方曉東

（山東省商務(wù)發(fā)展研究院，山東青島 266002）

0 引言

醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS）是集醫(yī)學(xué)、信息、管理、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的綜合管理系統(tǒng)，其中對就診患者的信息管理是HIS的重要組成部分[1]。

HIS對就診患者的信息管理大多是以就診卡、身份證、醫(yī)?？ǖ葘?shí)體卡作為身份標(biāo)識進(jìn)行身份識別的，為患者的就診及醫(yī)院管理帶來了一定便利，但存在冒名頂替、攜帶不便、容易丟失及損壞等缺陷，尤其是在我國公費(fèi)醫(yī)療政策對不同區(qū)域及群體的享受標(biāo)準(zhǔn)有差異、醫(yī)保待遇有所不同等因素的利誘下，在傷殘鑒定、入職體檢等方面出現(xiàn)利用醫(yī)院現(xiàn)有身份識別的漏洞進(jìn)行冒名頂替的現(xiàn)象。因此，尋找一種可靠性高、辨識度強(qiáng)的身份識別技術(shù)是HIS發(fā)展和探索的方向之一，是對現(xiàn)有身份鑒別方式的有效增強(qiáng)。虹膜識別技術(shù)是一種生物識別技術(shù)，其識別度高、穩(wěn)定性強(qiáng)，尤其是其非接觸性識別（可避免接觸性傳染）的特點(diǎn)適合在醫(yī)院管理領(lǐng)域中應(yīng)用。近年來，虹膜識別技術(shù)在身份識別領(lǐng)域中越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注和重視，其開發(fā)及應(yīng)用也得到了長足發(fā)展和突破。本文將虹膜識別技術(shù)引入HIS中，以期提高管理的效率和準(zhǔn)確度。

1 虹膜識別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，虹膜識別技術(shù)已成功應(yīng)用于國外醫(yī)院管理領(lǐng)域中。2002年德國巴伐利亞Bad Reichenhall市的市醫(yī)院將虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于嬰兒室管理系統(tǒng)中，以確保嬰兒的人身安全[2]。此系統(tǒng)只允許相關(guān)醫(yī)生、護(hù)士及嬰兒母親進(jìn)入嬰兒室，且在嬰兒出院后，會將其母親的虹膜特征碼刪除，拒絕其再次進(jìn)入嬰兒室。2015年休伯利安公司發(fā)布的虹膜算法中，虹膜識別技術(shù)的單眼識別率已達(dá)到兩百萬分之一的精確度，雙眼識別率更是達(dá)到了二十億分之一的精確度[3]。同時，其比對速度也全面提高，實(shí)現(xiàn)了每秒50萬次的虹膜比對[3]?，F(xiàn)階段市面上應(yīng)用的虹膜識別設(shè)備的識別全過程大多可在1 s內(nèi)完成。

2 虹膜識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及識別流程

2.1 虹膜識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

虹膜識別技術(shù)是現(xiàn)在公認(rèn)的準(zhǔn)確性、識別度和穩(wěn)定性最高的生物識別技術(shù)，是業(yè)內(nèi)普遍推崇的、最有前途的生物識別技術(shù)之一[4-5]。虹膜識別技術(shù)是一種利用人體固有虹膜的唯一性特征進(jìn)行識別的生物識別技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）安全性高。其使用特定的、類似普通攝影光學(xué)器材對虹膜取像，不會對人體構(gòu)成傷害。（2）保密性強(qiáng)。虹膜不同于人體面部及指紋較易復(fù)制和模仿，其一旦離開活體，中心的瞳孔將失去對光線變化的收縮反應(yīng)，可以利用這一特性判斷出虹膜是否為活體。（3）穩(wěn)定性高。常用的生物識別技術(shù)中如人臉、指紋等，穩(wěn)定性均在不同程度上受年齡、形體變化及創(chuàng)傷的影響。而虹膜由于人體保護(hù)敏感性比較強(qiáng)，其人體內(nèi)在性（外圍有其他組織保護(hù)）不易受到損傷，從嬰兒出生6個月后直至死亡其特征保持不變，確保了虹膜識別技術(shù)具有非常高的穩(wěn)定性。（4）可靠性強(qiáng)。虹膜的紋理結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，細(xì)節(jié)特征十分豐富，其特征的讀取點(diǎn)高達(dá)266個，遠(yuǎn)高于其他生物識別技術(shù)的讀取點(diǎn)（13～16個），具有很強(qiáng)的唯一性，是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確度最高的生物識別技術(shù)[6]。

