远程放射学中影像胶片处理和质量评价的初步研究
作者：王良 李勇航 王克明 干芸根 徐大勇 向葵 侯中锋
单位：王良、王克明、干芸根、徐大勇、向葵 深圳市儿童医院放射科 518026；李勇航 深圳蛇口通讯公司；侯中锋 深圳安科公司
关键词：放射学信息系统；X线胶片；评价研究
中华放射学杂志991209摘要：目的 研究影像胶片处理以达到远程放射学的要求。方法 运用数字化扫描仪对病人3张骨盆X 线平片、78张骨盆MRI激光胶片和1张含有病人体征信息的普通彩色照片进行扫描。以普通的个人计算机586/MMX166型和HP 5100C型扫描仪为硬件平台，操作系统使用WIN95，采用Photoshop 5.0作为应用处理软件。采集、处理压缩并存储图像数据,建立文件。通过Modem(调制解调器)经PSTN(公共交换电话网)向异地医院传输，传输方式使用Internet。异地医院接收到文件之后，通过Photoshop或其他图像浏览软件将图片打开，异地医学专家根据图像信息提供诊疗意见。将异地医院经计算机接收的会诊图像(软拷贝组)与原影像胶片(硬拷贝组)进行质量差异统计学分析。结果影像胶片经数字化、计算机和电话线成功实现了异地传输。软拷贝组质量一般,能为诊断提供信息。硬拷贝组更准确。软拷贝组与硬拷贝组质量具有极显著性差异(U=44.72, P<0.01)。结论 本研究影像胶片处理基本达到远程放射学的要求,但需进一步完善。
, 百拇医药
Radiograph film processing and quality evaluation in teleradiology
WANG Liang , LI Yonghang, WANG Keming, et al.
Department of Radiology, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen 518026
Abstract Objective To explore radiograph film processing in order to satisfy teleradiology. Methods3 pelvic X-ray films，78 pelvic MRI laser films and 1 color film containing patient′s physical signs were digitized, compressed using a digital workstation and transmitted to a hospital over a standard telephone line of PSTN. The quality evaluation of conventional films and transmitted teleradiology images were done by two experienced radiologists.Results The radiograph films were digitized, compressed, transmitted to the hospital successfully and received, decompressed and displayed in a personal computer successfully. The transmitted teleradiology images did not significantly affect clinic diagnosis. The transmitted teleradiology images were not as precise as the conventional films. The quality of the transmitted teleradiology images was statistically inferior to that of the conventional films (U=44.72，P<0.01).Conclusion Teleradiology systems permit remote expert consultation. The radiograph film processing satisfy teleradiology need，but further improvement is necessary.
