胡寅進(jìn)，鄭芳，何勝洪，陳春新 南京軍區(qū)鼓浪嶼療養(yǎng)院 影像科，福建 廈門 361002

隨著醫(yī)院數(shù)字化成像技術(shù)的逐漸普及和傳輸標(biāo)準(zhǔn)DICOM應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，影像圖像的紙介質(zhì)打印系統(tǒng)在歐美一些醫(yī)院已從實(shí)驗(yàn)性研究發(fā)展到逐漸推廣應(yīng)用階段，一種新型、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的紙質(zhì)打印輸出系統(tǒng)逐步出現(xiàn)[1]。紙介質(zhì)打印系統(tǒng)集成高分辨率激光打印機(jī)和打印服務(wù)器，可以實(shí)現(xiàn)高速連續(xù)打印，且可打印彩色和黑白圖像，這是一套目前醫(yī)院影像科很好解決成本高、環(huán)境污染、速度慢等問題的理想解決方案[2]。本文根據(jù)激光打印機(jī)的工作特點(diǎn)，淺談影像紙介質(zhì)打印系統(tǒng)的工作原理和使用注意事項(xiàng)，以使該系統(tǒng)能更好地應(yīng)用于臨床。

1 激光打印機(jī)基本結(jié)構(gòu)和功能

從功能結(jié)構(gòu)上，激光打印機(jī)分為打印引擎和打印控制器2大部分。打印引擎由激光掃描器、反射棱鏡、感光鼓、碳粉盒、熱轉(zhuǎn)印單元和走紙機(jī)構(gòu)等幾大部分組成。它由Canon、Minolta、Xerox等少數(shù)幾個引擎生產(chǎn)廠商提供，打印機(jī)廠商則是向引擎廠商購買或者定制打印引擎，根據(jù)引擎設(shè)計(jì)控制器和打印驅(qū)動，從而完成整個打印機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

打印控制器實(shí)際上是一臺功能完整的計(jì)算機(jī)，它包括了通訊接口、內(nèi)存、處理器和控制接口4大基本功能模塊，一些高端機(jī)型還配有硬盤等大容量存儲器。通訊接口負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；內(nèi)存用以存儲接收到的打印信息和解釋生成的位圖圖像信息；處理器是控制器的核心，所有的數(shù)據(jù)通訊、圖像解釋和引擎控制工作都由處理器完成，而控制接口負(fù)責(zé)引擎中的激光掃描器、電機(jī)等部件的控制和打印機(jī)面板的輸入輸出信息控制。

在激光打印機(jī)中，打印控制器的作用是與計(jì)算機(jī)通過接口或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制和打印信息，同時向計(jì)算機(jī)傳送打印機(jī)的狀態(tài)。打印引擎在打印控制器的控制下將接收到的打印內(nèi)容轉(zhuǎn)印到打印紙上[3-4]。

2 激光打印機(jī)基本原理

無論是黑白激光打印機(jī)還是彩色激光打印機(jī)，其基本工作原理是相同的。激光打印機(jī)的工作原理如靜電復(fù)印，所不同的是靜電復(fù)印是采用對原稿進(jìn)行可見光掃描形成潛像，而激光打印機(jī)是用計(jì)算機(jī)輸出的信息經(jīng)過調(diào)制后的激光束掃描形成潛像。具體來說：首先，計(jì)算機(jī)把需要打印的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)序列形式的原始圖像，然后再把這些數(shù)據(jù)傳送給打印機(jī)。打印機(jī)中的微處理器將這些數(shù)據(jù)破譯成點(diǎn)陣的圖樣，破譯后的點(diǎn)陣圖樣被送到激光發(fā)生器，激光發(fā)生器根據(jù)圖樣的內(nèi)容迅速作出開與關(guān)的反應(yīng)，把激光束投射到一個經(jīng)過充電的感光鼓上，鼓的表面凡是被激光照射到的地方電荷都被釋放掉，而那些激光沒有照到的地方卻仍然帶有電荷，通過帶電電荷吸附的碳粉轉(zhuǎn)印在紙張上從而完成打印[5]。由于碳粉容易脫落，最后經(jīng)預(yù)熱板及高溫?zé)釢L定影使碳粉緊密地吸附在紙上，即在紙上熔凝出文字及圖像[6]。