2.2 虹膜識別的流程

虹膜識別的流程包含以下幾個步驟：（1）圖像獲取：利用光學(xué)設(shè)備拍攝、讀取眼部圖像；（2）圖像預(yù)處理：利用特定算法對獲取的圖像進(jìn)行虹膜內(nèi)、外邊界的定位及歸一化處理，提取虹膜圖像并對有用信息進(jìn)行增強(qiáng)處理[7-9]；（3）虹膜特征碼提?。禾崛〉暮缒D像通過合理的算法進(jìn)行紋理特征的提取和編碼，形成虹膜特征碼[10-12]；（4）虹膜特征碼的比對與匹配：將提取的虹膜特征碼與已存在于虹膜特征數(shù)據(jù)庫內(nèi)的虹膜特征碼進(jìn)行比對和匹配[13-14]；（5）輸出識別信息：將比對的“真”“假”信息發(fā)送或顯示，完成識別任務(wù)[15-16]。其中圖像的預(yù)處理及特征碼的提取是整個識別過程中極其重要的環(huán)節(jié)，直接影響到虹膜識別的速度和準(zhǔn)確性，是虹膜識別技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)[17]。虹膜識別系統(tǒng)的基本工作流程如圖1所示[18-19]。

圖1 虹膜識別的流程圖

3 虹膜識別技術(shù)在HIS中的應(yīng)用

現(xiàn)行的HIS是由醫(yī)院各部門的子系統(tǒng)模塊通過系統(tǒng)管理軟件進(jìn)行合理的關(guān)聯(lián)、集成，在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間的信息交互和傳遞，形成一個具有醫(yī)院內(nèi)部多功能綜合管理功能的系統(tǒng)[20]。若虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS中，根據(jù)其基本工作流程，需要在原有的管理系統(tǒng)及關(guān)鍵部門（需要嚴(yán)格認(rèn)證身份）的子系統(tǒng)中增設(shè)或?qū)⒃械臋n案管理系統(tǒng)改造合并成具有虹膜認(rèn)證功能的虹膜認(rèn)證管理系統(tǒng)，稱之為虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器。虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲及管理所有患者的虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫及其相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫，具有添加、刪除、修改及向子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器發(fā)送及復(fù)制信息的功能。子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器具有上述相同功能。

3.1 虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS患者管理

HIS的虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫中患者信息的記錄類型應(yīng)包括虹膜特征碼、姓名、性別、年齡、初診日期、社保號、本院賦予的就診號碼、身份證號碼等基本信息。其目的是在一些需要嚴(yán)格認(rèn)證身份的場所（如化驗(yàn)、檢查、就診等）以虹膜認(rèn)證作為身份識別方式，而無需嚴(yán)格認(rèn)證身份的場所（如可由患者陪護(hù)人員替代辦理的付款、取化驗(yàn)結(jié)果等項(xiàng)目）利用其他方式（如就診號碼等）進(jìn)行識別，做到身份的統(tǒng)一及認(rèn)證多樣化，既加強(qiáng)了患者身份認(rèn)證的管理，又方便了患者就診。虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS中，可根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和要求合理地選擇客戶端/服務(wù)器（Client/Server，C/S）和瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）2 種模式[21-22]，在使用中分為注冊模式及身份識別和認(rèn)證模式。