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Key words Radiology information system X-ray film Evaluation studies
影像胶片的处理传输和质量评价是远程放射学的重要内容。目前我国对此研究较少[1]。我们对病人3张骨盆X 线平片、78张骨盆MRI激光胶片和1张含有病人体征信息的普通彩色照片进行数字化处理、网络传输和图像质量评价。现将这一研究的初步结果报告如下。
材料与方法
1.图像胶片的数字化处理和传输：运用数字化扫描仪对病人3张骨盆X线平片、78张骨盆MRI激光胶片和1张含有病人体征信息的普通彩色照片进行扫描。以普通的个人计算机[586/MMX166、32 M内存、4.3 G硬盘、33.6 K调制解调器(Modem)]和HP 5100C型扫描仪为硬件平台，操作系统使用WIN95，采用Photoshop 5.0作为应用处理软件。HP 5100C型扫描仪的光学分辨率可达600 DPI×1 200 DPI(dots per inch ,DPI)30位全彩色，A4幅面扫描。扫描过程不使用拼接。扫描之后的文件格式为TIFF(tagged image format file，标志图像文件格式)，通过Photoshop对图像数据处理，并将其转存为JPEG(joint photographic expert group,联合图片专家组)格式的文件。直接用Photoshop的Grayscale色系来存储数据。处理后文件大小为4.48 Mb(兆字节),压缩率为1：20，转换时间约为5秒。图像存储在硬盘。彩色照片的采集图像同时储存在1.44 M软盘。通过Modem经公共电话交换网(PSTN)向异地医院传输，传输速率为33.6 Kbps，传输时间约为18分钟。传输方式使用Internet，通过Email或FTP(file transfer protocol,文件传输协议)来传输。异地医院接收到文件之后，通过Photoshop或其他图像浏览软件将图片打开。异地医学专家根据图像信息提供诊疗参考意见。
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2.图像质量的评价：由2位有经验的放射学专家独立地对以上82张影像胶片(硬拷贝组)及其相应的异地医院计算机屏幕显示的82幅图像(软拷贝组)进行阅读评分，影像质量的分数判断标准如下：1分：图像等级为差，不能清晰显示解剖结构，不足以做出诊断；2分：图像等级为一般，能够显示解剖结构和病灶特征，较模糊，能为诊断提供信息；3分：图像等级为好，能够清晰显示解剖结构和病灶特征，能够做出准确诊断。统计使用U检验，比较硬拷贝组及软拷贝组的图像质量差异。
结果
影像胶片经数字化、计算机和电话线成功实现了异地传输。
1.X线软拷贝图像显示情况：可见骶尾部手术放置的银夹，但骨盆的正常结构较模糊。MRI软拷贝图像显示出术后病理证实的内胚窦瘤的大小(15 cm×8 cm×5 cm)和形态(明显分叶状)，骨盆的正常结构较模糊。彩色照片软拷贝图像显示出以上内胚窦瘤病人的右臀部突出、宽大。
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2.图像质量的评分结果：由2位放射学专家分别评价打分后的平均分数±标准差，软拷贝组的平均图像分数为1.957±0.053，影像质量一般。硬拷贝组的平均图像分数为2.957±0.041，影像质量好。软拷贝组与硬拷贝组质量具有极显著性差异(U=44.72，P<0.01)。
讨论
1.远程放射学及其影像胶片处理的临床意义：远程放射学是指将现代医疗手段与先进的计算机、通讯技术相结合将放射学图像及医学资料通过网络传输到异地显示或摄片，用于放射专家的诊断、教学和研究以及远程会议、继续教育等[1]。意义在于使放射学突破了时间、空间的限制。影像胶片的处理传输是远程放射学的重要内容。适用于普通X线平片、不带DICOM(医学数字影像传输)标准接口的数字影像设备和照片等。
