基于人臉識(shí)別和互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的門(mén)診患者進(jìn)出管理應(yīng)用思考

張小亮，荊芒，單紅偉，岳志霖，陳彥，劉云，王忠民

1. 南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院（江蘇省人民醫(yī)院）a. 信息處；b. 門(mén)診部，江蘇 南京 210029 2. 南京醫(yī)科大學(xué) 醫(yī)學(xué)信息學(xué)與管理研究所，江蘇 南京 211166

引言

醫(yī)院門(mén)診不僅是患者接受診療服務(wù)的主要窗口，同時(shí)也是醫(yī)院面向社會(huì)提供醫(yī)療服務(wù)的主要窗口。門(mén)診是醫(yī)院接觸患者人數(shù)最多的場(chǎng)所，同時(shí)也是患者停留時(shí)間最長(zhǎng)的場(chǎng)所[1]。黨的十九大報(bào)告中提出中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，我國(guó)社會(huì)的主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為“人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展”之間的矛盾，隨著國(guó)內(nèi)醫(yī)療水平和人民生活水平的提高，醫(yī)患之間主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化成“患者對(duì)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)的需求和醫(yī)療資源分配不平衡”之間的矛盾。為此，國(guó)家衛(wèi)健委2015年啟動(dòng)了“進(jìn)一步改善醫(yī)療服務(wù)行動(dòng)計(jì)劃”[2]，目標(biāo)就是努力做到讓人民群眾便捷就醫(yī)、安全就醫(yī)、有效就醫(yī)、明白就醫(yī)。醫(yī)院有必要利用各種先進(jìn)的信息化手段，幫助患者完善就診流程，以便提升醫(yī)院就診管理的效率和質(zhì)量。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，病人在醫(yī)院就診中排隊(duì)和候診占用時(shí)間最多，不僅浪費(fèi)了患者和家屬大量時(shí)間，也造成醫(yī)療資源的浪費(fèi)[3]。疫情期間門(mén)診患者的進(jìn)出管理效率低下已經(jīng)成為醫(yī)院管理的難題之一，不僅干擾了醫(yī)療工作的正常運(yùn)行，而且對(duì)病人疾病恢復(fù)也不利。因此，做好門(mén)診患者進(jìn)出管理非常重要。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的飛速發(fā)展，疫情期間借助于信息化技術(shù)提高防控管理服務(wù)已在國(guó)內(nèi)多家醫(yī)院落地，嘉興市第二醫(yī)院基于身份證的病人陪護(hù)信息化服務(wù)提高了醫(yī)院疫情防控的精度；晉江市醫(yī)院?jiǎn)⒂米≡杭芭阕o(hù)探視信息化系統(tǒng)，減少交叉感染。

信息化門(mén)診管理系統(tǒng)的實(shí)施，不僅減輕了門(mén)診出入口處工作人員的人工防控壓力，還能通過(guò)患者的身份信息和人臉生物特征等自動(dòng)追溯其相關(guān)信息，進(jìn)一步提升了醫(yī)院的疫情防控效果。利用信息化手段做精、做細(xì)新冠防控工作，不僅能降低人力成本，提升防控效果，同時(shí)也方便門(mén)診患者進(jìn)出，改善群眾就醫(yī)體驗(yàn)感。

1 門(mén)診患者進(jìn)出管理現(xiàn)狀分析

2020年2月8日，國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布了《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版修正版）》，新冠肺炎病毒的傳播途徑：經(jīng)呼吸道飛沫和接觸傳播；易感人群：人群普遍易感；臨床表現(xiàn)：發(fā)熱乏力干咳。潛伏期1～14 d，多為 3～7 d[4-5]。

隨著各地陸續(xù)復(fù)工復(fù)產(chǎn)，各級(jí)黨政機(jī)關(guān)、民營(yíng)團(tuán)體、國(guó)有企事業(yè)單位針對(duì)新冠肺炎疫情均提出了防控工作辦法，尤其是醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)門(mén)診患者的進(jìn)出管理更為嚴(yán)格?，F(xiàn)有醫(yī)院門(mén)診患者管理工作主要面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：① 人力資源不足：采用體溫槍一對(duì)一測(cè)溫，需要投入大量人力；② 缺少?gòu)?fù)檢措施：對(duì)于人員密集場(chǎng)所，無(wú)多次復(fù)檢手段，漏檢錯(cuò)檢幾率較大；③ 效率較為低下：人流密集場(chǎng)所通過(guò)人工篩查造成大量人員擁堵，患者就醫(yī)時(shí)間成本增加，加重醫(yī)患矛盾；④ 存在感染隱患：門(mén)診管理人員每日接觸大量疑似人員，存在較大幾率的感染風(fēng)險(xiǎn)；⑤ 缺少有效記錄：對(duì)每日通行的測(cè)溫人員缺少數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；⑥ 難以追根溯源：對(duì)疑似發(fā)熱人員不能進(jìn)行人臉識(shí)別與研判，同行人員等信息無(wú)法有效追蹤。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，醫(yī)院有必要借助于信息化手段進(jìn)行門(mén)診患者就診流程的優(yōu)化，提升患者就醫(yī)滿意度。

