智能語音隨訪系統(tǒng)在先天性白內(nèi)障患兒術(shù)后隨訪中的應(yīng)用與分析

林卓玲，李強(qiáng)，項(xiàng)毅帆，陳睛晶，王琦瑋，李靜，吳向華，胡偉玲，黃運(yùn)堅(jiān)，陳偉蓉，林浩添

(1.中山大學(xué)中山眼科中心，眼科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510060；2.中山大學(xué)醫(yī)學(xué)院，廣州 510080)

先天性白內(nèi)障是兒童主要致盲眼病，占兒童盲的5%～20%。在我國嬰幼兒中其發(fā)病率約為[1]。先天性白內(nèi)障患兒眼球的解剖結(jié)構(gòu)不同于成人，具有眼球小、組織稚嫩、晶狀體囊膜類型多等特點(diǎn)，導(dǎo)致手術(shù)難度大，術(shù)后并發(fā)癥多[2]。另外，先天性白內(nèi)障患兒年齡小，在術(shù)后視力矯正戴鏡方面配合難度較大，因此長期隨訪對于患兒的術(shù)后視力康復(fù)治療尤為重要。中山眼科中心小兒白內(nèi)障之家自2011年成立以來，跟蹤隨訪先天性白內(nèi)障患兒達(dá)3 500多例，為每位患兒制訂長期隨訪的方案，有效減少其并發(fā)癥的發(fā)生。

智能語音隨訪系統(tǒng)是一種人機(jī)交互，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)的語音識別系統(tǒng)[3]，人可以與機(jī)器進(jìn)行語言交流并收到實(shí)時(shí)反饋。目前該技術(shù)在消費(fèi)市場上已得到成熟運(yùn)用[4]。隨著國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院的建設(shè)大潮[5-7]，智能語音識別技術(shù)與醫(yī)療場景相結(jié)合，可以高效、快速、長時(shí)效地輔助臨床工作，節(jié)省人工操作成本，減少臨床工作人員壓力，在提升臨床工作效能方面有巨大的潛力[8]。本 研究將基于智能語音隨訪系統(tǒng)，探索其在醫(yī)療場景中的新型應(yīng)用服務(wù)模式，并對其在疫情期間的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)分析，以此評估該系統(tǒng)應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院開展醫(yī)療咨詢服務(wù)的實(shí)際效能。

1 對象與方法

1.1 對象

疫情期間，我們針對先天性白內(nèi)障患兒術(shù)后的常見問題并結(jié)合智能語音隨訪系統(tǒng)對中山眼科中心小兒白內(nèi)障之家的1 154位先天性白內(nèi)障患兒家屬進(jìn)行回訪。

1.2 智能語音隨訪系統(tǒng)的開發(fā)

智能語音隨訪系統(tǒng)的開發(fā)主要包括資源層、中間件層、服務(wù)層與功能層4個(gè)層次。資源層包括服務(wù)器資源與線路資源，其中服務(wù)器資源用于部署中間件、服務(wù)與應(yīng)用，線路資源包含短信資源與通話線路資源。中間件層包括MySQL與MongoDB數(shù)據(jù)庫，Redis緩存，分布式文件系統(tǒng)(Distributed File System，DFS)，F(xiàn)reeSwitch軟交換以及消息隊(duì)列等。服務(wù)層為智能語音隨訪系統(tǒng)的應(yīng)用核心，包括自動呼叫、短信發(fā)送、智能會話功能等。其中最核心的智能會話功能，能夠在系統(tǒng)自動撥打用戶電話后，實(shí)現(xiàn)電話隨訪的自動化與智能化。該功能集成了語音識別技術(shù)的關(guān)鍵模塊，并結(jié)合定制設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化問卷進(jìn)行部署，通過語音識別技術(shù)對用戶的每次應(yīng)答進(jìn)行識別，再根據(jù)用戶的應(yīng)答自動跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)隨訪步驟，實(shí)現(xiàn)智能化的互動，并在完成一系列問答后根據(jù)用戶的回答給出恰當(dāng)?shù)慕ㄗh。功能層提供數(shù)據(jù)的讀寫存儲、結(jié)構(gòu)化分析、查詢匹配、統(tǒng)計(jì)分析等功能。通過MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(瑞典MySQL AB公司開發(fā))與MongoDB非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫提供的支持，實(shí)現(xiàn)對語音數(shù)據(jù)的存儲、結(jié)構(gòu)化解析、精確與近似匹配等功能，同時(shí)在此基礎(chǔ)上提供描述性統(tǒng)計(jì)、智能數(shù)據(jù)預(yù)測分析等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能(圖1)。