2.远程放射学中影像胶片处理的技术问题：涉及到图像数据的采集、储存、传输、解压缩、处理和显示等技术环节。本研究图像数据的采集使用HP 5100C型扫描仪，为电荷耦合器件读取(CCD)系统，能够提供较高的空间分辨率，价格相对便宜，但对比度和灰度分辨率稍差。对于图像数字化程度的要求，一些学者认为像素最小数字化程度大小为0.2 mm,即能满足准确诊断，当达到12 bits /像素时，图像的对比度为最佳，能充分表现出传统X线片的光密度范围[2] 。HP 5100C型扫描仪的光学分辨率达600 DPI×1 200 DPI，最高分辨率为2 400 DPI，30位全彩色，10位灰阶，基本符合要求。MRI、CT图像采用的是灰度模式影像，目前MRI、CT多用212级灰度(即层次)。我们扫描图像并以Grayscale灰度色系28级灰度来存储图像足以满足层次要求。本研究采用目前公认的JPEG图像压缩标准和有损型 (loss) 图像数据压缩。如1张586 K的TIFF文件转成JPEG文件后，只有29 K，压缩率接近1：20。缺点在于有少量数据信息的丢失并不可逆,若压缩率过大则可能产生块状伪影。所以我们将扫描后的TIFF文件通过Photoshop转存为JPEG文件，压缩率为1∶20。直接用Photoshop的Grayscale色系来存储图像数据，可极大地减少储存空间，并可节约传输时间。若图像传输前，用WINZIP或其他软件打包压缩成自解压文件，可进一步缩短传输时间。图像可存储在硬盘或可读写光盘内，少量数据可同时储存在软盘内。图像的传输依赖于对通讯网络的选择。采用的Modem经PSTN向异地传输，方式可采用点对点或Internet。点对点为长途传输(异地)，费用高，线路质量无法得到保证。Internet则较实用、价廉，成本相对低得多。所以我们使用Internet，通过Email或FTP来传输。由于带宽、环境等因素影响PSTN传输质量与效率，数据量大的图像传输不能达到实时传输。假如将来条件成熟，我们考虑实时传输时，可采用ISDN(综合业务数据网)、T1(频带宽度1.544 Mbps)等方式。异地医学专家通过Photoshop或其他图像浏览软件将图片打开,根据图像信息提供诊疗参考意见。
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3.远程放射学的影像质量评价：本研究软拷贝图像能够显示解剖结构和病灶特征，能为诊断提供信息，但较模糊，质量逊于原胶片图像(P<0.01)，原因涉及到图像数据的采集、储存、传输、解压缩和显示等各个技术环节。目前要想使图像数据毫无丢失是做不到的[1]。只有通过改进以上环节，才能提高传输图像的质量。有人为此做了研究，如Bolle等[3]介绍一种预处理算法(preprocessing algorithm)，以改善图像质量。
参考文献
1 宋健宁. 浅谈远程放射学. 中华放射学杂志, 1998,32:3-4.
2 Goldberg MA. Teleradiology and telemedicine. Radiol Clin North Am,1996, 34: 647-664.
3 Bolle SR, Sund T, Stormer J. Receiver operating characteristic study of image preprocessing for teleradiology and digital workstations. J Digit Imaging, 1997,10:152-157.
收稿：1999-06-02, 百拇医药
单位：王良、王克明、干芸根、徐大勇、向葵 深圳市儿童医院放射科 518026；李勇航 深圳蛇口通讯公司；侯中锋 深圳安科公司
关键词：放射学信息系统；X线胶片；评价研究
中华放射学杂志991209摘要：目的 研究影像胶片处理以达到远程放射学的要求。方法 运用数字化扫描仪对病人3张骨盆X 线平片、78张骨盆MRI激光胶片和1张含有病人体征信息的普通彩色照片进行扫描。以普通的个人计算机586/MMX166型和HP 5100C型扫描仪为硬件平台，操作系统使用WIN95，采用Photoshop 5.0作为应用处理软件。采集、处理压缩并存储图像数据,建立文件。通过Modem(调制解调器)经PSTN(公共交换电话网)向异地医院传输，传输方式使用Internet。异地医院接收到文件之后，通过Photoshop或其他图像浏览软件将图片打开，异地医学专家根据图像信息提供诊疗意见。将异地医院经计算机接收的会诊图像(软拷贝组)与原影像胶片(硬拷贝组)进行质量差异统计学分析。结果影像胶片经数字化、计算机和电话线成功实现了异地传输。软拷贝组质量一般,能为诊断提供信息。硬拷贝组更准确。软拷贝组与硬拷贝组质量具有极显著性差异(U=44.72, P<0.01)。结论 本研究影像胶片处理基本达到远程放射学的要求,但需进一步完善。
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Radiograph film processing and quality evaluation in teleradiology
WANG Liang , LI Yonghang, WANG Keming, et al.
