基于云平臺技術的成分獻血人工智能輔助系統構建與應用

□ 詹霞華 ZHAN Xia-hua 黃穎 HUANG Ying 馮晴 FENG Qing 李春燕 LI Chun-yan 孔長虹 KONG Chang-hong胡偉 HU Wei

人工智能作為引領未來的戰略性技術，已經成為新一輪科技革命的核心驅動力[1]。人工智能改善了醫療架構，緩解了當前醫療資源緊張的現狀，提供了多樣化的就醫模式，已經成為未來醫學發展的重要方向[2]，近年來人工智能與醫療深度融合，推動著現代醫療向智慧、精準、高效發展，帶來了診療模式、數據處理方式、前瞻性健康管理等諸多方面的變革[3]。

成分獻血作為輸血醫學一個重要分支學科，近年來隨著單采成分治療的普及和臨床需求快速增長，迫切需要構建人工智能輔助決策系統對成分獻血全過程進行信息化、智能化管理。2016年浙江省血液中心探索構建了浙江省血液信息云平臺，逐步實現了血液信息的省、市、縣縱向共享以及區域內采血、供血、臨床用血信息的橫向共享，進一步提升了全省血液信息資源綜合開發利用的能力和水平[4]。2017年我們探索構建閉環式成分獻血智能化信息管理系統(Blood information system，BIS)，實現了成分獻血招募、登記、體檢、檢測、采集、服務全過程的信息化管理，實現全過程的可追互聯網+網上登記通過支付寶和微信進行獻血者實名身份認證，在線完善個人信息，閱讀獻血前應知內容，自我健康評估，閱讀獻血知情同意書，獻血登記內容當天有效。獻血前應知內容和獻血知情同意書設置倒計時讀秒，確保獻血者仔細閱身份信息共享，構建成分獻血者人臉認證識別系統。該系統基于深度神經網絡算法進行交叉驗證和動態識別技術，自動采集獻血者面部信息與公安身份識別庫進行比對，實現成分獻血者人臉身份核驗。成分獻血者通過身份核驗則自動關聯采用無紙化序號管理，排隊序號由獻血編號和預約標識組合生成，獻血者登記后生成唯一的獻血編號，預約標識由系統根據預約獻血記錄自動生成，有預約標識序號列隊優先，同類型序號以獻血編號排序，排隊序號生成后以短信形式通知獻血者。排隊引導系統分體檢、檢測、采集三個叫號列隊，獻血者登記后檢查合格依次進入下一列隊，不合格獻血者不能進入下一列隊，同時以短信告知。多個體檢室或檢測室排隊信息共享，支持叫號、重呼、過號、選呼、暫停等多項功能。體檢室、獻血前檢測室分別設置液晶顯示屏，顯示該流程的溯性和數據共享[5]。2019—2020年我們依托云技術研發成分獻血自助式在線健康評估平臺、人臉身份識別系統、業務流程智能引導系統、采集移動PDA系統和網絡端支付寶預約平臺，基本完成了成分獻血人工智能輔助決策系統的構建。于2019年8月陸續上線試運行。

材料與方法

1.成分獻血人工智能輔助決策系統。依托浙江省血液信息云平臺，研發閉環式成分獻血智能化信息管理系統。

2.構建成分獻血人工智能輔助決策系統框架，見圖1。

圖1 成分獻血人工智能輔助決策系統框架圖

2.1 構建成分獻血自助式在線健康評估平臺，見圖2。獻血者通過自助機或互聯網+平臺進行電子化登記和獻血前自我健康評估。自助機登記通過二代身份證進行身份認證，讀，自我健康評估條款需要逐條登記，如有不合格條款進入下一步登記時進行提示。完成獻血登記并且自我健康評估符合要求的獻血者信息自動推送至一般檢查環節，一般檢查時工作人員可在線查看所有健康評估信息。

圖2 自助式在線成分獻血健康評估流程

2.2 構建成分獻血者人臉身份認證識別系統，見圖3。利用云平臺技術與阿里云實現到該獻血者的一般檢查、獻血前血液檢測和獻血證領取等環節的操作界面，無須工作人員進行獻血者的再次選擇，未通過身份核驗的獻血者進行提示警告，所有結果均進行語音播報。

圖3 成分獻血者人臉身份認證識別流程

2.3 構建成分獻血業務流程智能引導系統，見圖4。成分獻血業務流程智能引導系統獻血者列隊信息，采前大廳設置全流程引導屏，顯示所有三個列隊叫號信息。

圖4 成分獻血業務流程智能引導流程設計

2.4 構建成分血采集移動PDA(Personal Digital Assistant，PDA)系統。基于Android系統和無線局域網技術研發手持式成分血采集PDA控制系統，PDA系統與BIS3.0系統信息實時互聯互通，對成分血采集全流程進行信息化控制，包括成分血采集前耗材安裝、抗凝劑初始化、獻血者身份核對、與血細胞分離機綁定，采集中血液標本核對、產品標識核對，采集后獻血者身份核對、熱合稱量核對、血小板產品及標識和可追溯性。

