人脸识别技术在精神专科医院病房的实践

张 权，陈 戎

(杭州市第七人民医院，杭州 310013)

根据国家卫生健康委公布，我国抑郁和焦虑障碍患病率总体呈现上升趋势，公众对抑郁、焦虑、失眠等心理健康的需求呈爆发式增长，特别是重性精神患者也逐渐增加[1]。一般专科医院针对重性精神病患者，主要采取封闭式管理的模式，依赖医护人员或辅助工人的管理，在一定程度上保障患者获得有效治疗和护理，但在严重失衡的医患比现状下，不良事件发生率仍比较高。在信息技术不断推广应用于医院管理的大背景下，将人脸识别技术结合医院门禁和监控系统应用于精神专科医院病房管理、改善传统精神专科医院病房固有的封闭式管理流程，以减少不良事件发生率、提升医疗服务水平值得探讨。

1 人脸识别技术系统构建

1.1 需求分析精神专科医院住院患者易出现冲动、伤人、外走、毁物、自伤、自杀等危险行为，防范这些危险行为是精神科病房护理工作的重点。外走作为最常见的病区不良事件之一，如何采取有效措施进行有针对性的预防至关重要。发生住院患者外走的主要因素有两个。一是患者自身因素。①自知力丧失，否认有病不肯住院；②服用抗精神病药物后，患者出现静坐不能的椎体外系反应；③受幻听妄想等支配；④意识及定向力障碍[2]。二是病区管理缺陷。专科医院普遍存在医患比严重不足的现象，病区有限的医护人员对每个患者及时监管存在一定困难。目前，普遍采用的腕带技术[3]其防脱落设计不适用于精神类疾病患者，且对患者的心理康复存在不利影响。随着人脸识别技术的成熟，应用在精神专科医院病房管理中已完全具备条件，采用人脸识别技术[4]替代传统识别患者住院信息，可大幅度提升医院内部运行效率，节省人力、财力、物力。

1.2 系统设计人脸识别系统包括计算机网络系统、视频摄像头、图像采集、人脸定位、图像预处理、人像大数据平台等。摄像将一幅或一系列录入的人脸图像信息存入数据库中，将入库的面部数据进行建模提取人脸的特征，并将其生成的人脸模板保存到人像大数据库中。当摄像系统将捕捉得到的人脸面部特征与数据库中已登记的人脸信息进行比对，判断其是否为同一人，如为同一人消控中心立即启动报警服务[5]。根据上述系统设计，医院将基于人脸识别技术的门禁系统设置在病房主任及护士长办公室，将基于人脸识别技术的监控系统设置于病区的主出入口及护士站，为提高识别精度在出入口位置均配备超高清摄像头，用来捕捉患者的准确人脸信息。

1.2.1 系统构架规划 通过人像大数据系统和原有医院HIS系统(医院信息系统)[6]，实现系统互通，PDA采集的照片或依靠人脸抓拍机抓取的信息可同步给人像大数据系统。基于人脸识别技术的门禁系统，可对接医院身份管理系统，将出入权限下发，同时出入记录回传，既提高安全性，又确保信息可回溯性(图1)。

图1 功能对接构架

1.2.2 上位软件平台设计 利用人像大数据平台，通过连接前端人脸抓拍机、后端服务器，形成一整套人像大数据平台，可进行各项综合应用。同时，该系统可与公安系统、互联网系统进行资源共享，也可和各上下级医院进行多级互联。人像大数据平台主要分为九大模块：监控总览、监控详情、监控配置、人像检索、情报研判、统计分析、同步管理、系统管理、运维管理等。其中情报研判功能可以实现搜索指定人员，利用大数据技术，分析其出入频次、出入地点，勾画出对应轨迹，从一堆繁琐数据中提炼出有效的数据，并规律性展现，通过此功能可以协助护士长对病区工人进行精细化的考勤管理。

1.2.3 人脸识别系统的配置要求 前端需配备人脸抓拍机、人证核验机、客户端、监控、人脸门禁机、门禁控制开关，后端配备专用GPU服务器(带GPU卡)，以及与HIS(医院信息管理系统)账单数据接口规范等(图2)。

图2 人脸识别拓扑图

1.2.4 应用拓展 未来可以依托互联网医院，建立智慧医疗平台，通过平台管控系统，真正构建高效、快捷的管理体系(图3)。

图3 智慧医疗平台框架

1.3 场景的流程管理医院利用人脸识别技术运用于患者出入院管理、外出检查和治疗管理、门禁管理等方面，具体流程如下。

患者入院手续办理→病区护士站登记询问病史和基本信息录入，同时采集人脸数据(通过身份证读卡器读取或者摄像直接抓取)→数据与HIS对接电子病历系统匹配，同时监控设防启动，防止患者外跑→办理出院手续→系统自动将患者信息和人脸数据清除→监控设防解除。