Department of Radiology, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen 518026
Abstract Objective To explore radiograph film processing in order to satisfy teleradiology. Methods3 pelvic X-ray films，78 pelvic MRI laser films and 1 color film containing patient′s physical signs were digitized, compressed using a digital workstation and transmitted to a hospital over a standard telephone line of PSTN. The quality evaluation of conventional films and transmitted teleradiology images were done by two experienced radiologists.Results The radiograph films were digitized, compressed, transmitted to the hospital successfully and received, decompressed and displayed in a personal computer successfully. The transmitted teleradiology images did not significantly affect clinic diagnosis. The transmitted teleradiology images were not as precise as the conventional films. The quality of the transmitted teleradiology images was statistically inferior to that of the conventional films (U=44.72，P<0.01).Conclusion Teleradiology systems permit remote expert consultation. The radiograph film processing satisfy teleradiology need，but further improvement is necessary.
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Key words Radiology information system X-ray film Evaluation studies
影像胶片的处理传输和质量评价是远程放射学的重要内容。目前我国对此研究较少[1]。我们对病人3张骨盆X 线平片、78张骨盆MRI激光胶片和1张含有病人体征信息的普通彩色照片进行数字化处理、网络传输和图像质量评价。现将这一研究的初步结果报告如下。
材料与方法
1.图像胶片的数字化处理和传输：运用数字化扫描仪对病人3张骨盆X线平片、78张骨盆MRI激光胶片和1张含有病人体征信息的普通彩色照片进行扫描。以普通的个人计算机[586/MMX166、32 M内存、4.3 G硬盘、33.6 K调制解调器(Modem)]和HP 5100C型扫描仪为硬件平台，操作系统使用WIN95，采用Photoshop 5.0作为应用处理软件。HP 5100C型扫描仪的光学分辨率可达600 DPI×1 200 DPI(dots per inch ,DPI)30位全彩色，A4幅面扫描。扫描过程不使用拼接。扫描之后的文件格式为TIFF(tagged image format file，标志图像文件格式)，通过Photoshop对图像数据处理，并将其转存为JPEG(joint photographic expert group,联合图片专家组)格式的文件。直接用Photoshop的Grayscale色系来存储数据。处理后文件大小为4.48 Mb(兆字节),压缩率为1：20，转换时间约为5秒。图像存储在硬盘。彩色照片的采集图像同时储存在1.44 M软盘。通过Modem经公共电话交换网(PSTN)向异地医院传输，传输速率为33.6 Kbps，传输时间约为18分钟。传输方式使用Internet，通过Email或FTP(file transfer protocol,文件传输协议)来传输。异地医院接收到文件之后，通过Photoshop或其他图像浏览软件将图片打开。异地医学专家根据图像信息提供诊疗参考意见。