2.5 構建成分獻血網絡端支付寶預約平臺。在原有電話招募、采集現場保留、獻血者主動電話預約的基礎上，構建網絡端支付寶預約平臺，支持獻血者通過互聯網+平臺進行自主預約成分獻血。支付寶端成分獻血預約日期開放次日后核對，獻血過程信息及預約信息等錄入，全流程過程查詢等。實現成分血采集全流程信息化的一周，獻血者隨時可以通過手機在支付寶端進行成分獻血預約。獻血者進入支付寶端獻血服務，預約成分獻血日期，獻血地點，并分時段進行預約。支付寶端預約成功數據與成分獻血智能化信息管理系統共享，實現多途徑成分獻血預約信息的互聯互通，預約成功發送短信提醒。

2.成分獻血者刷臉身份認證情況。成分獻血刷臉身份認證技術自2019年8月開始應用，截至2019年12月，月度成分獻血所有環節刷臉認證總比例為20.59%，53.50%，54.05%，64.13%和73.58%，體檢、初篩和領證環節刷臉身份認證比例分別為40.73%，39.00%和84.33%。詳見表1。

表1 2019年成分獻血各環節刷臉身份認證人次與比例

結果

1.在線健康評估數據分析。2019年8月—2020年12月共登記51219人次，其中通過自助機和互聯網在線健康評估登記的成分獻血者分別為42687人 次 和7844人 次，分別占83.3%和15.3%，通過自助機、互聯網和人工紙質進行健康評估登記情況見圖5。

圖5 2019年8月—2020年12月不同來源健康評估登記人次

2020年受新冠肺炎疫情影響，體檢、初篩、領證三個環節通過刷臉身份認證全年共7683人次，占三個環節總獻血人次的8%。

3.成分獻血智能引導系統的應用情況。獻血者通過大廳的成分獻血全流程引導屏、智能引導語音呼叫系統和手機短信，隨時關注自己的獻血進程和檢測結果以及列隊信息。智能引導系統讓獻血井然有序，代替人工引導和呼叫工作。

4.成分采集移動PDA的應用情況。移動PDA從2019年9月開始應用至2020年12月，成分血總采集38261人次，采集過程未出現獻血者身份核對錯誤、標識錯誤、標本留樣錯誤、采集過程差錯事故。采集人員在現場通過移動PDA直接錄入現場預約信息15398條，赴約并采集成功10271人次，稱量容量錄入系統時自動復核獻血容量，容量超過正常范圍進行提示。

5.網絡端支付寶預約平臺的應用情況。2020年2—12月通過網絡端支付寶預約平臺預約并赴約的獻血者8589人次，成功捐獻7506人次，占期間成分獻血總人次31.89%，網絡端支付寶平臺預約采集成功人次逐月上升，每月占比從8.78%上升至43.49%(圖6)。支付寶預約上線后，采集現場進行健康管理[7]。通過可視化、便捷的自助式在線自我健康評估可以減少人工紙質登記材料浪費，確保獻血登記的可靠性，對獻血者進行健康教育，有效提升獻血者的健康意識，提升獻血者的血液安全意識。

圖6 2020年網絡預約平臺預約獻血人次

血站技術規程要求血站在獻血登記、一般檢查、獻血前檢測和血液采集等環節均應對獻血者身份進行核查。但目前絕大部分血站仍采用人工辨識確認，這種方式辨識低，不能完全杜絕冒名獻血，且無法實現有效追溯，甚至由于工作人員疏忽未進行有效核對導致張冠李戴，因此采用生物識別技術進行身份核查是保障血液安全的大勢所趨。本中心成分獻血者人臉認證識別系統采用基于深度神經網絡的人臉識別技術[8]，利用支付寶人臉核驗設備，在成分獻血各環節采集獻血者面部信息，通過云平臺技術實現與公安數據庫的比對，完成身份核驗，具有不易仿冒性和唯一性等特點。與其他生物識別技術相比，人臉識別器比指紋識別設備使用壽命更長、比虹膜識別設備成本更低[9]。過去獻血者因未隨身攜帶有效證件無法身份認證，不能獻血時有發生。刷臉身份認證上線以來，使用比例逐月上升，至2019年12月總比例已超過50%。刷臉身份認證方便快捷，可以杜絕冒名獻血，有效提升血液安全性和可追溯性。2020年因受新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，為做好疫情防控工作，不鼓勵刷臉身份認證獻血，僅對部分未攜帶證件的獻血者進行身份認證，導致刷臉身份認證人數驟減。從2019年8月—12月的數據分析，上保留預約下降明顯，各預約渠道的預約情況詳見圖7。

