基于智能语音技术的门诊危急值闭环管理系统设计

王 珏，王锐莉，师庆科*，罗 凯，唐 活

（1.四川大学华西医院医疗信息化技术教育部工程研究中心，成都 610041；
2.四川大学华西医院老年医学中心，成都 610041；
3.华西公用医疗信息服务有限公司，成都 610041）

在国家三级公立医院评审标准中，危急值管理是医疗质量安全核心制度的重要指标：医院需制定可能危及患者生命的各项检查、检验危急值清单并定期调整，分别建立住院和门急诊患者危急值具体管理流程和记录规范，确保危急值信息传递过程有记录，其关键要素可追溯并专册登记[1]。因此，提升危急值的管理水平势在必行。目前，危急值管理系统的处置过程大多处于未闭环状态，危急值上报后不能及时得到反馈信息，过程状态记录并不完善，大多停留在手工记录的状态。近年来，随着医工结合愈加紧密，人工智能技术在辅助诊断、协助治疗、临床教学等方面起到了巨大作用，推动了整个医疗行业的发展[2]。本研究设计基于智能语音技术的门诊危急值闭环管理系统，以提升患者的就医体验与管理效率，进一步将“人工智能+医疗”的相关政策落于实处[3]。

危急值的概念最早于1972 年由美国学者Lundberg 提出[4]。随着信息系统的不断发展，危急值的管理由原来的手工登记、电话通知模式转变为由信息系统主导的无纸化全程管理模式。我院从2014 年通过实验室信息系统（laboratory information system，LIS）与医院信息系统（hospital information system，HIS）的集成，经多部门协商不断优化危急值精细化管理流程，并根据检验危急值目录及参考范围建立了危急值预警系统作为危急值报告与应答的辅助手段[5]。

现有的危急值预警系统可为临床决策提供快速支持，提升危急值处置率[6]，但在使用过程中仍然存在以下问题：（1）系统未形成完整的闭环流程，医生或护士在收到危急值消息后未把处理结果反馈给医技科室；
（2）系统消息传递方式过于单一，如果医护人员未及时登录HIS，则无法准确接收危急值消息，同时患者也不能得到及时的医疗处置；
（3）系统缺乏对危急值处置的质控，无法考核医护人员是否及时处置；
（4）传统的人工电话互动方式效率低、人力消耗过多、成本高、数据更新不及时，不能满足医护人员的实际回访和医患互动需求。

针对以上问题，我院以智能语音技术为依托、Ensemble 平台为基础交互框架，构建了一套全流程的门诊危急值闭环管理系统，充分利用语音平台，设计多个话术场景，通过智能语音技术分析患者的关键数据，最终形成可视化统计视图，并全程录音留痕，便于追溯。本系统以检验科LIS 危急值为试点，逐步推广应用于院内其他医技科室，其危急值闭环管理流程如图1 所示。

图1 危急值闭环管理流程图

2.1 总体设计

整个门诊危急值闭环管理系统由Ensemble 平台、语音平台、危急值质控管理模块3 个部分组成。为便于系统的部署安装，应用界面均采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构进行设计。Ensemble 平台和危急值质控管理模块采用Cache 数据库搭建，语音平台采用SQL Server 数据库搭建。Ensemble 平台作为多系统交互的媒介，利用标准化的消息转发机制，使得各系统间的消息传递有条不紊地进行。系统总体架构如图2 所示。

图2 门诊危急值闭环管理系统总体架构图

2.2 网络架构及安全策略

整个系统的运行过程涉及内外网的交互，为保证患者隐私和医院数据安全，在隔离区（demilitarized zone，DMZ）放置1 台语音平台前置机，用于内外网数据的传递，此区域在双防火墙的监控下保证数据安全。系统网络拓扑结构如图3 所示。核心路由器通过端口映射，使得外网用户仅可通过专用域名在互联网访问前置机，同时在防火墙创建安全策略，管控前置机的网络权限，只允许特定业务数据的交互，以保证网络安全。运维工程师仅可通过虚拟专用网（virtual private network，VPN）连接内网堡垒机访问服务器，并禁止数据下载功能，以防止数据泄露。

