基于人臉識別和互聯網+技術的門診患者進出管理應用思考

張小亮，荊芒，單紅偉，岳志霖，陳彥，劉云，王忠民

1. 南京醫科大學第一附屬醫院（江蘇省人民醫院）a. 信息處；b. 門診部，江蘇 南京 210029 2. 南京醫科大學 醫學信息學與管理研究所，江蘇 南京 211166

引言

醫院門診不僅是患者接受診療服務的主要窗口，同時也是醫院面向社會提供醫療服務的主要窗口。門診是醫院接觸患者人數最多的場所，同時也是患者停留時間最長的場所[1]。黨的十九大報告中提出中國特色社會主義進入新時代，我國社會的主要矛盾已經轉化為“人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展”之間的矛盾，隨著國內醫療水平和人民生活水平的提高，醫患之間主要矛盾已經轉化成“患者對優質醫療服務的需求和醫療資源分配不平衡”之間的矛盾。為此，國家衛健委2015年啟動了“進一步改善醫療服務行動計劃”[2]，目標就是努力做到讓人民群眾便捷就醫、安全就醫、有效就醫、明白就醫。醫院有必要利用各種先進的信息化手段，幫助患者完善就診流程，以便提升醫院就診管理的效率和質量。

據相關統計，病人在醫院就診中排隊和候診占用時間最多，不僅浪費了患者和家屬大量時間，也造成醫療資源的浪費[3]。疫情期間門診患者的進出管理效率低下已經成為醫院管理的難題之一，不僅干擾了醫療工作的正常運行，而且對病人疾病恢復也不利。因此，做好門診患者進出管理非常重要。隨著人工智能、大數據、移動互聯網等新興技術的飛速發展，疫情期間借助于信息化技術提高防控管理服務已在國內多家醫院落地，嘉興市第二醫院基于身份證的病人陪護信息化服務提高了醫院疫情防控的精度；晉江市醫院啟用住院及陪護探視信息化系統，減少交叉感染。

信息化門診管理系統的實施，不僅減輕了門診出入口處工作人員的人工防控壓力，還能通過患者的身份信息和人臉生物特征等自動追溯其相關信息，進一步提升了醫院的疫情防控效果。利用信息化手段做精、做細新冠防控工作，不僅能降低人力成本，提升防控效果，同時也方便門診患者進出，改善群眾就醫體驗感。

1 門診患者進出管理現狀分析

2020年2月8日，國家衛健委發布了《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：經呼吸道飛沫和接觸傳播；易感人群：人群普遍易感；臨床表現：發熱乏力干咳。潛伏期1～14 d，多為 3～7 d[4-5]。

隨著各地陸續復工復產，各級黨政機關、民營團體、國有企事業單位針對新冠肺炎疫情均提出了防控工作辦法，尤其是醫療機構對門診患者的進出管理更為嚴格?，F有醫院門診患者管理工作主要面臨以下幾個問題：① 人力資源不足：采用體溫槍一對一測溫，需要投入大量人力；② 缺少復檢措施：對于人員密集場所，無多次復檢手段，漏檢錯檢幾率較大；③ 效率較為低下：人流密集場所通過人工篩查造成大量人員擁堵，患者就醫時間成本增加，加重醫患矛盾；④ 存在感染隱患：門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險；⑤ 缺少有效記錄：對每日通行的測溫人員缺少數據統計，無法進行數據分析；⑥ 難以追根溯源：對疑似發熱人員不能進行人臉識別與研判，同行人員等信息無法有效追蹤。

針對上述現狀，醫院有必要借助于信息化手段進行門診患者就診流程的優化，提升患者就醫滿意度。

2 門診智能閘機管理系統的設計

2.1 明確建設目標與組織架構

首先建設基于智能化的門診患者進出管理系統，盡可能保證醫院工作人員少接觸患者的情況下安全、有序通行，系統至少包含患者、管理、設備等多種角色，系統功能設計要從用戶的需求出發，系統架構設計要從醫院信息系統整體出發，堅持以用戶為中心的建設原則，以系統高度集成、高度互聯互通為建設目標，以實現智慧醫院為終極目標。

