基于人脸识别和互联网+技术的门诊患者进出管理应用思考

张小亮，荆芒，单红伟，岳志霖，陈彦，刘云，王忠民

1. 南京医科大学第一附属医院（江苏省人民医院）a. 信息处；b. 门诊部，江苏 南京 210029 2. 南京医科大学 医学信息学与管理研究所，江苏 南京 211166

引言

医院门诊不仅是患者接受诊疗服务的主要窗口，同时也是医院面向社会提供医疗服务的主要窗口。门诊是医院接触患者人数最多的场所，同时也是患者停留时间最长的场所[1]。党的十九大报告中提出中国特色社会主义进入新时代，我国社会的主要矛盾已经转化为“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展”之间的矛盾，随着国内医疗水平和人民生活水平的提高，医患之间主要矛盾已经转化成“患者对优质医疗服务的需求和医疗资源分配不平衡”之间的矛盾。为此，国家卫健委2015年启动了“进一步改善医疗服务行动计划”[2]，目标就是努力做到让人民群众便捷就医、安全就医、有效就医、明白就医。医院有必要利用各种先进的信息化手段，帮助患者完善就诊流程，以便提升医院就诊管理的效率和质量。

据相关统计，病人在医院就诊中排队和候诊占用时间最多，不仅浪费了患者和家属大量时间，也造成医疗资源的浪费[3]。疫情期间门诊患者的进出管理效率低下已经成为医院管理的难题之一，不仅干扰了医疗工作的正常运行，而且对病人疾病恢复也不利。因此，做好门诊患者进出管理非常重要。随着人工智能、大数据、移动互联网等新兴技术的飞速发展，疫情期间借助于信息化技术提高防控管理服务已在国内多家医院落地，嘉兴市第二医院基于身份证的病人陪护信息化服务提高了医院疫情防控的精度；晋江市医院启用住院及陪护探视信息化系统，减少交叉感染。

信息化门诊管理系统的实施，不仅减轻了门诊出入口处工作人员的人工防控压力，还能通过患者的身份信息和人脸生物特征等自动追溯其相关信息，进一步提升了医院的疫情防控效果。利用信息化手段做精、做细新冠防控工作，不仅能降低人力成本，提升防控效果，同时也方便门诊患者进出，改善群众就医体验感。

1 门诊患者进出管理现状分析

2020年2月8日，国家卫健委发布了《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版修正版）》，新冠肺炎病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和接触传播；易感人群：人群普遍易感；临床表现：发热乏力干咳。潜伏期1～14 d，多为 3～7 d[4-5]。

随着各地陆续复工复产，各级党政机关、民营团体、国有企事业单位针对新冠肺炎疫情均提出了防控工作办法，尤其是医疗机构对门诊患者的进出管理更为严格。现有医院门诊患者管理工作主要面临以下几个问题：① 人力资源不足：采用体温枪一对一测温，需要投入大量人力；② 缺少复检措施：对于人员密集场所，无多次复检手段，漏检错检几率较大；③ 效率较为低下：人流密集场所通过人工筛查造成大量人员拥堵，患者就医时间成本增加，加重医患矛盾；④ 存在感染隐患：门诊管理人员每日接触大量疑似人员，存在较大几率的感染风险；⑤ 缺少有效记录：对每日通行的测温人员缺少数据统计，无法进行数据分析；⑥ 难以追根溯源：对疑似发热人员不能进行人脸识别与研判，同行人员等信息无法有效追踪。

针对上述现状，医院有必要借助于信息化手段进行门诊患者就诊流程的优化，提升患者就医满意度。

2 门诊智能闸机管理系统的设计

2.1 明确建设目标与组织架构

首先建设基于智能化的门诊患者进出管理系统，尽可能保证医院工作人员少接触患者的情况下安全、有序通行，系统至少包含患者、管理、设备等多种角色，系统功能设计要从用户的需求出发，系统架构设计要从医院信息系统整体出发，坚持以用户为中心的建设原则，以系统高度集成、高度互联互通为建设目标，以实现智慧医院为终极目标。

