尹建東，廖偉，郭啟勇，盧再鳴，馬躍

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué) 附屬盛京醫(yī)院影像科，沈陽(yáng) 110004）

軟閱讀模式下顯示器的選擇對(duì)放射診斷準(zhǔn)確率的影響已成為影像診斷質(zhì)量控制和質(zhì)量保證研究的一個(gè)重要課題［1］。單色液晶顯示器亮度比較高、空間分辨率比較大、有較低的眩光和較好的同向調(diào)制傳遞函數(shù)［2］，這些都會(huì)對(duì)影像識(shí)讀的結(jié)果產(chǎn)生重要影響，所以近來(lái)備受推崇。但該種顯示器由于分辨率不同造成價(jià)格差異很大，另外顯示器對(duì)臨床疾病檢測(cè)效能的高低除了受其本身物理參數(shù)的影響外，還受到觀測(cè)者自身肉眼視覺(jué)系統(tǒng)的生理限制，所以高、中、低分辨率的顯示器在疾病檢出效能方面是否具有顯著性差異還存在疑問(wèn)，本研究通過(guò)使用同一品牌而不同分辨率的單色液晶顯示器對(duì)肺結(jié)節(jié)檢出效能進(jìn)行比較研究，旨在為醫(yī)院影像科診斷顯示器的合理配置及制定符合我國(guó)國(guó)情的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)器材和儀器：影像診斷工作站3臺(tái)，對(duì)應(yīng)3臺(tái)醫(yī)用單色液晶顯示器 （liquid crystal display，LCD）的性能指標(biāo)，顯示器類型分別為Barco Z-2261、Barco Z-3620、Barco Z-5620；空間分辨率分別為1 600×1 200、2 048×1 536、2 560×2 048；像素度分別為 0.270 mm、0.207 mm、0.165 mm；激活屏幕對(duì)角線分別為540 mm、528 mm、540.9 mm；校準(zhǔn)亮度分別為 500 cd/m2、500 cd/m2、500 cd/m2。為了實(shí)現(xiàn)圖像顯示一致性的要求，3種顯示器都進(jìn)行了基于Barten模型的DICOM校正，且均使用同樣的圖像閱讀軟件（東軟Neusoft研發(fā)），該軟件將圖像密度采樣率的210位灰階降低為28位進(jìn)行顯示，同時(shí)由于胸部影像圖空間采樣率基本為7 MP左右，大于顯示器的顯示矩陣，該軟件還會(huì)對(duì)圖像橫向和縱向的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙線性插值進(jìn)行壓縮顯示。所有顯示器均調(diào)至最適宜讀圖亮度—500 cd/m2，且距離地板的高度相仿。直接數(shù)字化X線攝影（direct digital radiognaphy，DR）系統(tǒng)為Kodak公司的DR 7500，投照條件為115 kV、2.0～2.5 mAs，物片距為180 cm，探測(cè)器的像素點(diǎn)距為 143 μm；CT為 Philips公司的 Brilliance 64層CT，掃描參數(shù)為 120 kV、150～180 mA，螺距為 1.1，層厚和間隔均為3 mm；室內(nèi)正常的熒光燈照明。

1.1.2 病例資料的選擇：從本院圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng) （picture archiving and communication system，PACS）中在線搜尋2007年10月至2008年4月有胸部后前位DR和CT的影像資料（兩者檢查時(shí)間差不超過(guò)7 d），滿足如下條件：（1）CT證實(shí)有結(jié)節(jié)的DR圖像；（2）DR疑似有結(jié)節(jié)但CT證實(shí)無(wú)結(jié)節(jié)或證實(shí)為淡片狀炎癥的DR圖像；（3）胸部DR和CT均無(wú)結(jié)節(jié)表現(xiàn)的DR圖像。將前者劃為陽(yáng)性組，后兩者劃為陰性組，疑似病例主要目的是起干擾作用。結(jié)果在6萬(wàn)多幅胸部DR圖像中尋到符合條件的93例，其中陽(yáng)性組38例，疑似結(jié)節(jié)病例32例，正常病例23例。陽(yáng)性組按結(jié)節(jié)直徑大小分為0.3～7.1 mm組（A組，19例）和7.5～1.9 mm組（B組，19例）2組，其中A組男8例，女11例，年齡4.0～76.0歲，平均年齡46.7歲，結(jié)節(jié)平均直徑5.5 mm；B組男10例，女9例，年齡20.0～72.0歲，平均年齡51.1歲，結(jié)節(jié)平均直徑10.7 mm。

