Lupenreine Darstellung

Bei der Betrachtung von digitalen Bildern aus Endoskopie, Röntgen oder anderen bildgebenden Verfahren ist neben der Detailgenauigkeit vor allem die Darstellungsqualität des Displays entscheidend. Sollen die Displays auch im OP oder anderen in hygienisch sensiblen Bereichen zum Einsatz kommen, ist zudem ein medizingerechtes Systemdesign mit hohen Ansprüchen an die Hygiene gefordert.

Zur Beurteilung der Darstellungsqualität eines Displays lassen sich subjektive und objektive Kriterien heranziehen. Zu den objektiven Kriterien wie Auflösung, Helligkeit und Kontrast sind in der DIN V 6868-57 und QS-RL zum Teil Mindestanforderungen definiert, an denen man sich orientieren kann. Dabei ist die Auflösung einer der zentralen Kennwerte für die Bildqualität. Im Bereich der Konsumelektronik ist Full-HD-Auflösung (1920 x 1080 Bildpunkte) das aktuelle Maß der Dinge. Die DIN V 6868-57 schreibt für die meisten Anwendungsfälle eine Bildmatrix von 1000 x 1000 vor. Dies zeigt deutlich, dass die Richtlinien hier nur das absolute Minimum angeben.
In der Praxis sollten sich Mediziner aber nicht mit der Erfüllung von Mindestanforderungen zufrieden geben. Schließlich bieten wirklich hochauflösende Displays sehr konturscharfe und detailreiche Aufnahmen. So können Ärzte, etwa bei endoskopischen Untersuchungen, selbst kleinste pathologische Veränderungen zuverlässig erkennen.
Die Auflösung ist aber längst nicht das einzige Merkmal, das die Bildqualität beeinflusst. Denn diese definiert zwar die Anzahl der Bildpunkte, aber noch nicht, wie viele Farben jeder einzelne davon darstellen kann. Für die Betrachtung medizinischer Aufnahmen werden häufig Displays mit 8 Bit Farbtiefe angeboten. Das entspricht 256 Helligkeitswerten oder Graustufen. Da der Mensch annähernd 900 verschiedene Graustufen unterscheiden kann, empfiehlt sich eine höhere Farbtiefe.
High-End-Displays bieten hierfür eine Farbtiefe von 10 Bit und bis zu 1024 Graustufen und stellen dadurch Graustufenbilder wie Röntgenaufnahmen deutlich präziser dar. Und auch auf Farbdarstellungen wirkt sich die höhere Farbtiefe positiv aus, etwa bei Endoskopie oder 3D-Renderings.
Die Bilder lassen sich mit 10 Bit in einem deutlich differenzierten Farbspektrum mit 1,07 Mrd. Farben (gegenüber 16,78 Mio. Farben bei 8 Bit) darstellen und bieten dem Betrachter so deutlich mehr Informationen.

