Travis Chang

一般又稱為Mura, 在之前文章曾經提及顯示亮度均勻是醫療螢幕所必備, 就此主題分為下列段落討論
一　什麼是亮度不均勻?
而在一般開箱文中常常會看以全黑畫面或是全白畫面做測試螢幕好壞, 一般螢幕常常看到狀況如下

是應用上的不同~而引申出概念上的不同!!!
先談應用, 簡單粗分為幾大類型 1.診斷用 2.手術用 3.大型儀器成像用 4.病患生理監控儀 5.其他醫院會看到的螢幕
　
1. 診斷用

由於市場競爭態勢的關係, 因此暫時先以第三國家為主要開發對象. (其實這段也很虛, 日後要補齊)
首先推測以人類發展指數(http://zh.wikipedia.org/zh-tw/人類發展指數列表)中的中人類開發指數作為首要試驗依據
這兩天google了亞美尼亞和喬治亞這兩個以前一點都不熟的東歐國家作為試驗
發現...一間可以開發的經銷商都找不到= =
回過頭在想, 如果開發第三國家這個想法是正確的, 目標也因該依循市場/產業分析做為挑選依據, 才不會浪費了自己的時間
先列下大致該包含的內容, 在尋找相關資料補齊
1. 產銷分析 (尤其是各國的銷售是首要目標)
2. 各國產業發展動態
3. 市場應用趨勢分析 (客戶使用方式或是新銷售可能性)
4. 技術趨勢分析 (Ex. 3D, LED, OLED, 其他主要零組件)
5. 大廠競爭分析 (主要競爭者動態, 其實這因該最早要做 = =)

當一個業務主要任務是替公司賺錢, 並非滿足客戶的所有需求
客戶信件有問必答並不是好事, 尤其是詢價信. 需要特別留意的是客戶的動機為何, 並設定前進的目標.  如確認動機才回覆報價, 每個行動應有的時程為何. 並對於客戶的回信, 專注於自己所需要達成的目標及時程, 不能為了客戶所提除所有零零雜雜的問題而混淆方向.
1. 為什麼要問這個問題? 得到答案之後能做什麼
2. 如何問, 才能讓客戶覺得回答是有好處的

