基于云平臺(tái)技術(shù)的成分獻(xiàn)血人工智能輔助系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

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

人工智能作為引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù)，已經(jīng)成為新一輪科技革命的核心驅(qū)動(dòng)力[1]。人工智能改善了醫(yī)療架構(gòu)，緩解了當(dāng)前醫(yī)療資源緊張的現(xiàn)狀，提供了多樣化的就醫(yī)模式，已經(jīng)成為未來(lái)醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要方向[2]，近年來(lái)人工智能與醫(yī)療深度融合，推動(dòng)著現(xiàn)代醫(yī)療向智慧、精準(zhǔn)、高效發(fā)展，帶來(lái)了診療模式、數(shù)據(jù)處理方式、前瞻性健康管理等諸多方面的變革[3]。

成分獻(xiàn)血作為輸血醫(yī)學(xué)一個(gè)重要分支學(xué)科，近年來(lái)隨著單采成分治療的普及和臨床需求快速增長(zhǎng)，迫切需要構(gòu)建人工智能輔助決策系統(tǒng)對(duì)成分獻(xiàn)血全過(guò)程進(jìn)行信息化、智能化管理。2016年浙江省血液中心探索構(gòu)建了浙江省血液信息云平臺(tái)，逐步實(shí)現(xiàn)了血液信息的省、市、縣縱向共享以及區(qū)域內(nèi)采血、供血、臨床用血信息的橫向共享，進(jìn)一步提升了全省血液信息資源綜合開(kāi)發(fā)利用的能力和水平[4]。2017年我們探索構(gòu)建閉環(huán)式成分獻(xiàn)血智能化信息管理系統(tǒng)(Blood information system，BIS)，實(shí)現(xiàn)了成分獻(xiàn)血招募、登記、體檢、檢測(cè)、采集、服務(wù)全過(guò)程的信息化管理，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的可追互聯(lián)網(wǎng)+網(wǎng)上登記通過(guò)支付寶和微信進(jìn)行獻(xiàn)血者實(shí)名身份認(rèn)證，在線完善個(gè)人信息，閱讀獻(xiàn)血前應(yīng)知內(nèi)容，自我健康評(píng)估，閱讀獻(xiàn)血知情同意書(shū)，獻(xiàn)血登記內(nèi)容當(dāng)天有效。獻(xiàn)血前應(yīng)知內(nèi)容和獻(xiàn)血知情同意書(shū)設(shè)置倒計(jì)時(shí)讀秒，確保獻(xiàn)血者仔細(xì)閱身份信息共享，構(gòu)建成分獻(xiàn)血者人臉認(rèn)證識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行交叉驗(yàn)證和動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)采集獻(xiàn)血者面部信息與公安身份識(shí)別庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)成分獻(xiàn)血者人臉身份核驗(yàn)。成分獻(xiàn)血者通過(guò)身份核驗(yàn)則自動(dòng)關(guān)聯(lián)采用無(wú)紙化序號(hào)管理，排隊(duì)序號(hào)由獻(xiàn)血編號(hào)和預(yù)約標(biāo)識(shí)組合生成，獻(xiàn)血者登記后生成唯一的獻(xiàn)血編號(hào)，預(yù)約標(biāo)識(shí)由系統(tǒng)根據(jù)預(yù)約獻(xiàn)血記錄自動(dòng)生成，有預(yù)約標(biāo)識(shí)序號(hào)列隊(duì)優(yōu)先，同類型序號(hào)以獻(xiàn)血編號(hào)排序，排隊(duì)序號(hào)生成后以短信形式通知獻(xiàn)血者。排隊(duì)引導(dǎo)系統(tǒng)分體檢、檢測(cè)、采集三個(gè)叫號(hào)列隊(duì)，獻(xiàn)血者登記后檢查合格依次進(jìn)入下一列隊(duì)，不合格獻(xiàn)血者不能進(jìn)入下一列隊(duì)，同時(shí)以短信告知。多個(gè)體檢室或檢測(cè)室排隊(duì)信息共享，支持叫號(hào)、重呼、過(guò)號(hào)、選呼、暫停等多項(xiàng)功能。體檢室、獻(xiàn)血前檢測(cè)室分別設(shè)置液晶顯示屏，顯示該流程的溯性和數(shù)據(jù)共享[5]。2019—2020年我們依托云技術(shù)研發(fā)成分獻(xiàn)血自助式在線健康評(píng)估平臺(tái)、人臉身份識(shí)別系統(tǒng)、業(yè)務(wù)流程智能引導(dǎo)系統(tǒng)、采集移動(dòng)PDA系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)端支付寶預(yù)約平臺(tái)，基本完成了成分獻(xiàn)血人工智能輔助決策系統(tǒng)的構(gòu)建。于2019年8月陸續(xù)上線試運(yùn)行。

