非接触式诊疗系统创新设计研究

任梅 童赪彤

摘要：在新型冠状病毒疫情爆发语境下，以儿童病毒性脑炎预检系统设计为例思考未来设计与医疗交融的新走向。结合新冠肺炎爆发后出台的与医疗相关的政策、中国新基建发展状况、“非接触式”检测相关技术、“互联网+医疗”的诊疗趋势和医疗产品系统设计趋势等背景，聚焦儿童病毒性脑炎的病症特点、诊断标准、预检阶段的患者需求，结合人工智能、大数据、专家系统等技术与数据对病毒性脑炎预检进行了系统搭建与产品和服务系统设计，对疑似病毒性脑炎的儿童进行有效的跟踪监测。以此为例对设计在“互联网+医疗”时代充当的角色以及其设计对象进行新的思考。

关键词：防疫 非接触式 互联网+ 医疗 病毒性脑炎 预检系统 设计

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）05-0021-03

引言

2020年新冠肺炎毫无预警地爆发，政府快速采取了一系列的举措，包括扫健康码进出公共场所、在交通枢纽设置红外体温监测点等，在这过程中，自动测温仪、消毒洗手机、自动消毒机器人等的防疫产品设计也快步跟上，为全民防疫添砖加瓦。面对疫情常态化这一局面，非接触式诊疗系统设计以其“互联网+医疗”的理念受到了广泛的重视而被大力发展。

一、背景

（一）政策基础：2020年国内的新冠肺炎疫情得到控制的情况下，国务院联防联控机制印发了《关于做好新冠肺炎疫情常态化防控工作的指导意见》，提出“疫情防控常态化”概念，给予设计在疫情中更大的“伸展拳脚”的空间;有政协委员建议启动“后疫情产品升级计划”，提供疫情预防、控制、诊疗全过程高效的产品支持，提升后疫情时期的产业动能以保障经济社会运行秩序的恢复。12020年5月8日发布的《国务院应对新型冠状病毒感染肺炎疫情联防联控机制关于做好新冠肺炎疫情常态化防控工作的指导意见》的第四点支撑保障中，提出在防疫中发挥大数据作用，为提高我国数字化抗疫能力提供了政策基础。[2]

（二）新基建的发展：新冠肺炎疫情期间，由包含5G、物联网、工业互联网在内的信息基础设施;涵盖人工智能、云計算、区块链的新技术基础设施;在传统基础设施的基础上深度应用互联网、大数据、人工智能的融合基础设施三大块构成的新型基础设施建设在多次中央和国家中央会议中被提及[3，4];截至2020年5月，我国开通的5G基站超20万个，工业互联网标识解析已经完成5个国家顶级节点、55个二级节点的上线运营，据国家工信部发布的数据，我国数据中心建设达到1844个……这些新基建的飞速发展为“互联网+医疗”提供了强劲有力的技术支撑。[4，5]

（三）“非接触式”检测技术的发展运用：“非接触式”检测技术的成熟与广泛应用支撑着“非接触式”诊疗的推进。以往，在医疗领域的“非接触式”检测大多体现在患者就诊之后的环节，如CT、MEG、MRI、PET等影像学检测，而在疫情期间，对患者的检测从医院内部延伸到了社会环境中的各个场所，在各大商场、火车站、飞机场等人流密集的公共场所，采用红外测温仪对人群进行体温监测。在具体应用中，除了早已普及的手持体温枪外，还出现了如百度Al多人体温检测系统这样的智能检测产品。

（四）“互联网+医疗”诊疗趋势：2020年初国家医保局和卫健委发布的《关于推进新冠肺炎疫情防控期间开展“互联网+”医保服务的指导意见》将网上就医纳入医保，随后，中央发布的《中共中央国务院关于深化医序保障制度改革的意见》明确了“互联网+医疗”等新服务模式的发展方向，为“非接触式”诊疗构建了政策基础6;新型基础设施建设以及一些医疗检测相关技术的逐渐成熟，构建了“云问诊”的技术基础。疫情期间，互联网医疗平台陆续推出在线问诊专页，超过200家公立医院提供新冠肺炎免费互联网诊疗或线上咨询服务。[6]“非接触式”诊疗成为“互联网+医疗”防疫乃至未来医疗预检的新趋势。

