改变。

（6）室内的灯光、窗户、观看设备等，应不会对影像显示设备造成任何反射干扰，防止反射的方法描述在以下标准中ISO 9241-302，ISO 9241-303，ISO 9241-305和ISO 9241-307。

（7）室内的环境光应保持在正常使用的条件下，需确保室内最大环境光时，影像显示器的最小亮度与之间的关系应满足：Ⅰ类 a≤0.2、Ⅱ 类 a≤0.3、Ⅲ类 a≤0.4。

（8）在开始测试之前，影像显示器应预热大约30 min，LUT设置为GSDF。通过观看TG18测试图快速评估系统的显示效果：16个亮度等级须有区分，左右两侧连续灰阶过渡区域的灰阶过渡平滑，显示区域位置正确且可完全显示，无噪声等缺陷。

6.5 测试准备工作

（1）Konica Minolta CA-310 Display Color Analyzer，经年度计量检测合格的。

（2）室内的灯光、窗户及发光设备等，不应对影像显示器造成任何反射干扰。

（3）影像显示系统的测试需要在其应用环境中进行，包括软件、硬件以及影像显示器的设置。

（4）测试过程中探头应紧贴显示器前端，不应在测试过程中晃动、移动探头，以免测试失败或引入外部变量参数。

6.6 测试图

测试使用的测试图见图1与表3。使用者可根据具体显系统的需求对图像的分辨率、灰阶分辨率进行修改。

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（续表3）

（续表3）

图1 测试图

6.7 评估方法

本小节详细介绍评价方法，评价方法与对应的测试图、所需设备工具请参见表4～5。

表4 视觉评价方法表

表5 客观评价方法表

6.7.1 视觉评价方法

6.7.1.1 整体图像质量评价

整体图像质量评价的内容包括以下几点：① 观察屏幕四角及中心处的线对图案是否清晰可见、无弯曲或模糊；② 观察5%和95%亮度区域是否清晰可见；③ 观察低对比度字母（“QUALITY CONTROL”）是否清晰可见；④ 观察16灰阶亮度块是否清晰可见；⑤ 观察网格区域边缘是否可显示完整，网格线是否弯曲，网格是否为正方形；⑥ 观察黑色到白色及白色到黑色过渡区域是否可区分，区域内部低对比度图案是否清晰可见；⑦ 观察连续灰阶过渡区域边界灰阶亮度变化是否连续，无突变、反转。整体图像质量评价，见图2。

图2 整体图像质量评价

6.7.1.2 灰阶分辨率评价

使用TG18-MP测试图形，用于验证灰阶分辨率是8位或10位。仔细查看在水平方向上与显示设备灰阶相关的刻度线，则显示设备的灰阶分辨率小于8位；如果重合，那么灰阶分辨率等于8位；如果位于相邻的长刻度线内，那么灰阶分辨率大于8位，见图3。

图3 灰阶分辨率评价

6.7.1.3 亮度响应评价

使用TG18-CT图形，视距30 cm，观察中心的半月形图形和四角的低对比度图形，清晰可见。亮度响应评价，见图4。

6.7.1.4 亮度均匀性评价

TG18-UN80 测试图用于评价影像显示系统的亮度均匀性。通常人类视觉系统对极低空间频率不敏感，对于渐变的非均匀性可不关注，除非偏差非常明显。

观看测试图时，不应观察到1 cm尺寸内的非均匀性。

图4 亮度响应评价

6.7.1.5 色度均匀性评价

使用TG18-UN80进行色度均匀性评价，测试显示屏幕的色度均匀性，观察从屏幕中心到边缘是否存在明显的色度差异。该测试也可以评价与一个特定图像显示系统相连的多个同型号显示设备的色度一致性，检测同一个系统中多个图像显示设备的颜色差异。

6.7.1.6 像素缺陷评价

像素缺陷可通过TG18-UN10和TG18-UN80进行评价。需要统计缺陷的总数以及类型，可以使用放大镜按下例方法来识别缺陷的类型。

（1）A类缺陷：子像素（一个灰度级像素点或者一个彩色基色像素点）以高亮度状态显示，在TG18-UN10中统计为亮点。

（2）B类缺陷：子像素点以暗状态显示，在TG18-UN80中统计为暗点。

（3）C类缺陷：非A类或B类缺陷的异常子像素，在TG18-UN10和TG18-UN80中统计（例如：以中间亮度状态显示、闪烁的子像素）。

缺陷束：在5×5像素块中的两个或多个带缺陷的子像素。

6.7.1.7 眩光评价

TG18-GV和TG18-GVN测试图用于评价眩光，这个测试仅适用于带有厚保护屏的平板显示器。

当使用遮挡物遮住明亮区域时，观察者顺序观看TG18-GV和TG18-GVN测试图片，应能辨别低对比度的物体。遮挡物应该是由黑色、非透明的、吸光的、且不能反光的材料制成（例如黑纸，见图5）。