疫情期间患者进出管理是患者就医的第一环节，患者进出医院大门效率的高低直接影响患者的就医体验，建设目标明确后需明确项目组织架构。根据经验，一个成功的信息化项目必须要有明确的组织架构，医院信息化建设至少应该由分管副院长牵头，门诊部、医务处、信息处、大数据办公室、护理部、保卫处、设备处、基建办等众多科室负责人共同参与。

2.2 明确需求

门诊和病房分区、出口和入口分流、技术与人工结合、预警与追溯并举，核心思路在于将门诊和病房划分区域进行有针对性的防控管理，对于出入院区及院内楼宇的人员、车辆进行严格的分流引导，全面借助人工智能、物联网等信息技术手段辅助医护人员进行抗疫，降低人员工作负荷、提升人员防控效率，真正实现疫情防控可预警、可追溯、可管理。

根据我院多处入口的开放式院区布局现状，将门诊区域的重点管控地点放在新大楼一楼电梯入口处（第一层管控）和二楼门诊大厅入口处（第二层管控），防控方案包括以人脸识别为主的实名制人员通行登记管理，结合健康码检查、体温监测、人工登记等方式对所有进入门诊区域的人员形成真实有效的通行记录。

我院在新大楼一楼电梯入口处前后两面安装了15个闸机通道、2个人工通道。每个闸机通道均支持“三码一证一脸“的通行方式，当通行人员身份真实有效、健康码状态正常、体温正常等条件均满足时，闸机挡板打开，人员快速通过，见图1。

图1 门诊闸机通道示意图

2.3 门诊智能闸机管理系统功能设计

医院在患者就诊之前应用门诊智能化管理系统，优化门诊患者管理流程，改善患者的就诊满意度，进一步缩短患者就诊排队的时间。门诊智能闸机管理系统基于人工智能平台集成的“无感通行+红外/可见光双传感系统”，通过双光深度融合技术将红外测温结果与人像捆绑标定，当发现疑似发热人员时自动报警[6]。同时，针对疫情期间戴口罩遮挡问题进行专项人脸检测算法模型优化，使用卷积神经网络mobileNet v3模型作为骨干网络训练分类模型，首先从开源样本中人工分类出10000张戴口罩样本与2000张无口罩样本，使用SSD模型对样本进行初筛，而后使用初筛结果进行分类模型的训练。训练过程中对样本少的类别进行倍采样以平衡数量，训练112×112与去掉最后一层池化层训练96×96两个版本模型。使用训练好的模型对剩余样本进行分类处理，并选择分数高的加进模型中进行迭代训练，最终训练出高精度的口罩人脸识别模型，即便在口罩和帽子大面积遮挡人脸的情况下也能精准识别，基于互联网手段和省疾控中心的健康码实时交互实现戴口罩情况下的测温验码通行，提升后疫情时期非接触式AI辅助温感防控精度，见图2。

图2 医院患者管理整体架构图

2.3.1 测温预警

对红外测温高于37.3℃的疑似发热人员自动报警，并对未佩戴口罩的患者进行警示，有效地提高了疫情防控的精度。

2.3.2 患者门禁管理

正常体温和绿色健康码是门诊患者通行的必要条件，以江苏省为例，患者通行时出示的健康码为苏康码，由江苏省疾病控制中心与江苏省大数据管理局联合发布，健康码包含红色、黄色和绿色三种颜色。除了体温和健康码外，还需考虑门诊通行的人群分布，基于医院就诊大数据对门诊患者的现住址、年龄、预约挂号率等维度进行分析，医院老年患者、外省患者和省内其他设区市患者在门诊就诊患者总量中占有一定比重。

