一种嵌入式多收费功能自助取片机的设计与应用

朱兆丰，隋海晶，顾文超，杨骁俊，刘艳，闫成功

1.上海市浦东新区人民医院 放射科，上海 201200；2.上海中医药大学附属曙光医院 检验科，上海 200000；3.上海市浦东新区中医院 放射科，上海 201200

引言

医疗自助取片系统从根本上更新了传统放射付款和取片流程。方便患者在医院医学影像诊断中心诊断报告和影像胶片的快速获取，有效地解决了长期以来就诊检查排长队的棘手问题[1]。随着医学影像的不断发展，PACS诊断应用逐步地趋向理性化、系统化。在政府的扶持下，多种类型的自助产品越来越多的投入到各级医疗卫生单位得到应用。如何让更多的影像检查的患者自主确认是否需要影像胶片，在自助取片机上通过简捷的方式进行确认之后，由自助取片机设备具备的多种收费功能完成胶片款的支付并取到胶片和诊断报告；而对一些检查结果被诊断为正常而不需要影像胶片的患者，通过设备的自主选择后提供一份影像诊断报告，从而减少胶片费用支出。同时，在不改变现有缴费流程情况下，避免患者多次重复排队，降低患者治疗费用，提高医院窗口收费服务工作效率等，逐渐成为研究热点。

针对以上问题，本课题组设计开发了一款嵌入式多收费功能自助取片机，迄今为止已经研发多代。目前最新设计的第七代设备不仅具备原来取片机的优点和功能，而且在完善医保卡功能的基础上增添了现金收费、支付宝和微信支付、银联卡和医院一卡通等多项功能。该设备通过主机和医院HIS信息系统PACS系统以及RIS系统的服务器相连接，实现患者信息的准确、快速传输。多收款功能取片机实际测试效果比较，见表1。该取片机实现与主机中央处理器工作站通信的整个自助服务单元的无缝链接[2]。为防止现金收费可能出现的问题，纸币收取和找零系统都选用了具备最新防伪功能的原装进口优质产品。硬件的合理配置和软件应用流程的整合构建了自助服务系统的核心引擎。

表1 多收款功能取片机实际测试效果比较

由测试效果可以明显的看到：采用了增加收费功能之后，明显的减少了患者排队的时间，通过取片机系统本身设计的多种收费功能直接选择完成支付，避免了患者来回跑去窗口付费，减少了付费窗口排队人数，效率提高了7倍。本款取片机已成功申请专利（发明专利号为：ZL 2016 2 1154059.7）。

1 第七代多种收费功能取片机的技术设计

第七代自助式多收费功能的取片设备含有多种模块，供不同需要的医院进行选配。无论当地放射影像胶片是否收费，取片机通过模块选配均能正常使用。同时为了提高设备中收款金融设备的安全系数，方便管理，设计为嵌入式，加纸、加胶片和现金处理均有指定工作人员来完成。现金收取箱和现金找零箱都设有3道保险。设备中耗材的添加和纸币的回收添加处理等状态信息均由设计应用软件通过监控系统实时向管理人员发出提示。同时安装的高清摄像头准确的记录全部的现金交易和工作人员的现金处理过程。从而确保设备的正常运转。人机对话的简易操作可让持RFID射频卡、医保卡、磁条卡和手机的微信、支付宝等多种方式让影像中心就诊患者在自助取片机上方便的实现自助付款、取片和取诊断报告的操作。避免多次重复排队交款，减少患者就医排队时间，同时有效的减轻收费窗口工作人员的工作压力，节省人力资源。第七代取片机重点要解决的问题是患者可以通过多种付费方式来完成自助付款、取片和取诊断报告。具体设计由下面8个方面组成。

1.1 自助服务中射频技术的应用

RFID技术在国内外被称为“PC、Intneter、Wi-Fi”之后信息产业的第4次新技术革命。为了彻底克服传统条码卡磁条卡的弊端，在自助服务机信息输入终端上增设了RFID射频感应卡应用项目[3]，采用RF的非接触方式，具有读写速度快，使用效率高，无方向性要求，标签一进入磁场，射频感应器就可以即时读取其中的信息，通常在几毫秒就完成一次读写，非接的射频卡彻底的避免了磨损、污渍等带来的信息读取误差，此技术在自助产品上的应用极大的方便了患者，提高了设备使用效率。