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2.图像质量的评价：由2位有经验的放射学专家独立地对以上82张影像胶片(硬拷贝组)及其相应的异地医院计算机屏幕显示的82幅图像(软拷贝组)进行阅读评分，影像质量的分数判断标准如下：1分：图像等级为差，不能清晰显示解剖结构，不足以做出诊断；2分：图像等级为一般，能够显示解剖结构和病灶特征，较模糊，能为诊断提供信息；3分：图像等级为好，能够清晰显示解剖结构和病灶特征，能够做出准确诊断。统计使用U检验，比较硬拷贝组及软拷贝组的图像质量差异。
结果
影像胶片经数字化、计算机和电话线成功实现了异地传输。
1.X线软拷贝图像显示情况：可见骶尾部手术放置的银夹，但骨盆的正常结构较模糊。MRI软拷贝图像显示出术后病理证实的内胚窦瘤的大小(15 cm×8 cm×5 cm)和形态(明显分叶状)，骨盆的正常结构较模糊。彩色照片软拷贝图像显示出以上内胚窦瘤病人的右臀部突出、宽大。
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2.图像质量的评分结果：由2位放射学专家分别评价打分后的平均分数±标准差，软拷贝组的平均图像分数为1.957±0.053，影像质量一般。硬拷贝组的平均图像分数为2.957±0.041，影像质量好。软拷贝组与硬拷贝组质量具有极显著性差异(U=44.72，P<0.01)。
讨论
1.远程放射学及其影像胶片处理的临床意义：远程放射学是指将现代医疗手段与先进的计算机、通讯技术相结合将放射学图像及医学资料通过网络传输到异地显示或摄片，用于放射专家的诊断、教学和研究以及远程会议、继续教育等[1]。意义在于使放射学突破了时间、空间的限制。影像胶片的处理传输是远程放射学的重要内容。适用于普通X线平片、不带DICOM(医学数字影像传输)标准接口的数字影像设备和照片等。
2.远程放射学中影像胶片处理的技术问题：涉及到图像数据的采集、储存、传输、解压缩、处理和显示等技术环节。本研究图像数据的采集使用HP 5100C型扫描仪，为电荷耦合器件读取(CCD)系统，能够提供较高的空间分辨率，价格相对便宜，但对比度和灰度分辨率稍差。对于图像数字化程度的要求，一些学者认为像素最小数字化程度大小为0.2 mm,即能满足准确诊断，当达到12 bits /像素时，图像的对比度为最佳，能充分表现出传统X线片的光密度范围[2] 。HP 5100C型扫描仪的光学分辨率达600 DPI×1 200 DPI，最高分辨率为2 400 DPI，30位全彩色，10位灰阶，基本符合要求。MRI、CT图像采用的是灰度模式影像，目前MRI、CT多用212级灰度(即层次)。我们扫描图像并以Grayscale灰度色系28级灰度来存储图像足以满足层次要求。本研究采用目前公认的JPEG图像压缩标准和有损型 (loss) 图像数据压缩。如1张586 K的TIFF文件转成JPEG文件后，只有29 K，压缩率接近1：20。缺点在于有少量数据信息的丢失并不可逆,若压缩率过大则可能产生块状伪影。所以我们将扫描后的TIFF文件通过Photoshop转存为JPEG文件，压缩率为1∶20。直接用Photoshop的Grayscale色系来存储图像数据，可极大地减少储存空间，并可节约传输时间。若图像传输前，用WINZIP或其他软件打包压缩成自解压文件，可进一步缩短传输时间。图像可存储在硬盘或可读写光盘内，少量数据可同时储存在软盘内。图像的传输依赖于对通讯网络的选择。采用的Modem经PSTN向异地传输，方式可采用点对点或Internet。点对点为长途传输(异地)，费用高，线路质量无法得到保证。Internet则较实用、价廉，成本相对低得多。所以我们使用Internet，通过Email或FTP来传输。由于带宽、环境等因素影响PSTN传输质量与效率，数据量大的图像传输不能达到实时传输。假如将来条件成熟，我们考虑实时传输时，可采用ISDN(综合业务数据网)、T1(频带宽度1.544 Mbps)等方式。异地医学专家通过Photoshop或其他图像浏览软件将图片打开,根据图像信息提供诊疗参考意见。
, 百拇医药
3.远程放射学的影像质量评价：本研究软拷贝图像能够显示解剖结构和病灶特征，能为诊断提供信息，但较模糊，质量逊于原胶片图像(P<0.01)，原因涉及到图像数据的采集、储存、传输、解压缩和显示等各个技术环节。目前要想使图像数据毫无丢失是做不到的[1]。只有通过改进以上环节，才能提高传输图像的质量。有人为此做了研究，如Bolle等[3]介绍一种预处理算法(preprocessing algorithm)，以改善图像质量。
参考文献
1 宋健宁. 浅谈远程放射学. 中华放射学杂志, 1998,32:3-4.
2 Goldberg MA. Teleradiology and telemedicine. Radiol Clin North Am,1996, 34: 647-664.
3 Bolle SR, Sund T, Stormer J. Receiver operating characteristic study of image preprocessing for teleradiology and digital workstations. J Digit Imaging, 1997,10:152-157.
收稿：1999-06-02, 百拇医药