2 門(mén)診智能閘機(jī)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 明確建設(shè)目標(biāo)與組織架構(gòu)

首先建設(shè)基于智能化的門(mén)診患者進(jìn)出管理系統(tǒng)，盡可能保證醫(yī)院工作人員少接觸患者的情況下安全、有序通行，系統(tǒng)至少包含患者、管理、設(shè)備等多種角色，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要從用戶的需求出發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)要從醫(yī)院信息系統(tǒng)整體出發(fā)，堅(jiān)持以用戶為中心的建設(shè)原則，以系統(tǒng)高度集成、高度互聯(lián)互通為建設(shè)目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)智慧醫(yī)院為終極目標(biāo)。

疫情期間患者進(jìn)出管理是患者就醫(yī)的第一環(huán)節(jié)，患者進(jìn)出醫(yī)院大門(mén)效率的高低直接影響患者的就醫(yī)體驗(yàn)，建設(shè)目標(biāo)明確后需明確項(xiàng)目組織架構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)成功的信息化項(xiàng)目必須要有明確的組織架構(gòu)，醫(yī)院信息化建設(shè)至少應(yīng)該由分管副院長(zhǎng)牽頭，門(mén)診部、醫(yī)務(wù)處、信息處、大數(shù)據(jù)辦公室、護(hù)理部、保衛(wèi)處、設(shè)備處、基建辦等眾多科室負(fù)責(zé)人共同參與。

2.2 明確需求

門(mén)診和病房分區(qū)、出口和入口分流、技術(shù)與人工結(jié)合、預(yù)警與追溯并舉，核心思路在于將門(mén)診和病房劃分區(qū)域進(jìn)行有針對(duì)性的防控管理，對(duì)于出入院區(qū)及院內(nèi)樓宇的人員、車輛進(jìn)行嚴(yán)格的分流引導(dǎo)，全面借助人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段輔助醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行抗疫，降低人員工作負(fù)荷、提升人員防控效率，真正實(shí)現(xiàn)疫情防控可預(yù)警、可追溯、可管理。

根據(jù)我院多處入口的開(kāi)放式院區(qū)布局現(xiàn)狀，將門(mén)診區(qū)域的重點(diǎn)管控地點(diǎn)放在新大樓一樓電梯入口處（第一層管控）和二樓門(mén)診大廳入口處（第二層管控），防控方案包括以人臉識(shí)別為主的實(shí)名制人員通行登記管理，結(jié)合健康碼檢查、體溫監(jiān)測(cè)、人工登記等方式對(duì)所有進(jìn)入門(mén)診區(qū)域的人員形成真實(shí)有效的通行記錄。

我院在新大樓一樓電梯入口處前后兩面安裝了15個(gè)閘機(jī)通道、2個(gè)人工通道。每個(gè)閘機(jī)通道均支持“三碼一證一臉“的通行方式，當(dāng)通行人員身份真實(shí)有效、健康碼狀態(tài)正常、體溫正常等條件均滿足時(shí)，閘機(jī)擋板打開(kāi)，人員快速通過(guò)，見(jiàn)圖1。