材料與方法

1.成分獻(xiàn)血人工智能輔助決策系統(tǒng)。依托浙江省血液信息云平臺(tái)，研發(fā)閉環(huán)式成分獻(xiàn)血智能化信息管理系統(tǒng)。

2.構(gòu)建成分獻(xiàn)血人工智能輔助決策系統(tǒng)框架，見(jiàn)圖1。

圖1 成分獻(xiàn)血人工智能輔助決策系統(tǒng)框架圖

2.1 構(gòu)建成分獻(xiàn)血自助式在線健康評(píng)估平臺(tái)，見(jiàn)圖2。獻(xiàn)血者通過(guò)自助機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)+平臺(tái)進(jìn)行電子化登記和獻(xiàn)血前自我健康評(píng)估。自助機(jī)登記通過(guò)二代身份證進(jìn)行身份認(rèn)證，讀，自我健康評(píng)估條款需要逐條登記，如有不合格條款進(jìn)入下一步登記時(shí)進(jìn)行提示。完成獻(xiàn)血登記并且自我健康評(píng)估符合要求的獻(xiàn)血者信息自動(dòng)推送至一般檢查環(huán)節(jié)，一般檢查時(shí)工作人員可在線查看所有健康評(píng)估信息。

圖2 自助式在線成分獻(xiàn)血健康評(píng)估流程

2.2 構(gòu)建成分獻(xiàn)血者人臉身份認(rèn)證識(shí)別系統(tǒng)，見(jiàn)圖3。利用云平臺(tái)技術(shù)與阿里云實(shí)現(xiàn)到該獻(xiàn)血者的一般檢查、獻(xiàn)血前血液檢測(cè)和獻(xiàn)血證領(lǐng)取等環(huán)節(jié)的操作界面，無(wú)須工作人員進(jìn)行獻(xiàn)血者的再次選擇，未通過(guò)身份核驗(yàn)的獻(xiàn)血者進(jìn)行提示警告，所有結(jié)果均進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。

圖3 成分獻(xiàn)血者人臉身份認(rèn)證識(shí)別流程

2.3 構(gòu)建成分獻(xiàn)血業(yè)務(wù)流程智能引導(dǎo)系統(tǒng)，見(jiàn)圖4。成分獻(xiàn)血業(yè)務(wù)流程智能引導(dǎo)系統(tǒng)獻(xiàn)血者列隊(duì)信息，采前大廳設(shè)置全流程引導(dǎo)屏，顯示所有三個(gè)列隊(duì)叫號(hào)信息。

圖4 成分獻(xiàn)血業(yè)務(wù)流程智能引導(dǎo)流程設(shè)計(jì)

2.4 構(gòu)建成分血采集移動(dòng)PDA(Personal Digital Assistant，PDA)系統(tǒng)?；贏ndroid系統(tǒng)和無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)研發(fā)手持式成分血采集PDA控制系統(tǒng)，PDA系統(tǒng)與BIS3.0系統(tǒng)信息實(shí)時(shí)互聯(lián)互通，對(duì)成分血采集全流程進(jìn)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(xiàn)血者身份核對(duì)、與血細(xì)胞分離機(jī)綁定，采集中血液標(biāo)本核對(duì)、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)核對(duì)，采集后獻(xiàn)血者身份核對(duì)、熱合稱量核對(duì)、血小板產(chǎn)品及標(biāo)識(shí)和可追溯性。

2.5 構(gòu)建成分獻(xiàn)血網(wǎng)絡(luò)端支付寶預(yù)約平臺(tái)。在原有電話招募、采集現(xiàn)場(chǎng)保留、獻(xiàn)血者主動(dòng)電話預(yù)約的基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)端支付寶預(yù)約平臺(tái)，支持獻(xiàn)血者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+平臺(tái)進(jìn)行自主預(yù)約成分獻(xiàn)血。支付寶端成分獻(xiàn)血預(yù)約日期開(kāi)放次日后核對(duì)，獻(xiàn)血過(guò)程信息及預(yù)約信息等錄入，全流程過(guò)程查詢等。實(shí)現(xiàn)成分血采集全流程信息化的一周，獻(xiàn)血者隨時(shí)可以通過(guò)手機(jī)在支付寶端進(jìn)行成分獻(xiàn)血預(yù)約。獻(xiàn)血者進(jìn)入支付寶端獻(xiàn)血服務(wù)，預(yù)約成分獻(xiàn)血日期，獻(xiàn)血地點(diǎn)，并分時(shí)段進(jìn)行預(yù)約。支付寶端預(yù)約成功數(shù)據(jù)與成分獻(xiàn)血智能化信息管理系統(tǒng)共享，實(shí)現(xiàn)多途徑成分獻(xiàn)血預(yù)約信息的互聯(lián)互通，預(yù)約成功發(fā)送短信提醒。

