智能語音隨訪系統(tǒng)在先天性白內障患兒術后隨訪中的應用與分析

林卓玲，李強，項毅帆，陳睛晶，王琦瑋，李靜，吳向華，胡偉玲，黃運堅，陳偉蓉，林浩添

(1.中山大學中山眼科中心，眼科學國家重點實驗室，廣州 510060；2.中山大學醫(yī)學院，廣州 510080)

先天性白內障是兒童主要致盲眼病，占兒童盲的5%～20%。在我國嬰幼兒中其發(fā)病率約為[1]。先天性白內障患兒眼球的解剖結構不同于成人，具有眼球小、組織稚嫩、晶狀體囊膜類型多等特點，導致手術難度大，術后并發(fā)癥多[2]。另外，先天性白內障患兒年齡小，在術后視力矯正戴鏡方面配合難度較大，因此長期隨訪對于患兒的術后視力康復治療尤為重要。中山眼科中心小兒白內障之家自2011年成立以來，跟蹤隨訪先天性白內障患兒達3 500多例，為每位患兒制訂長期隨訪的方案，有效減少其并發(fā)癥的發(fā)生。

智能語音隨訪系統(tǒng)是一種人機交互，基于深度神經網絡和循環(huán)神經網絡的自主學習的語音識別系統(tǒng)[3]，人可以與機器進行語言交流并收到實時反饋。目前該技術在消費市場上已得到成熟運用[4]。隨著國內互聯(lián)網醫(yī)院的建設大潮[5-7]，智能語音識別技術與醫(yī)療場景相結合，可以高效、快速、長時效地輔助臨床工作，節(jié)省人工操作成本，減少臨床工作人員壓力，在提升臨床工作效能方面有巨大的潛力[8]。本 研究將基于智能語音隨訪系統(tǒng)，探索其在醫(yī)療場景中的新型應用服務模式，并對其在疫情期間的應用情況進行總結分析，以此評估該系統(tǒng)應用于互聯(lián)網醫(yī)院開展醫(yī)療咨詢服務的實際效能。

1 對象與方法

1.1 對象

疫情期間，我們針對先天性白內障患兒術后的常見問題并結合智能語音隨訪系統(tǒng)對中山眼科中心小兒白內障之家的1 154位先天性白內障患兒家屬進行回訪。

1.2 智能語音隨訪系統(tǒng)的開發(fā)

智能語音隨訪系統(tǒng)的開發(fā)主要包括資源層、中間件層、服務層與功能層4個層次。資源層包括服務器資源與線路資源，其中服務器資源用于部署中間件、服務與應用，線路資源包含短信資源與通話線路資源。中間件層包括MySQL與MongoDB數據庫，Redis緩存，分布式文件系統(tǒng)(Distributed File System，DFS)，FreeSwitch軟交換以及消息隊列等。服務層為智能語音隨訪系統(tǒng)的應用核心，包括自動呼叫、短信發(fā)送、智能會話功能等。其中最核心的智能會話功能，能夠在系統(tǒng)自動撥打用戶電話后，實現電話隨訪的自動化與智能化。該功能集成了語音識別技術的關鍵模塊，并結合定制設計的結構化問卷進行部署，通過語音識別技術對用戶的每次應答進行識別，再根據用戶的應答自動跳轉到下一個隨訪步驟，實現智能化的互動，并在完成一系列問答后根據用戶的回答給出恰當的建議。功能層提供數據的讀寫存儲、結構化分析、查詢匹配、統(tǒng)計分析等功能。通過MySQL關系型數據庫(瑞典MySQL AB公司開發(fā))與MongoDB非關系型數據庫提供的支持，實現對語音數據的存儲、結構化解析、精確與近似匹配等功能，同時在此基礎上提供描述性統(tǒng)計、智能數據預測分析等數據統(tǒng)計分析功能(圖1)。

1.3 方法

1.3.1 智能語音隨訪系統(tǒng)應用

中山眼科中心將智能語音隨訪系統(tǒng)應用在先天性白內障術后患兒臨床回訪中，根據過往200例先天性白內障患兒術后復診所出現的不良反應和患兒行為的數據中統(tǒng)計了4個高頻關鍵詞來設計回訪步驟，包括眼紅、眼屎或流眼淚等不良反應以及患兒是否戴鏡和揉眼等，并部署智能外呼系統(tǒng)自動撥打患兒家屬電話，通過語音識別技術即時對患兒家屬的每次應答進行識別，并根據其應答自動跳轉到下一個隨訪步驟，實現智能化的互動，每完成一個問答步驟都會給予相應的護理提示或指引患兒家屬應用中山眼科中心互聯(lián)網醫(yī)院進行問診，實現電話隨訪的自動化與智能化。