Gutes Bild auch im OP

Damit der Nutzer die differenzierten Graustufen auch gut ablesen kann, sind zwei weitere technische Parameter von Bedeutung: die maximale Leuchtdichte (also die maximale Lichtstärke pro Fläche) sowie der Kontrast. Verfügt ein Display über hohe Leuchtdichte, lässt es sich auch bei starkem Umgebungslicht sicher ablesen. Bietet es zudem einen hohen Kontrastumfang, lassen sich Grautöne deutlich feiner unterscheiden. Laut DIN-Richtlinie muss die maximale Leuchtdichte bei Displays für die Betrachtung mindestens 120 cd/m² betragen. Der minimale Kontrastumfang muss zudem - je nach Anwendung - größer als 100:1 sein.
Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass sich das Umgebungslicht im Raum negativ auf den ablesbaren Kontrast des Bildschirms auswirkt. Daher sollten Displays in stark beleuchteten Arbeitsumgebungen, wie etwa OP-Sälen, deutlich mehr Leuchtdichte und Kontrastumfang aufweisen als von der DIN-Richtlinie vorgeschrieben. So ist gewährleistet, dass das medizinische Fachpersonal auch in diesen Arbeitsbereichen jederzeit alle relevanten Informationen ablesen kann. In der Praxis haben sich Kontrastumfänge von 1000:1 und Leuchtdichten von 400 cd/m² als besonders geeignet herausgestellt.
Bei der Beurteilung der Darstellungsqualität ist auch die Bildwahrnehmung, also der Mensch, entscheidend. Der Mensch nimmt gleichgroße Helligkeitsabstufungen in einem dunklen Bildbereich deutlicher wahr als in einem hellen. Während die linearen Helligkeitsabstufungen auf dem Display also technisch messbar sind, kann das menschliche Auge sie dennoch mitunter nicht wahrnehmen. Das kann dazu führen, dass der Arzt - trotz der eigentlich guten technischen Werte des Displays - nicht zuverlässig alle wichtigen Details auf der Aufnahme erkennen kann. Hinzu kommt, dass die Helligkeitskurven von Displays stark variieren - sogar bei Modellen der gleichen Baureihe.
An diesem Punkt setzt der DICOM-Standard an. Dieser definiert als Eichmaß eine Graustufenskala für Displays. Anhand dieser Wiedergabekennlinie wird jedem Helligkeitswert des Bildeingangsmaterials ein Helligkeitswert zugeordnet, den das Display anzeigen soll. Diese abgestrahlten Helligkeitswerte sind genau an die menschliche Wahrnehmung angepasst. Durch diese Anpassungen werden feinste Grauabstufungen - und somit wichtige Details - quelldatengetreu und auf jedem Display einheitlich darstellbar.

Besser sehen auf Knopfdruck

Um ein Display an die DICOM-Wiedergabekennlinie anzupassen, gibt es zwei Möglichkeiten: die manuelle Kalibrierung oder der Einsatz von Displays mit integrierter DICOM-Kennlinienfunktion, sogenannte DICOM-Preset-Displays. Hier entfällt die aufwendige Kalibrierung, die Wiedergabequalität lässt sich stattdessen quasi »auf Knopfdruck« verbessern.
Neben der Technik für die Bilddarstellung sollte man bei der Anschaffung eines Medical-Displays auch auf ein hygienisches Systemdesign achten. Dies ist deshalb besonders wichtig, da die Displays häufig bei Endoskopie oder im OP in unmittelbarer Patientennähe zum Einsatz kommen. Das empfiehlt auch das Robert-Koch-Institut in seinen Hygiene-Anforderungen an Endoskopieeinheiten: »Einrichtungsgegenstände und technische Geräte müssen leicht und feucht zu reinigen und zu desinfizieren sein.«
Dazu sollte das Display über ein lüfterloses, komplett geschlossenes und nach Schutzklasse IP65 zertifiziertes Gehäuse verfügen, das die gründliche und effiziente Feuchtreinigung ermöglicht (Bild 1).

Allerdings ist es keine triviale Aufgabe, die leistungsstarke Display-Technik und ein medizingerechtes Schnittstellenangebot in ein Gehäuse mit hohen Hygieneanforderungen zu integrieren. Denn Hochleistungsmonitore brauchen eine entsprechende Kühlung und weisen deshalb zumeist Lüftungsschlitze auf. An diesen sammelt sich über die Zeit aber Staub und Schmutz, der dann bei anspringender Lüftung im OP verteilt wird.
Aus hygienischer Sicht besser sind eindeutig komplett geschlossene, passiv gekühlte Systeme. Der Hersteller Penta hat mit dem »EndovisHD-24« ein solches Medical-Display entwickelt, das hohe Darstellungsqualität mit einem hygienischen Design verbindet.
Mit dem Display lassen sich Details auch in hygienisch sensiblen Bereichen genau betrachten, es eignet sich für den Einsatz in der Endoskopie, bei Ultraschallgeräten sowie im OP, etwa in der Unfall- oder Endoskopie-Chirurgie.
Da das Medical-Display die DICOM-Kennlinie und nutzerspezifische Einstellungen intern abspeichert, muss nicht zwingend ein PC angeschlossen sein. Dadurch eignet sich das EndoVisHD-24 als Standalone-Displaysystem in der Endoskopie, das direkt an die Kamera angeschlossen werden kann (Bild 2).

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