注冊模式是患者初次來院就診時，對患者的虹膜特征碼及其他基本信息的創(chuàng)建、收集、存儲至HIS中心虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫的過程。該模式下，首先對新患者進(jìn)行虹膜特征碼的提取，創(chuàng)建特征模板并存儲到虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫，同時對該患者的其他基本信息包括就診號碼等進(jìn)行登記、存儲至數(shù)據(jù)庫中。其中患者就診號碼是按照醫(yī)院內(nèi)部固定規(guī)則賦予的，與患者的虹膜特征碼一一對應(yīng)，具有唯一性，是在系統(tǒng)中查詢患者信息的主要檢索項(xiàng)。注冊模式一般使用在門診掛號場所，其工作流程如圖2所示。

圖2 注冊模式工作流程圖

身份識別和認(rèn)證模式是嚴(yán)格進(jìn)行身份認(rèn)證的應(yīng)用模式，應(yīng)用于易出現(xiàn)冒名頂替或其他作弊行為發(fā)生的場所?；颊咴卺t(yī)院內(nèi)進(jìn)行相關(guān)就診活動時，通過虹膜識別前端特征碼提取設(shè)備識別患者的虹膜特征碼，與系統(tǒng)中心虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫或本地子系統(tǒng)的子虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫中的虹膜特征碼進(jìn)行比對和匹配，實(shí)現(xiàn)患者的身份認(rèn)證。其工作流程如圖3所示。

圖3 身份識別和認(rèn)證模式工作流程圖

現(xiàn)行HIS分為門診、藥品、住院、醫(yī)務(wù)工作人員、財務(wù)、系統(tǒng)等多個綜合管理模塊[23-24]，其中需患者嚴(yán)格進(jìn)行身份認(rèn)證的是門診綜合管理和住院綜合管理2個模塊。虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS患者管理的通信示意圖如圖4所示，主要包含以下幾個步驟：（1）就診患者在門診掛號處掛號，運(yùn)行身份識別和認(rèn)證模式，將就診患者的虹膜特征碼與系統(tǒng)中心虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫中的虹膜特征碼模板進(jìn)行比對與匹配，若匹配成功，則說明該患者屬于復(fù)診患者，可直接查詢該患者的就診號碼，并通過HIS傳送至相關(guān)接診醫(yī)生工作站上供醫(yī)生接診使用；反之，說明該患者為初診患者，進(jìn)入注冊模式，并將該患者的就診號碼傳送至相關(guān)就診醫(yī)生工作站上供醫(yī)生接診使用。（2）接診醫(yī)生在工作站上通過患者的就診號碼接診，根據(jù)患者病情進(jìn)行診斷，如需進(jìn)行相關(guān)化驗(yàn)、檢查，則在網(wǎng)上開具化驗(yàn)、檢查單，通過HIS傳送至門診收費(fèi)處的醫(yī)護(hù)工作站等待患者付費(fèi)。當(dāng)就診患者付費(fèi)成功后，門診收費(fèi)處打印收款憑據(jù)，并向HIS的中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器發(fā)出請求，通過就診號碼檢索該患者的虹膜特征碼，將其發(fā)送至相關(guān)化驗(yàn)、檢查科室所在的子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器。（3）HIS的中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器接到請求后通過患者的就診號碼進(jìn)行檢索，查尋該患者的虹膜特征碼，復(fù)制并傳送至相關(guān)化驗(yàn)、檢查科室的子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器的子虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫中，作為該患者進(jìn)行身份認(rèn)證的依據(jù)。（4）患者進(jìn)行相關(guān)化驗(yàn)、檢查時，在相關(guān)科室運(yùn)行身份識別和認(rèn)證模式，通過子系統(tǒng)中子虹膜特征碼數(shù)據(jù)庫的虹膜特征碼模板進(jìn)行身份認(rèn)證，認(rèn)證通過則進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)和檢查，認(rèn)證不通過則拒絕該患者進(jìn)行檢查。（5）患者檢驗(yàn)、檢查完成后，相應(yīng)的檢驗(yàn)、檢查工作站輸出檢驗(yàn)、檢查結(jié)果，傳送至HIS中形成有權(quán)限限制的共享查詢數(shù)據(jù)，并向本子系統(tǒng)的子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器發(fā)出刪除該患者虹膜特征碼的請求，解除該患者在本次化驗(yàn)、檢查科室的醫(yī)療活動權(quán)限。

