摘要：文章研究智慧医院发展第三阶段医疗场景智能化中的部分内容，主要剖析医疗场景智能化中“散”“缺”“低”的疑难问题，聚焦于临床相关度最高的“散”的问题，并使用国内最大医疗器械生产厂商迈瑞医疗的基于设备物联的智慧化医学影像诊疗解决方案TEX系列产品来作为设计研究案例，阐述设计过程中的思考和方法以及多职能协作下主动将核心价值亮点推动到开发流程的过程展示，同时展示POC床旁场景下的迈瑞智慧互联方案。

关键词：智慧医疗器械；智慧医疗生态；智慧医疗；医学影像

一、前言

随着数字化技术的不断发展和在医疗行业的广泛使用，建设智慧医院、发展智慧医疗是中国医药卫生体制改革的大势所趋。2009年3月17日中共中央、国务院向社会发布了《关于深化医药卫生体制改革的意见》。《意见》提出了“有效减轻居民就医费用负担，切实缓解‘看病难、看病贵’”的近期目标，以及“建立健全覆盖城乡居民的基本医疗卫生制度，为群众提供安全、有效、方便、价廉的医疗卫生服务”的长远目标。这项新医改的提出为中国智慧医院建设和智慧医疗的发展拉开了序幕。

中国智慧医院的建设主要经历了三个阶段：2011年进入病历信息化阶段，病历在院内实现互联互通，所有科室都可以调取；2015年则开始进入第二阶段，实现了信息区域化互联，病历在医联体内互通，并且还开始了人口健康信息平台的建设。

中国智慧医院的发展自2018年起，开始进入到了医疗场景智能化的阶段。（图1）互联网+、人工智能、物联网、大数据等信息技术迅猛发展并在医疗领域的深度应用，催生了医疗服务新理念，最终实现医疗服务高度信息化和智能化，包括人、财、物等资源的智慧管理，来提升医疗服务质量和效率。相比传统医院，智慧医院主要涵盖范围为面向医务人员的“智慧医疗”，面向患者的“智慧服务”和面向医院的“智慧管理”。可以看到，智慧医院建设并不是单一完成设备或者系统的AI智能化医疗诊断工具，而是惠及整个科室、医院和医疗系统的整体智能化生态解决方案。（图2）

二、实现医疗场景智能化面临的设计挑战

（一）医疗场景智能化面临着“散”“缺”“低”的问题

“散”指的是院内或者科室内医疗数据无法互联互通，信息整合程度低，使用效率低。首先，医生需要在不同的医疗仪器上进行频繁的数据录入，耗时长，操作繁琐，同时增加信息错漏的概率。第二，各个医疗厂商的信息系统都有自己的标准和格式，描述不同，核心算法也不同，数据库之间难以实现信息整合。第三，散落在不同仪器中的医疗数据没有充分发挥其临床应用价值，更好地成为医生的诊断依据，提升诊断效率和准确性。

“缺”指的是不同地域的医疗水平参差不齐，很多落后偏远地区的医生缺乏疑难重症诊疗经验，难以开展高水平诊疗。那么，医疗设备是否能依托5G技术，让先进的医疗资源覆盖到落后地区，通过实时传输，去实现远程医疗、远程质控甚至远程操作等等智慧化医疗服务成为关键的问题。

“低”指的是全院设备统筹困难，管理效率低下，造成资源浪费。如何实现仪器、耗材的使用分布、使用效率、维修状态、质量统计的智慧化管理，一个可实时动态观察，整合全院设备信息的管理工具成为提升院内/医联体内设备管理效率的最好解决方案。

本文采用针对床旁应用场景（包含ICU、NICU、麻醉和急救等场景）量身打造的医学影像超声诊疗系统TEX系列为案例，阐述设计过程中的思考和方法。用设计手段实现打破医疗设备信息孤岛，解决缺乏医疗数据互联互通的难点，形成智慧医疗生态解决方案。