（五）医疗产品系统设计趋势：设计作为应对和预防疫病侵袭的一种手段，与社会和技术俱进。现阶段，公共医疗建设相关的设计探索与实践已有所积累，比如医疗产品服务系统设计对软件、硬件，服务平台的信息数据整合也已取得了一定进展。[7，8]在疾病的防治中，设计应该加强策略性和系统性思维，从疾病本身的特点出发，提升疾病检测速率，不论是“疫情防控常态化”下，还是寻常时期，对于疾病的早期筛查和减轻医护人员的负担都大有裨益。

二、非接触式诊疗系统设计

每种疾病都存在其独特的特征和筛查标准，我们选取高发于儿童群体的病毒性脑炎为切入点，对非接触式诊疗系统设计进行详细的阐述和分析，对设计在危重疾病中如何发挥效用进行研究实践。以下分别从病毒性脑炎病种及病症描述、病毒性脑炎的诊断标准与患者特征、智能预检系统设计等方面进行分析和推演：

（一）病毒性脑炎概况与其研究重要性：“病毒性脑炎是病毒侵袭脑实质或脑膜引起的一种中枢神经系统感染性疾病，它具有高致死率和致残率”。9据相关报告分析，病毒性脑炎还是手足口病中占最大比的主要并发症，而手足口病是儿童的常见病，具有高传染性。[10]作为高发于儿童人群的危险性极高的病种，病毒性脑炎虽然并非法定传染病，但其中一些病原体如肠道病毒是患者感染丙类传染病的主要媒介，具有较强的传染性。11]前期的预防与患儿检测效率显得极为重要，一旦贻误治疗时机，轻则留下癫痫、运动障碍、智力落后、肢体瘫痪等后遗症，重则危及生命。[12]

（二）病毒性脑炎诊断标准与患者特征：病毒性脑炎由于感染的病原体的不同加上个体之间存在差异，其发病的临床特征也存在差异，临床诊断需要与辅助检查相结合。目前，医学界对病毒性脑炎的诊断有如下标准：“1.至少具备1项脑实质损害的症状和（或）体征：（1）意识障碍;（2）精神障碍;（3）癫痛样发作;（4）神经系统缺损体征。2.还需至少满足以下条件中的2项：（1）前驱感染的证据;（2）头影像学检查证实脑实质受损;（3）异常EEG改变;（4）CSF检查异常。”[13]

结合相关研究资料可得出，病毒性脑炎的前驱症状以头痛、发热、意识障碍等为主。[14]借助新兴技术手段，如大数据、人工智能和专家系统，可以综合利用就诊排队时间，对患儿进行密切观察，从筛查上述临床症状和体征入手，对病毒性脑炎患儿进行预检，除了降低延误治疗时机导致的死亡率和致残率，减轻医护人员的工作压力，还能提升患儿与家属的就医体验。

（三）儿童脑炎智能预检系统设计：疫情期间，由于医护资源紧张，患其他病种的患者进入医院容易引起交叉感染，“互联网+医疗”这一“非接触式”诊疗的形式得到了迅速推广。根据前述的病毒性脑炎诊断标准，除了涉及微观的生物检验学与需要精密仪器参与的影像学，非接触式诊疗系统设计可以介入凭借经验诊断疾病的模块，协同现有人工智能、大数据、专家系统等技术与数据在前期筛查疑似患儿，优化就医环境（流程的、场景的），同预后康复等模块进行交叉融合研究，能大幅加速病毒性脑炎的诊疗周期。

1.儿童就诊对医疗机构服务的特殊需求：1）儿童看病通常“携家带口”，除了直接造成了医院拥挤，影响医院的正常秩序，家长对问诊要求高，求诊心切，为医患矛盾埋雷。2）现有医疗机构的服务呈现“通用化”、“成人化”，现代医疗服务中的儿童与成人的区分不明显，智能化服务带来的用户体验优化在儿童这一人群中不明显。3）儿童语言等生理功能发育不完全，在表述病情是容易出现信息缺漏或偏差，对看诊医生的观察和语言敏感性提出了高要求。