對於醫療產業而言，一般須符合品質系統的認證及產品的認證。
1. 品質系統認證
    泛指從設計製造到售後服務等整體品質系統的建立。在與國外客戶ODM/OEM初步往來SURVEY時特別重要，代表品質系統已經具備一定水準，但若 為品牌通路銷售則重要性沒這麼高。
    一般主要指國際規範ISO 13485為主，但尚有21 CFR Part 820 (USA)、國內GMP及ISO 14971風險管理規範等等，以下簡述兩個主要規範
   ISO 13485: 以ISO 9001:2000 為藍本，配合醫療器材產品特性加以增、刪部分條文，成為一個可單獨使用的標準。
   ISO 14971: 融合了相關醫療器材標準，包括第三版的IEC 60601-1、IEC 60601-1-6 、ISO 13485 和 AAMI SW-68，是目前全球唯一發展進行醫療器材風險管理評估的工具。
2. 產品認證
    對醫療產品而言，主要須符合IEC 60601-1的規範，包含了安規(Safety)及EMC的要求，各個國家再各自衍生出法規，直接影響是否可以在當地銷售，在產品開發的設計驗證階段主要任務就是能拿到各國認證。
    由於各國規範不同，但又差異不大，因此便誕生了CB(Certification Body Scheme)這個組織，成員間相互承認測試報告及證書，簡化各實驗室在安規申請的重複測試，僅需就差異性作測試即可。
    各國法規難易度有別，負責驗證的實驗室公信力也有很大的差異。就法規而言，美國FDA最為困難，其次為UL 60601-1及EU60601-1，能夠申請上述規範一般申請其他國家認證就不會有太大問題了。
    需要符合的法規一般需先詢問客戶需求而定，如土耳其雖非歐盟國家，但因極欲加入歐盟因此也要求需有CE認證
    就北美及歐洲簡述如下，其餘各國整理為下表
   2.1 北美共三個法規須符合，分別為FDA(僅美國，且為診斷用顯示器)，UL 60601(並無指定實驗室，可透過UL, TUV申請而得)，FCC
   2.2 歐洲僅需符合CE EN60601-1規範
部分機構介紹
IEC: 國際電工委員會 (International electrotechnical commission, IEC)，可以說各國法規的母法或依據
    IEC 60601-1-xx是規範有關醫電系統、電磁相容性(EMC)、X-Ray防護，以及醫電系統軟體的附屬系列標準
  1.SAFETY【IEC 60601-1-1】：Safety Requirements for Medical Electrical Systems (06/92), Am.1 (11/95), Ed.2 (12/00).
  2.EMC【IEC 60601-1-2】：Electromagnetic Compatibility - Requirements and Tests (04/93), Ed.2 (09/01), Am.1 (09/04), Ed. 2.1 (11/04).
    IEC 60601-2-xx是規範特定醫療器材的特殊系列標準
    IEC 60601-3-x是規範特定醫療器材的性能系列標準
FCC(Federal Communications Commission)，即美國聯邦通信委員會。
    電磁相容(Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC)涉及電磁現象的不同設備都能夠正常運轉，而且不對此環境中的任何設備產生難以忍受的電磁干擾之能力，含蓋電磁干擾(EMI，ElectromagneticInterference)和電磁耐受性(EMS，ElectromagneticSusceptibility);EMI 為電磁場伴隨著電壓、電流的作用而產生，EMS 為產品在使用過程中不受周遭電磁環境影響的能力。
    FCC於1934年建立的美國政府的一個獨立機構。FCC通過控制無線電廣播、電視、電信、衛星和電纜來協調國內和國際的通信。
    許多無線電應用產品、通訊產品和資訊類產品要進入美國市場，都要求FCC的認可——FCC認證。
    FCC委員會調查和研究產品安全性的各個階段以找出解決問題的最好方法，同時FCC也包括無線電裝置、航空器的檢測等等。
食品藥物管理局 (FDA)， 是美國檢查和控制銷售給消費者的食物、藥物、化妝品和醫療器材的法定機構。
    FDA 的分支單位器材暨放射線健康中心 CDRH)，則專管醫療器材。監管的程度視乎器材的分類 (類別 I、II 或III；其中類別 I 的風險低，而類別 III 的風險高)
  類別 I：適用於所有醫療器材和常規器材的列名登記、品質系統規定(QSR，即原來的醫療器材報告 (MDR))、優良製造標準 (GMP) 和外國製造商指定的美國代理商或正式代理商。
  類別 II：進入市場前聲明 [510(k)]
  類別 III：進入市場前審批 [PMA]
歐盟把醫療器械產品分為四類，即：第Ⅰ類、第Ⅱa類、第Ⅱb類、第Ⅲ類。
第Ⅰ類產品要加貼CE標誌，可採取自行宣告的方式。
第Ⅱa類、第Ⅱb類、第Ⅲ類產品要加貼CE標誌，則必須由歐盟指定的驗證機構驗證。
    歐盟還規定，這幾類產品獲得CE認證的先決條件是製造廠需能過ISO13485質量體系認證，取得ISO13485質量體系認證證書，且證書的頒發單位應為歐盟認可的認證機構。
中國的國家藥品監督管理局 (SFDA) ，相當於美國的食品暨藥品管理局 (FDA)，負責進口醫療器材的註冊和監督工作

醫院中有許多設備仍使用CRT螢幕，相較於LCD螢幕，CRT螢幕仍有一些優勢，只是優勢隨著技術進步已慢慢減少了
整體而言, 醫院使用LCD而非CRT有以下幾個主要理由
1. 體積較小
2. 解析度較高, 可高達

醫療級螢幕常用的輸入端子後補
由於醫療螢幕早期螢幕訊號輸入都是與醫療儀器搭配，並非依循一般公開的標準，因此有許多奇奇怪怪的訊號源就一點都不奇怪了
近期訊號輸入都是以常見的HDMI, DVI, D-sub為主，因此重點都是擺放在早期設備螢幕汰換時的訊號整合了
排列順序依照傳輸最高畫質排列
1. HDMI (Full HD, High Definition Multimedia Interface)
    最高畫質4096×2160p@24Hz
數位視訊及音訊的傳輸, 頻寬 10.2Gbps @ 340 Mhz, 為19 Pin接頭
HDMI可向下相容於現今多數顯示器與顯示卡所使用的Single-link DVI-D或DVI-I介面（但不支援DVI-A）
需要注意的是HDMI 1.3版之後的才支援10 bit以上的色彩顯示