图5 亮度均匀性评价

6.7.2 客观评价方法

6.7.2.1 基本亮度评价

测试影像显示设备的亮度比率r'=L'max /L'min。用附录B所描述的测量方法测量L'min，L'max和Lamb的值。影像显示所需要的最小的亮度比率与L'min的最大值可以由L'max /r'确定。安全系数“a”，见公式(1)。

式中，Lamb＝照度E×Rd且 0＜a＜1。

6.7.2.2 多影像显示器亮度评价

如果影像显示系统中存在多个相关的显示设备，按每个影像显示设备的基本亮度评价方法测试。最大亮度偏差按多台影像显示设备中最大高亮度与最小高亮度之差与最小高亮度的百分比计算，见公式(2)。

6.7.2.3 灰阶亮度响应评价

使用校准后的亮度计和TG18-LN测试图形。按附录B中所指示的方法，测量出T G18-LN中18阶数字驱动值所对应的亮度值L(P)。

影像显示设备应先校准到标准灰阶状态。如果因为某些原因，不能测量Lamb的值，Lamb值可以使用公式E×Rd进行计算。此方法照样适用于与环境亮度无关的灰阶曲线评价，只需要Lamb取0即可。但DICOM 14部分中明确说明“标准灰阶影像显示设备显示的效果与环境光有很大的关系”。

测量值应与GSDF相关。需将亮度值变换成基于人类视觉系统特性（J值对应亮度）的索引（J值）。并计算出L'min和L'max的J值，即Jmin和Jmax。中间的 值（△J）应在Jmin到Jmax范围内均匀的分布，并且与实际使用的P值线性相关，见公式(3)。

其中P是系统的数字输入，i是指用于本试验的18个测试图形的索引。

对比度响应使用亮度的斜率计算。斜率取决于测量值δ（i测量的对比度）和标准灰阶值δd（i为标准灰度值对比度）按公式(4)～(5)计算。

其中，L'i——索引i点上的亮度值；——根据GSDF对应的目标光亮度值 ；δi和δdi对应 0.5（Ji+Ji-1）（对应亮度测量的J值的平均值）划点划线；δi对应值与δdi对应值的偏差不应超过确定的阈值бGSDF。灰阶亮度响应评价，见图6。

针对与GSDF一致的标准光亮度响应测量到的亮度样本。标准光亮度响应测量示意图，见图7。

从18个灰阶计算出来的对比度样本，与预期的与DICOM3.14标准光亮度响应有关的对比度响应，在给定容差之内。

6.7.2.4 亮度均匀性评价

根据影像显示器尺寸不同取5个点或9个点，在DDL=26及DDL=204测试图下进行测试（图8）。

图6 灰阶亮度响应评价

图7 标准光亮度响应测量示意图

图8 亮度均匀性评价测试图

其中，h代表屏幕高度，b代表屏幕宽度，k、z代表5个测量点（屏幕尺寸小于23寸），k、g、z代表9个测量点（屏幕尺寸大于等于23寸）。

亮度的最大偏差按百分比计算为最大光亮度和最小光亮度的差与这两个点光亮度平均值的比，见公式(6)。

其中，Lhighest代表亮度的最大值；Llowest代表亮度的最小值。

6.7.2.5 色度均匀性评价

在显示器上显示TG18-UNL80测试图形。使用色彩分析仪，在屏幕的中心和四角测量（u'，v'）坐标，然后计算△u'，v'的距离，取最远的距离作为色度均匀性偏差，见公式 (7)。

如果彩色分析仪是测量的x，y值，则使用公式(8)～(9)转换。

附录A

医学影像诊断显示器测试报告

5.7 显示器的物理对比度 (L m a x/L m i n)5.8 显示器的使用对比度 (L m a x/(L m i n+L e n v))5.9 屏幕表面清洁度5.1 0 亮度均匀性（2 3英寸以下测5点：左上、右上、中心、左下、右下；2 3英寸及以上测9点）位置 T G 1 8-U N 1 0(D D L 2 6) T G 1 8-U N 8 0(D D L 2 0 4)z中心k左上k右上k左下k右下g中上g左中g右中g中下5.1 1 色度均匀性（2 3英寸以下测5点：左上、右上、中心、左下、右下；2 3英寸及以上测9点）均匀性位置 T G 1 8-U N 1 0(D D L 2 6) T G 1 8-U N 8 0(D D L 2 0 4)z中心k左上k右上k左下k右下g中上g左中g右中g中下均匀性5.1 2 亮度响应 图形 D D L 实测亮度 标准亮度 偏离度最大偏离度：T G 1 8-L N 8-0 0 T G 1 8-L N 8-1 1 T G 1 8-L N 8-2 2 T G 1 8-L N 8-3 3 T G 1 8-L N 8-4 4 T G 1 8-L N 8-5 5 T G 1 8-L N 8-6 6 T G 1 8-L N 8-7 7 T G 1 8-L N 8-8 8 T G 1 8-L N 8-9 9 T G 1 8-L N 8-1 0 1 0 T G 1 8-L N 8-1 1 1 1 T G 1 8-L N 8-1 2 1 2 T G 1 8-L N 8-1 3 1 3 T G 1 8-L N 8-1 4 1 4 T G 1 8-L N 8-1 5 1 5 T G 1 8-L N 8-1 6 1 6 T G 1 8-L N 8-1 7 1 7 T G 1 8-L N 8-1 8 1 8备注：