3.2 虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS院內(nèi)醫(yī)務(wù)管理

虹膜識別技術(shù)在醫(yī)院現(xiàn)代化管理系統(tǒng)中不僅可以應(yīng)用于對患者身份的識別，還可以應(yīng)用于醫(yī)院的內(nèi)部管理，如手術(shù)室及檢查室門禁、醫(yī)院藥品管理、職工檔案及患者病歷管理等相關(guān)需要設(shè)定權(quán)限的部門中。其中注冊模式可在HIS中員工管理模塊添加虹膜管理功能，而身份識別和認(rèn)證模式要在相應(yīng)部門增加虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器及管理軟件，并與HIS中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)虹膜識別身份的功能。虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS院內(nèi)醫(yī)務(wù)管理的通信示意圖如圖5所示。

3.3 建立子虹膜認(rèn)證服務(wù)器的目的

圖5 虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS院內(nèi)醫(yī)務(wù)管理的通信示意圖

應(yīng)用虹膜識別技術(shù)過程中不直接在系統(tǒng)中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器中進(jìn)行認(rèn)證有以下幾方面的原因：（1）減輕系統(tǒng)中心服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行負(fù)荷。若系統(tǒng)中心服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重，將影響整個HIS的正常運(yùn)行。（2）提高識別速度。虹膜特征碼的傳輸過程環(huán)節(jié)越多，其延遲越長，識別速度越慢。（3）提高虹膜特征碼的存儲安全性。將中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器的虹膜特征碼分散備份在各相關(guān)子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器中，可為虹膜特征碼提供備份，提高虹膜數(shù)據(jù)的安全性。（4）有利于防止患者重復(fù)進(jìn)入及員工權(quán)限的調(diào)整?；颊吒鶕?jù)醫(yī)囑進(jìn)入相關(guān)科室進(jìn)行診療后，對應(yīng)的子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器中的特征碼刪除，可杜絕患者的再次進(jìn)入；保留中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器中特征碼的記錄，可避免患者復(fù)診時再次提取虹膜特征碼，提高就診效率。對員工的權(quán)限進(jìn)行調(diào)整時，可直接對相關(guān)員工的虹膜特征碼在相應(yīng)的子虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器中進(jìn)行刪除或復(fù)制，無需調(diào)整中心虹膜認(rèn)證管理服務(wù)器中的記錄，確保了醫(yī)院員工檔案的完整性。

作為HIS中身份識別性能的加強(qiáng)和補(bǔ)充，科學(xué)、合理地將虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)有HIS中，是提高HIS實(shí)用性與運(yùn)行高效性的關(guān)鍵。

4 結(jié)語

虹膜識別技術(shù)的發(fā)展愈來愈成熟，其在識別距離、與其他生物識別技術(shù)結(jié)合的動態(tài)狀態(tài)的識別均有新突破。目前，虹膜設(shè)別技術(shù)已實(shí)現(xiàn)動態(tài)環(huán)境下達(dá)12 m的識別距離。隨著體積的不斷縮小，相關(guān)虹膜識別產(chǎn)品已能集成在移動設(shè)備中（富士通已推出首款帶有虹膜識別功能的手機(jī)），其成本亦呈現(xiàn)明顯下降趨勢。虹膜識別技術(shù)未來將向提高識別速度及距離、減小體積、降低成本的方向發(fā)展。

將虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于HIS中可提高管理效率和準(zhǔn)確度，為患者就醫(yī)提供便利，有益于醫(yī)院綜合自助系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。虹膜識別技術(shù)在HIS中的應(yīng)用仍有廣闊的開發(fā)前景，在新一代數(shù)字化醫(yī)院的建設(shè)中值得廣大醫(yī)院管理人員及虹膜識別技術(shù)研究人員深入討論和研究，對提升醫(yī)院的現(xiàn)代化管理水平十分有益。