凌 晨

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院信息中心 北京 100026)

1 引言

在嬰兒出生時，醫(yī)院為避免出現(xiàn)混淆的問題，利用拓印腳紋作為新生兒真實身份的憑證依據(jù)。選用腳紋的理由包括腳紋與指紋、掌紋一樣帶有人的遺傳信息，具有豐富且穩(wěn)定的紋路，是人體獨一無二的特征，目前還未發(fā)現(xiàn)具有相同腳紋的新生兒。腳紋的采集相對于指紋和掌紋而言較為方便；腳掌的面積更大，可以采集到的信息更豐富，即使在高噪聲、低分辨率的腳紋圖像上仍然可以提取出用于身份識別的特征[1]。

采集腳紋圖像對新生兒進行標(biāo)識，現(xiàn)行的做法是在新生兒的腳掌上涂上印墨，然后再將腳紋拓印在紙上。這種傳統(tǒng)方法存在以下問題：使用印墨的采集方式并不是很衛(wèi)生；印墨和紙張質(zhì)量很容易影響到腳紋圖像質(zhì)量；采集時用力程度不均勻，易使得采集的腳紋卻失部分腳掌信息；要得到數(shù)字化圖像就必須通過掃描儀進行轉(zhuǎn)換，對于電子病歷系統(tǒng)而言不實用，也與醫(yī)院信息系統(tǒng)無紙化的目標(biāo)相違背；不便于腳紋數(shù)據(jù)再利用。因此傳統(tǒng)的新生兒腳紋采集方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前醫(yī)院信息化發(fā)展的需求，基于數(shù)字化圖像的采集已成為新的選擇。筆者查閱相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)目前鮮有使用數(shù)字化方法采集新生兒腳紋的應(yīng)用案例。

2 采集技術(shù)選擇

2.1 政策依據(jù)

2006-2008年公安部刑偵局根據(jù)指紋信息工作需要組織制定《活體指紋圖像采集技術(shù)規(guī)范》(6A/T625-2006)、《指紋自動識別系統(tǒng)術(shù)語》等50種標(biāo)準(zhǔn)；2009年公安部刑偵局組織政府、檢測、標(biāo)準(zhǔn)、公安用戶、產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)等單位的專家和技術(shù)人員制修訂《活體掌紋圖像采集技術(shù)規(guī)范》、《活體指紋/掌紋采集設(shè)備測試技術(shù)規(guī)范》等10項公安刑偵指/掌紋信息行業(yè)系列標(biāo)準(zhǔn)，于2010年6月1日起實施[2]。這從政策層面上為指掌紋采集工作指明方向?；铙w指掌紋采集是一種全新的采集方法，直接利用光電模塊掃描獲取采集人指紋或掌紋信息。由于具有高效、便捷、可重復(fù)采集、不易污損等特點，得到推廣和應(yīng)用?；铙w指掌紋采集現(xiàn)已被應(yīng)用于公安機關(guān)建立二代身份證以及活體指掌紋樣本庫的工作中。

2.2 活體指掌紋采集技術(shù)

指紋、掌紋和腳紋都屬于皮紋，形成于真皮層。早期的光學(xué)設(shè)備采集的僅僅是表皮層的紋路信息，然而表皮紋路會隨著年齡的增長變得模糊。新一代活體指掌紋采集則是探測到真皮層，其紋路信息較表皮層更清晰、準(zhǔn)確，利用持續(xù)有效的特征數(shù)據(jù)、相對的溫度和濕度等多項技術(shù)衡量指標(biāo)來保證只對真人活體產(chǎn)生識別反應(yīng)。這種技術(shù)可以有效杜絕假指紋，而且對于干濕、粗糙的皮膚都具有良好的適應(yīng)性。隨著光學(xué)成像和光電傳感器技術(shù)不斷進步，在實際應(yīng)用中該技術(shù)將因更顯著的綜合優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用[3]?；铙w指掌紋采集儀的主要技術(shù)指標(biāo)，見表1。

表1 活體指掌紋采集儀主要技術(shù)指標(biāo)[4]