圖1 智能語音系統(tǒng)技術示意圖Figure 1 Technical diagram of intelligent voice system

1.3.2 數據收集和統(tǒng)計分析

收集2020年2月24日至2月28日期間，智能語音隨訪系統(tǒng)回訪的電話內容、呼叫時間、患兒資料等數據。患兒屬性是根據所設計話術中出現的延遲復診是否有影響、是否戴鏡、是否揉眼、是否眼紅、是否有眼屎或流眼淚以及是否有白點等問題或關鍵詞進行識別。本研究采用描述性統(tǒng)計分析。

2 結果

2020年2月24日至2月28日期間，智能語音隨訪系統(tǒng)首次撥出電話1084例，復撥106例(無法接通、拒接、忙線等情況復撥一次)，未接電話37例，總回訪先天性白內障患兒家屬1154例，其中收到有效識別回訪數據561例，平均有效回訪率48.6%(有效識別回訪例數/總回訪例數=有效回訪率)，無效識別回訪數據593例，其中343例在第一個問答前或進行中主動掛斷電話，129例因地方方言交流而不能有效識別，76例因工作忙拒絕回答問題，45例因環(huán)境噪音不能有效識別。我們統(tǒng)計了各個時間段智能語音隨訪系統(tǒng)的有效通話數與無效通話數，并分析各個時間段的有效回訪率，發(fā)現上午9時到下午14時有效回訪率持續(xù)增高，達到57.84%，之后略有下降，在下午15時又開始持續(xù)增長，于18時到達最高峰，有效回訪率64.58%，之后又逐漸下降至34.68%(圖2)。

中山眼科中心智能語音隨訪系統(tǒng)電話有效回訪先天性白內障患兒家屬561人，其中有204位(36.3%)家屬認為疫情期間復診時間延長，對寶寶眼睛的恢復有影響，309位(55.1%)家屬認為對寶寶眼睛的恢復沒有影響，另有48位(8.6%)家屬表示不確定寶寶眼睛的恢復是否受到疫情的影響。回訪數據結果顯示，有360位(64.2%)先天性白內障患兒眼睛恢復情況良好，沒有出現不良癥狀，169位(30.1%)患兒眼睛出現不良反應，其中65位(11.6%)患兒出現眼睛發(fā)紅，71位(12.6%)患兒眼睛里有眼屎或流眼淚，33位(5.9%)患兒瞳孔區(qū)有白點，另有32位(5.7%)患兒眼睛恢復情況不清楚(圖3)。

回訪數據顯示，有417位(74.3%)患兒按醫(yī)囑佩戴眼鏡，135位(24.1%)患兒沒有佩戴眼鏡，另有9位(1.6%)患兒佩戴眼鏡情況不清楚。此外，有147位(26.2%)患兒會有經常揉眼睛的動作，375位(66.8%)患兒不存在經常揉眼的情況，另有39位(7.0%)患兒不清楚是否會經常揉眼。通過對患兒不同行為出現不良反應的分析，我們發(fā)現不經常揉眼的患兒出現眼睛發(fā)紅，眼屎或流眼淚合和瞳孔區(qū)出現白點的分別有27位，46位和22位，分別占所在人群的7.2%，12.3%和5.9%，發(fā)現經常揉眼的患兒出現眼睛發(fā)紅，眼屎或流眼淚和瞳孔區(qū)出現白點的分別有37位，25位和10位，分別占所在人群的25.2%，17.0%和6.8%，發(fā)現不佩戴眼鏡的患兒出現以上三種不良反應分別有18位，18位和8位，分別占所在人群的13.3%，13.3%和5.9%，發(fā)現佩戴眼鏡的患兒出現以上三種不良反應分別有40位，53位和25位，分別占所在人群的9.6%，12.7%和6.0%(圖4)。由圖4可知，經常揉眼的患兒更容易出現眼睛發(fā)紅，眼睛有眼屎或流眼淚和瞳孔有白點等不良反應。