1.3 方法

1.3.1 智能語音隨訪系統(tǒng)應(yīng)用

中山眼科中心將智能語音隨訪系統(tǒng)應(yīng)用在先天性白內(nèi)障術(shù)后患兒臨床回訪中，根據(jù)過往200例先天性白內(nèi)障患兒術(shù)后復(fù)診所出現(xiàn)的不良反應(yīng)和患兒行為的數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)了4個(gè)高頻關(guān)鍵詞來設(shè)計(jì)回訪步驟，包括眼紅、眼屎或流眼淚等不良反應(yīng)以及患兒是否戴鏡和揉眼等，并部署智能外呼系統(tǒng)自動撥打患兒家屬電話，通過語音識別技術(shù)即時(shí)對患兒家屬的每次應(yīng)答進(jìn)行識別，并根據(jù)其應(yīng)答自動跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)隨訪步驟，實(shí)現(xiàn)智能化的互動，每完成一個(gè)問答步驟都會給予相應(yīng)的護(hù)理提示或指引患兒家屬應(yīng)用中山眼科中心互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院進(jìn)行問診，實(shí)現(xiàn)電話隨訪的自動化與智能化。

圖1 智能語音系統(tǒng)技術(shù)示意圖Figure 1 Technical diagram of intelligent voice system

1.3.2 數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計(jì)分析

收集2020年2月24日至2月28日期間，智能語音隨訪系統(tǒng)回訪的電話內(nèi)容、呼叫時(shí)間、患兒資料等數(shù)據(jù)。患兒屬性是根據(jù)所設(shè)計(jì)話術(shù)中出現(xiàn)的延遲復(fù)診是否有影響、是否戴鏡、是否揉眼、是否眼紅、是否有眼屎或流眼淚以及是否有白點(diǎn)等問題或關(guān)鍵詞進(jìn)行識別。本研究采用描述性統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2020年2月24日至2月28日期間，智能語音隨訪系統(tǒng)首次撥出電話1084例，復(fù)撥106例(無法接通、拒接、忙線等情況復(fù)撥一次)，未接電話37例，總回訪先天性白內(nèi)障患兒家屬1154例，其中收到有效識別回訪數(shù)據(jù)561例，平均有效回訪率48.6%(有效識別回訪例數(shù)/總回訪例數(shù)=有效回訪率)，無效識別回訪數(shù)據(jù)593例，其中343例在第一個(gè)問答前或進(jìn)行中主動掛斷電話，129例因地方方言交流而不能有效識別，76例因工作忙拒絕回答問題，45例因環(huán)境噪音不能有效識別。我們統(tǒng)計(jì)了各個(gè)時(shí)間段智能語音隨訪系統(tǒng)的有效通話數(shù)與無效通話數(shù)，并分析各個(gè)時(shí)間段的有效回訪率，發(fā)現(xiàn)上午9時(shí)到下午14時(shí)有效回訪率持續(xù)增高，達(dá)到57.84%，之后略有下降，在下午15時(shí)又開始持續(xù)增長，于18時(shí)到達(dá)最高峰，有效回訪率64.58%，之后又逐漸下降至34.68%(圖2)。