表1

3 設(shè)計應(yīng)用

3.1 采集設(shè)備集成

由于依托于醫(yī)院信息系統(tǒng)與護理管理系統(tǒng)，所以主要考慮采集設(shè)備的集成和功能應(yīng)用的問題。當(dāng)前醫(yī)院信息系統(tǒng)為瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，B/S)架構(gòu)，功能頁面不能直接驅(qū)動活體指掌紋儀進行采集，需要根據(jù)廠家提供的軟件開發(fā)工具包(Software Development Kit，SDK)，包裝OCX對象，提供網(wǎng)頁中使用，進而方便調(diào)用其提供的初始化、采集、關(guān)閉等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 活體指掌紋采集儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)安全

3.2.1 腳紋數(shù)據(jù)完整性 從活體指掌紋采集儀采集的腳紋圖像不進行任何處理和后期加工，而是直接轉(zhuǎn)換為Base64編碼的數(shù)據(jù)進行保存。已采集并保存的數(shù)據(jù)可以作廢，但是不允許刪除。

3.2.2 腳紋數(shù)據(jù)安全性 醫(yī)護人員的簽名是電子病歷非常重要的組成部分。電子病歷在經(jīng)過數(shù)字簽名后便真正具有法律效應(yīng)。一般使用USB Key和認(rèn)證服務(wù)器來實現(xiàn)電子簽名。數(shù)字證書是由證書授權(quán)(Certificate Authority，CA)中心簽發(fā)，以數(shù)字證書為核心的加密技術(shù)可以對腳紋圖像數(shù)據(jù)進行加密和解密、數(shù)字簽名和驗證簽名，以確保其有效性和完整性，徹底解決數(shù)據(jù)真實可靠的問題[5]。

3.2.3 用戶權(quán)限區(qū)分 用戶權(quán)限分為采集員和醫(yī)生權(quán)限。采集員可以進行腳紋采集，保存采集結(jié)果，查看以及作廢腳紋圖像，生成新生兒腳紋采集病歷；醫(yī)生只能檢索閱讀個人所管轄的新生兒病歷。以上操作權(quán)限都通過醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行認(rèn)證，記錄所有操作的日志。

3.3 采集工作流程

利用活體指掌紋采集儀獲取新生兒腳紋。操作時首先進入采集界面，將新生兒腳部擦干，助產(chǎn)士左手抱住嬰兒，右手抓住嬰兒右腳踝部，待嬰兒腳趾呈放松姿態(tài)，從腳跟部分開始接觸活體指掌紋采集儀的采集窗口，逐漸向前直至腳趾，因為腳心部位一般是凹陷的，不易采集，所以同時需按壓腳背進行采集[6]。點擊采集按鈕，采集過程中需保持嬰兒腳掌緊貼采集窗口，此時可在界面顯示抓取的腳紋圖像。若圖像效果不理想，可調(diào)整嬰兒腳掌與采集窗口的接觸，重新采集。采集得到的腳紋圖像連同新生兒的基本信息一起作為原文，通過數(shù)字簽名功能生成加密數(shù)據(jù)。腳紋圖像及數(shù)字簽名加密數(shù)據(jù)都將保存在醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。采集工作流程，見圖2。

圖2 采集工作流程

3.4 軟件功能模塊

3.4.1 新生兒腳紋管理頁面 為本系統(tǒng)主頁面，顯示當(dāng)前在院的新生兒列表，顯示出腳紋采集情況，以防止遺漏。同時也是各個相關(guān)功能的入口。

3.4.2 腳紋采集 從管理頁面選中一條新生兒記錄，點擊采集按鈕，進入采集功能頁面，首先創(chuàng)建OCX對象，同時調(diào)用其初始化方法，此時設(shè)備已經(jīng)就緒，等待采集；將嬰兒腳掌緊貼采集窗口，按下采集按鈕，此時將從活體指掌紋采集儀采集到腳紋圖像，然后通過轉(zhuǎn)換算法，將其轉(zhuǎn)為Base64編碼格式的數(shù)據(jù)，直接在頁面上顯示出來；采集頁面關(guān)閉時將調(diào)用活體指掌紋采集儀的關(guān)閉方法，用以關(guān)閉設(shè)備。

3.4.3 數(shù)據(jù)保存 當(dāng)采集的圖像效果滿足需求時按下頁面的保存按鈕。需要采集員插入USB Key，此時將使用到數(shù)字簽名功能。將新生兒的基本信息同腳紋圖像的Base64編碼數(shù)據(jù)一起作為簽名原文，進行數(shù)字簽名，得到加密數(shù)據(jù)，最后將腳紋圖像的Base64編碼數(shù)據(jù)和數(shù)字簽名的加密數(shù)據(jù)一起提交到醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行保存。

