劉 智 陳 靜 高 睿 王 禎 王 輝 鄭文科

（1 天津中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院，天津 300192；2 天津市現(xiàn)代中藥重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，天津 300192；3 天津康林德醫(yī)藥科技有限公司，天津 300384）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，進入21世紀后計算機科學(xué)技術(shù)與圖形識別技術(shù)有了飛速的發(fā)展，個人身份識別已經(jīng)成為當前匯集各種前沿科學(xué)的最先進的科學(xué)技術(shù)并應(yīng)用于交通、金融、公安、醫(yī)療、教育等各種領(lǐng)域[1]。特別是在以信息安全為導(dǎo)向的中醫(yī)藥臨床研究與應(yīng)用，中醫(yī)藥臨床試驗中研究者與受試者的身份的準確是保證臨床試驗成功的重要標準，傳統(tǒng)的方式是根據(jù)身份證信息識別方式，但隨著社會的發(fā)展與進步，傳統(tǒng)方式已經(jīng)不能滿足行業(yè)的需求，隨著生物技術(shù)與電子信息技術(shù)、圖形影像學(xué)技術(shù)的結(jié)合，新的身份識別的模式不斷涌現(xiàn)，目前較常用的方式有指紋識別法[2]、虹膜識別法（眼球識別）[3]、人臉識別法[4]。虹膜識別與指紋識別在實際應(yīng)用過程中都會存在一定的弊端，相比較而言人臉識別方法交互方式更加友好，在不影響操作的過程中完成識別功能，有很好的臨床應(yīng)用前景。

1 人臉識別技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀

人臉識別技術(shù)是根據(jù)人面部的結(jié)構(gòu)特征快速檢測與識別的一種生物識別技術(shù)[5]。人臉識別系統(tǒng)的研究起源于20世紀60年代，高爾頓（Galton） 在1888年和1910年在《nature》首次提出利用人臉進行識別的概念，對人臉的識別能力進行了詳細的分析，這種方法展現(xiàn)比較呆板，很依賴環(huán)境變化及人臉的姿態(tài)變化，缺乏自動獲取與識別信息的能力。80年代后隨著生物影像學(xué)與計算機學(xué)的發(fā)展得到了逐步的提高，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，越來越多的科學(xué)研究人員熱衷于人臉檢測識別技術(shù)，其成為熱門的研究課題之一，haar特征匹配、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[6-7]、馬爾科夫模型等數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到了人臉識別技術(shù)[8]。如貝爾胡米爾（Belhumeur）等提出的Fisherface人臉識別算法，2001年Viola.P發(fā)表論文提出的Haar-Like方法，目前這些算法都是非常成熟的檢測方法，識別率較高，應(yīng)用到不同的領(lǐng)域[9-10]。2014年至今，國內(nèi)外的研究者對人臉檢測進行了更深入的研究，隨著人工智能的引入，智能深度學(xué)習(xí)成為主要的技術(shù)方法，深入學(xué)習(xí)+大數(shù)據(jù)（海量的人臉識別庫）成為人臉識別的關(guān)鍵。

2 中醫(yī)藥臨床試驗過程中面臨的問題

在藥品市場國際化的引導(dǎo)下，國際上開展臨床試驗的數(shù)量迅速增長，藥物研發(fā)的全球化趨勢與格局逐步形成[11]。在這種趨勢下，中國臨床試驗飛速發(fā)展，越來越多的國際化臨床試驗在中國開展，中醫(yī)藥臨床試驗研究的質(zhì)量也正被全世界廣泛關(guān)注。在中醫(yī)藥臨床研究中，由于復(fù)方藥物成分的復(fù)雜性從研發(fā)、生產(chǎn)到上市銷售都需要嚴格控制質(zhì)量。嚴謹?shù)闹嗅t(yī)藥臨床研究證據(jù)的產(chǎn)生是對臨床研究者、受試者及政府部門政策制定者最重要的決策之一。由于臨床試驗周期較長，過程質(zhì)量控制范圍廣，難度大，很難對臨床試驗質(zhì)量進行有效的控制?，F(xiàn)階段的質(zhì)量控制缺乏主動有效的測控與評價方法。因此，在中醫(yī)藥臨床試驗中探索引入新型的技術(shù)，建立質(zhì)量控制的測量評價方法是目前臨床研究的重點。