1.2 操作方法

請(qǐng)放射科3名高年資醫(yī)師（主任或副主任醫(yī)師，工作年限>10年）參與讀圖，所有醫(yī)師的矯正視力均為1.0以上，以上3名醫(yī)師均未參與前期病例資料的選取，且是同年資醫(yī)師中日常工作狀態(tài)比較穩(wěn)定的。3名醫(yī)師分別在3種不同分辨率的顯示器上集中進(jìn)行3次獨(dú)立讀圖，每次讀圖期間醫(yī)師順序、顯示器類型順序、病例樣本順序均為隨機(jī)排序，且每2次讀圖的時(shí)間間隔在1周以上，主要目的是消除同一醫(yī)師2次讀圖期間學(xué)習(xí)的相互影響［2］。醫(yī)師讀圖不限時(shí)，不限制使用圖像后處理工具，盡量與平時(shí)實(shí)際工作條件相同，本研究不考慮限制使用圖像后處理工具的情況。

對(duì)肺部結(jié)節(jié)有無(wú)的評(píng)判采用5等分法［3～5］，具體是：肯定有，肺野中可見(jiàn)直徑＜3 cm、類圓形、密度比周圍組織高的病灶，評(píng)分5分；可能有，肋骨及肺紋理重疊中高度疑似有肺內(nèi)結(jié)節(jié)，評(píng)分4分；不確定，密度差別小、重疊因素多，無(wú)法判斷結(jié)節(jié)影存在與否，評(píng)分3；可能無(wú)，肋骨及肺紋理重疊中局部密度略增高，但結(jié)節(jié)的可能性比較小，評(píng)分2；肯定無(wú)，確定肺內(nèi)無(wú)結(jié)節(jié)，評(píng)分1。每名醫(yī)師給出每幅圖像在特定顯示器上表現(xiàn)出的相應(yīng)等級(jí)的分?jǐn)?shù)，并記錄所見(jiàn)病灶的位置。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

仔細(xì)記錄每位醫(yī)師的診斷結(jié)果，并與CT證實(shí)的結(jié)節(jié)位置進(jìn)行比對(duì)，若醫(yī)師未正確描述結(jié)節(jié)位置，統(tǒng)計(jì)時(shí)按“可能無(wú)”處理［3］。統(tǒng)計(jì)分析前對(duì)采集到的數(shù)據(jù)做如下預(yù)處理：分別計(jì)算2 MP、3 MP、5 MP顯示器上各醫(yī)師的平均分，采用平均評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

采用SPSS13.0繪制受試者操作特性（receiver operating characteristic，ROC）曲線，計(jì)算曲線下的面積（area under curve，AUC），不同診斷效能的比較用Z檢驗(yàn)（均為雙側(cè)檢驗(yàn)），P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

在不同分辨率的顯示器上識(shí)讀兩組肺結(jié)節(jié)的結(jié)果見(jiàn)表1所示。

識(shí)讀A組或B組肺部結(jié)節(jié)時(shí)，隨著顯示器分辨率的提高，代表醫(yī)師診斷效能的參數(shù)AUC有所增加，在5 MP影像診斷顯示器上AUC最大，但Z檢驗(yàn)表明，各顯示器之間診斷效能比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（識(shí)讀A組結(jié)節(jié)時(shí)，2 MP和3 MP顯示器之間診斷效能比較的Z值為0.370，3 MP和5 MP之間為0.526，2 MP和5 MP之間為0.884；在識(shí)讀B組結(jié)節(jié)時(shí)，2 MP和3 MP之間的Z值為0.240，3 MP和5 MP之間為0.203，2 MP和5 MP之間為0.448，P均>0.05）；在各同分辨率的顯示器上識(shí)讀B組結(jié)節(jié)的AUC比A組要高，但Z檢驗(yàn)表明診斷效能兩兩比較，差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（在2 MP顯示器上A組和B組之間診斷效能比較的Z值為1.617，3MP顯示器為 1.562，5 MP 顯示器為 1.363，P 均>0.05）。以上結(jié)果表明：在不同分辨率的醫(yī)用單色液晶顯示器上檢測(cè)兩組不同物理尺寸的結(jié)節(jié)時(shí)，診斷效能比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 在不同分辨率的顯示器上識(shí)讀兩組肺結(jié)節(jié)的AUCTab.1 The AUC for the nodular detection of A and B groups on the displays with different resolutions

3 討論

ROC來(lái)源于信號(hào)檢測(cè)理論［6］，是一種廣泛應(yīng)用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，該理論早期用于比較不同雷達(dá)之間的差異，Lee Lusted于1960年首先將該理論應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷，由于ROC曲線法不固定分類界值，同時(shí)允許中間狀態(tài)存在，更符合實(shí)際情況，所以現(xiàn)已成為影像檢查技術(shù)和影像診斷方法效能評(píng)價(jià)的客觀標(biāo)準(zhǔn)。AUC表明了該診斷實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度的大小，其值越大說(shuō)明該診斷試驗(yàn)的準(zhǔn)確度越高。采用ROC曲線法可對(duì)一個(gè)放射診斷系統(tǒng)的效能作出評(píng)價(jià)，也可對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的診斷系統(tǒng)的效能作出比較，在目前放射學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)和新方法不斷出現(xiàn)的情況下顯得尤其重要。