中山眼科中心智能語音隨訪系統(tǒng)電話有效回訪先天性白內(nèi)障患兒家屬561人，其中有204位(36.3%)家屬認(rèn)為疫情期間復(fù)診時(shí)間延長，對寶寶眼睛的恢復(fù)有影響，309位(55.1%)家屬認(rèn)為對寶寶眼睛的恢復(fù)沒有影響，另有48位(8.6%)家屬表示不確定寶寶眼睛的恢復(fù)是否受到疫情的影響。回訪數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，有360位(64.2%)先天性白內(nèi)障患兒眼睛恢復(fù)情況良好，沒有出現(xiàn)不良癥狀，169位(30.1%)患兒眼睛出現(xiàn)不良反應(yīng)，其中65位(11.6%)患兒出現(xiàn)眼睛發(fā)紅，71位(12.6%)患兒眼睛里有眼屎或流眼淚，33位(5.9%)患兒瞳孔區(qū)有白點(diǎn)，另有32位(5.7%)患兒眼睛恢復(fù)情況不清楚(圖3)。

回訪數(shù)據(jù)顯示，有417位(74.3%)患兒按醫(yī)囑佩戴眼鏡，135位(24.1%)患兒沒有佩戴眼鏡，另有9位(1.6%)患兒佩戴眼鏡情況不清楚。此外，有147位(26.2%)患兒會有經(jīng)常揉眼睛的動作，375位(66.8%)患兒不存在經(jīng)常揉眼的情況，另有39位(7.0%)患兒不清楚是否會經(jīng)常揉眼。通過對患兒不同行為出現(xiàn)不良反應(yīng)的分析，我們發(fā)現(xiàn)不經(jīng)常揉眼的患兒出現(xiàn)眼睛發(fā)紅，眼屎或流眼淚合和瞳孔區(qū)出現(xiàn)白點(diǎn)的分別有27位，46位和22位，分別占所在人群的7.2%，12.3%和5.9%，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常揉眼的患兒出現(xiàn)眼睛發(fā)紅，眼屎或流眼淚和瞳孔區(qū)出現(xiàn)白點(diǎn)的分別有37位，25位和10位，分別占所在人群的25.2%，17.0%和6.8%，發(fā)現(xiàn)不佩戴眼鏡的患兒出現(xiàn)以上三種不良反應(yīng)分別有18位，18位和8位，分別占所在人群的13.3%，13.3%和5.9%，發(fā)現(xiàn)佩戴眼鏡的患兒出現(xiàn)以上三種不良反應(yīng)分別有40位，53位和25位，分別占所在人群的9.6%，12.7%和6.0%(圖4)。由圖4可知，經(jīng)常揉眼的患兒更容易出現(xiàn)眼睛發(fā)紅，眼睛有眼屎或流眼淚和瞳孔有白點(diǎn)等不良反應(yīng)。

圖2 智能語音隨訪系統(tǒng)各時(shí)段回訪的有效通話數(shù)、無效通話數(shù)及有效回訪率Figure 2 The valid calls,invalid calls and effective return rate of the intelligent voice follow-up system during different time period

圖3 智能語音隨訪系統(tǒng)回訪患兒眼睛恢復(fù)情況Figure 3 Children eye recovery result returned by using intelligent voice follow-up system

圖4 患兒出現(xiàn)不良反應(yīng)人數(shù)在不用行為人群中所占比例Figure 4 The proportion of children with adverse symptoms in the population who do not use behavior

3 討論

在大數(shù)據(jù)應(yīng)用和人工智能等技術(shù)推動下[9]，智能語音已賦能于醫(yī)療行業(yè)，通過智能語音技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)服務(wù)模態(tài)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)一種新型的智慧醫(yī)療服務(wù)模式[10]。智能語音隨訪系統(tǒng)是一種人機(jī)交互的語音識別技術(shù)，適用于臨床圍手術(shù)期患者的隨訪，慢性病患者的跟蹤及臨床隊(duì)列研究等，能很大程度上降低人力成本，提升臨床工作效能[11]。