中醫(yī)藥臨床試驗中依從性 (compliance)是指受試者/研究者執(zhí)行方案的客觀應(yīng)答的程度，包括受試者依從性和研究者依從性[12]。在臨床試驗中，依從性可定義為受試者按照方案規(guī)定的藥物劑量和療程服用試驗藥物的程度[6]以及研究者實施過程中對方案的遵照程度[13]。中醫(yī)藥臨床試驗中觀察一種試驗藥品能否發(fā)揮其應(yīng)有的療效，首先取決于該藥物是否被正確的人按照方案正確地服用，不依從或依從性差是導(dǎo)致治療無效最常見的原因[14]。受試者在隨機、入組、篩選、訪視、取藥等重要的過程節(jié)點不能遵從研究方案進行臨床試驗工作；或者受試者不能依從研究者給予的方案進行正確的用藥，臨床研究得到的數(shù)據(jù)將會出現(xiàn)過多的人為因素偏倚，使最終的研究結(jié)果不真實，或缺少價值。隨著《藥品臨床試驗管理規(guī)范》(GCP)越發(fā)的完善，受試者的依從性將會引起越來越廣泛的重視[15]。

3 人臉識別技術(shù)應(yīng)用在臨床試驗中的方法及步驟

人臉識別技術(shù)的工作原理：利用計算機技術(shù)與圖形影像技術(shù)相結(jié)合對人臉部的視覺特征比對篩選再進行系統(tǒng)性的甄別與鑒定，主要用于人機交互、跟蹤監(jiān)控、安全監(jiān)控和身份識別等[17]，近十余年逐漸進入醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域[18]。

針對目前已知的中醫(yī)藥臨床研究中存在的受試者/研究者依從性不佳的癥結(jié)，人臉識別技術(shù)可以設(shè)計成一種人臉識別系統(tǒng)，通過人臉識別系統(tǒng)將臨床研究者與受試者綁定，每個研究者下分管不同的受試者，研究者與受試者可以相互監(jiān)督，保證長期的臨床試驗過程中各重要環(huán)節(jié)參與人員的真實、可靠與安全，例如：對受試者入組篩選識別、受試者隨機識別、受試者隨訪識別、受試者取藥識別等質(zhì)量控制過程節(jié)點容易出現(xiàn)人為偏倚的環(huán)節(jié)進行識別。人臉識別的過程分為5個步驟，已經(jīng)初步被應(yīng)用于藥物的臨床試驗中。

人臉識別技術(shù)應(yīng)用于藥物臨床研究的基本步驟為：掃描受試者影像→自動或半自動設(shè)置標志點→提取面部特征數(shù)據(jù) →與已知圖像比較并歸類學(xué)習(xí)新圖像[19]。具體見圖1。

圖1 人臉識別系統(tǒng)工作流程圖

人臉識別技術(shù)在臨床試驗中的主要作用：

1） 受試者簽署知情同意書識別（signed infomed consent form recognition，SIR）。在中醫(yī)藥臨床試驗中，受試者的倫理審查制度非常嚴格，研究者要嚴格遵照方案執(zhí)行，研究者在臨床試驗前要充分告知受試者者知情同意書對受試者的利益和帶來的相關(guān)風(fēng)險，受試者也要認真閱讀并簽署知情同意書，在這個環(huán)節(jié)中，人臉識別會動態(tài)捕捉已經(jīng)綁定的研究者與受試者的身份信息，當受試者簽署知情同意準備參與臨床試驗時就需要做真實身份驗證的準備，但人臉識別只會保留患者的圖像信息，不會存儲受試者的身份信息，保證了臨床試驗中對于患者身份信息的保密。