图3 门诊危急值闭环管理系统网络拓扑结构图

2.3 功能模块设计

2.3.1 Ensemble 平台接口设计

为提升HIS、LIS、语音平台的集成能力，降低管理复杂度，采用Ensemble 平台与Web Service 技术相结合，建立接口打通各系统。Ensemble 平台是实现医院内部各信息系统集成交互的通信桥梁[7-9]。LIS与HIS 接口采用简单对象访问协议（simple object access protocol，SOAP）方式，消息格式为XML。当检验报告审核时，检验医师若判定该报告存在危急值，LIS 自动将此危急值消息通过Ensemble 平台服务总线发送给HIS，字段包括患者基本信息、医嘱信息、审核者信息、危急值标记和说明。HIS 返回消息为以Response 为根节点的XML 串，子节点为Resultcode、ErrorMsg。当HIS 成功收到危急值消息后，以同样的方式向Ensemble 平台发起请求，经过Ensemble 平台消息转发后由语音平台订阅危急值信息发送给患者。当语音平台接收到患者反馈后，以逆向消息传递过程（语音平台→Ensemble 平台→HIS→Ensemble 平台→LIS）调阅相应的服务，将反馈消息回送给LIS。

当危急值消息处于外网环境时，则选择采用超文本传输协议（hyper text transfer protocol，HTTP），接口请求方法采用POST，编码格式采用UTF-8，报文体采用JS 对象简谱（JavaScript object notation，JSON）文本，入参字段分别为鉴权、电话模板ID、居民对象、电话模板内容，其中内容变量包括检查时间、项目、咨询电话、重播参数等，约定请求参数按照HTTP 表单格式传输，语音平台根据入参返回成功标识后自动拨打语音电话通知患者。此种模式由于协议简单、程序规模小、通信速度快，处理完请求后立即断开，可节省传输时间。

2.3.2 语音平台

2.3.2.1 技术架构

语音平台整体架构设计如图4 所示，采用语音合成[10]、语音识别和自然语言理解技术实现。语音平台收到危急值文本消息后，首先利用语音合成技术将文本转化为语音，患者回答后进而利用语音识别技术将语音转化为文本，最终利用自然语言理解技术对文本进行分析。在语音合成技术中，语音机器人根据配置的话术模板进行通知和询问，如图5 所示。应答语音模板消息分为问检查时间、问检查项目、问咨询电话、异常询问、肯定回答五大类型，不同类型对应不同的回复路径。

图4 语音平台整体架构图

图5 话术模板设计

当患者对语音消息作出反馈时，语音平台通过语音识别技术将接收到的自然语音转化为文本[11-12]。利用特征提取将声音与声学训练模型进行对比匹配，多次循环，直到输出匹配度高的文字作为识别结果[13]。语音平台根据患者应答后的文本内容进行理解和分析。应答结果分为接通与未接通2 种状态，每种状态对应不同的接收模板，并与HIS 中配置的处置结果相匹配。临床医师通过HIS 展现的结构化数据对反馈结果进行处置，书写病历或电话通知上级医生等，最终处置结果通过Ensemble 平台接口转发消息通知LIS。

2.3.2.2 功能设计

（1）外呼后台统计。

语音平台在与患者交互的过程中，关键数据会自动录入数据库，最终形成可视化统计界面（如图6 所示），可根据呼叫时间、医生或护士、话术模板分别进行筛选和统计，同时可导出Excel 表格，还可分别查看分析结果与电话录音。由于录音数据量巨大，语音平台会定期清理部分录音并转化为文字，以节省服务器存储资源。另外，语音平台亦可将任意时间段内所有外呼结果进行汇总分析，生成柱状图报表，点击柱状图可查看当前结果类型的详细数据。

（2）居民管理。

语音平台支持2 种外呼人群基本信息的导入方式：填写固定Excel 模板，批量导入；
外部系统接口中定义人员信息，触发接口成功后系统自动导入。

（3）模板管理。

模板管理分为话术模板管理与方案模板管理。话术模板定义完成后，可直接选择以此模板新建方案，进入方案模板编辑界面，选择执行方式、时间、重拨次数、话术模板、是否需要短信提醒等。方案模板中所记录的数据均采用结构化的形式进行存储，方便后期数据统计与分析。模板编辑完成后选择电话模板预览，可立即生成话术流程图，如图7 所示。单个方案中可定义多次电话访问，如图8 所示。

图7 话术流程图生成界面

图8 方案模板界面

（4）限呼名单管理。

医生可将特殊患者加入限呼名单，如图9 所示。录入患者姓名和电话将此类患者进行单独管理，外呼时后台根据规则判断当前患者是否属于限呼名单，在名单内的患者禁止呼叫。

图9 限呼名单界面

2.3.3 危急值质控管理模块

根据LIS 产生的危急值数据，基于HIS 开发危急值质控管理模块，方便医务部质控人员查询与干预，提高危急值管理水平。该模块包括危急值明细查询、危急值完成比例（住院、门诊、全院）、危急值科室和类型分布、危急值统计查询4 个功能界面。