2.脑炎患儿就诊分析

（1）就诊现状：前期易被误诊为感冒。通过对病毒性脑炎患者进行就诊流程调研得知，与普通疾病的就诊流程不同的是，这一疾病在出现典型体征之前，其体温升高、头痛、呕吐等临床特征易与像感冒这样的疾病相混淆，从而贻误治疗。实际调查案例显示，一般患儿的就诊情况如下：患儿在发热三天后，家长带其就诊，患儿在没有出现明显的病毒性脑炎的特征之前，会有持续性的发热、头痛、意识障碍等症状，加上患儿表述不清，医生也可能会误诊为普通的感冒发烧对患儿进行治疗，然而，在患儿初期诊断为感冒后仍持续发热，并在约第八天降温后出现病毒性脑炎典型症状，家长再次带其就诊，诊断为病毒性脑炎，住院接受治疗。这期间会出现患儿多次复诊无好转甚至病情加重的情形，引发患儿自身和家长的焦虑以及对医院的不满，为激化医患矛盾埋下隐患。

（2）预检过程触点分析与解决方案。在预检过程中，医院、医护人员、患儿和家长、挂号APP互为利益相关者。患儿在出现前驱症状后在医院APP上挂号（触点1）;到达医院后进入等待队列（触点2）;与此同时，预检台护士对患儿进行体温、特征等初步检查与病情问询（触点3）;看诊时医生参考预检护士所得数据深入检查（触点4）是医疗机构服务系统中患儿参与的的四个主要触点，在实际情境中，这些提升了大部分患者就医体验的触点在脑炎患儿就诊旅程中却表现并不理想：

1）复杂体征表现下患儿疾病走向的评估偏差：前述患儿在预检过程中的1、3、4触点中可能会出现信息不对称导致误诊：在第1个触点的执行过程中，由于患儿的症状不明显、病情自述不准确以及患儿家长缺乏这一特殊疾病的相关知识，在挂号时难以确定所需科室;而在第3、4个触点中的薄弱环节则在于由于患儿与家長的记忆偏差与表述偏差，医护人员在短时间内难以准确梳理病情发展脉络，造成误诊。

2）精神异常特征下患儿个体的情感需求：由于病毒性脑炎对大脑神经中枢造成的损伤，患儿在就诊时对环境的敏感性大幅提升，就诊体验的下降尤其体现在前述四个主要触点中的2、3触点中。在第2触点中，虽然网络挂号已经大幅缩短了等候时间，然而因其怕生、易焦虑、头痛、恶心等神经系统受创后的应激反应使时间在其个人空间中相对延长，缺乏相应的安抚触点作为抵消会让患儿在等待中十分煎熬。频繁的动态变化的环境的刺激下会加重患儿焦虑情绪，引发后续的头痛与紧张，在第3触点中，护士与患儿的接触检测则再次降低了患儿的就医体验。

对诊疗系统进行宏观综合分析，引入系统化服务设计思路逐个解决以上触点中产生的问题，可以大大提升诊疗体验和效率。我们将医疗机构服务系统的时间起点提前至患儿和家长决定求医之前，系统由患儿求医前的体征和体温的“非接触式”监测（对应优化前述第1触点）、等候队列中的患儿体温和患病情况信息收集（对应优化前述第2、3触点）、信息处理与反馈（对应优化前述第4触点）三部分组成（如图1）。

3.“陪伴天使”智能预检系统。针对上述脑炎患儿就诊中存在的问题和各触点的分析，结合“非接触式”检测技术，我们对预检过程进行了系统化的设计：

（1）系统架构。“非接触式”监测提升求医前患儿家长对患儿病情的认识，为医生提供良好的病情发展参考，减少误诊的概率（如图2）。

1）患儿求医前的“非接触式”监测：借助人工智能技术、红外测温技术，以公共区域的摄像头（投放在街道的治安监控摄像头）为载体，联动对患儿进行追踪和体征、体温信息的捕捉。患儿家长登录APP进行患儿身份验证，患儿基本信息导入借由APP上传至云平台，系统即开始对患儿的体征、体温信息进行“非接触式”监控。这部分系统为后续信息处理与反馈提供了患儿病情信息来源，以扩大医生对患儿病情的可视范围，从而提高看诊的准确率。

体征监测：系统借助摄像头联网技术，通过人脸识别患儿身份信息并进行追踪，应用人工智能技术通过摄像头的联动图像捕捉与处理对患儿的体征信息进行分析上传至云端大数据系统。