2. DVI
最高畫質  Single Link 1920x1200  , Dual Link 3840x2400
數位及類比傳輸，不包含音訊傳輸
DVI-I : 傳送數位與類比,又有Single Link(5+18Pin)與Dual Link(5+24Pin)兩種
DVI-D : 僅傳送數位,又有Single Link(1+18Pin)與Dual Link(1+24Pin)兩種
DVI-A : 僅傳送類比(5+12 Pin)

3. D-sub (VGA)
最高畫質  1600 X1200 (有雜訊)
類比訊號傳輸，不包含音訊傳輸

4. Component（色差端子）
最高畫質 1920 x 1080
類比訊號傳輸，音源必需再透過其它連接線傳輸
3RCA(又稱分量色差端子 YUV YCbCr Y/B-Y/B-Y )

5. S-vedio (Separate Video 分離式影像端子輸入, S端子)
最高畫質 720 x 576
類比訊號傳輸，不包含音源

6. Composite video connector（複合端子, AV端子）
最高畫質?????
一般Video的輸出或輸入都採用與音響相同的梅花形，RCA端子並以黃色以區別於音響的紅色與白色的左右聲道。
最常見的是被稱作AV端子的介面組，它是由三個獨立的RCA插頭（又叫 梅花介面RCA端子）組成的
V介面連接混合視頻信號，為黃色插口；L介面連接左聲道聲音信號信號，為白色插口；R介面連接右聲道聲音信號，為紅色插口。

7. BNC, Composite BNC, R/G/B/Hs/Vs (BNC connector), Y/Pb/Pr (BNC connector), YPbPr Component
陸續補充

Pixel (畫素)
1. 一個pixel代表對人眼而言可以看到的一個點，對LCD螢幕而言通常包含三個sub-pixel (R紅色, G綠色, B藍色), 彩色及黑白螢幕皆相同，但黑白螢幕因沒有彩色濾光片，因此三個pixel都呈現同樣色彩

Diagnol size 螢幕尺寸
1. 螢幕尺寸指的是螢幕可視區域(不算邊框距離)對角線的長度，如21.3吋螢幕則代表對角線長度為21.3吋(54cm)

2. 一般Diagnostic(診斷用)及Modality(成象用)螢幕約為20~22吋，而surgical(手術用)則會用到30吋以上螢幕

3. LCD尺寸取決於母液晶面板大小

面板
1. 主要以色彩濃度區分，8 bit的有IPS(S-IPS, AS-IPS)，VA(MVA, PVA, P-MVA, S-PVA)，6bit的則以TN為代表

2. 醫療產品因使用環境特性，都以IPS面板為主

IPS歷史
1996 年開始, Hitachi 針對 TN 模式的弊病, 研發推出全新的液晶排列方式, 實現較好的可視角度, 這就是第一代的 IPS 技術. 1998 年第 2 代的 S-IPS 技術 (Super-IPS) 採用人字形電極, 引入雙軸模式, 改善 IPS 模式在某些特定角度的灰階逆轉現象. 2002 年進入第3代 AS-IPS 技術 ( Advanced Super-IPS) 減小液晶分子間距離來提高開口率, 以獲得更高的亮度. 2004 年推出的第 4 代 IPS-pro 技術則是以改善電極的排列方式, 提供更高亮度高對比的表現. 而目前是2008年的 IPS α (IPS Alpha) 技術, 則是藉著加入阻光鏡與改善材質的方式增強灰階的表現能力, 提供更佳的明暗對比效果. 

Color Depth (色彩濃度)
1. 代表每一個pixel可以呈現不同顏色的變換程度，如24-bits (RGB各8bit)螢幕則代表每一個pixel可以呈現256x256x256=16.7million種色彩了

2. 黑白螢幕相較於彩色螢幕少了彩色濾光片，少了三個sub-pixel的顏色變換，因此黑白螢幕的color depth約為彩色的1/3

3. 醫療用顯示器，黑白的一般可呈現10bit以上，彩色則為24bit以上

4. 決定面板bit數的是螢幕主板的Driver IC(驅動IC)，內部有DAC線路(Digital/Analog Converter，數位類比轉換)，DAC控制數位訊號與對應的電壓之間的轉換關係。電壓控制的夠準差異夠小，bit數就可以拉高。