1.2 系统硬件框架的智能组合

本设计是根据市场需要的兼容多项收费功能的自助取片机，通过网络交换机与医院信息系统HIS服务器中多种模块链接，实现信息传输和交换。通信的主机中央处理器工作站采用世界品牌研华工控机。主机通过不同接口分别与条形码扫描器、RFID射频卡、支付宝、微信收款平台、医保专用读卡器，触摸显示屏、收款机、纸币找零机、激光打印机和热敏胶片打印机等硬件输出设备智能组合。整个自助服务单元通过网络交换机和医院的HIS、RIS、PACS实现无缝链接[4]。

1.3 自助服务中类别的智能判断

第七代取片机在设计中为方便患者自助使用，运用查询语句调用存储过程进行逻辑判断。来确认患者有无所需的自助服务项目，并根据逻辑判断结果驱动不同外设进行快速处理，同时在屏幕上显示温馨提醒。对于取诊断报告系统直接启动打印机完成诊断报告打印服务。对于临时报告更换正式报告患者只需将临时报告上的条码一扫就可以启动打印机打出经过审核的正式诊断报告。如调用Thestoredprocedure存储过程判断上述3项服务均不存在，则转入调用HIS收费模块和电子申请单进行患者影像检查项目确认和收费确认，对未交费者发出付费提示。对系统已经确认正常付费则同步完成以下步骤：① 启动The registration module（登记模块），打印出印有患者基本信息的回执清单，同时印有识别患者身份的电子标签和患者影像检查的机房号；② 启动程序Triage（分诊）系统，并通过消息服务器在大厅的显示大屏和机房门口的LED屏幕上同步显示出患者的信息并进行广播告示；③ 启动影像设备上的Worklist（患者序列清单）单元，将患者欲检查的项目按序列进行信息存储，等候设备的检查。

1.4 多种收费方式的灵活运用

对于已经做完各种影像检查的患者，再次输入患者信息，则程序会转入收费模块，屏幕会跳出供患者是否需要胶片的选择，选择不要。程序自动转到报告打印模式，打印出患者的影像诊断报告。如果患者选择要胶片，则程序会转入到付款模式，屏幕上会自动显示出多种付款方式，（屏幕会提示患者这笔费用属于自费）患者会根据自己的实际情况[5]。

自行选择方便的模式选择付款方式，选择现金付款，程序则会驱动收款口的LED指示灯进入闪烁提示状态，患者根据屏幕显示的付款金额完成现金付款，系统则根据接受到的指令驱动热敏胶片打印机打出相应数量的影像胶片。如果患者选择支付宝或微信则系统会根据影像胶片的数量计算出价格并生成相应的二维码，患者只需用手机扫描二维码，确认收费完成后，系统就会在屏幕上显示付款信息和打印进度信息，打印出影像胶片和疾病诊断报告。与第三方支付平台无缝链接的付款方式，适合不同层次的患者方便应用自己熟悉的方式快速捷付款。对于已付款的患者，除了拿到胶片和报告，由设备安装的票据打印机打印出收款凭证，患者可凭收费凭证到收费窗口换取正式收据。

1.5 自助终端中患者医保IC医保卡的自动识别

第七代取片机对于医保卡在自助系统中的应用，重新进行了功能设计。因为目前上海地区的社保卡读卡器的读卡，在读取患者信息过程中必须通过应用软件发出指令并有应用软件控制（通常是有专用的DLL或OCX）才能进行下一步操作。这一操作致使不少患者在自助取片机的操作上出现失误。第七代取片机在设计中IC读卡芯片进行了二次开发，对读卡器中的AT89S52-24AU芯片重新进行区域编码设计和芯片烧制。编程中将所有的读写卡命令集成在读卡器内，同时将所有信息自动翻译成键盘码通过电脑的键盘接口直接上传到应用软件进行处理，实现了IC卡即插即读的功能，从根本上避免了热键按钮操作带来的失误，提高了自助产品应用的可靠性。升级后的读卡器方便了患者应用，将医保IC卡轻轻插入IC卡槽中，不用作任何确认处理即可准确的读取。从而真正实现实际应用环境中的无人值守，由于编程后使用的电脑的键盘接口因此无需其他任何驱动程序即可应用。升级后的芯片同时附带接口库。