（二）解决医疗数据缺乏互联互通的难点，打破医疗设备信息孤岛

1.打破医疗设备信息孤岛，从整合POC床旁设备数据开始

在智能化需求最大，医疗信息最密集的ICU病房中，床旁设备包括：监护仪、输液泵、呼吸机、ECMO、床旁医学影像设备（超声和移动X光机等）以及吊塔和病床等医疗设备。临床医护人员在一天中需要多次观察各个仪器上的数据、波形等信息，这些信息为医护人员的进一步的临床决策提供依据。在单次检查中，由于各仪器间未实现信息的互联互通，而医生在做临床决策时通常不能依赖单一体征数据，必须要多种数据相互佐证。然而各仪器的摆放位置、仪器间使用路径通常未从专业的人体工学角度进行设计，使医护人员为了获取到来自不同仪器的参数时需要在围绕病人的空间中多次折返，浪费了宝贵的诊断时间；同时，当前的解决方案中很少能够将病人体征数据从更贴合临床需求的角度将数据信息架构进行优化设计，医生只能机械地调取某时段的数据进行对比，无法通过数据可视化趋势来完成ICU滴定式的诊疗。基于上述存在于ICU场景中的问题，我们在设计智能化医疗床旁设备时，如何在充分理解临床场景、用户工作流与用户决策逻辑的前提下，从工业设计和交互设计的角度优化现有方案，为用户提供更加贴合实际需求、解决实际问题的智慧医疗由点及面的生态设计方案。

2.打破医疗设备信息孤岛，意味着数据的全面整合

在ICU中，监护仪、融合泵、呼吸机、医学影像（超声和X光）和摄像头等床旁设备的数据信息不仅可以在设备间互联互通，实现双向操作，还可以通过医疗数据系统传递到监测病人状态的中央站，随时调用病人状态信息，在ICU外就能进行病情评估从而制定后续治疗方案，满足ICU滴定式治疗需求。在疫情中，整合式的设计能避免医生在非紧急状况下频繁进出高风险污染环境，避免接触ICU病房中的医疗仪器，从而降低感染风险，这也是“智慧方舱”解决方案的一部分内容。这种全局分格式的中央站布局，主要满足医生对病人（们）的全局信息获取，本文不做过多展开。（图3）

三、设计方法和思路

（一）POC场景的共通需求

POC床旁概念最先在欧美发达国家的医疗机构提出，随后此概念也很快引入我国。随着技术的快速进步，越来越多的医疗检测设备在保证性能的同时，逐渐开始兼具便捷、高效等属性，这使围绕病人展开的智能诊疗、快速检测的医疗模式成为可能。

与传统医疗场景相比，POC床旁场景最大的临床区别和问题难点就在于在尽可能靠近病人的情况下，快速展开医疗检测活动，并快速得出检测结果以支撑医护人员做出下一步临床决策。而POC概念的此类特性，十分符合急诊室和重症监护室这两种相对特殊的医疗场景。为了响应急诊场景中病人的危急状况，急诊医护人员需要快速获取病人病情相关的生理参数信息，以获取做出快速治疗或急救方案的决策依据；在重症监护室的病人，由于病情严重而无法移动，一切辅助诊断的手段都要尽可能地围绕病人附近展开。

根据POC床旁场景内所具备的医疗设备，最核心的数据包含病人信息、参数、波形、报警信息、医学影像、用药信息和数据管理等等。而实现全设备间数据（主要为参数+报警+波形）即联即用，实现双向互操作则是重要的智能化临床需求。很显然，只有拥有科室整体解决方案的医疗器械供应商才能完成这样的场景智能化布局，从单个数据互联设备入手打造系统，最终形成智能化设备和数据生态。（图4）

