非接觸式診療系統(tǒng)創(chuàng)新設計研究

任梅 童赪彤

摘要：在新型冠狀病毒疫情爆發(fā)語境下，以兒童病毒性腦炎預檢系統(tǒng)設計為例思考未來設計與醫(yī)療交融的新走向。結合新冠肺炎爆發(fā)后出臺的與醫(yī)療相關的政策、中國新基建發(fā)展狀況、“非接觸式”檢測相關技術、“互聯網+醫(yī)療”的診療趨勢和醫(yī)療產品系統(tǒng)設計趨勢等背景，聚焦兒童病毒性腦炎的病癥特點、診斷標準、預檢階段的患者需求，結合人工智能、大數據、專家系統(tǒng)等技術與數據對病毒性腦炎預檢進行了系統(tǒng)搭建與產品和服務系統(tǒng)設計，對疑似病毒性腦炎的兒童進行有效的跟蹤監(jiān)測。以此為例對設計在“互聯網+醫(yī)療”時代充當的角色以及其設計對象進行新的思考。

關鍵詞：防疫 非接觸式 互聯網+ 醫(yī)療 病毒性腦炎 預檢系統(tǒng) 設計

中圖分類號：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）05-0021-03

引言

2020年新冠肺炎毫無預警地爆發(fā)，政府快速采取了一系列的舉措，包括掃健康碼進出公共場所、在交通樞紐設置紅外體溫監(jiān)測點等，在這過程中，自動測溫儀、消毒洗手機、自動消毒機器人等的防疫產品設計也快步跟上，為全民防疫添磚加瓦。面對疫情常態(tài)化這一局面，非接觸式診療系統(tǒng)設計以其“互聯網+醫(yī)療”的理念受到了廣泛的重視而被大力發(fā)展。

一、背景

（一）政策基礎：2020年國內的新冠肺炎疫情得到控制的情況下，國務院聯防聯控機制印發(fā)了《關于做好新冠肺炎疫情常態(tài)化防控工作的指導意見》，提出“疫情防控常態(tài)化”概念，給予設計在疫情中更大的“伸展拳腳”的空間;有政協委員建議啟動“后疫情產品升級計劃”，提供疫情預防、控制、診療全過程高效的產品支持，提升后疫情時期的產業(yè)動能以保障經濟社會運行秩序的恢復。12020年5月8日發(fā)布的《國務院應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情聯防聯控機制關于做好新冠肺炎疫情常態(tài)化防控工作的指導意見》的第四點支撐保障中，提出在防疫中發(fā)揮大數據作用，為提高我國數字化抗疫能力提供了政策基礎。[2]

（二）新基建的發(fā)展：新冠肺炎疫情期間，由包含5G、物聯網、工業(yè)互聯網在內的信息基礎設施;涵蓋人工智能、云計算、區(qū)塊鏈的新技術基礎設施;在傳統(tǒng)基礎設施的基礎上深度應用互聯網、大數據、人工智能的融合基礎設施三大塊構成的新型基礎設施建設在多次中央和國家中央會議中被提及[3，4];截至2020年5月，我國開通的5G基站超20萬個，工業(yè)互聯網標識解析已經完成5個國家頂級節(jié)點、55個二級節(jié)點的上線運營，據國家工信部發(fā)布的數據，我國數據中心建設達到1844個……這些新基建的飛速發(fā)展為“互聯網+醫(yī)療”提供了強勁有力的技術支撐。[4，5]

（三）“非接觸式”檢測技術的發(fā)展運用：“非接觸式”檢測技術的成熟與廣泛應用支撐著“非接觸式”診療的推進。以往，在醫(yī)療領域的“非接觸式”檢測大多體現在患者就診之后的環(huán)節(jié)，如CT、MEG、MRI、PET等影像學檢測，而在疫情期間，對患者的檢測從醫(yī)院內部延伸到了社會環(huán)境中的各個場所，在各大商場、火車站、飛機場等人流密集的公共場所，采用紅外測溫儀對人群進行體溫監(jiān)測。在具體應用中，除了早已普及的手持體溫槍外，還出現了如百度Al多人體溫檢測系統(tǒng)這樣的智能檢測產品。