圖1 門(mén)診閘機(jī)通道示意圖

2.3 門(mén)診智能閘機(jī)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

醫(yī)院在患者就診之前應(yīng)用門(mén)診智能化管理系統(tǒng)，優(yōu)化門(mén)診患者管理流程，改善患者的就診滿意度，進(jìn)一步縮短患者就診排隊(duì)的時(shí)間。門(mén)診智能閘機(jī)管理系統(tǒng)基于人工智能平臺(tái)集成的“無(wú)感通行+紅外/可見(jiàn)光雙傳感系統(tǒng)”，通過(guò)雙光深度融合技術(shù)將紅外測(cè)溫結(jié)果與人像捆綁標(biāo)定，當(dāng)發(fā)現(xiàn)疑似發(fā)熱人員時(shí)自動(dòng)報(bào)警[6]。同時(shí)，針對(duì)疫情期間戴口罩遮擋問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)人臉檢測(cè)算法模型優(yōu)化，使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)mobileNet v3模型作為骨干網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練分類模型，首先從開(kāi)源樣本中人工分類出10000張戴口罩樣本與2000張無(wú)口罩樣本，使用SSD模型對(duì)樣本進(jìn)行初篩，而后使用初篩結(jié)果進(jìn)行分類模型的訓(xùn)練。訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)樣本少的類別進(jìn)行倍采樣以平衡數(shù)量，訓(xùn)練112×112與去掉最后一層池化層訓(xùn)練96×96兩個(gè)版本模型。使用訓(xùn)練好的模型對(duì)剩余樣本進(jìn)行分類處理，并選擇分?jǐn)?shù)高的加進(jìn)模型中進(jìn)行迭代訓(xùn)練，最終訓(xùn)練出高精度的口罩人臉識(shí)別模型，即便在口罩和帽子大面積遮擋人臉的情況下也能精準(zhǔn)識(shí)別，基于互聯(lián)網(wǎng)手段和省疾控中心的健康碼實(shí)時(shí)交互實(shí)現(xiàn)戴口罩情況下的測(cè)溫驗(yàn)碼通行，提升后疫情時(shí)期非接觸式AI輔助溫感防控精度，見(jiàn)圖2。

圖2 醫(yī)院患者管理整體架構(gòu)圖

2.3.1 測(cè)溫預(yù)警

對(duì)紅外測(cè)溫高于37.3℃的疑似發(fā)熱人員自動(dòng)報(bào)警，并對(duì)未佩戴口罩的患者進(jìn)行警示，有效地提高了疫情防控的精度。

2.3.2 患者門(mén)禁管理

正常體溫和綠色健康碼是門(mén)診患者通行的必要條件，以江蘇省為例，患者通行時(shí)出示的健康碼為蘇康碼，由江蘇省疾病控制中心與江蘇省大數(shù)據(jù)管理局聯(lián)合發(fā)布，健康碼包含紅色、黃色和綠色三種顏色。除了體溫和健康碼外，還需考慮門(mén)診通行的人群分布，基于醫(yī)院就診大數(shù)據(jù)對(duì)門(mén)診患者的現(xiàn)住址、年齡、預(yù)約掛號(hào)率等維度進(jìn)行分析，醫(yī)院老年患者、外省患者和省內(nèi)其他設(shè)區(qū)市患者在門(mén)診就診患者總量中占有一定比重。

借助于人工智能中“遷移學(xué)習(xí)”的概念，其將某個(gè)領(lǐng)域或任務(wù)上學(xué)習(xí)到的知識(shí)或模式應(yīng)用到不同但相關(guān)的領(lǐng)域或問(wèn)題中。門(mén)診智能通行參考高速公路通行規(guī)則，分快車道、慢車道和應(yīng)急車道，將門(mén)診通行患者分為快速通道、普通通道和人工通道，見(jiàn)圖3?？焖偻ǖ阑颊咴陬A(yù)約掛號(hào)后可主動(dòng)錄入人臉特征，并通過(guò)患者實(shí)名制信息獲取蘇康碼的健康狀態(tài)，來(lái)院就診時(shí)只需測(cè)溫通過(guò)即可通行?；颊咴阡浫肴四樚卣鲿r(shí)，系統(tǒng)對(duì)生物特征的采集目的、使用范圍、保存方式等規(guī)則進(jìn)行充分告知，取得被識(shí)別者同意后方可上傳；醫(yī)院還需委托第三方獨(dú)立機(jī)構(gòu)定期檢測(cè)，并定期向主管部門(mén)備案；在系統(tǒng)上線前，優(yōu)化安全技術(shù)，妥善保管被識(shí)別者的個(gè)人信息，和建設(shè)方簽署保密協(xié)議，是否有境外股東，避免個(gè)人信息境外傳輸風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)醫(yī)院應(yīng)加強(qiáng)內(nèi)部人員管理，完善信息安全管理制度，保證個(gè)人生物特征外泄。普通通道患者需現(xiàn)場(chǎng)掃蘇康碼、身份證、就診卡或者院內(nèi)電子健康碼后測(cè)溫通過(guò)才可通行。人工通道主要針對(duì)無(wú)健康碼的外地患者或老年患者，人工核驗(yàn)后方可通行。整個(gè)系統(tǒng)由前端人臉識(shí)別門(mén)禁設(shè)備、智能閘機(jī)、中間傳輸網(wǎng)絡(luò)與管理平臺(tái)組成。