（二）TEX床旁超声设备的设计临床问题和场景

超声影像诊断设备由于其无创、无辐射、易清洁、快速和成本低等特点，一直都是临床医生十分依赖的辅助诊断的常用途径，而且有使用频率更高、范围更广的发展趋势。鉴于POC床旁概念的快速发展、超声设备的使用范围扩大的发展方向，一种具备POC场景特点的医学超声设备就成为了医学影像领域的发展趋势，也是许多临床医生的紧迫诉求。

POC超声不是单一场景，而是多场景下体现出来的综合概念。其中最主要的场景包括急诊、重症、麻醉、介入，未来还有院前急救等场景。面对这样一个综合复杂的场景，如何打造一个真正解决实际问题的产品是对产品团队的考验。不同子场景各有特点，产品团队需要仔细研究辨别，基于“以用户为中心”的设计理念，首先要对各场景进行深入了解，并且持有一种“空杯心态”，不能习惯性地带入以往经验，而是要对各子场景，按照其重要程度、发展程度等因素，有侧重地做更加深入的调查研究。从POC床旁模式的发展程度来看，要关注不同国家间由于发展程度不同，在具体场景下、临床工作人员的工作方式与习惯上的差异。

为了完成产品团队成员对POC场景的认知构建，开发职能团队一起进行了大规模的实地调研活动。在产品构思阶段，考虑到产品的主要市场以及POC超声概念由于发展程度和侧重点的差异，总共拜访了14家医院，其中中国5家，美国3家，欧洲6家；通过观察、记录、访谈等方式，在实地收集了大量在急诊、重症和麻醉等主要的POC超声使用场景下，详细的病人入院—治疗—出院/分诊的详细流程、病人信息和超声图像在医院系统的信息流、常见的临床应用及其对应的超声操作规程等详细信息和数据。（图5）

在初步调研POC床旁场景后，为了打通团队内部对于场景的认知水平，以文档的形式复原POC场景是构思阶段的重要一环，这可以便于团队成员在构思解决方案时快速找到相关的具体场景，并依据真实场景的复原内容作出判断。

在对POC超声场景有一定的了解后，展开了针对各子场景下的详细工作流研究。团队拜访了20余位不同国家、不同背景的专家和一线临床骨干，并与他们深度交流；同时也进行了大量桌面研究，从论文、专业文献以及各专业协会发布的操作指南等内容方面了解POC超声的现状、发展趋势、存在的问题等信息。

总结一下调研结果：急诊场景中，工作流步骤非常简单且快速，部分临床医生需要超声医生指导，目前救护车上也慢慢开始布局POC超声检查设施。重症环境中，由于病人病情更为复杂，操作也较为复杂，存图和测量操作较多，有时还需要结合其他生命体征信息整体分析来进行判断。而在麻醉场景中，医生操作也较为简单，很少调节参数，并且更多专注图像，希望图像更大更清晰，保证快速识别血管和神经就能满足大部分需求。并且由于麻醉科医生使用双手进行麻醉操作，在调节参数时常常需要护士助理来协助。可以看到这些POC床旁子场景的部分需求是有矛盾的，所以通过全新的POC超声产品构架来解决和调和这些矛盾需求是首要问题。

基于场景粗描，工作流研究，随着研究的步步深入，产品团队开始尝试头脑风暴，在团队内部讨论产品设计亮点：为POC超声场景定制的工业设计，“应用导向”工作流交互设计，以病人为中心的跨床旁设备信息互通，以病人为中心的超声—监护数据信息互通，以满足多场景的不同需求并进行融合。

（三）TEX床旁超声设备的基于用户研究的工业设计转化

一直以来，传统的超声检查模式，不论是美国的“医技分离”，还是中国的超声科室制度，都是由临床医生开出超声检查单后，需要病人集中到一起统一检查（美国的超声检查技师，中国的超声医生）。这样的模式在应对病情并不紧急或病情复杂的病人时是比较适合的，同时也为医院节省了设备采购成本，提升了设备使用率。通过与医生访谈中了解到，临床医生首先通过对病人症状的初步了解，做出一定的病情推测，此时则需要如超声等检测手段为病情推测提供辅助依据；然后医生会给病人开具超声检查单，病人会去统一的检查地点接受详细的超声检查；在得出超声结果后，病人再次回到临床医生处，临床医生依据超声结果来给出进一步的治疗方案。而在急诊科室，病人的情况危急无法转去超声科室，同时没有充足时间做复杂超声检查，必须短时间内快速完成检查并保证检查结果可对治疗产生积极作用。

