醫療機構新冠肺炎疫情防控預檢模式及應用探討

□ 李亦林 LI Yi-lin 胡博 HU Bo 徐恒 XU Heng 徐艷芳 XU Yan-fang 田金 TIAN Jin 許鋒 XU Feng

2020 年1 月新冠肺炎肆虐全國，是新中國成立以來傳播速度最快、感染范圍最廣、防控難度最大的重大突發公共衛生事件，各省區市啟動重大突發公共衛生事件一級響應，并在國家衛生健康委的指引下建立了比2003 年非典時期更加科學、全面的防控體系，單位、社區均設立了體溫檢測，這也是必不可少的第一道防線[1]。

新冠肺炎病毒具有潛伏期長、傳染能力強、傳播途徑多樣[2]的特點。我院按照國家衛生健康委防控指南，嚴格防止疫情在院內傳播，醫院感染管理辦公室和保衛處啟用了三級預檢分診模式，即從進入醫院、進入診區、進入診室三個環節進行篩查，為保證人員在院區內及各個樓宇有序流動，將進入醫院人員的第一級檢測關口前移至大門口。我院醫學工程處作為設備管理部門，科學選型體溫檢測設備、分析檢測設備的干擾因素和避免方法、優化檢測流程，為醫院疫情防控的技防環節精準施策，為疫情防控提供了更為科學、合理的數據支撐和專業的技術支持。

因地制宜，助力技防

我院作為三級甲等綜合醫院，日均門診量近15000 人次，人員進出量近50000 人次，第一級篩查應設立合理的檢測流程和高效率的檢測設備。醫學工程處全程參與了院內疫情防控布局的設計，承擔了體溫檢測設備的選型、布局、維護、計量檢測等多項工作。先后選用了手持式紅外額溫槍、立柱式紅外體溫檢測儀、門框式紅外體溫檢測儀以及全自動紅外熱成像體溫檢測儀等主流體溫檢測設備。這些方法皆為非接觸紅外測溫技術，由于分子熱運動，高于絕對零度(-273.15℃)的物體都會產生紅外輻射，物體的溫度越高輻射特性越好，紅外輻射的能量就越強[3]，測溫設備即通過采集被測物體表面(人皮膚表面)發出的紅外輻射能量進行檢測，從而得到真實的溫度值。紅外測溫技術可快速、無接觸地測量出人體的表面溫度，具有精度高、成本低、壽命長、使用安全等優點[4]，在醫用領域尤為廣泛，能夠有效避免交叉感染。

通過對比測試，手持式紅外額溫槍、立柱式紅外體溫檢測儀、門框式紅外體溫檢測儀等設備檢測速度慢，不能應對大客流沖擊，還會增加人力成本和勞動強度。近些年，全自動紅外熱成像體溫檢測儀由于其遠距離、非接觸、多目標、高精度的特點，發展非常迅速[5]。為此，我們選擇并先后采購了8 臺全自動紅外熱成像體溫檢測儀(見表1)，院本部門診樓南側門口的測溫設備選用了雙機位、廣角鏡頭模式，可以同時抓拍檢測多人，具有很高的檢測效率。現場工作人員以手持式紅外額溫槍對測得體溫高的人員進行補充復測。

表1 全自動紅外熱成像體溫檢測儀分布

計量檢測，精準布局

全自動紅外熱成像體溫檢測儀以面源黑體作為測量溫度的基準溫度源，采用高精度紅外熱成像攝像機+影像攝像頭+黑體(42℃)方案，通過紅外攝像機視野內黑體點位的固定溫度作為參考點，實時校正保證相機測溫精度[6]，從而實現測溫精度的提升(±0.3℃)，再用影像攝像頭將拍攝到的人臉進行AI 識別并與紅外熱成像攝像頭的圖像進行融合，通過優化的算法對被測人員面部溫度進行檢測，被測人員無需停留，設備即可自動測得體溫。為驗證設備的精度同時具備可追溯性，由北京市計量檢測科學研究院對設備進行了法定計量檢測。

體溫檢測的影響因素及處理方法

疫情初期任務緊急，醫院將門診樓南側入口作為行人步行入院的唯一通道，為了實現人員定向導流，測溫現場僅設立了一個遮風擋雨的簡易帳篷，為非恒溫室外環境，設備從安裝起時間跨度從2 月至6 月，先后多次出現體溫數值低、測溫失敗、溫度值漂移、體溫高報警增多等現象。

該全自動紅外熱成像體溫檢測儀的攝像機、黑體各自安裝于三腳架上，并直接立于帳篷里無固定的地面上，極易受到人員擦碰、風吹而發生移動。當二者之間相對位置發生改變時，紅外攝像頭無法正確識別黑體溫度參考點，測溫無標準值反饋，測得結果偏高。針對此情況我們改進了設備的固定方式，自主設計制造了鋼制支架，通過地腳螺絲固定于地面，結構穩固，防風防碰撞，徹底消除了自身穩定性帶來的測溫偏高和測溫失敗問題。