2.成分獻(xiàn)血者刷臉身份認(rèn)證情況。成分獻(xiàn)血刷臉身份認(rèn)證技術(shù)自2019年8月開(kāi)始應(yīng)用，截至2019年12月，月度成分獻(xiàn)血所有環(huán)節(jié)刷臉認(rèn)證總比例為20.59%，53.50%，54.05%，64.13%和73.58%，體檢、初篩和領(lǐng)證環(huán)節(jié)刷臉身份認(rèn)證比例分別為40.73%，39.00%和84.33%。詳見(jiàn)表1。

表1 2019年成分獻(xiàn)血各環(huán)節(jié)刷臉身份認(rèn)證人次與比例

結(jié)果

1.在線健康評(píng)估數(shù)據(jù)分析。2019年8月—2020年12月共登記51219人次，其中通過(guò)自助機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)在線健康評(píng)估登記的成分獻(xiàn)血者分別為42687人 次 和7844人 次，分別占83.3%和15.3%，通過(guò)自助機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和人工紙質(zhì)進(jìn)行健康評(píng)估登記情況見(jiàn)圖5。

圖5 2019年8月—2020年12月不同來(lái)源健康評(píng)估登記人次

2020年受新冠肺炎疫情影響，體檢、初篩、領(lǐng)證三個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)刷臉身份認(rèn)證全年共7683人次，占三個(gè)環(huán)節(jié)總獻(xiàn)血人次的8%。

3.成分獻(xiàn)血智能引導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用情況。獻(xiàn)血者通過(guò)大廳的成分獻(xiàn)血全流程引導(dǎo)屏、智能引導(dǎo)語(yǔ)音呼叫系統(tǒng)和手機(jī)短信，隨時(shí)關(guān)注自己的獻(xiàn)血進(jìn)程和檢測(cè)結(jié)果以及列隊(duì)信息。智能引導(dǎo)系統(tǒng)讓獻(xiàn)血井然有序，代替人工引導(dǎo)和呼叫工作。

4.成分采集移動(dòng)PDA的應(yīng)用情況。移動(dòng)PDA從2019年9月開(kāi)始應(yīng)用至2020年12月，成分血總采集38261人次，采集過(guò)程未出現(xiàn)獻(xiàn)血者身份核對(duì)錯(cuò)誤、標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤、標(biāo)本留樣錯(cuò)誤、采集過(guò)程差錯(cuò)事故。采集人員在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)移動(dòng)PDA直接錄入現(xiàn)場(chǎng)預(yù)約信息15398條，赴約并采集成功10271人次，稱量容量錄入系統(tǒng)時(shí)自動(dòng)復(fù)核獻(xiàn)血容量，容量超過(guò)正常范圍進(jìn)行提示。

5.網(wǎng)絡(luò)端支付寶預(yù)約平臺(tái)的應(yīng)用情況。2020年2—12月通過(guò)網(wǎng)絡(luò)端支付寶預(yù)約平臺(tái)預(yù)約并赴約的獻(xiàn)血者8589人次，成功捐獻(xiàn)7506人次，占期間成分獻(xiàn)血總?cè)舜?1.89%，網(wǎng)絡(luò)端支付寶平臺(tái)預(yù)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(yù)約上線后，采集現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行健康管理[7]。通過(guò)可視化、便捷的自助式在線自我健康評(píng)估可以減少人工紙質(zhì)登記材料浪費(fèi)，確保獻(xiàn)血登記的可靠性，對(duì)獻(xiàn)血者進(jìn)行健康教育，有效提升獻(xiàn)血者的健康意識(shí)，提升獻(xiàn)血者的血液安全意識(shí)。