（四）“互聯網+醫(yī)療”診療趨勢：2020年初國家醫(yī)保局和衛(wèi)健委發(fā)布的《關于推進新冠肺炎疫情防控期間開展“互聯網+”醫(yī)保服務的指導意見》將網上就醫(yī)納入醫(yī)保，隨后，中央發(fā)布的《中共中央國務院關于深化醫(yī)序保障制度改革的意見》明確了“互聯網+醫(yī)療”等新服務模式的發(fā)展方向，為“非接觸式”診療構建了政策基礎6;新型基礎設施建設以及一些醫(yī)療檢測相關技術的逐漸成熟，構建了“云問診”的技術基礎。疫情期間，互聯網醫(yī)療平臺陸續(xù)推出在線問診專頁，超過200家公立醫(yī)院提供新冠肺炎免費互聯網診療或線上咨詢服務。[6]“非接觸式”診療成為“互聯網+醫(yī)療”防疫乃至未來醫(yī)療預檢的新趨勢。

（五）醫(yī)療產品系統(tǒng)設計趨勢：設計作為應對和預防疫病侵襲的一種手段，與社會和技術俱進。現階段，公共醫(yī)療建設相關的設計探索與實踐已有所積累，比如醫(yī)療產品服務系統(tǒng)設計對軟件、硬件，服務平臺的信息數據整合也已取得了一定進展。[7，8]在疾病的防治中，設計應該加強策略性和系統(tǒng)性思維，從疾病本身的特點出發(fā)，提升疾病檢測速率，不論是“疫情防控常態(tài)化”下，還是尋常時期，對于疾病的早期篩查和減輕醫(yī)護人員的負擔都大有裨益。

二、非接觸式診療系統(tǒng)設計

每種疾病都存在其獨特的特征和篩查標準，我們選取高發(fā)于兒童群體的病毒性腦炎為切入點，對非接觸式診療系統(tǒng)設計進行詳細的闡述和分析，對設計在危重疾病中如何發(fā)揮效用進行研究實踐。以下分別從病毒性腦炎病種及病癥描述、病毒性腦炎的診斷標準與患者特征、智能預檢系統(tǒng)設計等方面進行分析和推演：

（一）病毒性腦炎概況與其研究重要性：“病毒性腦炎是病毒侵襲腦實質或腦膜引起的一種中樞神經系統(tǒng)感染性疾病，它具有高致死率和致殘率”。9據相關報告分析，病毒性腦炎還是手足口病中占最大比的主要并發(fā)癥，而手足口病是兒童的常見病，具有高傳染性。[10]作為高發(fā)于兒童人群的危險性極高的病種，病毒性腦炎雖然并非法定傳染病，但其中一些病原體如腸道病毒是患者感染丙類傳染病的主要媒介，具有較強的傳染性。11]前期的預防與患兒檢測效率顯得極為重要，一旦貽誤治療時機，輕則留下癲癇、運動障礙、智力落后、肢體癱瘓等后遺癥，重則危及生命。[12]

（二）病毒性腦炎診斷標準與患者特征：病毒性腦炎由于感染的病原體的不同加上個體之間存在差異，其發(fā)病的臨床特征也存在差異，臨床診斷需要與輔助檢查相結合。目前，醫(yī)學界對病毒性腦炎的診斷有如下標準：“1.至少具備1項腦實質損害的癥狀和（或）體征：（1）意識障礙;（2）精神障礙;（3）癲痛樣發(fā)作;（4）神經系統(tǒng)缺損體征。2.還需至少滿足以下條件中的2項：（1）前驅感染的證據;（2）頭影像學檢查證實腦實質受損;（3）異常EEG改變;（4）CSF檢查異常?！盵13]

結合相關研究資料可得出，病毒性腦炎的前驅癥狀以頭痛、發(fā)熱、意識障礙等為主。[14]借助新興技術手段，如大數據、人工智能和專家系統(tǒng)，可以綜合利用就診排隊時間，對患兒進行密切觀察，從篩查上述臨床癥狀和體征入手，對病毒性腦炎患兒進行預檢，除了降低延誤治療時機導致的死亡率和致殘率，減輕醫(yī)護人員的工作壓力，還能提升患兒與家屬的就醫(yī)體驗。