圖2 智能語音隨訪系統(tǒng)各時段回訪的有效通話數、無效通話數及有效回訪率Figure 2 The valid calls,invalid calls and effective return rate of the intelligent voice follow-up system during different time period

圖3 智能語音隨訪系統(tǒng)回訪患兒眼睛恢復情況Figure 3 Children eye recovery result returned by using intelligent voice follow-up system

圖4 患兒出現不良反應人數在不用行為人群中所占比例Figure 4 The proportion of children with adverse symptoms in the population who do not use behavior

3 討論

在大數據應用和人工智能等技術推動下[9]，智能語音已賦能于醫(yī)療行業(yè)，通過智能語音技術與醫(yī)療行業(yè)服務模態(tài)結合來實現一種新型的智慧醫(yī)療服務模式[10]。智能語音隨訪系統(tǒng)是一種人機交互的語音識別技術，適用于臨床圍手術期患者的隨訪，慢性病患者的跟蹤及臨床隊列研究等，能很大程度上降低人力成本，提升臨床工作效能[11]。

疫情期間，智能語音隨訪系統(tǒng)不僅能有效了解先天性白內障患兒眼部的恢復情況，避免疫情期間導致的診療延誤，還可以通過智能語音隨訪系統(tǒng)引導患兒家屬通過互聯(lián)網醫(yī)院進行診療，降低患兒術后并發(fā)癥的發(fā)生。此外，智能語音隨訪系統(tǒng)在疫情調研、人員篩查、科普宣教等方面也充分發(fā)揮優(yōu)勢[12]，高效地完成調查對象的身體篩查和人員活動軌跡等信息的收集，在醫(yī)療場景的應用中也體現了巨大的潛力。主要表現為以下幾點優(yōu)勢[13]：第一，海量外呼，無間斷工作，人工在系統(tǒng)上設置外呼開始時間和結束時間，多通路同時工作，不受上下班時間限制，無時長限制，可以不間斷地進行外呼工作，一天可最多隨訪1 000人次，最大限度提高工作效率[14]；第二，收集隨訪數據，自動分類識別，系統(tǒng)將隨訪數據通過語音和文字兩種形式儲存在云端，不受時間和空間限制，隨時可調用分析，給醫(yī)院提供了全面而寶貴的隨訪數據，這也是人工隨訪難以實現的；第三，運營成本低，可通過無線網絡實現通話；第四，真人語音隨訪，采用溫暖親切的真人聲音進行話術錄入，從聲調、語速和情感方面讓隨訪對象更好接受并愿意繼續(xù)對話，從而提高隨訪質量和隨訪成功率。

本研究智能語音隨訪系統(tǒng)應用的效果分析顯示有效回訪率偏低，其影響因素主要有以下幾點：第一，語音識別技術有待提高，對地方方言、不標準普通話、交流障礙等識別率低，這是語音識別的技術難點所在；第二，受環(huán)境噪音影響大，周圍環(huán)境有噪音或同時有其他人發(fā)聲，系統(tǒng)的提取語音時會受干擾，其抗噪性和穩(wěn)定性需通過優(yōu)化語音提取技術和改善麥克風的敏感性和抗干擾性來提高[15-16]；第三，對長句的語音識別能力弱，在短句或關鍵詞的提取和識別上，其識別準確率相對要高很多，但長句或長段語音，系統(tǒng)不能甄別或混淆關鍵詞，影響其做出準確的反應；第四，受人固有的行為模式影響，當前智能語音外呼技術在商業(yè)廣告和促銷已相當成熟并廣泛運用到日常生活中，在一定程度上，對人們的日常生活和工作帶來了訊息便利也造成了困擾，常常出現拒接、攔截、標記或掛斷等慣性行為，這也是本次研究出現無效識別例數較高的主要原因。可以通過短信、微信推文等多渠道對患者進行宣教告知來提高回訪率。

目前，智能語音隨訪系統(tǒng)在技術優(yōu)化和研發(fā)上仍有一定提升空間，相信在技術不斷迭代和創(chuàng)新中，智能語音隨訪系統(tǒng)在醫(yī)療隨訪工作中可完全替代人工操作，發(fā)揮其賦能醫(yī)療提高醫(yī)療工作效率的作用。