3.4.4 圖像查看 首先在管理頁面中的新生兒列表中選中一條記錄。單擊閱讀按鈕，可以從數(shù)據(jù)庫中獲取指定新生兒的腳紋記錄，由于保存在數(shù)據(jù)庫中的腳紋圖像是以Base64編碼的數(shù)據(jù)，超文本標(biāo)記語言(Hypertext Markup Language，HTML)頁面的img標(biāo)簽支持直接顯示此類型數(shù)據(jù)的圖像，所以無需做任何轉(zhuǎn)換處理便可直接在頁面上展現(xiàn)。

3.4.5 圖像作廢 任何經(jīng)過數(shù)字簽名并保存的數(shù)據(jù)都不應(yīng)被刪除。如果因為對采集的效果不滿意或其他原因需要重新采集的，先選中指定的新生兒記錄，然后點擊作廢按鈕，將原采集的圖像記錄設(shè)置為失效狀態(tài)，此時可點擊采集按鈕，重新進行采集。

3.4.6 生成新生兒腳紋記錄單 每名新生兒僅允許存在1份此類記錄單，所以應(yīng)首先檢查是否存在已生成的有效記錄單，若沒有將調(diào)用電子病歷書寫系統(tǒng)接口，自動生成1份新生兒腳紋記錄單，一旦保存，對應(yīng)的腳紋記錄將被鎖定，除非刪除對應(yīng)文檔，否則不允許對此腳紋記錄做任何操作。

4 應(yīng)用分析

4.1 應(yīng)用效果

利用活體指掌紋采集儀對新生兒的腳紋進行數(shù)字化采集，解決長期以來使用印墨和紙張進行腳紋拓印而無法實現(xiàn)無紙化的問題。配合數(shù)字簽名技術(shù)保證真實準(zhǔn)確。由于產(chǎn)生的是數(shù)字化圖像，可直接被電子歸檔，省略從紙質(zhì)病歷掃描成電子化的環(huán)節(jié)，避免人力、耗材的浪費，符合醫(yī)院信息化建設(shè)發(fā)展要求。同時數(shù)字化采集到的腳紋效果相對于傳統(tǒng)采集方式更加清晰，細(xì)節(jié)更明顯，所包含的信息點更多，對日后腳紋數(shù)據(jù)的再利用有極大幫助。新生兒腳紋采集效果，見圖3。

圖3 新生兒腳紋采集效果

4.2 存在的問題和改進

在活體指掌紋采集儀投入運行后，根據(jù)醫(yī)護人員反饋發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計之初并未考慮到該儀器會被應(yīng)用于新生兒的腳紋采集工作，實際使用中有所不便。對此根據(jù)產(chǎn)房的實際情況和新生兒的身體特點，為采集儀定制特殊支架并配上嬰兒籃。在進行采集工作時可將新生兒放置其上，而新生兒的腳掌正好落在采集窗口上，方便采集工作的開展，減輕助產(chǎn)士的工作負(fù)擔(dān)。

4.3 展望

腳紋具有唯一性和不變性，因此以腳紋特征來識別身份是行之有效的方法。如果嬰幼兒在出生時采集數(shù)字化腳紋，連同電子出生證一起上報，進入全國公安人口信息庫，可在早期確立公民相關(guān)信息，防止嬰兒抱錯事件的發(fā)生，減少醫(yī)患之間矛盾，改善醫(yī)患關(guān)系[7]。此外在尋找失散兒童時，對腳紋進行檢查能夠快速有效地鑒定兒童身份，有效緩解兒童丟失案件的高發(fā)態(tài)勢，維護社會和諧穩(wěn)定。

5 結(jié)語

通過引入在公安行業(yè)中廣泛使用的活體指掌紋采集儀來實現(xiàn)新生兒腳紋數(shù)字化采集,對采集儀進行實際應(yīng)用。采集無需使用印墨和紙張，衛(wèi)生、無污染、方便快捷，符合醫(yī)院信息化建設(shè)發(fā)展要求。改變長期以來使用印墨和紙張進行采集的傳統(tǒng)做法，有助于醫(yī)院實現(xiàn)無紙化辦公目標(biāo)。同時通過吸收其他行業(yè)中優(yōu)秀的技術(shù)解決方案，與醫(yī)院信息化相融合，提高電子病歷應(yīng)用水平。