1.6 系统多方位全程监控的设计

自助设备面对不同层次的群体，客观存在的认知差异不可避免的影响到自助设备的应用，因此我们设计对运行的状态进行多方位的全程监控。监控中心通过网络及医院的信息系统和嵌入式多收费功能的自助取片机连接，负责实时采集和实时处理中央工作站中所有外接设备的工作状态实的时信息[6]。同时通过微信消息平台，及时准确的将设备运行的情况及时刷新反馈到管理人员的手机上，快速处理各种突发状况，为患者提供良好的医疗服务。

1.7 Digital signature数字签名

数字签名，是在自助医疗产品的应用中一个极其敏感的问题。我们采取的方案：① 将资质医师手写签名用Photoshop软件作成图片放在诊断报告的相应位置；② 将诊断医师的唯一工号和输入的签名存储在RIS服务器RISUser表结构中进行捆绑，患者取到的诊断报告上印有诊断医师和审核医师两个电子签名的信息；③ 在放入自助医疗服务系统打印机里的打印纸上事先盖好了医院诊断专用章。

1.8 OCR图片文字识别功能的设计

在自助取片机推广应用的过程中，时常能遇到一些医院因为各种情况不能提供院方的数据库[7]。取片系统无法读取医院的信息库，胶片和诊断报告的自助服务遇到了瓶颈。为此我们在产品中专门设计了OCR识别功能，这是一个带有PDF文件处理功能的OCR软件；具有识别正确率高，识别速度快的特点。有批量处理功能，避免了单页处理的麻烦；支持处理灰度、彩色、黑白3种色彩的BMP、TIF、JPG、PDF多种格式的图像文件；可识别简体、繁体和英文3种语言；具有简单易用的表格识别功能；具有TXT、RTF、HTM和XLS多种输出格式，并有所见即所得的版面还原功能。新增打开与识别PDF文件功能，支持文字型PDF的直接转换和图像型PDF的OCR识别，既可以采用OCR的方式将PDF文件转换为可编辑文档，也可以采用格式转换的方式直接转换文字型PDF文件为RTF文件或文本文件。通过扫描电子胶片读取到的患者信息标识码可以直接从医院RIS系统中调取患者的诊断报告，从而完成自助取片机患者自助服务所需有的诊断结果。

2 根据应用存在问题进行取片机新产品的开发

通过实地考察与调查问卷的方式，我们了解到：在自助服务的应用中普遍存在的最大问题为患者经常忘记取报告或者胶片，尽管我们已经在设计中增加了多种方式进行提醒，不少医院还配有黄马甲服务，也未能阻止这种故障的发生。针对这一情况，经过反复论证，本课题组设计了最新款式的第八代取片系统（图1）。

图1 第八代取片机设计效果图

对硬件架构重新进行组合，设计胶片和诊断报告从同一个输出口同步输出，从源头上解决了漏取报告或漏取胶片的故障的现象（图2）。

图2 多功能取片机运行流程图

第八代取片机在胶片的输出口增加了一组智能续传设备，在胶片全部完成打印被传送到热敏打印机的输出口时，通过微型光电传感器驱动续转设备运行将胶片继续向前送到前面的取片口，患者如需一张影像胶片，则在后8 s诊断报告打印机运行将报告运送到同一个输出口，如果患者有多张影像胶片需要打印，则会在最后一张胶片输出的后8 s之后，诊断报告同步输出。另外在软件设计中增加精准时间设置将经过精确计算的不同胶片数量输出的时间和诊断报告输出的时间同步输出，误差控制在秒的精确度。同时在输出口安装有LED闪烁提示。报告和胶片同时落在同一个出口可以使患者自助操作更加方便，可以有效地杜绝长期以来存在的患者漏拿报告或胶片的顽症，真正实现自助设备无人化使用，进而提升医院优质服务形象[8]。

3 多收费功能取片机软件的实施和关键硬件配置

嵌入式多收款功能的自助取片机的应用是医院数字化影像技术、计算机技术及网络通信技术的系统集成，不仅适用于胶片收费地区的医疗单位，同时也适用于胶片不收费地区的医疗单位应用中只要根据医院的实际需要安装不同的模块即可。自助医疗服务系统的设计和自助付费的功能应用，使医院“一切以患者为中心”的服务模式发生了“质”的飞跃，系统实实在在的体现患者就医环境的改善[9]，可以自主的选择是否需要胶片，在设计中充分利用先进的网络信息资源实现为了使取片机实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于理解，下面结合具体图示（图3），进一步阐述嵌入式多收款功能取片机的具体实现过程。

