Riassunto analitico
La patologia digitale (DP) ha trasformato l'imaging medico digitalizzando i campioni istologici e citologici, consentendo capacità diagnostiche migliorate. I display digitali (monitor) sono una componente indispensabile del flusso di lavoro quotidiano di un patologo, dalla stesura di referti, alla visualizzazione di immagini di diapositive intere o alla navigazione in Internet. Tuttavia, selezionare il display "giusto" per i propri casi clinici e di utilizzo quotidiano può essere irto di sfide: i display attuali variano notevolmente nelle caratteristiche e c'è una scarsità di letteratura generale sulle specifiche dei display, in particolare le loro definizioni, come si applicano a diverse categorie di display e, in definitiva, come si possono utilizzare queste specifiche per aiutare a scegliere il display giusto per l'uso previsto. Utilizzando una combinazione di metriche quantitative e valutazioni soggettive, lo studio esamina parametri critici come luminanza, rapporto di contrasto, risoluzione spaziale, uniformità e accuratezza del colore, concentrandosi su come questi fattori influenzano la chiarezza dell'immagine, la differenziazione del colore e la precisione diagnostica nel tempo. Sono state valutate le prestazioni di quattro display, tra cui tre MG e un COTS, e le metriche chiave sono state valutate nel tempo. Sono stati impiegati modelli di test chiave, come TG18-UNL10 e TG18-UNL80, per analizzare la luminanza e il contrasto in scala di grigi, mentre sono stati sviluppati modelli personalizzati per valutare le prestazioni su sfondi colorati con ematossilina ed eosina. Questi test personalizzati offrono un nuovo approccio per valutare l'uniformità specifica del colore e il suo ruolo in patologia, ampliando la portata dei test standard in scala di grigi. I risultati rivelano che l'uniformità della luminanza, un parametro chiave per mantenere la coerenza dell'immagine, varia notevolmente, con una certa degradazione osservata durante il periodo di test, un aspetto che suggerisce l'importanza della calibrazione di routine per un uso diagnostico prolungato. In particolare, le valutazioni dell'uniformità della luminanza, eseguite utilizzando modelli di ematossilina ed eosina, hanno evidenziato differenze tra i display che sarebbero state perse con test solo in scala di grigi, sottolineando la necessità di valutazioni basate sul colore in patologia digitale. I test di contrasto e risoluzione hanno ulteriormente sottolineato che un'elevata risoluzione spaziale e bassi livelli di rumore sono essenziali in patologia per rilevare caratteristiche sottili nelle immagini diagnostiche. Nel tempo, mentre la stabilità della luminanza è rimasta relativamente costante, i graduali aumenti della non uniformità della luminanza hanno suggerito che la ricalibrazione periodica è molto importante per prestazioni sostenute. La tesi si conclude sostenendo protocolli di controllo qualità specifici per la patologia digitale, raccomandando display con controllo della luminanza robusto, fedeltà del colore e risoluzione spaziale, insieme alla calibrazione di routine, per garantire l'affidabilità nell'uso clinico a lungo termine. Inoltre, questa ricerca propone un quadro di valutazione ampliato che incorpora test basati sul colore, offrendo una comprensione più sfumata della qualità del display per la patologia. Collegando la tecnologia del display con i requisiti clinici, questa tesi fornisce un metodo di valutazione robusto e linee guida per la selezione e la manutenzione di display che supportano gli elevati standard diagnostici necessari nella patologia digitale. I risultati contribuiscono in modo significativo alla base di conoscenza delle prestazioni del display, suggerendo percorsi per ulteriori ricerche per migliorare i protocolli di test del display, soprattutto alla luce degli effetti dell'invecchiamento sulla qualità dell'immagine.
|
Abstract
Digital Pathology (DP) has transformed medical imaging by digitizing histological and cytological specimens, allowing for enhanced diagnostic capabilities. Digital displays(monitors) are an indispensable component of a pathologists’ daily workflow, from writing reports, viewing whole‑slide images, or browsing the Internet. Nevertheless, selecting the “right” display for one’s clinical and daily use cases can be fraught with challenges: current displays vary greatly in characteristics and there is a paucity of general literature surrounding display specifications, in particular their definitions, how they apply to different display categories, and
ultimately how one can use these specifications to help choose the right display for one’s intended use. Using a combination of quantitative metrics and subjective assessments, the study examines critical parameters such as luminance, contrast ratio, spatial resolution, uniformity, and color accuracy, with a focus on how these factors affect image clarity, color differentiation, and diagnostic precision over time. The performance of four displays, including three MG and one COTS, were assessed and key metrics were evaluated over time. Key testing patterns, such as TG18-UNL10 and TG18-UNL80, were employed to analyze grayscale luminance and contrast, while custom patterns were developed to evaluate performance on hematoxylin and eosin-stained backgrounds. These customized tests offer a novel approach to assessing color-specific uniformity and its role in pathology, expanding the scope of standard grayscale testing.
Findings reveal that luminance uniformity, a key parameter in maintaining image consistency, varies notably, with some degradation observed over the testing period, an aspect that suggests the importance of routine calibration for extended diagnostic use. Notably, luminance uniformity evaluations, carried out using hematoxylin and eosin patterns, highlighted differences across displays that would be missed with grayscale-only tests, underscoring the need for color-based assessments in digital pathology.
The contrast and resolution tests further emphasized that high spatial resolution and low noise levels are essential in pathology to detect subtle features in diagnostic images. Over time, while luminance stability remained relatively constant, gradual increases in luminance non-uniformity suggested that periodic recalibration is very important for sustained performance. The thesis concludes by advocating for quality control protocols specific to digital pathology, recommending displays with robust luminance control, color fidelity, and spatial resolution, alongside routine calibration, to ensure reliability in long-term clinical use. Furthemore, this research proposes an expanded evaluation framework that incorporates color-based testing, offering a more nuanced understanding of display quality for pathology. By bridging display technology with clinical requirements, this thesis provides a robust evaluation method and guidelines for selecting and maintaining displays that support the high diagnostic standards needed in digital pathology. The findings contribute significantly to the knowledge base of display performance, suggesting avenues for further research to improve display testing protocols, especially in light of aging effects on image quality.
|