随着医学影像检查技术的发展, 模拟成像方式已经逐渐被数字成像方式所替代, 随之, 图像的存储和显示以及影像的阅读方式也发生了根本性的改变-硬阅读向软阅读的转变。目前, CT、M R、DSA、U/S、GI甚至X射线摄影检查都已经实现了通过软阅读而对疾病进行诊断, 因此熟练掌握软阅读的特性、合理使用软阅读的图像显示技术就变得非常关键, 甚至决定了诊断的正确率。

1 阅读方式分类

目前, 影像阅读方式可分为硬拷贝阅读和软拷贝阅读。所谓硬阅读, 即传统的以胶片为介质的图像阅读方式。硬拷贝阅读以胶片为介质, 集图像采集、显示、存储和传递功能于一体。软拷贝阅读是指在工作站图像显示屏上观察影像, 以各种类型的显示器为介质进行疾病诊断的方式。图像的显示效果、储存方式以及图像的利用效率等都得到了最大程度的利用。

2 硬拷贝阅读

硬阅读以胶片为介质, 所获得的图像是相对固定的, 所包含的信息量也是不可调节的, 即无图像的后处理功能。CT、MR、DSA、U/S、X射线摄影检查以及其他形式的检查图像无论是通过湿式、干式激光打印机、热敏打印机还是传统的卤化银成像方式经过显影、定影而以胶片为载体得到的图像都是不可调节的。因为胶片集采集、显示、储存和传递于一体, 因此限制了其中某单一功能的改进, 图像显示的形式单一, 且不宜长时间储存而且所占储存空间巨大。图像的查找繁琐、工作量大, 造成人力、物力不必要的浪费。一旦图像损坏、丢失则无法再重新获得图像, 给疾病的诊断治疗造成不可挽回的损失。最大的缺憾是无法实现图像信息多处、同时、异地共享。但是硬阅读也有其独特的优点, 如对阅读环境的要求较低、价格低廉、图像的等大尺寸显示易于不同年龄、视力的诊断者观察等。

3 软拷贝阅读

由于成像方法的改进, 除了在成像质量方面有明显改善外, 图像数量也急剧增加。例如随着多层CT的问世, 每次CT检查的图像可多达千幅以上, 因此, 无法想象用传统方法能读取这些图像中蕴含的信息。近年来, 随着医学影像数字化图像的份额不断增加, 在显示器屏幕上进行的"软阅读"正在逐渐显示出其无可比拟的优越性。而且软阅读可以充分利用设备的图像后处理功能。在CR的胸椎检查中, 通过窗口技术的调整, 在适合观察肺野的图像中可发现肺癌病灶; 在CR尿路检查中, 通过窗口技术的调整可发现与腰椎横突重叠的输尿管结石等; 在脏器间密度差别悬殊的胸部影像, 由于数字成像较宽的动态范围(达5个数量级), 可在同一幅图像中清晰显示肺野、纵膈及脊柱; 这在传统的模拟像(动态范围仅2个数量级)中是无法在同一幅图像中显示的。

目前数字成像设备被赋予了各种后处理功能。如CT的多平面重建(multiplanar reformation, MPR)、曲面重建(curved planar reformation, CPR)技术、遮蔽表面显示(shaded surface display, SSD)技术、最大强度投影(maximum intensity Projection, MIP)技术、最小强度投影(minimum intensity projection, MinIP)技术、容积再现(volume rendering, VR)技术、表面透视显示(ray sum display)技术、CT导航仿真内窥镜(virtual endoscopy, VE)技术; M R的多平面重建(MPR)和曲面重建(CPR)、最大强度投影(MIP)技术、表面再现(surface rendering, SR)技术、容积再现(V R)技术、M R导航仿真内窥镜(V E)技术、脑功能成像(FMRI)技术、MR灌注(perfusion)成像技术、MR波谱(MR spectroscopy, MRS)技术、流动定量(Qflow)技术; DSA的快速旋转的三维成像技术、4维导航仿真内窥镜显示技术、能量减影技术等只有在软阅读的后处理工作站上才能实现^[1]。上述后处理技术, 有效地扩展了CT、MR、DSA成像的功能。美国的Edidame研究小组开发了颅脑外科计算机虚拟可视化系统, 将CT MR 2种不同模态的图像进行配准融合, 可以在同幅图像中提供可视化程度更高、信息更丰富且有助于临床诊断与治疗较精确的定位及作进一步的观察。图像融合后较之单纯观看CT、MR等某种图像对病变发展趋势的分析以及治疗后效果的评价具有更大的优越性。图像融合的关键是图像的空间配准, 在二维图像融合中首先要在两组图像中有一系列切面中确定出对应的层面。即找出配对的层面, 然后对这些层面各对应点进行转换; 将第1幅图像的层面映射到第2幅图像的对应层面上。另外被称为X射线摄影技术革命的由模拟成像向数字成像的转变也基本实现, 传统的X射线检查技术也具有了丰富的图像后处理功能, 大大提高了检查效率。