借助于人工智能中“迁移学习”的概念，其将某个领域或任务上学习到的知识或模式应用到不同但相关的领域或问题中。门诊智能通行参考高速公路通行规则，分快车道、慢车道和应急车道，将门诊通行患者分为快速通道、普通通道和人工通道，见图3。快速通道患者在预约挂号后可主动录入人脸特征，并通过患者实名制信息获取苏康码的健康状态，来院就诊时只需测温通过即可通行。患者在录入人脸特征时，系统对生物特征的采集目的、使用范围、保存方式等规则进行充分告知，取得被识别者同意后方可上传；医院还需委托第三方独立机构定期检测，并定期向主管部门备案；在系统上线前，优化安全技术，妥善保管被识别者的个人信息，和建设方签署保密协议，是否有境外股东，避免个人信息境外传输风险；同时医院应加强内部人员管理，完善信息安全管理制度，保证个人生物特征外泄。普通通道患者需现场扫苏康码、身份证、就诊卡或者院内电子健康码后测温通过才可通行。人工通道主要针对无健康码的外地患者或老年患者，人工核验后方可通行。整个系统由前端人脸识别门禁设备、智能闸机、中间传输网络与管理平台组成。

图3 门诊患者通行方案

2.3.3 高危人员预警

医院对于办公区域内的安全尤为重视，特别像医生办公区域或一些重要部门操作区域，不希望黄牛、药代、逃犯等高危人员甚至其他部门的人进入到工作区中。为了保证相关区域的安全，除了在出入口处布置严格的门禁策略以外，在相关区域内部可以通过陌生人预警系统，对区域内活动的人员身份进行进一步筛查。

3 应用效果

门诊智能闸机上线前，门诊出入口处工作人员手工登记患者信息，按医院年门诊量500万以上，估算每天人工测温、核验苏康码和手工登记量在2万以上。为分析闸机的使用对管理成本的影响，本文比较了上线前11周和上线后27周的平均管理人员投入数，如表1和图4所示，上线前平均管理人数为（10.09±2.74）人，上线后平均管理人数为（5.81±3.19）人，差异具有显著统计学意义（t=3.896，P=0.01），结果显示智能闸机上线后门诊管理人员大幅度减少。分析闸机上线后对高危人群的控制效果，本文分析了闸机上线后27周的拦截情况，自闸机上线以来共拦截患者478806人次，随着闸机的使用，拦截人数逐渐增多，并在第4周达到峰值，为31891人次（图5～6）。进一步分析每月的就诊人数和拦截人数的变化情况，趋势性检验显示每月的平均拦截人数呈下降趋势，差异具有统计学意义（F=62.691，P=0.01），这与国家政策的引导和医院闸机使用的宣传力度不断加大、患者对健康码的接受程度和使用率越来越高有密切关系。

表1 上线后拦截率比较

图4 上线前后门诊管理人数比较

图5 上线后每周拦截人数变化

图6 上线后每周就诊人数和拦截人数变化

4 结论

突如其来的新冠肺炎疫情，对医院管理和患者就诊造成了直接的影响冲击。作为大型三甲医院，面对突发疫情，在加强防控管理的同时又要满足患者就医需求，传统的管理模式和就诊方式亟待改变。本文利用信息化技术创新医院管理模式，对门诊医疗业务流程和管理流程进行再造，利用信息化手段减少医疗成本支出、预防和降低交叉感染风险，为医务人员、患者提供安全有效的信息保障，帮助医院提升整体防控水平。数据统计分析显示，通过刷脸测温、扫码通行的信息化手段，解决了管理人力资源不足、漏检错检几率大的难题，提高了管理效率和质量，减少了医护人员交叉感染风险，有效记录了患者的通行情况，便于后期追根溯源，但闸机人脸识别算法的精准度和扫码识别的效率仍需进一步加强。

门诊智能闸机的实施为医院疫情防控发挥了巨大的作用，未来只有加强医院流程管理，优化医院的业务流程，才能从优化的业务流程中创造更多的效益。例如通过为患者提供一站式服务中心，设置专人引导患者就诊，解答患者各种咨询，减少患者来回奔波等手段，不断进行流程管理的变革和改进，提高医院服务质量和效率[7-9]。还应该加强人工智能和大数据等新兴技术在医疗服务中的应用[10-11]，比如为患者提供5G+患者智能导诊服务[12-16]、互联网+医疗服务[17-19]等。