体温监测：通过患儿家长手机摄像头对患儿进行红外测温，经由APP将体温数据上传至云端大数据系统。

2）等待队列中的体温和患病情况信息收集：在这部分系统中，以贴合患儿审美以及精神需求的产品（“陪伴小天使”）作为载体，借助红外体温识别技术对患儿继续进行体温监测;同时应用表情捕捉技术近距离精确捕捉患儿的面部表情、神态;应用语音识别技术对患儿进行智能病情问询并上传。通过减少患儿与外界动态接触，以及对预检产品在色彩、形态上进行低龄化、柔和处理，达到安抚处于队列中的患儿的作用，避免了前述第3触点中由于可能出现的护士与患儿之间的接触不当导致的后者焦虑的加重。

3）信息处理与反馈：对前述信息的收集与处理经由专家系统的分析，对病情进行可能发展的疾病方向的指数评估，并在APP和前述预检产品中的护士台模块（即“监控大脑”）显示屏上的等待队列图表中可视化地呈现队列名次、患儿病情综合指数（指数越低状况越差，越倾向判定为病毒性脑炎）以及头痛、发烧、意识异常等病毒性脑炎典型体征（如图3）。让患儿和家长、护士、医生各方及时了解患儿病情状况，避免第3、4触点

中对患儿进行重复问询带来的烦躁、不安情绪的加重以及由于前后患儿症状信息传达偏差和遗漏导致的误诊和漏诊。由此减轻患儿和家长的焦虑情绪，提升医生对患儿病情信息了解的广度与深度，提升看诊效率。

在患儿看诊结束后，医生通过向专家系统上传看诊结果，扩充完善专家系统库的建设。

（2）产品体验：患儿挂号之后，便可到护士台领取“陪伴小天使”其装载红外感应摄像头，能监测患儿体温，记录患儿肢体动作、面部表情等，这些信息将实时传输到后台大数据库进行比对分析，完成患儿病情预检。与此对应的是供护士台操作的“监控大脑”，监控患儿各项指标和排队系统信息。一个“监控大脑”可以和多个“陪伴小天使”相连，组成“陪伴天使”帮助医院工作人员实时监控患儿的各项指标，圆润可爱的外形又能同时兼顾抚慰患儿就医时的焦躁情绪（图4、5）。一旦患儿端的“陪伴小天使”采集到例如“颈强直”等脑炎患儿常见的特殊肢体特征数据，经过与数据库比对呈现异常，就将提示各方，及时跟踪病情发展。

（3）APP设计：在家长协助录入患儿身份信息和其他基本信息后，患儿家长借助移动设备上搭载红外测温模块的摄像头对患儿体温进行持续监控（如图6），家长可以在预检APP中随时查看患儿的各项指标，在病毒性脑炎体征指标均高于正常值，呈现病毒性脑炎倾向时对家长进行提示（图7），根据所在位置，按距离远近和科室匹配度智能为患儿家长推荐医院和科室（图8），挂号成功后还可在APP中实时查看患儿病情变化，当出现紧急情况，系统将患儿在等待队列中的位次提前（图9）。

（4）智能预检系统设计的意义：针对儿童病毒性脑炎在预检阶段筛查患儿作系统化设计，其意义不光在于充分利用了赴诊途中及排队候诊的时间，化“无效时间”为“有效时间”，极大程度提升了“看诊”的准确性、减轻儿科医生的看诊负担，同时也能更直观和客观的累积相关临床医学资料，从而反过来帮助医生对此病种更好更深入地进行研究和总结，正向推动该病种的医疗水平。另外，本设计也可以在日后结合其他病种的研究，进行模块替换或增设，帮助医院迅速复制到多种病种的预检筛查中“陪伴天使”借助设计提高了医疗环境下预检阶段的准确性，智能地实现了重病患儿优先就诊，极大提高了患儿预检的效果，概念提出后，社会也给予了很大的关注和肯定，《新民晚报》《上海科技报》《今日头条》都曾对“陪伴天使”进行相关报道。

结语

疫情的冲击打破了原有的社会生活的秩序，许多行业“重新洗牌”，而灾难背后不全是负面的消息，归零也意味着快速淘汰那些影响前进的陈旧事物，加速社會各领域的转型，以迎接新的美好时代的到来，“互联网+医疗”与非接触式诊疗在疫情期间的飞速普及就是典型的例子。基于此，设计在跨学科领域的研究，尤其是设计与医疗交叉领域应该从“物”的重心转向基于新基建展开的系统性的产品服务体系设计这一方向，以在疫情期间乃至疫情过后的新的阶段更充分地体现设计的价值。

基金项目：本文为2020年度上海理工大学教师教学发展研究项目（项目编号：CFTD203045）的阶段性研究成果。

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