数字病理学显示器的性能测评:不同等级显示器的差异与应用启示

【字体: 时间:2025年03月16日 来源:Journal of Imaging Informatics in Medicine

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  为评估医学级(MG)和商用现货(COTS)显示器性能,研究人员开展模拟测试,发现 MG 显示器表现更优,强调定期校准的重要性。

  数字病理学(Digital Pathology,DP)作为一项颠覆性技术,正逐步改变病理学的诊断方式。它通过将传统玻璃切片数字化,转化为数字图像,医生可在显示器上远程查看、操作这些图像,还能进行图像分析、远程会诊等。这不仅方便了病理资料的存档与查阅,还为医学研究提供了新的途径。然而,与发展成熟的放射学相比,数字病理学显示器的相关研究却十分有限。在实际应用中,显示器的性能直接影响医生对病理图像的观察和诊断,可究竟什么样的显示器更适合数字病理学诊断?不同类型显示器在长期使用过程中又会有怎样的表现?这些问题一直困扰着病理学界。
为了解决这些问题,来自意大利、美国等多个国家科研机构的研究人员,包括 Stefano Marletta、Alessandro Caputo 等,开展了一项针对数字病理学显示器性能的研究,相关成果发表在《Journal of Imaging Informatics in Medicine》上。

研究人员采用了模拟数字病理学诊断工作流程的压力测试方法,对不同类型的显示器进行评估。在实验设备选择上,他们挑选了 4 种全新的显示器,其中 3 种为医学级(MG)显示器(Barco MDPC - 8127、Barco MDRC - 8132 和 LG 32HL512D),1 种为非医学级商用现货(COTS)显示器(Samsung Odyssey G55T)。在实验环境设置方面,所有显示器都被安置在同一房间,保证测试条件相同。正式测试前,对显示器进行基线校准,随后利用美国物理学家协会(AAPM)的多种测试图案,来评估显示器的亮度、对比度、显示均匀性等性能指标。在为期 1 个月的测试中,每天让显示器连续播放 8 小时数字病理学视频,模拟病理学家的日常使用场景,并每天收集数据进行分析。

研究结果如下:

  • 空间分辨率:通过 TG18 - QC 图案每日检测发现,所有显示器均未出现几何失真或分辨率损失的情况。这一结果对于数字病理学至关重要,因为在诊断过程中,维持图像的几何准确性和分辨率,才能精准观察细胞边界、细胞核等细微结构,确保诊断的准确性。
  • 最大亮度和对比度:在最大亮度方面,Display 1 表现最佳,可达 ,其余显示器亮度依次为 Display 3 、Display 4 、Display 2 。且各显示器亮度波动较小,这对保持稳定的诊断图像质量十分关键。对比度上,Display 4 表现突出,对比度达到 ,超过其制造商宣称的值;Display 1 的对比度为 ,接近预期;而 Display 2 和 Display 3 的对比度分别为 ,低于规定值,主要原因是峰值亮度的变化。
  • 亮度均匀性:在使用 TG - UNL10 图案测试时,Display 1、Display 2 和 Display 3 表现相近,但也存在统计学差异,且随着时间推移,它们的均匀性分别变化了 3.8%、2.6% 和 5.3%。Display 4 的均匀性较差,且变化为 4.9%。在其他测试图案(如 TG - UNL80、类似苏木精和伊红染色图案)测试中,Display 1 的均匀性表现依然最佳,而其他显示器的表现也各有差异,且部分显示器在测试期间均匀性有所变化。
  • 颜色对比度和灵敏度:在苏木精和伊红对比测试中,Display 1 在检测低对比度区域表现出色,能清晰显示更多方块。在 POUQA 启发的颜色测试中,所有显示器都满足最低对比度要求,其中 Display 3 表现最优,能检测到最小尺寸为 8 像素的数字。
  • 炫光和对比度细节:在 TG18 - GVN 图案测试中,Display 1、Display 2 和 Display 3 能清晰显示所有五个低对比度圆圈,Display 4 只能显示四个,但也满足最低要求。在其他测试(如 TG18 - AD、TG18 - BR)中,前三者在检测对比图案和细节方面表现优于 Display 4 。
  • 噪声和小物体可见性:通过 TG - 18 AFC 图案测试,Display 1 检测细微细节能力最强,能检测到所有 16 个点;Display 3 经锐度调整后表现提升;Display 2 稳定检测 15 个点;Display 4 虽有改进,但仍落后于其他显示器。
  • 自动细胞计数:自动细胞计数测试显示,Display 1 和 Display 2 表现相似,细胞计数分别为 ;Display 3 略低,为 ;Display 4 表现较差,仅为 ,且与其他显示器存在统计学差异,这表明它可能会遗漏对准确细胞检测和计数至关重要的细微特征。

研究结论与讨论部分指出,数字病理学显示器的性能受其质量和技术规格影响,在老化过程中表现各异。总体而言,医学级(MG)显示器在关键参数上表现优于商用现货(COTS)显示器,但 COTS 显示器在处理常规病理任务时也能达到令人满意的效果。不过,所有显示器的亮度均匀性在测试期间都出现了不同程度的变化,这凸显了定期进行显示器质量检查的重要性,以避免因显示器老化影响数字病理学诊断的准确性。

这项研究为数字病理学显示器的选择和使用提供了重要参考。尽管研究存在一定局限性,如实验环境光照强度与实际工作环境有差异、部分设备未校准等,但作为该领域的开创性研究,它为后续研究奠定了基础。未来还需进一步开展研究,明确显示器老化对数字病理学诊断准确性的具体影响,制定更完善的显示器性能验证协议,建立更有效的质量保证体系,以推动数字病理学技术的发展,提升病理诊断的准确性和可靠性。
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