由于人體裸露的面部、額頭體表溫度受測量距離、環境溫度、體表下血液循環及導熱狀況和表面換熱條件等因素影響，會導致測量值不準確，冬季低，夏季高。測溫設備的使用操作人員缺乏系統的專業培訓，測溫設備的作用未能充分發揮也是影響結果的關鍵因素[7]。該設備具有人流量計數功能，我們回顧性收集了門診樓南側入口2020 年3 月2 日至6 月9 日(100 天)的數據，分別記錄每天0∶00～17∶00通過的人員量a、檢出發熱(≥37.2℃)人員量b 以及當日最高氣溫值t。隨著疫情有所緩和，季節由冬入夏，就診人數和氣溫一路攀升，中間出現了發熱增多的現象，經過手持式測溫槍復核，誤報的發熱幾乎為100%。(見圖1、圖2)。

圖1 100 天人流量(2020.3.2 至2020.6.9，0:00 ～17:00)

圖2 100 天最高氣溫(2020.3.2 至2020.6.9)

我們計算發熱數量占比r=b/a×100%，繪制發熱占比r 與當日最高氣溫t 的關系圖，r 與t 呈現出非常明顯的正相關性(見圖3)。環境溫度是影響的一方面，另一方面該設備采用了廣角鏡頭拍攝，視野中可以同時捕捉并檢測到多個人員，優點是檢測速度快檢測效率高，缺點是設備正對大門外的城市道路，視野中容易進入機動車(實測局部溫度＞70℃)、陽光光斑(實測局部溫度＞50℃)等熱源干擾，當熱源位點與人臉圖像位點、黑體位點在紅外熱成像圖像里發生重合疊加時，就會造成嚴重干擾，導致高體溫報警。

圖3 100 天發熱占比與氣溫相關性

針對此類情況，我們對帳篷進行了改造，沿設備鏡頭視角方向將帳篷長度進行延長，延長后的帳篷實現了對陽光光斑和機動車熱源等干擾源的有效遮擋。延長帳篷前連續7 天內(3 月11 ～17 日)的平均氣溫為14.6℃，天氣晴朗，平均發熱率為8.85%(經紅外額溫槍復測均為正常)(見表2)。

表2 延長帳篷前7 天內平均氣溫與發熱率

延長帳篷后連續7 天內(3月24 ～30 日)的平均氣溫為15℃，天氣晴朗，平均發熱率減少到0.44%(經紅外額溫槍復測均為正常)。(見表3)

以需求為導向，開發全新功能

5 月北京全國兩會期間，從安全、維穩的角度出發，保衛處提出用該設備篩選“黑名單人員”的需求。醫學工程處聯系設備廠家，廠家根據需求進行軟件模塊研發設計，在軟件中加入了人臉識別數據庫功能，并具備識別閾值調整功能，通過對閾值的調整實現對佩戴口罩的人員面部特征(眼部)的識別、篩查，最終實現了對預先導入的擾序、號販子等“黑名單人員”的自動報警，從而將其阻隔于醫院之外。同時，在測溫功能模塊中還加入了可動態調整的環境溫度變量，從而消除環境溫度帶來的影響，優化溫度檢測算法，使體溫檢測更精確、穩定。

表3 延長帳篷后7 天內平均氣溫與發熱率

6 月中旬北京新發地聚集性疫情爆發，醫院按照北京市衛生健康委的要求，所有進入醫院的人員在體溫檢測的基礎上增加了北京健康碼查驗，導致在早高峰時段(7∶00 ～8∶00)出現了排隊積壓現象，尤其影響到上班的職工。醫學工程處與保衛處實地考察，在五官科樓前增設行人通道，在美容門診樓前增設員工專用通道，同時各設置了一臺小型全自動紅外熱成像體溫檢測儀。開通后美容門診樓員工通道平均通行量為1027 人次/天，最高為1418 人次/天；眼科南門人行通道平均通行量為2550 人次/天，最高為3805 人次/天，承擔了早高峰近50%的人流量，有效緩解了門診樓南側大門口的通行壓力，避免了人員聚集。

小結

為了加強疫情防控，對所有進入醫院的人員進行體溫檢測，是篩查發熱人員的必要措施[8]。新冠肺炎疫情對醫療機構防控工作提出了巨大的挑戰，疫情持續至今仍未完全結束，歷史上從未實施過時間跨度如此之長(＞180 天)、環境溫度跨度如此之大(超過50℃)的防疫措施。三級預檢分診制度下，醫院行人入口首選全自動紅外熱成像體溫檢測儀，要全力避免非恒溫室外環境和熱源干擾，采取隔熱、避光、避熱源等有效措施可使相同氣象條件下發熱誤報率降低95%。結合《北京市醫院安全秩序管理規定》，拓展人臉識別功能，有助于安保技防。醫療機構新冠肺炎疫情防控預檢工作需要以問題為導向，多科聯合及時研判醫院人流量實際情況，動態調整、優化、完善防控手段，達到安全、有序、高效、便民。醫學工程處從醫院實際需求出發，將疫情防控與醫療設備維護有機結合，協助做好醫療機構“后疫情時期”的精細化管理，做好疫情常態化防控工作。