目前许多医院会采用超声科医生推行庞大的台式机器“支援”急诊的方式解决，这种方式已经是POC概念中“贴近病人完成医疗检查”理念的体现，但在效率上仍不及POC超声“临床医生（非超声科医生）直接使用超声”的模式，且更重要的是，当前许多超声设备多是基于超声科室的场景及用户需求所设计。在场景与用户都不同的情况下，传统超声设备是无法很好满足POC超声用户的需求的。所以TEX不论是产品形态还是软件工作流上，完全基于POC超声场景与用户需求重新设计一款POC超声设备。

首先，作为常驻急诊或重症的POC床旁超声设备，不同于长时间处于固定位置的台式超声，POC超声需要在不同病人间移动，所以要有很强的通过性；且由于超声设备没有其固定使用位置，则设备不能长时间连接电源，所以需要设备有较长的电池续航能力和便捷的充电方式；其次，急诊科室中有医疗设备多、人员多、移动速度快等特点，所以需要超声设备的设计要占空间小且有一定的防撞设计；另外，在包括急诊、重症、麻醉等多个典型使用场景中，需要对设备进行定期消毒，且尤其是急诊科室中的设备有可能被泼溅药液、血液的可能，所以要求设备要便于清洁消毒。基于以上在调研活动中了解到的POC超声的使用场景特点，TEX产品采用了完全不同于台式超声的设计：设备整体高度增加，符合POC超声多数为站姿的使用场景；减少设备整体占地面积，配备万向轮，有很强的通过性，便于科室间、病房间的转运；长达8小时的电池续航，以及无线充电功能；可旋转屏幕，通过复杂环境时可旋转屏幕进行避让，且全触屏、无实体按键的平板电脑形态，极其便于消毒清洁。（图6）

（四）TEX床旁超声设备为POC场景定制的“应用导向”工作流交互设计转化

“应用导向”工作流是针对POC床旁场景在软件端操作流程上的交互创新。TEX团队在构思阶段访谈POC超声用户时了解到，出于规范临床医生的超声操作的目的，以及POC超声仍处于发展阶段的现状，国内外逐渐在业内形成一套统一的超声操作协议并已被广泛使用，如美国急诊医师协会和北京重症超声研究会都发布过针对不同症状、病症的详细超声操作协议（图7）。这类协议的内容包含急诊和重症等场景中常见的临床症状表现，以及与之对应的超声操作指引、判断逻辑以及注意事项等内容，还有详细的超声报告模板。TEX团队创新性地根据“超声协议”的内容进行工作流的重新设计，以临床应用为出发点整合了原本分散在系统各处的功能、工具，按照应用所需进行全新组合，成为一个个以不同应用为导向的专属工具包（图8）。当用户需要使用某个协议时只需点开对应的工具包，系统就会提供协议中所需要检查的切面位置和关注的征象标注测量工具；同时按照尼尔森可用性原则中的“系统与现实世界相匹配”原则，超声检查切面位置都会按照实际的身体或器官位置以可视化形式在界面上呈现出来；并且按照应用导向的思路，整合检查中的影像学发现和测量结果，形成相比以前更加直观、简洁的报告显示方式，这也有助于医生快速获取病人情况以及病情趋势。

