摘要：目的:为发挥病理网络与信息系统在病理检查全流程中的应用与跟踪, 探索新型激光包埋盒打号机工作原理和应用特征。方法:选取活检和术后标本进行批量包埋盒预打印共2500个, 将采用传统碳带包埋盒打号机纳入对照组 (打印1250个) , 采用激光包埋盒打号机纳入观察组 (打印1250个) 。两组均与病理信息系统 (LIS) 连接, 记录单个包埋盒打印时间, 计算扫描识别率及平均识别时间。比较两组平均打印时间、平均扫描识别时间以及字迹耐磨程度与扫描识别率的差异。比较两组打印稳定性、使用过程中出现的故障情况。结果:观察组平均打印时间 (4.72±0.59) s/个, 对照组 (20.62±1.39) s/个;观察组平均扫描识别时间 (0.88±0.29) s/个, 对照组 (1.21±0.62) s/个, 两组比较有差异;两组总体扫描识别率比较差异有统计学意义 (x2=16.44, P<0.05) ;观察组故障率低于对照组。结论:激光打印技术用于病理技术中能够提高包埋盒打印速度、提高工作效率、包埋盒打印质量稳定、为病理网络与信息系统在病理检查全流程应用与跟踪中提供良好的设备基础。

　　关键词：网络与信息系统; 激光打印技术; 病理技术; 打印速度; 识别速度;

　　Abstract：Objective: To explore the working principle and application feature of new type of laser marking printer with embedding box so as to implement the application and tracking of pathology net and information system in the whole process of pathology examination. Methods: Total 2500 biopsy specimens and post operative specimens were selected and were divided into control group (1250 specimens which adopted traditional marking printer with carbon belt embedding box) and observation group (1250 specimens which adopted marking printer with laser embedding boxes) . The marking printers of the two groups connected with laboratory information system (LIS) , respectively, and recorded printing time of each embedding box. And then the scanning recognition rate and average recognition time were calculated respectively. The differences of average printing time, average scanning recognition time, rub fastness of handwriting and scanning recognition rate were compared. And the printing stability and using faults of the two groups were further compared. Results: The average printing times of observation group and control group were (4.72±0.59) s per specimen and (20.62±1.39) s per specimen, and the difference between them was significant. The average scanning recognition time of observation group (0.88±0.29 s per specimen) was significantly lower than that of control group (1.21±0.62 s per specimen) . The differences of rub fastness of handwriting and total recognition rate between the two groups were significantly (x2=16.44, P<0.05) . And the fault rate of observation group was lower than that of control group. Conclusion: The laser printing technique that is used in pathological technique can increase the printing speed, the working efficiency and the stability of printing quality, and can provide good equipment basis for pathological network and information system in the application and tracking process of whole process of pathological examination.

　　Keyword：Network and information system; Laser printing technique; Pathological techniques; Printing speed; Recognition speed;

　　随着信息网络管理的迅猛发展, 实验室信息管理系统 (laboratory information system, LIS) 在病理检查中得到广泛应用[1]。患者及标本信息通过LIS登记生成病理号。包埋盒打号机将标本的病理号和二维码打印到塑料包埋盒上, 简单有效识别样本信息, 对蜡块组织进行追踪, 改变手写包埋盒易错、不易识别的缺点, 已经成为病理技术中不可或缺的仪器设备[2]。然而, 现有的包埋盒打印技术主要为传统喷墨技术和碳带热转印技术, 在包埋盒打印过程中容易出现打印速度慢、打印不清晰、二维码扫描不易识别、墨盒堵塞以及打印针断裂等故障, 对设备维护提出了较大挑战, 同时具有耗材成本较高等缺点[3-4]。

　　一种利用激光高能聚焦照射原理, 瞬间改变包埋盒表面的颜色的激光包埋盒打号机是否能够有效克服传统包埋盒打号机的缺点, 提高包埋盒打印的清晰度和稳定性、提高标本取材工作效率、降低科室使用成本是本研究关注的内容, 并依据这些内容进行多方面的性能验证[5]。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　选取2017年6-9月中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院病理科活检和术后标本进行批量包埋盒预打印2500个, 根据所用设备的不同, 将采用传统碳带包埋盒打号机纳入对照组, 使用激光包埋盒打号机纳入观察组, 每组批量包埋盒预打印1250个。