5. 10bit以上稱為深色(Deep color)，需HDMI 1.3以上版本才有支援。8 bit稱為全彩(True color)

Pixel pitch 點距
1. Pixel 和Pixel之間的距離，可透過MP(Resolusion)及螢幕尺寸換算而得，對醫療螢幕而言會相對於消費性產品有較小的pixel pitch (因MP值要求較高)

2. 點距取決於MASK(光罩)的距離

Luminance (亮度 or 輝度)
1. 衡量每單位面積光強度的指標，黑白螢幕由於少了彩色濾光片，因此亮度會較彩色螢幕高。主要取決於背光燈管數目

2. 亮度越亮，可分辨的顏色會越多，畫面一般會有較好的品質

3. 由於醫療用LCD主要是取代傳統film，因此在亮度上要求也較高， 黑白螢幕可高達1000cd/m²以上

Contrast ratio (對比)
1. 最黑(白色信號0%)與最白(白色信號1000%)亮度量測值(Lux)相除

2. 一般產品對比數值參考用，因廠商會調到最大值量測，但白色會顯得刺眼，非一般使用環境

Viewing Angel (可視角度)
1. 分為水平可視角度和垂直可視角度，影響主要因素是面板。IPS及VA面板可達170~178度, TN+film可達160度

2. 醫療產品因為多人使用環境(多個醫生or 醫生和病人一起看)，因此對可視角度的要求也會較高(至少170以上)

反應時間
1. 反應時間慢會造成嚴重的殘影，動作畫面易糊掉

2. 反應時間快可能犧牲了可視角及色彩著色度

3. 醫療螢幕多用於靜態畫面比對，因此對於反應時間相對消費產品不注重

4. 速度超過每秒25張時，人眼會視為連續影像 (1/25 = 0.04 = 40ms)

MP (百萬畫素) or Resolusion
1. MegaPixel, 也就是百萬畫素的意思，是解析度(Revolution level)的表達方式。為呈現畫面的長乘以寬

2. 對相機而言，2MP即代表可以拍出兩百萬畫素的照片，如1600x1200 (=1920000, 宣傳使用2百萬)

3. 對螢幕而言，代表畫面可以顯現的畫素(Pixel)多寡，對相同呎吋螢幕而言，2MP的螢幕所呈現同大小圖片會較1MP的精細(因同大小有兩倍的pixel呈現)，但作業系統所呈現畫面也會越小，一般使用習慣約為1~2MP螢幕

4. 醫療顯示器主要以3MP及2MP為主，若為乳房攝影診斷使用則須至少使用5MP以上螢幕

6. 常見的數字 6MP: 3280x2048, 5MP:2560x2048, 4MP:2560x1600, 3MP:2048x1536, 2MP:1600x1200, 1MP:1280x1024

7. 知道MP和螢幕尺寸後，可換算得到pixel pitch(點距)

8. 對黑白螢幕而言，有廠商(EX. EIZO)宣稱可以透過軟體分別控制3個sub-pixel的亮度而使得MP值x3，如一個5MP(2048 x 2560)的機種可透過此技術而達到15MP(2048 x 7680)的效果。

9.  1MP應用於CT, MRI, 數字胃腸機, 2MP應用於CR, DSA, 數字腸胃機, PACS閱片工作站, 3MP應用於CCD-DR, PACS診斷工作站

色域 (色彩空間)
1. 用來描述顏色的方式，如以RGB三原色來表達(sRGB, Adobe RGB, xvYCC), 印刷用的CMYK及物理色板的PANTONE。空間大小依序為sRGB

2. 螢幕只是色彩表達的最後一環，影響色彩包含一開始的影像擷取(Ex. CCD or SMOS sensor感應色彩)，影像擷取任體處理儲存記憶卡色，傳輸，作業系統，讀取儲存軟體，顯示卡，後製壓縮，印刷。需所有裝置使用色域相同才會有最佳效果。若不同則較廣色域反而僅能呈現較少的可使用色彩。

3. 一般作業環境支援sRGB，美工使用Adobe RGB，而醫療可支援xvYCC

4. 對螢幕而言，主要影響關鍵是背光源，目前廠商使用LED背光源因此得到更廣的色域 

xvYCC
xvYCC可達到「Munsell Color Cascade」中所規定的色彩實現了100％的再現(也就是人眼可分辨的顏色)，色域擴大到了原來的sRGB信號約1.8倍。