疫情期間患者進出管理是患者就醫的第一環節，患者進出醫院大門效率的高低直接影響患者的就醫體驗，建設目標明確后需明確項目組織架構。根據經驗，一個成功的信息化項目必須要有明確的組織架構，醫院信息化建設至少應該由分管副院長牽頭，門診部、醫務處、信息處、大數據辦公室、護理部、保衛處、設備處、基建辦等眾多科室負責人共同參與。

2.2 明確需求

門診和病房分區、出口和入口分流、技術與人工結合、預警與追溯并舉，核心思路在于將門診和病房劃分區域進行有針對性的防控管理，對于出入院區及院內樓宇的人員、車輛進行嚴格的分流引導，全面借助人工智能、物聯網等信息技術手段輔助醫護人員進行抗疫，降低人員工作負荷、提升人員防控效率，真正實現疫情防控可預警、可追溯、可管理。

根據我院多處入口的開放式院區布局現狀，將門診區域的重點管控地點放在新大樓一樓電梯入口處（第一層管控）和二樓門診大廳入口處（第二層管控），防控方案包括以人臉識別為主的實名制人員通行登記管理，結合健康碼檢查、體溫監測、人工登記等方式對所有進入門診區域的人員形成真實有效的通行記錄。

我院在新大樓一樓電梯入口處前后兩面安裝了15個閘機通道、2個人工通道。每個閘機通道均支持“三碼一證一臉“的通行方式，當通行人員身份真實有效、健康碼狀態正常、體溫正常等條件均滿足時，閘機擋板打開，人員快速通過，見圖1。

圖1 門診閘機通道示意圖

2.3 門診智能閘機管理系統功能設計

醫院在患者就診之前應用門診智能化管理系統，優化門診患者管理流程，改善患者的就診滿意度，進一步縮短患者就診排隊的時間。門診智能閘機管理系統基于人工智能平臺集成的“無感通行+紅外/可見光雙傳感系統”，通過雙光深度融合技術將紅外測溫結果與人像捆綁標定，當發現疑似發熱人員時自動報警[6]。同時，針對疫情期間戴口罩遮擋問題進行專項人臉檢測算法模型優化，使用卷積神經網絡mobileNet v3模型作為骨干網絡訓練分類模型，首先從開源樣本中人工分類出10000張戴口罩樣本與2000張無口罩樣本，使用SSD模型對樣本進行初篩，而后使用初篩結果進行分類模型的訓練。訓練過程中對樣本少的類別進行倍采樣以平衡數量，訓練112×112與去掉最后一層池化層訓練96×96兩個版本模型。使用訓練好的模型對剩余樣本進行分類處理，并選擇分數高的加進模型中進行迭代訓練，最終訓練出高精度的口罩人臉識別模型，即便在口罩和帽子大面積遮擋人臉的情況下也能精準識別，基于互聯網手段和省疾控中心的健康碼實時交互實現戴口罩情況下的測溫驗碼通行，提升后疫情時期非接觸式AI輔助溫感防控精度，見圖2。

圖2 醫院患者管理整體架構圖

2.3.1 測溫預警

對紅外測溫高于37.3℃的疑似發熱人員自動報警，并對未佩戴口罩的患者進行警示，有效地提高了疫情防控的精度。

2.3.2 患者門禁管理

正常體溫和綠色健康碼是門診患者通行的必要條件，以江蘇省為例，患者通行時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據管理局聯合發布，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，還需考慮門診通行的人群分布，基于醫院就診大數據對門診患者的現住址、年齡、預約掛號率等維度進行分析，醫院老年患者、外省患者和省內其他設區市患者在門診就診患者總量中占有一定比重。