　　1.2 设备

　　Print Mate传统碳带包埋盒打号机 (美国Thermo公司) ;CPS-280激光包埋盒打号机 (无锡启盛实验设备有限公司) ;管装包埋盒 (北京捷康西京商贸有限公司) , 颜色分为白色、黄色及粉色3种。

　　1.3 打印方法

　　(1) 对照组。将LIS系统生成的包埋盒打印信息传输到Thermo Print Mate, 根据性能验证的不同方面分组进行预打印, 共打印1250个。

　　(2) 观察组。将LIS系统生成的包埋盒打印信息传输到CPS-280, 根据性能验证的不同方面分组进行预打印, 共打印1250个。

　　1.4 性能验证

　　(1) 打印时间的性能验证。选择100个包埋盒进行批量预打印, 记录每组100个包埋盒每个打印时间, 计算两组平均打印时间。

　　(2) 字迹耐磨程度和总体识别率的性能验证。将观察组与对照组打印包埋盒各150个同时放入10%中性缓冲液福尔马林中固定15 h, 80%~100%乙醇溶液中浸泡60 h, 二甲苯溶液浸泡2 h, 64℃石蜡溶液浸泡3 h, 用修块刀在包埋盒字迹表面进行刮擦, 记录每组存在字迹丢失、缺损包、变浅以及模糊的包埋盒数量, 使用包埋盒扫描枪进行识别, 记录总识别数量。

　　(3) 扫描识别时间的性能验证。选取1.3 (2) 方法中观察组与对照组各65个已包埋的包埋盒, 使用扫描枪进行识别, 分别记录每组单个包埋盒扫描的响应时间, 计算两组平均扫描识别时间。

　　(4) 打印稳定性的性能验证。观察组与对照组各累计进行1000个包埋盒批量打印, 记录过程中发生故障、停顿的次数, 并记录停顿原因。

　　(5) 辅助功能的性能验证。比较观察组与对照组预打印包埋盒是否具有自动有序收集功能、多通道进行自动切换功能、缺包埋盒打印中断信息不丢失、具备历史查看功能、能否在包埋盒上实现其他打印信息, 如打印医院名称及打印日期等功能。

　　1.5 统计学方法

　　应用IBM SPSS Statistics 22.0统计软件进行统计分析。对平均打印时间、平均扫描识别时间采用两独立样本非参数检验, 对字迹耐磨程度与扫描识别率采用卡方检测, 以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 打印时间

　　通过观察组与对照组各100个包埋盒进行批量预打印, 计算平均打印时间。观察组 (4.72±0.59) s/个, 对照组 (20.62±1.39) s/个, 观察组优于对照组。

　　2.2 字迹耐磨程度及扫描识别率

　　(1) 观察组与对照组各150个已打印包埋盒经过浸泡与轻度刮擦, 出现字迹丢失、模糊情况 (如图1所示) 。

　　图1 字迹耐磨程度测试图

　　(2) 观察组总体扫描识别率与对照组两组比较, 其差异有统计学意义 (x2=16.4, P<0.05) , 见表1。

　　表1 两组间字迹耐磨程度与扫描识别率比对 (个)

　　2.3 扫描识别速度

　　观察组与对照组各65个已包埋的包埋盒进行扫描识别, 计算平均识别时间, 观察组 (0.88±0.29) s/个, 对照组 (1.21±0.62) s/个, 观察组平均识别时间快于对照组。

　　2.4 打印稳定性测试

　　观察组与对照组各累计进行1000个包埋盒批量打印, 观察组发生故障0次、停顿10次, 停顿原因为卡包埋盒, 达标未退位;对照组发生故障1次, 打印头打印不清晰, 停顿80次, 停顿原因为卡包埋盒。

　　2.5 包埋盒收集系统及打印通道选择

　　观察组打号机可以30 min完成400个包埋盒打印, 并自动有序收集, 对照组打号机不能进行自动收集;观察组可以在包埋盒边缘同时打印医院名称及日期, 为日后工作查询提供方便, 对照组不具备此功能。两组均可实现6个打印通道选择不同颜色包埋盒对组织进行匹配设置自动切换, 在缺包埋盒打印中断时, 打印信息不丢失, 可进行历史查看, 并点击继续打印完成未完成任务。