2）受試者隨機、入組、篩選識別 (randomized screening recognition，RSR)。受試者隨機、入組與篩選是臨床試驗開始的基線，入組基線是否均衡是衡量臨床試驗質(zhì)量的重要指標[19]。若隨機、入組的受試者在不滿足方案的要求下希望找人替換身份而進行隨機或入組的，就可能造成臨床試驗的質(zhì)量出現(xiàn)問題。人臉識別系統(tǒng)在受試者進行隨機時對受試者進行智能人臉識別，因在簽署知情同意書時已經(jīng)采集圖像信息，在此階段只對采集圖像的比對與智能分析。若出現(xiàn)受試者圖像信息與信息庫中圖像信息不符，人臉識別系統(tǒng)會進行報警，保證臨床試驗基線入組真實、可靠。

3） 受試者隨訪期信息識別 (interview recognition，IR)。隨機對照臨床試驗（randomized climical trails，RCT）是一個長期的過程，臨床試驗方案一般會規(guī)劃很多次訪視期（窗口期）來對受試者進行觀察、檢查、治療。在訪視過程中，經(jīng)常出現(xiàn)受試者與原簽署知情同意書的受試者信息不一致的情況，這嚴重違背臨床試驗的方案。引入人臉識別系統(tǒng)在隨訪期的每次治療、檢查對受試者進行圖像采集識別，判斷受試者的真實性，保證臨床試驗的順利進行。

4） 受試者取藥識別 (take medicine recognition，TMR)。隨機對照試驗中藥品的管理也是臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范的重要指標之一，臨床試驗方案會對藥品的物流、管理、配發(fā)做相應(yīng)的嚴格規(guī)定，不同組別的藥品由指定的管理者分發(fā)給不同組別的病人。對藥品配發(fā)做人臉識別的保護，不同組別的受試者需要進行人臉識別信息驗證后會自動獲得相應(yīng)組別的藥品，這樣可以保證在長期的臨床試驗期內(nèi)，受試者與藥品盲法的隱秘性，不會因為個人的偏倚導(dǎo)致盲法信息被泄露，保證了臨床試驗質(zhì)量。見圖2。

圖2 中醫(yī)藥臨床研究質(zhì)量控制中人臉識別系統(tǒng)的應(yīng)用

4 總結(jié)

人臉識別技術(shù)在中醫(yī)藥臨床研究中有很好的應(yīng)用前景，尤其在中醫(yī)藥臨床試驗質(zhì)量控制方面，人臉識別系統(tǒng)有著高效、簡單、非入侵性及易推廣的特點。在中醫(yī)藥臨床試驗過程中，中醫(yī)學(xué)與計算機圖形影像學(xué)等多學(xué)科交叉應(yīng)用可以快速提高中醫(yī)藥臨床研究的質(zhì)量與水平，人臉識別系統(tǒng)作為人工智能的排頭兵更可為臨床研究領(lǐng)域做出卓越的貢獻，隨著大數(shù)據(jù)智能分析與個體化移動醫(yī)療的出現(xiàn)，移動終端人臉識別系統(tǒng)應(yīng)用也即將應(yīng)用于中醫(yī)藥的臨床科研，相信會給臨床試驗提供更大的助力。但不可否認，人臉識別系統(tǒng)雖然已經(jīng)經(jīng)過了50多年的研究歷史，但是在臨床應(yīng)用中還是會出現(xiàn)一些問題，受試者在進行人臉身份識別時經(jīng)常受到光照、姿態(tài)、遮擋和年齡等因素的干擾，使得識別出現(xiàn)一些誤差，如何進一步完善和發(fā)展人臉識別技術(shù)以及在臨床中如何更加快捷、便利地應(yīng)用，是臨床學(xué)者們下一步們要面對的重要課題。