HDMI 1.3以上版本才支援

Physical dimention
Portrait landscape

LUT (Look-up-table)
1. 代表螢幕每個sub-pixel能顯示的顏色，如10bit LUT代表可顯示10億多色(彩色)

2. RGV色頻所需電壓不同，且非線性。因此需要對照表說明RGB色頻和電壓的關係，即為LUT

3. 消費性產品一般由顯示卡內建8~10 bit不等的LUT，醫療產品由於各廠solution不同，大部分會內建在螢幕中

4. 黑白影像輸入若為8bit，螢幕使用10bit的LUT可以多四倍顏色選擇，較易找到適合的顏色輸出，減少掉色並增加螢幕顏色的精準度。

Signal input (訊號輸入)
1. 包含類比訊號(Analog signal)及數位訊號(Digital signal)，相關資訊會另文說明

Gamma
1. 顯示明亮的變化幅度，以模擬人類視覺表現

2. 由於人類視覺對低亮度變化比對高亮度變化來的敏銳，因此使用Gamma曲線以犧牲部分亮度表現換取暗部表現

3. PC系統一般選用Gamma 2.2，公式為 Output Luminance = 255x(輸入RGB值/255)^Gamma值，因此Gamma越高則越暗，越低則越亮

4. Ex. 在明暗度0.5時，使用Gamma 2.2曲線轉換為0.218，暗部表現增加

5. 也是製作LUT的依據

ICC profile (色彩描述檔)
1. 整合數位影像，支援各種不同平台的色彩特性描述

2. 由於每台螢幕特性不同，同一個RGB值在不同螢幕可能是不同顏色。因此在合理校正後，使用ICC profile來描述這台螢幕的特性，並將色彩轉譯成適合的目標色域

3. 對每個不同色域，螢幕都應該使用相對應的ICC profile，一般都使用windows內建的ICC profile

PACS (Picture Archiving and Communication System)醫療影像儲傳系統
主要包含了四個範疇

1. 醫學成像(Image modalities)如CT, MRI

2. 安全的病患資料網路傳輸系統 (Secured network for the transmission of patient information)

3. 診斷用工作站 (Workstations for interperting and reviewing images)

4. 影像報告存取系統 (Archives for storage and retrieval of images and reports)

DIOCM (Digital Imaging and Communications in Medicine)
1. 是醫學影像的通用標準協定，定義範圍包含處理，儲存，列印及傳輸。用以整合不同廠商的醫療影像儀器。

2. 和一般影像格式(如jpeg)最主要差異在於符合DICOM格式的檔案不僅包含了圖片，也包含了姓名時間等病患個人資料，能夠確保相關資料不遺失及弄錯

Ambient Light Compensation (ALC)
1. 週遭的亮度也是影響畫面顯示主要因素，通常廠商規格中所寫資料及校驗都是在暗房中完成，一般使用環境越亮則亮度和對比就越不佳

2. 醫療級螢幕有環境亮度偵測模組，可自動依據周圍亮度調整螢幕相關係數以符合規範

Backlight Output Stabilization
1. 背光亮度和溫度有很大的關係，通常開機平均3分鐘才能有比較穩定亮度，一般建議30分鐘為主。此外，使用時間也是影響亮度的主要因素，使用時間越長，背光亮度會越不亮，也會偏黃。

2. 醫療級螢幕針對此項限制有特別模組管控，可以確保開機短時間能達到穩定光源，且不受壽命影響而影響亮度

Uniform Luminance Technology
1. 一般LCD螢幕都有中央亮度和四周亮度不均的狀況，常見達30%。因此螢幕的校正也是以中央為主。

2. 醫療級螢幕根據AAPM及EUREF的規定須低於10%

Calibration system (QA system)
1. 用來確保螢幕所顯示畫面是符合DICOM規範，隨螢幕附加或選購，需搭配相對應軟體。除了監測螢幕亮度外，並會依此修正而成close loop，一般還有遠端遙控及紀錄管理的功能。

2. 目前業界常看到三種方式  1. Backlight sensor, 內建於螢幕中，外觀看不出來。2. Built-in sensor，通常於螢幕右下方。3. External sensor，類似一般螢幕外購的校驗裝置，一般透過螢幕內建USB hub連結

3. 詳細內容會另文說明