　　3 讨论

　　传统的喷墨包埋盒打号机按需喷墨技术分为压电式喷墨技术、压阀式喷墨技术及热发泡式喷墨技术[6]3种。由于包埋盒材料亲水性差, 墨水在包埋盒表面的干燥时间过长, 容易扩散导致图案不清晰, 二维码不易被识别, 墨水的化学成分复杂、气味难闻, 对使用者的健康有一定的伤害, 同时墨水容易干燥固化在喷头中造成堵塞, 造成维护困难, 影响机器的持续使用[7]。

　　传统的碳带包埋盒打号机, 是需要一种专用的色带 (俗称碳带) 来将条码和文字等信息转印在包埋盒上。热转印油墨与包埋盒直接接触, 通过放热点的热量将油墨涂层熔化而被烫印到包埋盒上, 形成所需的图案[8]。使用碳带包埋盒打号机在打印过程中容易产生打印不清楚、打印头断针或色带断裂的问题, 维修维护成本较高[9]。

　　激光包埋盒打号机是由激光发生器生成高能量的连续激光光束[10]聚焦后作用于包埋盒表面, 使表面材料瞬间熔融, 甚至气化, 通过振镜控制[11]激光在包埋盒表面的路径, 形成激光标记的痕迹, 从而形成需要的数字及图案, 即无接触高能聚焦激光[12]技术, 可在任何异型表面标刻, 不会变形和产生内应力, 适用于几乎所有材料的标记[3]。聚焦后的激光束直径只有0.01 mm, 打印出的数字及图案非常细致, 能够达到100点/mm的分辨率。同时因为是非接触式打印, 激光在焦距±1 mm以内都能达到相同的打标效果, 所以对包埋盒表面的要求不高, 即使表面有瑕疵, 也可以打印出清晰的数字及图案。此项激光包埋盒打印技术为国内自主研发产品, 目前国外尚无相应的技术产品[3-4]。

　　通过对此款包埋盒打印机打印时间、字迹耐磨程度、扫描识别率及识别时间、打印稳定性以及疲劳度实验及其辅助功能, 使用及维修维护成本等多方面的性能验证, 认为激光包埋盒打号机是目前国内外包埋盒打印技术中最为先进的设备, 其优点如下。

　　(1) 打印速度可以达到12个/min, 较对照组传统技术包埋盒打号机3个/min, 速度提升3~4倍, 发生卡盒的频次为1~2次/100个, 较对照组包埋盒打号机6~8次/100个降低4~5倍。以科室的平均工作量, 每日打印包埋盒2000个计算, 打印时间由原来的近700min减少到不足200 min, 因卡盒造成的停顿时间减少75%~83%, 可以极大提升在包埋盒预打印环节的工作效率。

　　(2) 激光打印字体与包埋盒成为一体, 不会因为刀片对蜡块字体表面刮擦导致二维码数据和数字的丢失及显示不全, 避免了在切片过程中扫描识别失败、不能有效及时提取蜡块信息。

　　(3) 利用激光打印的包埋盒扫描识别率提升为100%, 且单个包埋盒扫描识别速度快, 极大提高了切片的扫描速度, 进而提高切片的工作效率。

　　(4) 激光包埋盒打印机可以实现大通量打印, 最大一次性可以装载600个包埋盒, 同时可以使用不同颜色的包埋盒, 直观的区分组织类型并进行分类处理, 采取不同的脱水程序、包埋、切片及染色程序, 为病理标本的分类和分级管理提供了很好的基础。

　　(5) 利用此激光包埋盒打号机可以使包埋盒打印的信息更加丰富全面, 如在包埋盒边缘打印医院名称和打印日期, 方便蜡块查找时直观的显示信息, 是其他包埋盒打号机所不能完成的。

　　(6) 此激光包埋盒打号机10个收集盘在打印时自动由下往上运动, 每一个收集盘满则自动切换至下一个收集盘。整齐排列, 收集暂存数量最高可达400个, 可以在此环节实现人工智能, 节省人员的看守时间及对包埋盒进行理顺收集的时间。