（三）兒童腦炎智能預檢系統(tǒng)設計：疫情期間，由于醫(yī)護資源緊張，患其他病種的患者進入醫(yī)院容易引起交叉感染，“互聯網+醫(yī)療”這一“非接觸式”診療的形式得到了迅速推廣。根據前述的病毒性腦炎診斷標準，除了涉及微觀的生物檢驗學與需要精密儀器參與的影像學，非接觸式診療系統(tǒng)設計可以介入憑借經驗診斷疾病的模塊，協同現有人工智能、大數據、專家系統(tǒng)等技術與數據在前期篩查疑似患兒，優(yōu)化就醫(yī)環(huán)境（流程的、場景的），同預后康復等模塊進行交叉融合研究，能大幅加速病毒性腦炎的診療周期。

1.兒童就診對醫(yī)療機構服務的特殊需求：1）兒童看病通?！皵y家?guī)Э凇?，除了直接造成了醫(yī)院擁擠，影響醫(yī)院的正常秩序，家長對問診要求高，求診心切，為醫(yī)患矛盾埋雷。2）現有醫(yī)療機構的服務呈現“通用化”、“成人化”，現代醫(yī)療服務中的兒童與成人的區(qū)分不明顯，智能化服務帶來的用戶體驗優(yōu)化在兒童這一人群中不明顯。3）兒童語言等生理功能發(fā)育不完全，在表述病情是容易出現信息缺漏或偏差，對看診醫(yī)生的觀察和語言敏感性提出了高要求。

2.腦炎患兒就診分析

（1）就診現狀：前期易被誤診為感冒。通過對病毒性腦炎患者進行就診流程調研得知，與普通疾病的就診流程不同的是，這一疾病在出現典型體征之前，其體溫升高、頭痛、嘔吐等臨床特征易與像感冒這樣的疾病相混淆，從而貽誤治療。實際調查案例顯示，一般患兒的就診情況如下：患兒在發(fā)熱三天后，家長帶其就診，患兒在沒有出現明顯的病毒性腦炎的特征之前，會有持續(xù)性的發(fā)熱、頭痛、意識障礙等癥狀，加上患兒表述不清，醫(yī)生也可能會誤診為普通的感冒發(fā)燒對患兒進行治療，然而，在患兒初期診斷為感冒后仍持續(xù)發(fā)熱，并在約第八天降溫后出現病毒性腦炎典型癥狀，家長再次帶其就診，診斷為病毒性腦炎，住院接受治療。這期間會出現患兒多次復診無好轉甚至病情加重的情形，引發(fā)患兒自身和家長的焦慮以及對醫(yī)院的不滿，為激化醫(yī)患矛盾埋下隱患。

（2）預檢過程觸點分析與解決方案。在預檢過程中，醫(yī)院、醫(yī)護人員、患兒和家長、掛號APP互為利益相關者。患兒在出現前驅癥狀后在醫(yī)院APP上掛號（觸點1）;到達醫(yī)院后進入等待隊列（觸點2）;與此同時，預檢臺護士對患兒進行體溫、特征等初步檢查與病情問詢（觸點3）;看診時醫(yī)生參考預檢護士所得數據深入檢查（觸點4）是醫(yī)療機構服務系統(tǒng)中患兒參與的的四個主要觸點，在實際情境中，這些提升了大部分患者就醫(yī)體驗的觸點在腦炎患兒就診旅程中卻表現并不理想：

1）復雜體征表現下患兒疾病走向的評估偏差：前述患兒在預檢過程中的1、3、4觸點中可能會出現信息不對稱導致誤診：在第1個觸點的執(zhí)行過程中，由于患兒的癥狀不明顯、病情自述不準確以及患兒家長缺乏這一特殊疾病的相關知識，在掛號時難以確定所需科室;而在第3、4個觸點中的薄弱環(huán)節(jié)則在于由于患兒與家長的記憶偏差與表述偏差，醫(yī)護人員在短時間內難以準確梳理病情發(fā)展脈絡，造成誤診。