圖6 2020年網(wǎng)絡(luò)預(yù)約平臺(tái)預(yù)約獻(xiàn)血人次

血站技術(shù)規(guī)程要求血站在獻(xiàn)血登記、一般檢查、獻(xiàn)血前檢測(cè)和血液采集等環(huán)節(jié)均應(yīng)對(duì)獻(xiàn)血者身份進(jìn)行核查。但目前絕大部分血站仍采用人工辨識(shí)確認(rèn)，這種方式辨識(shí)低，不能完全杜絕冒名獻(xiàn)血，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效追溯，甚至由于工作人員疏忽未進(jìn)行有效核對(duì)導(dǎo)致張冠李戴，因此采用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行身份核查是保障血液安全的大勢(shì)所趨。本中心成分獻(xiàn)血者人臉認(rèn)證識(shí)別系統(tǒng)采用基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別技術(shù)[8]，利用支付寶人臉核驗(yàn)設(shè)備，在成分獻(xiàn)血各環(huán)節(jié)采集獻(xiàn)血者面部信息，通過(guò)云平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與公安數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)，完成身份核驗(yàn)，具有不易仿冒性和唯一性等特點(diǎn)。與其他生物識(shí)別技術(shù)相比，人臉識(shí)別器比指紋識(shí)別設(shè)備使用壽命更長(zhǎng)、比虹膜識(shí)別設(shè)備成本更低[9]。過(guò)去獻(xiàn)血者因未隨身攜帶有效證件無(wú)法身份認(rèn)證，不能獻(xiàn)血時(shí)有發(fā)生。刷臉身份認(rèn)證上線以來(lái)，使用比例逐月上升，至2019年12月總比例已超過(guò)50%。刷臉身份認(rèn)證方便快捷，可以杜絕冒名獻(xiàn)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(lì)刷臉身份認(rèn)證獻(xiàn)血，僅對(duì)部分未攜帶證件的獻(xiàn)血者進(jìn)行身份認(rèn)證，導(dǎo)致刷臉身份認(rèn)證人數(shù)驟減。從2019年8月—12月的數(shù)據(jù)分析，上保留預(yù)約下降明顯，各預(yù)約渠道的預(yù)約情況詳見(jiàn)圖7。

討論

健康管理作為醫(yī)療人工智能的主要研究方向，公眾通過(guò)智能健康平臺(tái)能夠進(jìn)行健康狀態(tài)評(píng)估，目前這類健康管理平臺(tái)的研發(fā)方興未艾[6]。本中心自助式成分獻(xiàn)血健康評(píng)估平臺(tái)包括互聯(lián)網(wǎng)+和自助機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)+登記依托國(guó)內(nèi)最大的兩個(gè)互聯(lián)網(wǎng)巨頭支付寶和微信進(jìn)行構(gòu)建。從回顧性數(shù)據(jù)分析本中心自助式在線登記的獻(xiàn)血者比例98%以上，互聯(lián)網(wǎng)+登記比例上升顯著，獻(xiàn)血者在家即可完成登記和自我健康評(píng)估，節(jié)約了時(shí)間，提升了效率，同時(shí)自我發(fā)現(xiàn)潛在健康隱患，并線5個(gè)月，刷臉認(rèn)證已經(jīng)得到一半以上獻(xiàn)血者的認(rèn)可。刷臉身份認(rèn)證給獻(xiàn)血者帶來(lái)智能化服務(wù)的同時(shí)減少工作人員的核對(duì)壓力，隨著疫情結(jié)束，刷臉身份認(rèn)證獻(xiàn)血將成為一種趨勢(shì)。

智能排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)目前已經(jīng)在醫(yī)院廣泛應(yīng)用[10-11]，但大部分排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)僅僅采用取號(hào)機(jī)進(jìn)行有紙化序號(hào)管理，先到先取，一人可重復(fù)多次取號(hào)。本中心采用無(wú)紙化排隊(duì)序號(hào)，由獻(xiàn)血編號(hào)和預(yù)約標(biāo)識(shí)組合自動(dòng)生成，每個(gè)身份證件每天只能登記一次，確保序號(hào)的唯一性，按照預(yù)約優(yōu)先規(guī)則排序。排隊(duì)列隊(duì)可視化顯示于流程引導(dǎo)屏和各檢查室，避免了插隊(duì)糾紛的發(fā)生。預(yù)約獻(xiàn)血者優(yōu)先排隊(duì)，增強(qiáng)預(yù)約獻(xiàn)血意識(shí)，上線后獻(xiàn)血者主動(dòng)進(jìn)行預(yù)約獻(xiàn)血的人次顯著上升。工作人員通過(guò)叫號(hào)列隊(duì)可隨時(shí)了解獻(xiàn)血者人數(shù)，及時(shí)調(diào)整工作節(jié)奏。智能排隊(duì)叫號(hào)引導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用，改善了獻(xiàn)血現(xiàn)場(chǎng)的秩序，將工作人員從大量的人工引導(dǎo)和呼叫工作中解放出來(lái)。