　　(7) 此款激光包埋盒打号机核心技术使用激光发射器, 2017年6-9月观察组除实验内容外累计打印近14万个包埋盒, 未发生仪器本身故障。激光发射器理论寿命为30000 h, 按10 h/d, 一年300 d不间断使用计算, 其激光发射器理论上可以连续使用10年, 期间无打印头、色带等任何高值耗材产生, 能够为科室极大节约成本支出[13-14]。

　　然而, 激光包埋盒打号机本身也存在一些不足, 如仪器体积较大, 不能在较小的取材记录区域使用, 同时不支持网络多台计算机共享使用;在高频照射过程中会产生少量灰尘, 覆盖在感应器上, 造成感应灵敏度降低等[15]。此外, 在仪器使用过程中还有一些小问题需要注意:打标位未退、每次卡顿后需要复位。关注这些细节能够使这款激光包埋盒打号机更加稳定, 减少包埋盒的卡顿及复位时间, 使用更加便捷。

　　4 结语

　　包埋盒激光打印是一个全新的技术, 彻底改变了传统的喷墨和碳带打号机的模式;无需墨盒或碳带等耗材, 非接触式打印可靠性高, 打印成本低, 无噪音, 无化学污染;实现了批量装载、批量打印包埋盒, 打印速度快、清晰度高。该技术在病理技术全流程的数字信息扫描与记录中应得到广泛应用。

　　参考文献

　　[1]彭菊蓉.条形码在病理标本信息化管理中的应用[J].上海护理, 2006, 6 (6) :52-53.
　　[2]普鹰, 阮祺, 吴遐, 等.基于信息化手术室病理标本管理及送检流程优化[J].解放军医院管理杂志, 2016, 23 (10) :917-919.
　　[3]边吉禄.喷墨打印机术语[J].河北科技大学学报, 2004 (3) :15-15.
　　[4]闫岩, 彭燕, 李楚天, 等.病理组织包埋盒回收方法比较分析[J].临床与实验病理学杂志, 2015 (10) :1181-1182.
　　[5]Schueller G, Kaindl E, Matzek WK, etal.Image quality of awetl aserprinter versusapaper printer for full-field digitalmammo grams[J].AJR Am J Roentgenol, 2006, 186 (1) :38-43.
　　[6]刘戊洪.喷墨技术分类及应用[J].印刷杂志, 2014 (7) :31-33.
　　[7]王国栋.常用打印机共性故障解决方法[J].中国医疗设备, 2005, 20 (10) :90-91.
　　[8]钱金林, 李青, 苏红丹, 等.包埋盒号码书写仪碳带的重复利用[J].临床与实验病理, 2018, 34 (1) :108-109.
　　[9]张守仁.针式打印机技术的优点及其局限性[J].计算机研究与发展, 1981 (4) :61-63.
　　[10]李秋实, 李嘉铭, 杨平, 等.激光诱导击穿光谱分析系统中微型同步时序发生器研制[J].光谱学与光谱分析, 2018, 38 (2) :595-599.
　　[11]谢凯, 李晖, 李志芳, 等.基于FPGA控制驱动振镜扫描与数据采集设计[J].电子测量技术, 2016, 39 (4) :123-128.
　　[12]章婷婷, 万雄, 舒嵘, 等.远程激光诱导击穿光谱技术进展[J].光谱学与光谱分析, 2015, 35 (7) :2007-2011.
　　[13]陈刚, 董作人, 耿健新, 等.155/622Mb/s多发射器激光通信系统[J].中国激光, 2004, 31 (5) :583-587.
　　[14]Morawska L, He C, Johnson G, etal.An investigation into the characteristics and for mation mechanis msofparticlesoriginatingfromthe operation of laser printers[J].Environ Sci Technol, 2009, 43 (4) :1015.
　　[15]Nakai H.The Challenge for Downsizing of Monochrome Laser Printer Using Cleanerless Technology[J].Denshi Shashin Gakkaishi, 2008, 47 (2) :90-96.

TAG标签： 激光打印技术     病