2）精神異常特征下患兒個體的情感需求：由于病毒性腦炎對大腦神經中樞造成的損傷，患兒在就診時對環(huán)境的敏感性大幅提升，就診體驗的下降尤其體現在前述四個主要觸點中的2、3觸點中。在第2觸點中，雖然網絡掛號已經大幅縮短了等候時間，然而因其怕生、易焦慮、頭痛、惡心等神經系統(tǒng)受創(chuàng)后的應激反應使時間在其個人空間中相對延長，缺乏相應的安撫觸點作為抵消會讓患兒在等待中十分煎熬。頻繁的動態(tài)變化的環(huán)境的刺激下會加重患兒焦慮情緒，引發(fā)后續(xù)的頭痛與緊張，在第3觸點中，護士與患兒的接觸檢測則再次降低了患兒的就醫(yī)體驗。

對診療系統(tǒng)進行宏觀綜合分析，引入系統(tǒng)化服務設計思路逐個解決以上觸點中產生的問題，可以大大提升診療體驗和效率。我們將醫(yī)療機構服務系統(tǒng)的時間起點提前至患兒和家長決定求醫(yī)之前，系統(tǒng)由患兒求醫(yī)前的體征和體溫的“非接觸式”監(jiān)測（對應優(yōu)化前述第1觸點）、等候隊列中的患兒體溫和患病情況信息收集（對應優(yōu)化前述第2、3觸點）、信息處理與反饋（對應優(yōu)化前述第4觸點）三部分組成（如圖1）。

3.“陪伴天使”智能預檢系統(tǒng)。針對上述腦炎患兒就診中存在的問題和各觸點的分析，結合“非接觸式”檢測技術，我們對預檢過程進行了系統(tǒng)化的設計：

（1）系統(tǒng)架構?！胺墙佑|式”監(jiān)測提升求醫(yī)前患兒家長對患兒病情的認識，為醫(yī)生提供良好的病情發(fā)展參考，減少誤診的概率（如圖2）。

1）患兒求醫(yī)前的“非接觸式”監(jiān)測：借助人工智能技術、紅外測溫技術，以公共區(qū)域的攝像頭（投放在街道的治安監(jiān)控攝像頭）為載體，聯動對患兒進行追蹤和體征、體溫信息的捕捉?；純杭议L登錄APP進行患兒身份驗證，患兒基本信息導入借由APP上傳至云平臺，系統(tǒng)即開始對患兒的體征、體溫信息進行“非接觸式”監(jiān)控。這部分系統(tǒng)為后續(xù)信息處理與反饋提供了患兒病情信息來源，以擴大醫(yī)生對患兒病情的可視范圍，從而提高看診的準確率。

體征監(jiān)測：系統(tǒng)借助攝像頭聯網技術，通過人臉識別患兒身份信息并進行追蹤，應用人工智能技術通過攝像頭的聯動圖像捕捉與處理對患兒的體征信息進行分析上傳至云端大數據系統(tǒng)。

體溫監(jiān)測：通過患兒家長手機攝像頭對患兒進行紅外測溫，經由APP將體溫數據上傳至云端大數據系統(tǒng)。

2）等待隊列中的體溫和患病情況信息收集：在這部分系統(tǒng)中，以貼合患兒審美以及精神需求的產品（“陪伴小天使”）作為載體，借助紅外體溫識別技術對患兒繼續(xù)進行體溫監(jiān)測;同時應用表情捕捉技術近距離精確捕捉患兒的面部表情、神態(tài);應用語音識別技術對患兒進行智能病情問詢并上傳。通過減少患兒與外界動態(tài)接觸，以及對預檢產品在色彩、形態(tài)上進行低齡化、柔和處理，達到安撫處于隊列中的患兒的作用，避免了前述第3觸點中由于可能出現的護士與患兒之間的接觸不當導致的后者焦慮的加重。

3）信息處理與反饋：對前述信息的收集與處理經由專家系統(tǒng)的分析，對病情進行可能發(fā)展的疾病方向的指數評估，并在APP和前述預檢產品中的護士臺模塊（即“監(jiān)控大腦”）顯示屏上的等待隊列圖表中可視化地呈現隊列名次、患兒病情綜合指數（指數越低狀況越差，越傾向判定為病毒性腦炎）以及頭痛、發(fā)燒、意識異常等病毒性腦炎典型體征（如圖3）。讓患兒和家長、護士、醫(yī)生各方及時了解患兒病情狀況，避免第3、4觸點