討論

健康管理作為醫療人工智能的主要研究方向，公眾通過智能健康平臺能夠進行健康狀態評估，目前這類健康管理平臺的研發方興未艾[6]。本中心自助式成分獻血健康評估平臺包括互聯網+和自助機，互聯網+登記依托國內最大的兩個互聯網巨頭支付寶和微信進行構建。從回顧性數據分析本中心自助式在線登記的獻血者比例98%以上，互聯網+登記比例上升顯著，獻血者在家即可完成登記和自我健康評估，節約了時間，提升了效率，同時自我發現潛在健康隱患，并線5個月，刷臉認證已經得到一半以上獻血者的認可。刷臉身份認證給獻血者帶來智能化服務的同時減少工作人員的核對壓力，隨著疫情結束，刷臉身份認證獻血將成為一種趨勢。

智能排隊叫號系統作為一項成熟的技術目前已經在醫院廣泛應用[10-11]，但大部分排隊叫號系統僅僅采用取號機進行有紙化序號管理，先到先取，一人可重復多次取號。本中心采用無紙化排隊序號，由獻血編號和預約標識組合自動生成，每個身份證件每天只能登記一次，確保序號的唯一性，按照預約優先規則排序。排隊列隊可視化顯示于流程引導屏和各檢查室，避免了插隊糾紛的發生。預約獻血者優先排隊，增強預約獻血意識，上線后獻血者主動進行預約獻血的人次顯著上升。工作人員通過叫號列隊可隨時了解獻血者人數，及時調整工作節奏。智能排隊叫號引導系統的應用，改善了獻血現場的秩序，將工作人員從大量的人工引導和呼叫工作中解放出來。

隨著成分獻血者的快速增加，本中心對采集人員實行定機位的分組管理模式[12]，為保證采集人員對成分獻血者實施全過程整體護理，作為BIS系統的擴展與延伸，打造分離機旁移動手持PDA終端執行系統。從耗材安裝、獻血者身份核對、血液標本核對、血小板產品標識核對、獻血反應、熱合稱量和獻血預約等環節均實現了信息化控制，消除了采集過程的管理盲區。設置了多重關鍵控制點防止采集人員誤操作，采前、采后均設置獻血者身份核驗環節，前一環節未完成，下一環節不能進行并提示，使采集過程的人為錯誤率降低，即便某個環節出錯也能及時追溯并糾正，促進獻血管理由定性、經驗和被動管理向定量、科學和主動管理的轉變[13]。PDA的應用促進成分血采集流程操作規范化，實現獻血服務、血液管理智能化，推動成分獻血全面質量管理的提升和發展，促進血液安全。

成分獻血耗費時間久，尤其是周末和節假日獻血人數多，等待時間久，會使獻血體驗感下降。本中心推出成分獻血預約機制，享受獻血綠色通道。近年來本中心固定成分獻血者隊伍不斷壯大，預約獻血人群比率也逐年上升。以往主要通過工作人員采集現場對獻血者進行招募保留，并預約下次獻血時間，做好預約記錄，但這種被動預約方式存在一個弊端，預約獻血日期必須在其獻血2周后，獻血者因臨時突發事件，經常需要取消或重新預約，產生大量的無效預約工作。部分獻血者不能確定時間，無法做預約記錄。2020年受新冠肺炎疫情的影響，成分獻血面臨巨大的挑戰，在加強電話招募的同時，增加自主預約渠道，推出支付寶網絡預約。網絡端支付寶預約平臺預約靈活自由、操作簡便。上線后，深受獻血者喜愛，預約人數逐月上升，較其他預約方式提升顯著[14]。獻血者養成主動預約的良好習慣，減少工作人員無效預約工作，提高預約準確性。根據預約情況對工作人員進行合理安排，提高工作效率，減少獻血者的等待時間，提高獻血體驗感和滿意度。

人工智能推進采供血行業的制度變革，促進管理水平提升的趨勢已經勢不可當。充分利用人工智能可優化采供血業務流程，完善采供血行業體制機制建設，使工作人員從大量無效勞動中被解放出來，為獻血者提供更便捷、更智能化的服務，提升獻血者和工作人員的滿意度。我們也僅僅完成了成分獻血人工智能輔助決策系統的雛形，今后仍將進一步優化和完善，通過跨界合作發展醫療人工智能，助力我國成分獻血走向世界行業的前沿。