彩色激光打印機(jī)則是在普通單色激光打印機(jī)的黑色碳粉基礎(chǔ)上增加了黃、品紅、青3色碳粉，并依靠感光鼓感光4次，分別將各色碳粉轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)印硒鼓上，轉(zhuǎn)印硒鼓再將圖形轉(zhuǎn)印到打印紙上面，達(dá)到輸出彩色圖形的結(jié)果。正是因?yàn)椴噬す獯蛴C(jī)有一個重復(fù)4次的步驟，所以彩色打印的速度明顯慢于黑白打印的速度。如今一些高端彩色激光打印機(jī)采用了所謂“一次成像”技術(shù)。這一技術(shù)的關(guān)鍵是把激光發(fā)光管做得足夠小，在現(xiàn)有一個發(fā)光管的位置上放下對應(yīng)于4種顏色的4個發(fā)光管，大大提高了彩色打印的速度。

3 紙介質(zhì)打印系統(tǒng)的應(yīng)用價值

醫(yī)學(xué)信息技術(shù)及影像傳輸與通訊系統(tǒng)（PACS）的發(fā)展使得不同影像設(shè)備產(chǎn)生的圖像實(shí)現(xiàn)傳遞，滿足了醫(yī)療、遠(yuǎn)程會診和教學(xué)科研等多方面的需求，而一些西方國家的醫(yī)院即使實(shí)現(xiàn)了PACS，由于PACS要面對不斷采集涌入的影像數(shù)據(jù)流，大量查詢調(diào)閱影像數(shù)據(jù)的請求，通信帶寬和存儲容量的限制，影像的反復(fù)和隨機(jī)調(diào)用，都降低了PACS系統(tǒng)性能及運(yùn)行效率，成為遠(yuǎn)程放射學(xué)和PACS的實(shí)現(xiàn)瓶頸。在德國的一些醫(yī)院，即使實(shí)施了PACS，很多醫(yī)生仍會使用影像的硬拷貝作為信息載體，通常其影像檢查量，超過20%仍選擇膠片打印圖像[6]，而我國目前幾乎都還采用激光膠片打印。隨著醫(yī)療需求日益增長，面臨醫(yī)療成本不斷上升、資源匱乏、金屬銀及石油化工介入、廢料的回收處理及存檔空間成本、二次感光問題、整個產(chǎn)業(yè)鏈屬高能耗、高碳排放等等[8-11]。在德國，一張膠片影像成本為1.6～2.2歐元，紙質(zhì)影像僅需0.1～0.15歐元，成本節(jié)約超過93%[7]，這就決定了以膠片為主流的存檔傳送方式必然被數(shù)字化的PACS或其他影像介質(zhì)存檔所取代，紙介質(zhì)影像打印方案作為硬拷貝的一種新品種，其顯示特點(diǎn)及環(huán)保優(yōu)越性相對膠片而言均有其無可比擬的優(yōu)勢[12]。

（1）先進(jìn)性。這是一個開放的DICOM打印系統(tǒng)，能根據(jù)需要集成不同的影像設(shè)備或工作站，且可打印彩色和黑白影像，輸出的紙介質(zhì)圖像分辨率高，又不會污染環(huán)境。

（2）經(jīng)濟(jì)性。一臺紙介質(zhì)打印系統(tǒng)可以連接醫(yī)院所有的DICOM影像設(shè)備，通過節(jié)省膠片及相應(yīng)洗片藥水的消耗來降低成本，低成本的紙張更可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）可靠性。打印服務(wù)器與DICOM影像設(shè)備直接連接，保證了圖像的直接傳輸，各影像設(shè)備分別定義其打印格式，各系統(tǒng)間工作互不干擾，具有較高的穩(wěn)定性。

（4）易用性。采用觸摸屏式的操作界面，操作簡單、便捷，可以按照醫(yī)生的要求自動選擇輸出版式、紙張尺寸等，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，圖像打印即時可取。

4 紙介質(zhì)打印系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)是DICOM格式，從技術(shù)角度講DICOM影像設(shè)備無法直接驅(qū)動通用打印機(jī)直接打印，所以，在影像設(shè)備和打印機(jī)之間需用DICOM打印服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)接，這也直接影響了打印速度和效果。而從結(jié)構(gòu)及原理上也可以看出來，紙介質(zhì)打印系統(tǒng)與干式激光膠片打印系統(tǒng)有著本質(zhì)上的不同。后者采用熱銀鹽反應(yīng)成像的技術(shù)，和傳統(tǒng)X線膠片比較接近，具有銀鹽還原的理化過程。所以與紙介質(zhì)打印系統(tǒng)相比，成本高、打印速度慢、不夠環(huán)保、膠片受保存環(huán)境溫度條件和包裝袋材質(zhì)類型的影響很大[13]，而紙介質(zhì)打印系統(tǒng)很好地解決了以上問題，因此歐美一些醫(yī)院已廣泛接受紙介質(zhì)圖像,膠片壟斷的市場將被打破。下面以泰立醫(yī)用影像紙質(zhì)激光打印系統(tǒng)為例說明紙質(zhì)打印系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