中對患兒進行重復問詢帶來的煩躁、不安情緒的加重以及由于前后患兒癥狀信息傳達偏差和遺漏導致的誤診和漏診。由此減輕患兒和家長的焦慮情緒，提升醫(yī)生對患兒病情信息了解的廣度與深度，提升看診效率。

在患兒看診結束后，醫(yī)生通過向專家系統(tǒng)上傳看診結果，擴充完善專家系統(tǒng)庫的建設。

（2）產品體驗：患兒掛號之后，便可到護士臺領取“陪伴小天使”其裝載紅外感應攝像頭，能監(jiān)測患兒體溫，記錄患兒肢體動作、面部表情等，這些信息將實時傳輸到后臺大數據庫進行比對分析，完成患兒病情預檢。與此對應的是供護士臺操作的“監(jiān)控大腦”，監(jiān)控患兒各項指標和排隊系統(tǒng)信息。一個“監(jiān)控大腦”可以和多個“陪伴小天使”相連，組成“陪伴天使”幫助醫(yī)院工作人員實時監(jiān)控患兒的各項指標，圓潤可愛的外形又能同時兼顧撫慰患兒就醫(yī)時的焦躁情緒（圖4、5）。一旦患兒端的“陪伴小天使”采集到例如“頸強直”等腦炎患兒常見的特殊肢體特征數據，經過與數據庫比對呈現異常，就將提示各方，及時跟蹤病情發(fā)展。

（3）APP設計：在家長協助錄入患兒身份信息和其他基本信息后，患兒家長借助移動設備上搭載紅外測溫模塊的攝像頭對患兒體溫進行持續(xù)監(jiān)控（如圖6），家長可以在預檢APP中隨時查看患兒的各項指標，在病毒性腦炎體征指標均高于正常值，呈現病毒性腦炎傾向時對家長進行提示（圖7），根據所在位置，按距離遠近和科室匹配度智能為患兒家長推薦醫(yī)院和科室（圖8），掛號成功后還可在APP中實時查看患兒病情變化，當出現緊急情況，系統(tǒng)將患兒在等待隊列中的位次提前（圖9）。

（4）智能預檢系統(tǒng)設計的意義：針對兒童病毒性腦炎在預檢階段篩查患兒作系統(tǒng)化設計，其意義不光在于充分利用了赴診途中及排隊候診的時間，化“無效時間”為“有效時間”，極大程度提升了“看診”的準確性、減輕兒科醫(yī)生的看診負擔，同時也能更直觀和客觀的累積相關臨床醫(yī)學資料，從而反過來幫助醫(yī)生對此病種更好更深入地進行研究和總結，正向推動該病種的醫(yī)療水平。另外，本設計也可以在日后結合其他病種的研究，進行模塊替換或增設，幫助醫(yī)院迅速復制到多種病種的預檢篩查中“陪伴天使”借助設計提高了醫(yī)療環(huán)境下預檢階段的準確性，智能地實現了重病患兒優(yōu)先就診，極大提高了患兒預檢的效果，概念提出后，社會也給予了很大的關注和肯定，《新民晚報》《上?？萍紙蟆贰督袢疹^條》都曾對“陪伴天使”進行相關報道。

結語

疫情的沖擊打破了原有的社會生活的秩序，許多行業(yè)“重新洗牌”，而災難背后不全是負面的消息，歸零也意味著快速淘汰那些影響前進的陳舊事物，加速社會各領域的轉型，以迎接新的美好時代的到來，“互聯網+醫(yī)療”與非接觸式診療在疫情期間的飛速普及就是典型的例子。基于此，設計在跨學科領域的研究，尤其是設計與醫(yī)療交叉領域應該從“物”的重心轉向基于新基建展開的系統(tǒng)性的產品服務體系設計這一方向，以在疫情期間乃至疫情過后的新的階段更充分地體現設計的價值。

基金項目：本文為2020年度上海理工大學教師教學發(fā)展研究項目（項目編號：CFTD203045）的階段性研究成果。

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