挑選合適空間分辨率的顯示器時(shí)應(yīng)充分考慮圖像本身的采樣分辨率，無(wú)論在低分辨率的顯示器上顯示高分辨率的圖像；還是在高分辨率的顯示器上全屏幕顯示低分辨率的圖像，都會(huì)通過(guò)軟件處理來(lái)對(duì)畫面的數(shù)據(jù)進(jìn)行改動(dòng)［7］。由于胸部DR影像的分辨率比較大，一般都大于5 MP，所以應(yīng)盡量挑選分辨率比較高的顯示器，以便最大程度顯示影像本身的原有數(shù)據(jù)，使得顯示效果接近實(shí)際效果。美國(guó)計(jì)算機(jī)在放射學(xué)中的應(yīng)用學(xué)會(huì)（the Society for Computer Application in Radiology）建議，以基本診斷為目的的影像工作站，其監(jiān)視器應(yīng)為肖像型，分辨率不得少于2 K×2 K。我國(guó)PACS起步較晚，診斷的準(zhǔn)確性與否一直未引起放射學(xué)界的足夠重視，處于經(jīng)濟(jì)上的考慮，不少醫(yī)院盲目采用空間分辨率1 024×1 280或1 024×768的顯示器，殊不知這要冒降低診斷精度的風(fēng)險(xiǎn)。

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明隨著醫(yī)用單色液晶顯示器分辨率的增加，識(shí)讀不同尺寸的肺結(jié)節(jié)時(shí)AUC有不同程度的增加，尤其對(duì)于直徑為0.3～7.1 mm的結(jié)節(jié)變化更大，這說(shuō)明隨著顯示器分辨率的增加，放射診斷醫(yī)師降低了假陰性和假陽(yáng)性病例的數(shù)目，提高了病灶檢出的效能，同時(shí)也說(shuō)明顯示器分辨率的變化對(duì)小尺寸結(jié)節(jié)檢出效能的影響則更大，但不同分辨率顯示器之間比較差異卻無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)沒(méi)有限制使用影像后處理工具，數(shù)字圖像操作與調(diào)整是進(jìn)行數(shù)字圖像閱讀的一個(gè)非常自然的行為，只有這樣才能將數(shù)字圖像顯示的潛能完全挖掘出來(lái)，這可能是造成各個(gè)顯示器在觀測(cè)肺結(jié)節(jié)時(shí)沒(méi)有顯著性差異的重要原因，因?yàn)榍芭_(tái)后處理工具，尤其是放大工具，可以彌補(bǔ)顯示器分辨率太低的缺陷，國(guó)外也有對(duì)于精細(xì)診斷（如泌尿系小結(jié)石的檢測(cè)等）用1K和2K顯示器的檢出效能比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其在研究中也強(qiáng)調(diào)了使用后處理工具，尤其是放大工具［8］。

本研究結(jié)果和國(guó)內(nèi)吳杰［8］、王先運(yùn)等［9］及國(guó)外Usami等［10］的研究結(jié)果相同，與程勇［3］的研究成果不完全一致。國(guó)內(nèi)外關(guān)于不同分辨率的顯示器對(duì)放射診斷準(zhǔn)確度影響的研究基本為彩色和單色顯示器之間的比較、LCD和CRT顯示器之間的比較、不同品牌的醫(yī)用顯示器之間的比較，筆者認(rèn)為該試驗(yàn)結(jié)論除了受顯示器分辨率的影響外還受到其他物理參數(shù)的影響，比如亮度、調(diào)制傳遞函數(shù)、眩光等，即試驗(yàn)結(jié)論不足以說(shuō)明完全是由顯示器分辨率的不同引起的。而本研究使用了同一品牌的醫(yī)用單色液晶顯示器，該顯示器物理尺寸的近似性、顯示亮度一致性和調(diào)制傳遞函數(shù)的同向性等，是優(yōu)于其他類似實(shí)驗(yàn)的一個(gè)最顯著的地方，表明本研究對(duì)顯示器其他各個(gè)影響因素的控制更為嚴(yán)格，即該放射系統(tǒng)的診斷效能主要受顯示器分辨率的影響和結(jié)節(jié)直徑大小的影響，而其他額外因素影響較小。

本實(shí)驗(yàn)僅對(duì)不同分辨率的單色液晶顯示器對(duì)胸部DR影像圖上結(jié)節(jié)識(shí)別的影響進(jìn)行了初步的研究，結(jié)果表明在不限制圖像后處理工具的情況下，使用不同分辨率的醫(yī)用單色液晶顯示器識(shí)讀不同尺寸肺結(jié)節(jié)時(shí)診斷效能相當(dāng)。今后應(yīng)在此基礎(chǔ)上加大研究的寬度與深度，以便更好指導(dǎo)醫(yī)院顯示器的合理規(guī)劃，在保證對(duì)不同疾病的影像診斷高準(zhǔn)確率的前提下，購(gòu)買那些性能更加可靠穩(wěn)定但價(jià)格相對(duì)便宜的顯示器，滿足“高效率，低成本”的醫(yī)學(xué)影像工作站的購(gòu)置原則。

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