对于全新工作流交互设计的概念，在设计之初是充满争议的。在团队内部主要的争议点在于，区别于传统超声工作的设计方案是否会为用户所接受。虽然POC超声用户的使用环境与操作逻辑与超声医生相比有很大差异，但POC超声是由传统超声发展而来，且目前的POC床旁超声仍处于发展阶段，即便是POC超声用户在做超声操作训练时也是按照传统超声操作流程来完成培训的，所以新的交互工作流改变了原有使用习惯，是否能够为用户所接受有待验证。根据Fogg行为模式公式（图9），增加用户的行为动机，即增加应用导向工作流交互功能能为用户带来的实用价值；降低使用难度，即降低应用导向工作流的使用难度，从交互设计的维度做到极佳体验。这成为团队在构思此功能时要考虑的重点。为此团队在产品构思初期时就主动向用户介绍此概念，并尽量听取多方的反馈；在有初步方案后便通过交互式原型的方式进行用户测试，收集真实使用体验和反馈，并据此不断迭代设计方案；此外，在设计团队内部，我们针对设计需求反复讨论、打磨设计细节。在临床测试中得到了很多来自一线的正面反馈，这验证了设计方案对于用户的价值，也代表了我们贴近用户与场景的设计思路是行之有效的。

（五）TEX床旁超声设备同床旁医疗设备间的信息数据互联设计方案

业界（迈瑞）现已实现的超声—监护信息互联互通功能彻底打破了设备间的信息隔绝，让用户不需要在多设备间搜取数据，而是在各个设备上都可以快速查看包括心率、呼吸、血氧等监护信息，和病人的心排量（VTI/CO）、下腔静脉内径及变异度、肺部B线情况等超声检查结果，在可以快速获取病人各项体征信息的情况下综合判断，以此更加准确地做出下一步的临床决策。（图10）

以TEX系列床旁超声系统为案例，它实现了监护系统参数（BP、ECG和RR呼吸周期等）、波形图像同超声图像信息（主要涉及心肺图像）的整合。例如，ECG参数帮助医生做回声测量，呼吸周期则帮助医生更准确地进行超声肺积水评估。

医生不需要在两个机器间游走，直接在TEX触控屏幕上就能得到想要的信息，进行实时观测和评估。此外，在超声设备和监护仪上的数据呈现方式是不同的。在超声设备上，监护数据参数和波形采用“半叠加”方式呈现。而超声图像在监护仪上是以“分区域”或者“弹窗式”方式呈现。

超声产品以超声图像显示为主要需求，医生在大部分情况下根据超声二维和三维图像进行诊断。而监护参数和波形为辅助决策手段，数据等级低于超声图像，并且参与联合诊疗的参数也少于监护仪，所以设计结果是将参数和波形放置在了超声图区域下方，此处为超声回声波形的交互范围，超出的部分采用叠加的方式。即在既有超声使用习惯下，增加交互内容。（图11）

（六）其他互联生态设计原则

同科室产品群的产品PI需要有一致性。体现在外观设计语言、配色、设计细节一致性以及界面文字字体、按键和背景颜色，色彩面积比等等的一致性，给操作者一个完整的、有沉浸感的视觉体验，并有助于提升品牌形象。

基础触控交互逻辑需要保持一致，但是同时需要尊重不同医生的使用习惯。原因是医学影像类产品和监护类、呼吸麻醉类产品操作者不同，使用习惯稍有不同。

结构化数据呈现的感知层次要做区分，帮助提升识别效率。面积大的操作按键色彩饱和度低，不刺眼，而局部使用的则色彩饱和度高，识别度高，比如参数和波形信息。相同参数或者波形颜色和饱和度在不同设备上需要保持一致，方便医生识别。

四、结语

在国家推动“新基建”发展的背景下，医疗器械行业迎来了万众瞩目的发展机遇。而医疗器械设计作为产业发展的核心驱动力之一，前景是非常广阔的。迈瑞工业设计中心不断强化医疗设计创新，贯彻基于场景的以用户为中心的设计理念，打造业界独有的且符合未来趋势的床旁智慧医疗生态圈，同时保持自身业务的行业最佳实践，在促进优秀设计成果的同时也不断促进专业医疗设备设计领域的自我提升。

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