图3 带收款取片机运行效果图

自助式多种收费功能取片服务机，包括通过交换机与医院信息系统HIS服务器、PACS、RIS以及全院分诊系统连接；来实现信息传输和交换通信的功能，自助式多种收费功能取片机分别与条形码扫描器、触摸显示屏、挂号凭证打印输出设备、收款机、医保专用读卡器及带充值功能RFID射频卡通过多种接口进行连接。同步设置的消息平台发布服务器：通过交换机与自助式多种收费功能的取片服务机连接。该消息发布服务器与医院信息系统HIS服务器通过交换机传输患者的影像、医疗进程和影像诊断信息患者到达放射影像就诊科室之前，相关的就诊信息就已通过网络传输到该科室的分诊服务器[10]。通过WORKLIST应用软件，方便技师在分诊工作站上实时进行队列和影像传输管理。读片医生也能够通过PACS网络进行影像的快速的调取和诊断。

（1）患者第一次信息输入后的流程：嵌入式自助取片机的信息输入口在接受到患者信息时访问HIS信息系统，读取到患者缴费信息模块准确的告知影像检查的类别、检查的部位，驱动打印机打印出检查的回执清单，分诊检查科室的排队号和检查诊室的简易位置图。

（2）患者在相关影像检查科室完成检查后，回到影像中心大厅坐在椅子上等候。此时影像中心的医师通过PACS系统完成影像诊断后并完成电子胶片的发送而后由资深医师进行诊断报告的核查后发出诊断完成的信息[11]。

（3）患者通过影像大厅的大屏显示和语音播报或手机微信得知诊断报告已经完成的告知，再次来到自助式多种收费功能取片机的跟前输入信息卡信息：系统经过确认后跳出由患者自主选择是否需要影像胶片的界面：屏幕上显示出3种选择方式，绝大多数患者选择的是第三种模式既要胶片又要诊断报告。第二种方式多见于开始选择不要胶片的患者，在临床医师进行诊断之后提出需要对影像图像进行随访比较或者对病情有一些诠释之后，患者重新进行选择之后补打胶片需要而进行的选择。

（4）随后界面跳出的是付款方式的选择，患者会自主选择一种方便的付款方式，在本机配置中的多种付款方式中以微信和支付宝应用占多数，跳出的微信和支付宝由第三方付费平台负责链接，通过在线连接的快速方便，收款和费用计算和医院的HIS系统无缝链接，根据患者影像胶片的数量计数好的收费价格连同患者信息一起形成的二维码，患者用手机完成扫描后设备进入打印提示，打印完毕患者取好影像胶片和诊断报告完成自助服务[12]。

（5）为了防止自助式多种收费功能的取片机因各种可能的故障造成患者不能正常操作，专门设置一消息发布平台与自助式多种收费功能取片机连接，实时显示患者影像信息诊断与处理的状态通过微信平台发布诊断进程。系统设计有多台显示器组成的监控中心，当自助式多种收费功能取片机遇到故障时可及时将故障信息反馈到监控中心并通过信息发布服务器发送到相关工作人员的手机上进行故障实时提示。同时出于安全因素，在自助服务的区域上方统一安装了不同角度的高清摄像头，对患者自助服务全程进行全程监控[13]。