4.1 數(shù)據(jù)連接與傳輸

泰立紙質(zhì)打印系統(tǒng)采用自主知識產(chǎn)權(quán)的DICOM打印服務(wù)器，可將所有DICOM影像設(shè)備直接連接，并將DICOM打印指令工作轉(zhuǎn)向任何基于Windows的打印機(jī)，且可調(diào)整影像質(zhì)量輸出設(shè)置，如影像的亮度、對比度、灰階度等，做到成像速度快、圖像分辨率高。通訊端口采用網(wǎng)絡(luò)接口，通訊協(xié)議是DICOM3.0，配有500G的硬盤?？赏ㄟ^PACS網(wǎng)絡(luò)集成醫(yī)院所有的DICOM設(shè)備，當(dāng)多臺設(shè)備同時傳來數(shù)據(jù)時，可預(yù)設(shè)它們的先后進(jìn)行打印。打印系統(tǒng)還可以對近期打印過的影像進(jìn)行存儲，若有需要可重新調(diào)出影像打印不需重新拍攝。

4.2 打印影像質(zhì)量與速度

該打印系統(tǒng)不但能以近乎膠片水平的質(zhì)量將醫(yī)學(xué)影像打印在紙介質(zhì)上，而且可將來源于任何影像設(shè)備的圖像，打印到指定激光打印設(shè)備上，并形成打印數(shù)據(jù)庫，尤其是可以打印彩色圖像，這是干式激光膠片無法做到的。成像幅面 ：8"×10"、11"×14"、13"×17"、14"×17"、A4、A3；分辨率：2400×2400 dpi;像素值﹥500萬像素；輸出灰階：256色度灰階；色彩閾值：8～12位；平均色差≤2.0，參數(shù)性能明顯優(yōu)于國外文獻(xiàn)中的相關(guān)設(shè)備。

在打印速度方面，與干式激光相機(jī)比占有明顯優(yōu)勢，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，圖像打印即時可取。首頁輸出時間：黑色≤5 s，彩色≤8 s，尺寸為14"×17"、重量250 gsm 的紙張，每分鐘10頁的高速打?。╬pm）。

4.3 紙介質(zhì)特性與保存

由于干式激光膠片對熱的敏感性較高，易發(fā)生再次顯影[14]，紙質(zhì)膠片在這方面有明顯的優(yōu)越性。介質(zhì)特性：防水、高光度顯影；介質(zhì)防水閾值≥48 h；介質(zhì)保存時間≥30年（避光、常溫常濕環(huán)境）。

4.4 打印負(fù)荷與穩(wěn)定性

因影像科打印量大，打印負(fù)荷力也是一個非常重要的參數(shù)。泰立打印系統(tǒng)每個月的平均打印量（70%彩色30%黑白）為22000頁，每月最大打印負(fù)荷量300000張，平均每天可承受近10000張的打印量，而且能夠呈現(xiàn)始終如一的影像質(zhì)量。

該系統(tǒng)采用觸摸屏式的操作界面，操作簡單。影像工作站與打印服務(wù)器直接相連，保證了圖像的直接傳輸，打印服務(wù)器可以分別為影像設(shè)備設(shè)立打印格式，各子系統(tǒng)間工作互不干擾，打印具有較高的穩(wěn)定性，可以在不關(guān)機(jī)的情況下連續(xù)工作，且打印機(jī)在一定時間內(nèi)沒有收到任務(wù)指令下會進(jìn)入待機(jī)模式。設(shè)備內(nèi)部提供雙套墨粉，防止墨粉供應(yīng)中斷而影響工作，打印張數(shù)進(jìn)行精確計(jì)數(shù)，可隨時跟蹤耗材的使用情況[15]，堆疊輸出紙盤支持最多3000張尺寸為14"×17"、重量250 gsm 的紙張。

4.5 打印系統(tǒng)工作環(huán)境與要求

供電要求：AC220～240 V，50 Hz、10 A；耗電量：工作時≤2.4 kW,休眠時≤2 W。

操作環(huán)境：通風(fēng)良好、避免陽光直射、遠(yuǎn)離灰塵、避免潮濕、遠(yuǎn)離熱源和冷源。溫度：5～30℃；濕度：10%～80% RH。