疫情期間，智能語音隨訪系統(tǒng)不僅能有效了解先天性白內(nèi)障患兒眼部的恢復(fù)情況，避免疫情期間導(dǎo)致的診療延誤，還可以通過智能語音隨訪系統(tǒng)引導(dǎo)患兒家屬通過互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院進(jìn)行診療，降低患兒術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。此外，智能語音隨訪系統(tǒng)在疫情調(diào)研、人員篩查、科普宣教等方面也充分發(fā)揮優(yōu)勢[12]，高效地完成調(diào)查對象的身體篩查和人員活動軌跡等信息的收集，在醫(yī)療場景的應(yīng)用中也體現(xiàn)了巨大的潛力。主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)優(yōu)勢[13]：第一，海量外呼，無間斷工作，人工在系統(tǒng)上設(shè)置外呼開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，多通路同時(shí)工作，不受上下班時(shí)間限制，無時(shí)長限制，可以不間斷地進(jìn)行外呼工作，一天可最多隨訪1 000人次，最大限度提高工作效率[14]；第二，收集隨訪數(shù)據(jù)，自動分類識別，系統(tǒng)將隨訪數(shù)據(jù)通過語音和文字兩種形式儲存在云端，不受時(shí)間和空間限制，隨時(shí)可調(diào)用分析，給醫(yī)院提供了全面而寶貴的隨訪數(shù)據(jù)，這也是人工隨訪難以實(shí)現(xiàn)的；第三，運(yùn)營成本低，可通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通話；第四，真人語音隨訪，采用溫暖親切的真人聲音進(jìn)行話術(shù)錄入，從聲調(diào)、語速和情感方面讓隨訪對象更好接受并愿意繼續(xù)對話，從而提高隨訪質(zhì)量和隨訪成功率。

本研究智能語音隨訪系統(tǒng)應(yīng)用的效果分析顯示有效回訪率偏低，其影響因素主要有以下幾點(diǎn)：第一，語音識別技術(shù)有待提高，對地方方言、不標(biāo)準(zhǔn)普通話、交流障礙等識別率低，這是語音識別的技術(shù)難點(diǎn)所在；第二，受環(huán)境噪音影響大，周圍環(huán)境有噪音或同時(shí)有其他人發(fā)聲，系統(tǒng)的提取語音時(shí)會受干擾，其抗噪性和穩(wěn)定性需通過優(yōu)化語音提取技術(shù)和改善麥克風(fēng)的敏感性和抗干擾性來提高[15-16]；第三，對長句的語音識別能力弱，在短句或關(guān)鍵詞的提取和識別上，其識別準(zhǔn)確率相對要高很多，但長句或長段語音，系統(tǒng)不能甄別或混淆關(guān)鍵詞，影響其做出準(zhǔn)確的反應(yīng)；第四，受人固有的行為模式影響，當(dāng)前智能語音外呼技術(shù)在商業(yè)廣告和促銷已相當(dāng)成熟并廣泛運(yùn)用到日常生活中，在一定程度上，對人們的日常生活和工作帶來了訊息便利也造成了困擾，常常出現(xiàn)拒接、攔截、標(biāo)記或掛斷等慣性行為，這也是本次研究出現(xiàn)無效識別例數(shù)較高的主要原因。可以通過短信、微信推文等多渠道對患者進(jìn)行宣教告知來提高回訪率。

目前，智能語音隨訪系統(tǒng)在技術(shù)優(yōu)化和研發(fā)上仍有一定提升空間，相信在技術(shù)不斷迭代和創(chuàng)新中，智能語音隨訪系統(tǒng)在醫(yī)療隨訪工作中可完全替代人工操作，發(fā)揮其賦能醫(yī)療提高醫(yī)療工作效率的作用。