Le postazioni mediche di imaging sono composte da vari elementi fisici e funzionali, quali, il computer, il software del sistema operativo, il software applicativo del display, il driver video e il dispositivo di visualizzazione.
La visualizzazione delle immagini digitali in una workstation è possibile solo con una serie di manipolazioni dei dati digitali attraverso ciascuno di questi componenti. Le funzioni e le caratteristiche di ogni elemento influenzano quindi il processo di visualizzazione e l'interpretazione delle immagini.
a. il computer
La maggior parte delle postazioni di visualizzazione utilizzano un comune computer costituito da un'unità di elaborazione centrale (CPU), alcuni moduli di calcolo matematici, dei controllori di input / output (I/O) e un hardware di comunicazione di rete.
Il computer include anche dispositivi di interazione con l'utente, come ad esempio tastiera, mouse, scanner di codici a barre, microfono; dispositivi per la registrazione, come un disco rigido, un disco video digitale (DVD), un compact disk (CD); e dispositivi in uscita come i monitor di visualizzazione, le stampanti e gli altoparlanti.
I computer possiedono componenti hardware e software per la visualizzazione delle immagini. Questi includono l'hardware del controller di visualizzazione, che converte le informazioni in segnali digitali appositi per essere letti dal monitor, i moduli software, che consentono ai programmi di accedere all'hardware del controller, e infine il programma applicativo per l’accesso all’archivio delle immagini ed il loro invio al controller del display. La principale differenza tra un sistema informatico standard e una postazione di lavoro medica è la sua interfaccia di visualizzazione. Le speciali esigenze richieste nella visualizzazione di immagini mediche hanno reso necessario l’uso di monitor ad alta risoluzione con controllori di visualizzazione ad alte prestazioni che non vengono normalmente utilizzati nelle comuni postazioni di lavoro al videoterminale.
b. il sistema operativo
Il sistema operativo è un programma specializzato che controlla le risorse del computer, esso fornisce servizi quali, la rete di comunicazione, la sicurezza, la gestione del display, la gestione dei file e l'esecuzione di programmi applicativi.
Il sistema operativo controlla anche gli eventi che provengono da dispositivi quali la tastiera, il mouse, la rete e altri che eseguono mansioni autonome.
In pratica, la scelta del sistema operativo è guidato da diversi bisogni tecnici e non tecnici: il grado di prestazioni richieste per l'intero sistema, i supporti operativi per particolari applicazioni o hardware, e la capacità della struttura medica di supportare più sistemi operativi nello stesso computer.
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c. il software applicativo del sistema di visualizzazione
Tutte le immagini digitali sono costituite da una matrice di valori digitali in scala di grigi che vengono trasformati in valori di luminanza dal software applicativo contenuto nel dispositivo di visualizzazione.
Il sistema di visualizzazione acquisisce l’immagine salvandola in formato digitale sul disco rigido. L'immagine digitale è costituita da una matrice di valori di pixel, detti valori di presentazione (p-values), che vengono inviati all’hardware del monitor.
A sua volta I’hardware del monitor, in particolare la scheda video, contiene un LUT (look-up table) digitale che converte i valori di presentazione in livelli di guida digitali (Digital Driving Level - DDL), i quali vengono successivamente convertiti in valori di luminanza (v. figura 2.1).
Figura 2.1: Il modello concettuale di un sistema standardizzato di visualizzazione
La trasformazione da DDL a valori di luminanza avviene mediante una funzione caratteristica di ciascun monitor che non è modificabile e non è standardizzata. Questo permette alla medesima immagine, visualizzata su dispositivi aventi LUT differenti, di apparire diversa. Per questo motivo è stata introdotta una funzione di visualizzazione che mappa i p-values nella DDL, in modo che i livelli di luminosità percepiti sul monitor corrispondano effettivamente alla variazione dei p-values In questo modo viene assicurata la coerenza nella visualizzazione della stessa immagine su dispositivi differenti.
Nella figura 2.2 sono schematizzati i passaggi fondamentali di un processo diagnostico con particolare attenzione alla produzione delle immagini radiologiche.
La conversione dei valori di immagine in DDL e successivamente in valori di luminanza può avvenire nel sistema operativo, utilizzando un software di elaborazione delle immagini, oppure nel dispositivo di visualizzazione, utilizzando il software applicativo del display.
d. il driver video
Il driver video, a volte indicato anche come scheda video o scheda grafica, è una combinazione di hardware e software volti a trasformare i segnali digitali (DDL) in segnali di luminanza appropriati per il dispositivo di visualizzazione. Al suo interno è presente una speciale memoria video che accetta l'output del software applicativo del monitor in forma di
Pagina | 34 schermata di lettura e viene continuamente scansionata in modo da aggiornare l’immagine visionata.
La memoria video ha tipicamente 8 o più bit per pixel. Nel caso di driver video con 8-bit in scala di grigi possono essere generati fino a 256 (0-255) valori digitali (toni di grigio).
e. il software applicativo della Workstation
Un programma presente nel PC della workstation controlla il livello di applicazione del monitor per la visualizzazione di un'immagine medica. Esiste un'ampia varietà di programmi disponibili sul mercato. I programmi di base consentono di inviare immagini alle postazioni di lavoro per la refertazione, mentre i programmi più avanzati includono strumenti per la manipolazione delle immagini e il supporto per l’utilizzo contemporaneo di più schermi ad alta risoluzione. Questi programmi, spesso parte di grandi installazioni PACS, forniscono funzionalità avanzate per l'accesso degli utenti, il controllo del flusso di lavoro ed il bilanciamento del carico di lavoro tra più sistemi.
f. il dispositivo di visualizzazione.
L'elemento hardware finale di una workstation di visualizzazione per immagini mediche è il dispositivo di visualizzazione (monitor), esso rappresenta l'unità fisica effettiva che genera un'immagine visibile a partire da segnali video digitali. Una workstation può avere quattro o più dispositivi di visualizzazione, ma le configurazioni più comuni ne hanno solo due.
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