5 激光打印機(jī)使用注意事項(xiàng)

作為醫(yī)學(xué)影像紙介質(zhì)打印系統(tǒng)使用的一般都是高檔的激光打印機(jī)，由于各單位工作環(huán)境和使用人員素質(zhì)不同，使用過程中一定要注意以下事項(xiàng)。

（1）放置激光打印機(jī)的的房間要注意通風(fēng)，不要把打印機(jī)放在陽光直射、過熱、潮濕或有灰塵的地方。

（2）打印服務(wù)器最好進(jìn)行穩(wěn)壓保護(hù)以防止對服務(wù)器的損害和可能導(dǎo)致的額外宕機(jī)。在電壓不穩(wěn)或易停電的地區(qū)，建議安裝不間斷電源（UPS）。

（3）電氣或機(jī)械故障要由專業(yè)的人員進(jìn)行維修。

（4）不要觸摸感光鼓，這可能會永久地破壞它的表面并會直接影響打印質(zhì)量。

（5）不要去摸碳粉，也不要讓碳粉進(jìn)入眼中。

（6）切勿遮蓋通風(fēng)口。

6 小結(jié)

以上是對醫(yī)學(xué)影像紙介質(zhì)打印系統(tǒng)的具體介紹，該輸出方案是針對醫(yī)院的實(shí)際流程和應(yīng)用需求所建立的真正有利于醫(yī)院及患者的實(shí)用技術(shù)[16]，而且隨著激光相機(jī)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它的空間分辨率和灰階等級越來越高，成像效果完全可與干式激光相機(jī)相媲美，使該系統(tǒng)真正成為醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像資料打印的最佳選擇。

[1]戎冬冬,李坤成,杜祥穎,等.應(yīng)用ROC曲線評價紙質(zhì)打印與干式激光打印對乳腺微鈣化的診斷價值[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2008,23(5):103-105.

[2]郭京海,陳艷冬.醫(yī)學(xué)影像紙介質(zhì)打印系統(tǒng)的分析與研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(4):338-339.

[3]郭力.激光相機(jī)的工作原理[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(2):71.

[4]李濤.2例富士激光相機(jī)的故障維修[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2012,27(3):114-115.

[5]王力天.黑白激光打印機(jī)的基本原理與常見故障分析[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(7):59-61.

[6]王洪福,趙長俊.激光打印機(jī)的使用及維護(hù)[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(10):119,132.

[7]劉虹,Cathy Lau.DICOM紙質(zhì)醫(yī)療影像輸出方案的應(yīng)用前景及效益分析[J].醫(yī)學(xué)綜述,2007,13(2):150-153.

[8]Bley TA,Kotter E,Saueressig U,et al.Using receiver operating characteristic methodology to evaluate the diagnostic quality of radiography on paper prints versus film[J].AJR,2003,181(6):1487-1490.

[9]Schueller G,Kaindl E,MatzekWK,et al.Image quality of a wetLaser printer versus a paper printer for full2Field digital mammograms[J].AJR,2006,186(1):38-43.

[10]Schulze RK,Schulze D,Voss K,et al.Quality of individually calibrated customary printers for assessment of typical dental diagnoses on glossy paper prints a multicenter pilot study[J].Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod,2008,106(14):578-586.

[11]Gerd Schueller,Elisabeth Kaindll,Wolfgang K Matzek,et al.Image quality of a wet laser printer versus a paper printer for full-field digital mammograms [J].AJR,2006,186(1):38-43.

[12]胡曉云,陳宏偉,胡春洪,等.高分辨率紙介質(zhì)打印與干式膠片打印的臨床對比研究[J].臨床放射學(xué)雜志,2010,(5):680-682.

[13]高登發(fā),賈紅,李京,等.干式激光膠片的結(jié)構(gòu)、成像原理與圖像質(zhì)變原因分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2009,30(9):101-105.

[14]劉文華,李國岱.光熱干式打印成像技術(shù)及熱敏膠片的應(yīng)用[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2002,(3):101-103.

[15]Martinoli C,Pretolesi F,Del-Bono V,et al.Benign lymphoepithelial lesion in HIV-positive patients；spectrum of findings at gray-scale and Doppler sonography[J].AJR,1995,(165):532-534.

[16]胡曉云,陳宏偉,胡春洪,等.高分辨率紙介質(zhì)打印與干式膠片打印的臨床對比研究[J].臨床放射學(xué)紙質(zhì),2010,29(5):680-682.