圖3 門(mén)診患者通行方案

2.3.3 高危人員預(yù)警

醫(yī)院對(duì)于辦公區(qū)域內(nèi)的安全尤為重視，特別像醫(yī)生辦公區(qū)域或一些重要部門(mén)操作區(qū)域，不希望黃牛、藥代、逃犯等高危人員甚至其他部門(mén)的人進(jìn)入到工作區(qū)中。為了保證相關(guān)區(qū)域的安全，除了在出入口處布置嚴(yán)格的門(mén)禁策略以外，在相關(guān)區(qū)域內(nèi)部可以通過(guò)陌生人預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的人員身份進(jìn)行進(jìn)一步篩查。

3 應(yīng)用效果

門(mén)診智能閘機(jī)上線前，門(mén)診出入口處工作人員手工登記患者信息，按醫(yī)院年門(mén)診量500萬(wàn)以上，估算每天人工測(cè)溫、核驗(yàn)蘇康碼和手工登記量在2萬(wàn)以上。為分析閘機(jī)的使用對(duì)管理成本的影響，本文比較了上線前11周和上線后27周的平均管理人員投入數(shù)，如表1和圖4所示，上線前平均管理人數(shù)為（10.09±2.74）人，上線后平均管理人數(shù)為（5.81±3.19）人，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.896，P=0.01），結(jié)果顯示智能閘機(jī)上線后門(mén)診管理人員大幅度減少。分析閘機(jī)上線后對(duì)高危人群的控制效果，本文分析了閘機(jī)上線后27周的攔截情況，自閘機(jī)上線以來(lái)共攔截患者478806人次，隨著閘機(jī)的使用，攔截人數(shù)逐漸增多，并在第4周達(dá)到峰值，為31891人次（圖5～6）。進(jìn)一步分析每月的就診人數(shù)和攔截人數(shù)的變化情況，趨勢(shì)性檢驗(yàn)顯示每月的平均攔截人數(shù)呈下降趨勢(shì)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=62.691，P=0.01），這與國(guó)家政策的引導(dǎo)和醫(yī)院閘機(jī)使用的宣傳力度不斷加大、患者對(duì)健康碼的接受程度和使用率越來(lái)越高有密切關(guān)系。

表1 上線后攔截率比較

圖4 上線前后門(mén)診管理人數(shù)比較

圖5 上線后每周攔截人數(shù)變化

圖6 上線后每周就診人數(shù)和攔截人數(shù)變化

4 結(jié)論

突如其來(lái)的新冠肺炎疫情，對(duì)醫(yī)院管理和患者就診造成了直接的影響沖擊。作為大型三甲醫(yī)院，面對(duì)突發(fā)疫情，在加強(qiáng)防控管理的同時(shí)又要滿足患者就醫(yī)需求，傳統(tǒng)的管理模式和就診方式亟待改變。本文利用信息化技術(shù)創(chuàng)新醫(yī)院管理模式，對(duì)門(mén)診醫(yī)療業(yè)務(wù)流程和管理流程進(jìn)行再造，利用信息化手段減少醫(yī)療成本支出、預(yù)防和降低交叉感染風(fēng)險(xiǎn)，為醫(yī)務(wù)人員、患者提供安全有效的信息保障，幫助醫(yī)院提升整體防控水平。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，通過(guò)刷臉測(cè)溫、掃碼通行的信息化手段，解決了管理人力資源不足、漏檢錯(cuò)檢幾率大的難題，提高了管理效率和質(zhì)量，減少了醫(yī)護(hù)人員交叉感染風(fēng)險(xiǎn)，有效記錄了患者的通行情況，便于后期追根溯源，但閘機(jī)人臉識(shí)別算法的精準(zhǔn)度和掃碼識(shí)別的效率仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

門(mén)診智能閘機(jī)的實(shí)施為醫(yī)院疫情防控發(fā)揮了巨大的作用，未來(lái)只有加強(qiáng)醫(yī)院流程管理，優(yōu)化醫(yī)院的業(yè)務(wù)流程，才能從優(yōu)化的業(yè)務(wù)流程中創(chuàng)造更多的效益。例如通過(guò)為患者提供一站式服務(wù)中心，設(shè)置專人引導(dǎo)患者就診，解答患者各種咨詢，減少患者來(lái)回奔波等手段，不斷進(jìn)行流程管理的變革和改進(jìn)，提高醫(yī)院服務(wù)質(zhì)量和效率[7-9]。還應(yīng)該加強(qiáng)人工智能和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在醫(yī)療服務(wù)中的應(yīng)用[10-11]，比如為患者提供5G+患者智能導(dǎo)診服務(wù)[12-16]、互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療服務(wù)[17-19]等。