以上各种技术的处理以及图像的显示都是在图像显示介质-图像后处理工作站——显示器上实现的, 因此显示器的功能直接决定了图像的显示效果。不同的医学图像对数字化的精度要求也不同, 常见有:对X射线胸片、乳腺X射线图像, 几何精度要求为2 k以上, 灰阶分辨率为1 024级至4 096级; 对CT、MRI图像, 几何精度为512 ×512, 灰阶分辨率为4 096级; 对超声、内窥镜图像, 几何精度为320~512, 灰阶为256级彩色图像, 这类图像还需要是16~30幅/秒连续的动态图像; 对病理图像, 几何精度为512×512或1 k×1 k, 具有灰阶分辨率为256级的彩色图像。这就导致对于不同的医学图像, 对图像再现设备的要求也不同, 我们目前所使用的微机显示器能够显示大部分图像, 如CT、M RI、超声、内窥镜等。而一些X射线检查, 如肺片、乳腺检查等, 则需要有高清晰度显示器来显示2 k或4 k的图像。

目前主要有两大类的图像显示器:液晶显示器(LCD)和阴极射线管显示器(CRT), 二者又各具特点。有学者对二者的显示特性进行了相关的研究发现, 高分辨率的LCD和CRT对肺内孤立性小结节进行显示比较, 所有患者都是经过CT金标准确诊。二者的ROC分别为0.8901±0.0259和0.8716 ±0.0266 (P >0.05)。但是二者在阅读时间上没有明显的差别, 因此在显示肺内孤立性小结节时LCD要优于CRT^[2]。

4 硬阅读与软阅读的比较

在图像的后处理功能上, 二者存在着根本性的差异; 在相同性质的疾病检出上二者也有区别。如对预先设置的肺内细线结构的末端进行回忆性的研究发现, 使用硬阅读的方式(胶片影像阅读)其正确率是66.7%, 而软阅读的正确率是95.6%, 二者之间的差别达28.9%^[3]。采用硬阅读10-bit 3 520 ×4 280像素的腹部CR影像被打印到35.6 cm ×43.2 cm英寸的胶片上; 而软阅读时该图像被显示在43.2 cm、1 024 ×1 280像素的监视器上, 对腹部结石的检出正确率率分别是70.8%和62.4%, 但是软阅读的时间却比硬阅读所需时间长^[4]。在对乳腺癌的检出比较发现, 硬阅读和软阅读没有特别大的差异^[5]。在显示乳腺细小钙化和小结节时, 硬阅读和软阅读也没有明显的差异, 硬阅读和软阅读的正确率分别为67%和68%^[6]。

软拷贝可以对图像进行一定比例的压缩处理(如JPEG压缩10倍)并不影响诊断的正确率, 但却能大大地节约储存空间, 提高图像的传输速度等^[7]。

5 未来阅读方式的发展

只要图像的格式标准符合DICOM 3.0, 随着RIS、HIS、PACS等系统的完善, 远程教育、远程会诊等会变成现实, 软阅读方式也会得到进一步的发展、改进。