2.3.3.1 危急值明细查询

质控人员可通过登记号、日期、科室、治疗组、状态4 个条件进行危急值查询，如图10 所示。每一条危急值从发布到处置的每一个时间节点均有记录，以进度条的形式展示在界面右侧，通过该功能可实时掌握危急值处置情况。

图10 危急值明细查询界面

2.3.3.2 危急值完成情况统计

该模块根据危急值完成情况的后台数据，生成以下3 种类型的统计报表：

（1）选择时间段查询，生成完成数与未完成数的总体统计报表、饼状及柱状图。

（2）选择时间段和就诊类型查询，生成不同类型的危急值在各科室分布情况的统计报表。

（3）由于质控科对危急值处置时间有相应要求，分别设定6、12、18、24 h 4 个时间点，根据最终处置时间计算对应时间段内的处置例次数（如图11 所示），可对各个科室的危急值处置及时性进行质控。医务科可根据患者所在床位追责到各科室医疗组长，可输出报表反馈至各个科室，对处置不及时的科室进行通报处理，最终提高各科室的危急值处置效率。

图11 危急值例次数统计界面

本系统上线后在多个科室进行应用。选取上线前后3 个月门诊检验危急值统计数据进行比较（见表1），检验危急值处置比例上升了29.09%，试用效果良好。语音平台收到危急值消息后第一时间通知门诊患者立即就医，人工通知比例降低了83.18%，系统分担了大部分人工通知工作，大大地提高了医务人员的工作效率。复诊率在3 个月时间段内提高了12.1%，使危急患者及时了解病情，进一步保障了患者的生命安全。

表1 门诊危急值闭环管理系统应用前后检验危急值处置比例统计

3.1 细化质控管理

在质控方面，危急值生成的时间、结果、执行人都有详细的记录，信息科可提取本系统中相关数据为管理部门提供报表，可满足日常质控的要求。危急值的处置及时性实行各科室医疗组长负责制，其中处置报表中的24 h 处置率将会列入科室考核指标，方便管理部门进行绩效考核。

3.2 提高工作效率

系统上线以来至2022 年5 月，通过语音平台呼叫人次数为9 225 次，接通次数为7 625 次，接通率约为82.7%。每次通话平均接通时间约为1 min，按照接通次数计算，通话时长共计127 h，利用语音平台自动通知患者大大地节约了人工通知的劳动力，医务人员可更好地利用此时间服务更多的患者。分析未接通原因，主要为号码错误、空号、占线、中断、无应答、无法识别等。针对接通音频制作测试集，对呼叫方言进行分析，其中900 条为由于方言原因无法识别，识别准确率达到88.20%。对于无法识别或其他原因接通失败的患者，医务人员可通过查看明细人工通知患者。

3.3 实现数据共享

整个系统贯彻和落实了国家医疗数据互联互通的方针和政策，基于智能语音技术并以Ensemble 平台为基础实现多系统的无缝连接与数据的互联互通，使得医院不同角色人员可实时查看危急值情况，共享危急值数据。

传统的危急值管理仅做到对危急值的人工上报统计，未形成完整的闭环管理，对数据的溯源性和准确性造成了很大的影响。本研究利用多种信息化技术手段，完成了由人工通知危急值到智能语音通知危急值的过渡，能够对临床处置结果进行及时反馈和处理，同时便于危急值的统计和追溯，提高了医院的质控水平。

未来本系统还需要进一步扩展和升级，依托大量危急值数据，结合云计算、物联网等新兴技术，对患者数据进行分析，实时掌握患者病情动态。并将相关应用与互联网医院相结合，经过患者授权同意的情况下定位物理位置，及时联系患者，接到危急值通知后与院前急救和智能导诊相结合，提示患者危急情况的有效处理方法并提供绿色通道与定位导航，有利于患者及时救治。患者结束治疗后，自动发起回访，随时掌握患者病情的动态变化，提供全流程的随访服务，使患者感受到无微不至的照护。同时在管理方面需不断优化管理流程和标准，探讨危急值的阈值并形成相应的知识库，通过系统智能提示医务人员在危急值发生时的处理办法，使医务人员的工作更加高效。

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