隨著成分獻(xiàn)血者的快速增加，本中心對(duì)采集人員實(shí)行定機(jī)位的分組管理模式[12]，為保證采集人員對(duì)成分獻(xiàn)血者實(shí)施全過(guò)程整體護(hù)理，作為BIS系統(tǒng)的擴(kuò)展與延伸，打造分離機(jī)旁移動(dòng)手持PDA終端執(zhí)行系統(tǒng)。從耗材安裝、獻(xiàn)血者身份核對(duì)、血液標(biāo)本核對(duì)、血小板產(chǎn)品標(biāo)識(shí)核對(duì)、獻(xiàn)血反應(yīng)、熱合稱量和獻(xiàn)血預(yù)約等環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了信息化控制，消除了采集過(guò)程的管理盲區(qū)。設(shè)置了多重關(guān)鍵控制點(diǎn)防止采集人員誤操作，采前、采后均設(shè)置獻(xiàn)血者身份核驗(yàn)環(huán)節(jié)，前一環(huán)節(jié)未完成，下一環(huán)節(jié)不能進(jìn)行并提示，使采集過(guò)程的人為錯(cuò)誤率降低，即便某個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)也能及時(shí)追溯并糾正，促進(jìn)獻(xiàn)血管理由定性、經(jīng)驗(yàn)和被動(dòng)管理向定量、科學(xué)和主動(dòng)管理的轉(zhuǎn)變[13]。PDA的應(yīng)用促進(jìn)成分血采集流程操作規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)獻(xiàn)血服務(wù)、血液管理智能化，推動(dòng)成分獻(xiàn)血全面質(zhì)量管理的提升和發(fā)展，促進(jìn)血液安全。

成分獻(xiàn)血耗費(fèi)時(shí)間久，尤其是周末和節(jié)假日獻(xiàn)血人數(shù)多，等待時(shí)間久，會(huì)使獻(xiàn)血體驗(yàn)感下降。本中心推出成分獻(xiàn)血預(yù)約機(jī)制，享受獻(xiàn)血綠色通道。近年來(lái)本中心固定成分獻(xiàn)血者隊(duì)伍不斷壯大，預(yù)約獻(xiàn)血人群比率也逐年上升。以往主要通過(guò)工作人員采集現(xiàn)場(chǎng)對(duì)獻(xiàn)血者進(jìn)行招募保留，并預(yù)約下次獻(xiàn)血時(shí)間，做好預(yù)約記錄，但這種被動(dòng)預(yù)約方式存在一個(gè)弊端，預(yù)約獻(xiàn)血日期必須在其獻(xiàn)血2周后，獻(xiàn)血者因臨時(shí)突發(fā)事件，經(jīng)常需要取消或重新預(yù)約，產(chǎn)生大量的無(wú)效預(yù)約工作。部分獻(xiàn)血者不能確定時(shí)間，無(wú)法做預(yù)約記錄。2020年受新冠肺炎疫情的影響，成分獻(xiàn)血面臨巨大的挑戰(zhàn)，在加強(qiáng)電話招募的同時(shí)，增加自主預(yù)約渠道，推出支付寶網(wǎng)絡(luò)預(yù)約。網(wǎng)絡(luò)端支付寶預(yù)約平臺(tái)預(yù)約靈活自由、操作簡(jiǎn)便。上線后，深受獻(xiàn)血者喜愛(ài)，預(yù)約人數(shù)逐月上升，較其他預(yù)約方式提升顯著[14]。獻(xiàn)血者養(yǎng)成主動(dòng)預(yù)約的良好習(xí)慣，減少工作人員無(wú)效預(yù)約工作，提高預(yù)約準(zhǔn)確性。根據(jù)預(yù)約情況對(duì)工作人員進(jìn)行合理安排，提高工作效率，減少獻(xiàn)血者的等待時(shí)間，提高獻(xiàn)血體驗(yàn)感和滿意度。

人工智能推進(jìn)采供血行業(yè)的制度變革，促進(jìn)管理水平提升的趨勢(shì)已經(jīng)勢(shì)不可當(dāng)。充分利用人工智能可優(yōu)化采供血業(yè)務(wù)流程，完善采供血行業(yè)體制機(jī)制建設(shè)，使工作人員從大量無(wú)效勞動(dòng)中被解放出來(lái)，為獻(xiàn)血者提供更便捷、更智能化的服務(wù)，提升獻(xiàn)血者和工作人員的滿意度。我們也僅僅完成了成分獻(xiàn)血人工智能輔助決策系統(tǒng)的雛形，今后仍將進(jìn)一步優(yōu)化和完善，通過(guò)跨界合作發(fā)展醫(yī)療人工智能，助力我國(guó)成分獻(xiàn)血走向世界行業(yè)的前沿。