（6）自助式多种收费功能取片服务机的硬件配置除了通用部件以外很关键的一项就是纸币识别器和纸币找零器，我们通过反复考察采用的是NV-200英国原装生产的优质产品，具有极强的防伪功能。纸币识别接收器根据其功能可分为机械系统、电气系统、软件系统。而其控制部分主要由MCU、外扩存储模块、外部接口模块、AD/DA模块、通信模块等构成。其中MCU使用性价比高的MCS-51系列8位单片机作为控制器，片内含EEROM，256B RAM，多个计数器与中断源；外扩存储模块包括RAM、闪存，可为程序运算提供足够的存储空间同时可存储纸币特征数据库以及记录设备工作状态等；通信模块负责接收和应答上位机的各种指令，接口采用RS-2标准通过USB接口方便的掌握纸币的输入量，通过接口通讯及时会显示出纸币量的状态，同时纸币输入口有3个LED指示灯，正常运转时绿LED亮，当纸币接近装满时黄色LED亮，提示及时进行处理。纸币找零机采用的是韩国CDM-4000产品，当纸币剩下40张时，通过应用程序发出读取指令就会直接读取到纸币找零机发出纸币量的状态吗，通知相关工作人员做好清点和加币处理。另外条形码扫描器在患者信息读取过程中起着非常重要的作用，不仅要求准确可靠，同时还要求具备使用方便，高性能，高寿命等特点。在条码信息识别输入设备上我们选用了霍尼韦尔的MK7580,这是霍尼韦尔公司推出的新一代的扫描设备，是世界上第一款专为解读一维、PDF和二维码而设计制造的二维影像演示扫描器。它集于扫描效率、扫描技术、牢固耐用的外形设计特点于一身。具备突破性的扫描性能和多样化的外观构造，具有多种接口一体化设计，具有4个独立的记忆功能库，分别储存串口、键盘口、USB和46xx RS485四种不同接口的设置。使得不同接口间的转换变得异常快速简单，无需扫描任何设置条码，机器会自动探测接口电缆并转换到相应接口设置[14]。自助服务系统主机是整个设备的核心，我们根据实际运行的需要进行过多次调整。在这款机型中我们充分考虑了多种外设接口的充分需要，选用了J3160NH作为主机工作站，配以贴片式Inter四核处理器，4 G的内存加以256 G的固态硬盘使工作站对于患者图像信息的传输处理速度非常快。6USB口和RS232-4COM口的配置足以满足功能的需要，实际测试工作性能稳定，发热量低，是一款性价比不错的优质产品。胶片打印机用索尼公司UP-DF760数字胶片热敏打印机，配备有符合国际标准DICOM3.0接口，处理和打印一张8 cm×10 cm的胶片仅需68 s左右的时间。选择Sony750的一个重要原因是整个打印机技术设计上支持垂直放置，放置和纸币机找零机并列，使得整机机构紧凑处理方便。Sony760不仅图像质量有了明显的提高关键是为了方便患者的自助服务，胶片提取速度明显提高。现场测试：如果一个患者需要三张CT和MR的影像胶片（规格为14 cm×17 cm）：第一张胶片输出时间为82.6 s，第二张胶片为57.5 s，第三张胶片速度快到了43.3 s。收款凭证打印选用了日本富士通的639USL102R热敏打印机，该机最大的特点体积小巧紧凑，可以安装直径150 mm的大卷热敏纸，按照每天200人次，安装一卷可以使用15～20 d左右，因此非常方便。

4 讨论与总结

自助服务系统最大特点就是充分利用了医院现有的信息系统平台，高度实现医院大数据资源共享，方便了患者的就医嵌入式多收款功能的自助取片机的应用是医院数字化影像技术、计算机技术及网络通信技术的系统集成[15]，集自助登记、自助付费和自助取片取报告为一体，是自助取片系统系列产品中的“新生儿”多项付费的功能选择可有效地提升了医院“一切以患者为中心”实行文明优质服务的形象。现在全国上万家三甲和二甲及解放军部队医院已经用上了各种功能的自助服务设备，嵌入式多收款功能的自助取片机只是多种产品中的一项，越来越多的医院自助服务设备不断地得以开发应用，随着网络技术的快速发展，数字化医院的功能不断的完善，更多的新型自助产品源源不断的提供给患者使用，看病“三长一短”的现象得到实质性的改善，充分体现了数字化医院的高效管理[16]。然而随着自助产品的不断增多，一个现实的问题需要引起相关管理部门和自助行业有识之士的高度重视。国家药监局已经在2017年正式把放射自助取片机列为国家一类医疗器械。还有不少的医疗自助服务产品在医院各个部门得以应用，其中不乏存在一些三无产品混在其中。建议国家尽快的制定和公布必要的行业标准加强自助产品的质量的统一标准化管理。目前市场取片机运行的基本原则大都是投放，稍有规模的医疗卫生单位通常都是无偿获得设备的应用，在这种情况下如何保证产品质量性能稳定，防止质量低下的伪劣产品混入医疗市场是摆在行业面前急待解决的问题，在多收费功能的取片机的应用中，人民币的防伪功能的识别也是非常重要问题。我们的体会选购国际知名品牌产品非常重要。其次在有金融设备的场所安装必要的监控摄像头提高安全防范意识很重要。医疗自助服务产品可以使患者充分享受到数字化医疗高科技带来的好处，发展潜力极大，随着国家重视数字化医院的功能拓展，自助取片机应用前景会更加光明。