患者外出检查和康复治疗→护士站将患者权限开放，人脸系统签出→报警暂停→等患者检查和治疗返回病房，人脸系统签入→监控报警重启。

人脸门禁管理→主要出入口以及医护办公室等功能性用房，设置人脸识别开门技术与门禁系统联动，通过人脸门禁，可无感通行，减少接触，提高安全性(图4)。

图4 出入院患者流程

2 应用体会

2.1 人脸识别技术的优势人脸识别技术优点在于自然性、非接触性、非强制性、高效性。其中，自然性是指被采集人脸信息对象是一个处于自由活动的自然体，通过视频采集系统采集人脸图像与数据库中的人脸面部数据比较来区分和确认身份；非接触性是指人脸识别时，不用接触到人的脸部，通过摄像设备操作，相对于腕带技术而言，采集图像迅速与灵活，具有高可靠性；非强制性是指在进行人脸识别过程中，将自动获取面部信息，而不被受检人觉察，既可有效降低采集过程的复杂性，又对患者的心理不会造成负面影响；高效性是指患者人脸信息采集与读取高效便捷，识别频率上可实现24小时随时布控，可有效减少专职护士在病区巡视的频次、消灭巡视死角，也可减少病区工人在病房大门口的值守排班，提高病区管理的工作效率，降低医护人员的劳动强度。

2.2 人脸识别技术的不足人脸识别技术虽有很好的优势，但仍有些短板和不足，表现在以下几个方面。

2.2.1 使用区域问题 人脸识别系统在精神专科医院闭环空间才能起到最大的作用。在相对封闭的空间内，高清摄像机的监控范围单一，可将摄像机设置于与人流3米左右最佳标准抓拍距离，人脸抓拍像素可实现高精度，且整套系统还可通过轨迹追踪、电子围栏管理、多机互联等功能进行辅助管控。但在开放式的环境中，监控范围多样且复杂，人脸可能出现在距离较远的画面内，会导致人脸抓拍的像素点不够、影响比对精度，不能发挥系统优势。

2.2.2 准确率问题、误报率问题 由于人脸识别准确率还不能达到100%，特别是在光线过低或者黑暗的情况下，还是会出现识别错误或者识别不了，引起误报，且该监控系统抓取人脸需要1～2秒的停顿时间且需要正脸，如果抓拍时间不够或者只抓拍到侧脸，都不能有效读取人脸的数据，因此还有待人工智能技术的优化[7]。

2.2.3 隐私和信息安全问题 人脸识别技术在病区管理乃至医院管理中都能起到很大的作用，但对于患者而言人脸信息涉及个人隐私问题，如何解决隐私问题以及如何保护患者信息不泄露值得深究，有待信息化安防技术的进一步提升[8]。

2.3 成效分析在某一个重性精神科病房区域试运行应用，具有一定的成效。上线应用的单路系统(含硬件、软件)初始投资约为4万元，上线后对病区而言减少一个工人的入口值守排班，人员成本由1万元/月降至5 000元/月，病区运行成本大幅降低。初步成效评估选取系统上线前与上线后同一月度的两个指标，患者外跑率、病区满意度，经比较患者外跑率减低、病房满意度提高(表1)。

表1 初步成效分析

3 思考与讨论

当前该技术只适用于精神专科医院的封闭式病房患者管理(重点关注的是重症精神患者以及“三防”患者，对康复阶段的患者起到预防作用)，现阶段建设的感受是，构建此系统硬件方面较为简单，软件方面只需要与HIS和智能护理站等系统的贯通[9]，形成医院业务信息与安全管理信息大平台(即人像大数据平台)，通过大平台来操作，但重点还是需考虑护士的使用体验，如何调整病房管理的固有模式和习惯转变是关键，因此系统建立时要遵循便捷性的操作方法和高效性的管理流程等原则，移动式的管理(与PDA互联、数据摄入与读取)也是下一步的发展方向。在医院使用中，也未真正实现全流程闭环管理，因此该系统还有待完善和优化。要实现患者全过程的轨迹追踪离不开信息的互联互通，还需建立新的管理流程，通过人脸识别系统运用于病房和治疗室两个场所，从外出检查和治疗到返回病房过程中，实现全流程人工智能的监管，使不良事件发生率降至最低。从使用技术上来说还可以应用到病房监控、卫生间监控、患者服药区域监控等重点管理区域。

4 结 语

基于人脸技术的日益成熟和人脸产品的日益完善，目前在智慧医院建设过程中已经发挥越来越大的作用[10]，但在未来5G+作用下，该技术会起到更广泛的作用，如人脸门禁、人脸考勤、刷脸支付、智慧导医、智慧迎宾、毒麻药品管理等重要工作环节应用[11]。依赖互联网+的发展，未来在精神专科医院病房管理手段上还能进一步提高，通过习惯管理与AI(人工智能)技术，预测患者的习惯轨迹也不是没有可能。