附录B

亮度的测试方法

1 概述

本附录描述了影像显示系统中亮度响应的测试方法，所有测试都应符合第6章中的定义，如果没有特别说明都是在屏的中心测试。

2 测试方法

2.1 方法A，微型亮度测量法

图1中描述微型亮度测量的具体方法。使用微型亮度计测量环境亮度时，亮度计需要包括一个角度调节器，在使用微型亮度计时，可根据测试的角度与距离来控制被测区域的大小。为了正确测试屏最小亮度与最大亮度，测量区域必须明显的小于被测量屏面积。在测试时，应当使亮度测量仪镜头聚焦在屏幕表面。为了准确测试最低亮度值，应该在测量时使用一个锥形治具或挡板（覆盖有黑色的光吸收涂层）来屏蔽仪器的环绕光。另外，为了避免使用锥形治具或挡板，测试图片可以使用BN01到 BN18以减少引起的测量仪的误差。

2.2 方法B，近距离度亮度综合测试法

近距离亮度计提供不考虑环境光的亮度L测试，因此应测量包括环境亮度与照度总和的值L'。近距离亮度计应该符合以上亮度测试方法说明。理想的测试方法应该把近距离亮度计放于影像显示屏的正中间。在影像显示系统中，环境亮度E及屏扩散系数Rd应当使用L'的值来计算L'= L+ E ·Rd。

图1 方法A，微型亮度测量法

图2 方法B，近距离度亮度综合测试法

支持单位：

中华医学会影像技术分会

中华医学会影像技术分会PACS学组（医学影像信息学与PACS专业委员会）

（以下按首字拼音顺序排列，排名不分先后）

巴可伟视（北京）电子有限公司

北京德为智慧科技有限公司

南京巨鲨显示科技有限公司

深圳市巨烽显示科技有限公司

主持：胡鹏志、付海鸿

编写人：孙超、彭松

主审人：付海鸿、李真林、余建明、胡鹏志

通信作者：胡鹏志、付海鸿、李真林、余建明

编写专家组成员：

（中华医学会影像技术分会成员，按姓氏拼音顺序排列）

蔡吉勇 重庆市璧山区人民医院

窦新民 河南省肿瘤医院

冯发文 贵州省遵义医学院附院

付海鸿 北京协和医院

管彬 绵阳市中心医院

郭宏 天津医科大学总医院

胡鹏志 中南大学湘雅三医院

胡顺东 上海市第六人民医院

华建明 浙江大学医学院附属第二医院

贾雄 兰州军区总医院

康建蕴 大连医科大学附属第一医院

康庄 中山大学附属第三医院

李军 山东省千佛山医院

李纬 河南省人民医院

李真林 四川大学华西医院

梁星原 西安交通大学第一附属医院

梁治钢 甘肃省人民医院

凌寿佳 广西医科大学第一附属医院

刘念龙 江苏省肿瘤医院

潘珩 郑州大学第一附属医院

彭锐 第四军医大学西京医院

彭松 中南大学湘雅三医院

任勇 南充市中心医院

史朝霞 河北医科大学第二医院

苏伟 云南省第二人民医院

孙斌 福建医科大学附属协和医院

孙超 北京大学人民医院

孙凯 包头市中心医院

谭绍恒 广东省人民医院

汤连志 黑龙江省医院

唐军 青海省人民医院CT室

陶清亮 江西省肿瘤医院

田金 北京大学第三医院

王刚 湖北省中医药大学附属新华医院

王厚军 临沂市人民医院

王皆欢 济宁医学院附属医院

王骏 南京医科大学康达学院

王明超 天津市第五中心医院

王强 吉林大学第二医院

王一敏 甘肃省人民医院

王智清 四川省攀枝花市中心医院

徐凯 北京协和医院

杨全 重庆医科大学附属永川医院

尹建东 中国医科大学附属盛京医院

余建明 华中科技大学同济医学院附属协和医院

张立波 沈阳军区总医院

张利中 山西医科大学第一医院

张炜 华中科技大学同济医学院附属协和医院

赵军 海南省人民医院放射科

赵原 四川省医学科学院四川省人民医院

钟国康 复旦大学附属华山医院

朱爱国 中国科学技术大学附属第一医院

（以下排名不分先后）

何健 北京德为智慧科技有限公司

浦声林 北京德为智慧科技有限公司

王卫 南京巨鲨显示科技有限公司

张小元 南京巨鲨显示科技有限公司

郑惠娜 南京巨鲨显示科技有限公司

李明山 深圳市巨烽显示科技有限公司

李树辉 深圳市巨烽显示科技有限公司

段文化 深圳市巨烽显示科技有限公司

BINSU 巴可伟视（北京）电子有限公司

赵立杰 巴可伟视（北京）电子有限公司

郑雨桥 巴可伟视（北京）电子有限公司