借助于人工智能中“遷移學習”的概念，其將某個領域或任務上學習到的知識或模式應用到不同但相關的領域或問題中。門診智能通行參考高速公路通行規則，分快車道、慢車道和應急車道，將門診通行患者分為快速通道、普通通道和人工通道，見圖3?？焖偻ǖ阑颊咴陬A約掛號后可主動錄入人臉特征，并通過患者實名制信息獲取蘇康碼的健康狀態，來院就診時只需測溫通過即可通行。患者在錄入人臉特征時，系統對生物特征的采集目的、使用范圍、保存方式等規則進行充分告知，取得被識別者同意后方可上傳；醫院還需委托第三方獨立機構定期檢測，并定期向主管部門備案；在系統上線前，優化安全技術，妥善保管被識別者的個人信息，和建設方簽署保密協議，是否有境外股東，避免個人信息境外傳輸風險；同時醫院應加強內部人員管理，完善信息安全管理制度，保證個人生物特征外泄。普通通道患者需現場掃蘇康碼、身份證、就診卡或者院內電子健康碼后測溫通過才可通行。人工通道主要針對無健康碼的外地患者或老年患者，人工核驗后方可通行。整個系統由前端人臉識別門禁設備、智能閘機、中間傳輸網絡與管理平臺組成。

圖3 門診患者通行方案

2.3.3 高危人員預警

醫院對于辦公區域內的安全尤為重視，特別像醫生辦公區域或一些重要部門操作區域，不希望黃牛、藥代、逃犯等高危人員甚至其他部門的人進入到工作區中。為了保證相關區域的安全，除了在出入口處布置嚴格的門禁策略以外，在相關區域內部可以通過陌生人預警系統，對區域內活動的人員身份進行進一步篩查。

3 應用效果

門診智能閘機上線前，門診出入口處工作人員手工登記患者信息，按醫院年門診量500萬以上，估算每天人工測溫、核驗蘇康碼和手工登記量在2萬以上。為分析閘機的使用對管理成本的影響，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，如表1和圖4所示，上線前平均管理人數為（10.09±2.74）人，上線后平均管理人數為（5.81±3.19）人，差異具有顯著統計學意義（t=3.896，P=0.01），結果顯示智能閘機上線后門診管理人員大幅度減少。分析閘機上線后對高危人群的控制效果，本文分析了閘機上線后27周的攔截情況，自閘機上線以來共攔截患者478806人次，隨著閘機的使用，攔截人數逐漸增多，并在第4周達到峰值，為31891人次（圖5～6）。進一步分析每月的就診人數和攔截人數的變化情況，趨勢性檢驗顯示每月的平均攔截人數呈下降趨勢，差異具有統計學意義（F=62.691，P=0.01），這與國家政策的引導和醫院閘機使用的宣傳力度不斷加大、患者對健康碼的接受程度和使用率越來越高有密切關系。

表1 上線后攔截率比較

圖4 上線前后門診管理人數比較

圖5 上線后每周攔截人數變化

圖6 上線后每周就診人數和攔截人數變化

4 結論

突如其來的新冠肺炎疫情，對醫院管理和患者就診造成了直接的影響沖擊。作為大型三甲醫院，面對突發疫情，在加強防控管理的同時又要滿足患者就醫需求，傳統的管理模式和就診方式亟待改變。本文利用信息化技術創新醫院管理模式，對門診醫療業務流程和管理流程進行再造，利用信息化手段減少醫療成本支出、預防和降低交叉感染風險，為醫務人員、患者提供安全有效的信息保障，幫助醫院提升整體防控水平。數據統計分析顯示，通過刷臉測溫、掃碼通行的信息化手段，解決了管理人力資源不足、漏檢錯檢幾率大的難題，提高了管理效率和質量，減少了醫護人員交叉感染風險，有效記錄了患者的通行情況，便于后期追根溯源，但閘機人臉識別算法的精準度和掃碼識別的效率仍需進一步加強。

門診智能閘機的實施為醫院疫情防控發揮了巨大的作用，未來只有加強醫院流程管理，優化醫院的業務流程，才能從優化的業務流程中創造更多的效益。例如通過為患者提供一站式服務中心，設置專人引導患者就診，解答患者各種咨詢，減少患者來回奔波等手段，不斷進行流程管理的變革和改進，提高醫院服務質量和效率[7-9]。還應該加強人工智能和大數據等新興技術在醫療服務中的應用[10-11]，比如為患者提供5G+患者智能導診服務[12-16]、互聯網+醫療服務[17-19]等。