人因因素与麻醉操作：医疗器械的魔力

“人因工程学（或人因因素）是关于理解人与系统要素交互的一门科学学科，也是通过理论、原理、数据和方法应用于造福人类和优化系统整体性能设计的专业。”

在医疗领域的人因研究可追溯到20世纪初——例如，引入了手术室护士，减少在手术中为定位工具所花费的时间。人体工程学和人因因素的应用本身就是广泛的和多学科的融合，但真正连结各学科的是对设计的关注。设计的组织结构、系统、环境、工具、信息资源以及设备都息息相关。

提及医院医疗器械的设计，需要进行可用性工程的认知已相当普及。可用性工程优化了与人因因素相关的设备设计，例如，开发了利于操控、安全使用和避免错误使用的设备。这方面的最好的例子与麻醉实践操作有关，因为可用性工程过程可以发挥巨大的积极作用，麻醉实践操作一旦失败，代价往往很大。以麻醉手推车为例（下图），尽管为病人提供麻醉的原则已被理解和临床实践证明，但与麻醉设备的互动总是不可预测的。

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麻醉史

去理解现代语境我们需要回顾历史。英国最早的麻醉手术之一发生在1846年伦敦的高尔街。手术由弗朗西斯·布特医生和詹姆斯·罗宾逊、罗伯特·利斯顿共同完成。在浸泡在乙醚中的海绵周围临时搭建一个简易装置，乙醚在下滴的过程中被气化，通过一根挠性管被吸入，蒸气在装置的底部被浓缩收集。

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早期的观察研究表明室温对麻醉的效果有直接的影响。这一见解在后人进行设计改进时加入了以变温水浴调节效果。这是医疗实践、设计和工程携手共进的绝佳案例，今时今日这一过程一再被重复 – 对现有实践进行观察，并将观察结果反映在设备设计，测试和评估中。

早在19世纪中期，蒸汽是通过喉管被吸入，随着时间的推移，该过程已演变成将一根管子插入气管。插管就是把管子插入气管的过程。管子可能有一个套囊，当管子处于正确位置时需要打开套囊充气。管子可能有不同的曲率和柔度。最重要的是不能在麻醉过程中损坏管子。管子放置在正确位置极为重要。这整个过程为我们提供了一个很好的案例研究，因为管子插入的过程必须在一定的时间内完成，并且有专家的判断和技能。

麻醉与医疗器械设计

作为工效学家，我们尽力理解此类实践应用过程，为支持安全有效的工作进行设备设计。观察临床医生操作一个手术可以帮助我们理解这其中影响和优化系统的优先因素。比如用于管理插管和气道的因素就可能包括：患者的姿势、使用的导管大小和类型、导管的引入/插入方式、是否可提供可视化等。当然我们也假设有各种复杂困难的情况，例如：气道阻塞、弱可视化/难以找到正确的位置。不同的病人的个体差异导致气道的大小和形状各不相同，所以导管的推进方式会面临不同的挑战。另外我们还需考虑选择的设备和医院其他系统的交互。

由于这些原因，我们与从医人员紧密合作，包括观察性研究—使得工效学家从实验室环境中脱离出来，在实际环境中了解其中的生态效度并从中受益。通过进行这类研究，我们可以相对应地进行分析、排序和构思。观察性研究至关重要，是对上文中的设备而言尤其如此，因为有时细微或不明显的因素为我们提供了最大的改进机会。

刺激

因此，工效专家不仅考虑了设备本身的设计，还有对辅助系统的设计。就上述所讨论的案例，研究表明，导致医疗伤害可能是由计划错误、任务分配、情景意识缺乏和/或未能预见困难所造成的。自20世纪70年代以来，麻醉师一直在进行常规训练和演习（很像他们在航空业的同龄人）。麻醉相关的设备设计的改进也在与时俱进。一个典型的可用性工程过程考虑使用的各个基本方面（如，用户知晓设备是没有损坏、无菌的、可以正确组装等），但我们预见了更明显的趋势，即考虑与结构设备相关的更广泛的因素，例如，任务因素（设备如何融入整体计划）、组织因素（设备如何与医院流程交互）和患者因素（如何选择适合的设备）。模拟和培训包括的场景有正常和异常，并考虑了实践中涉及的技能、规则和知识。其中一部分与设备相关（例如，插管的处理），一部分是超出设备范围之外的（选择正确的管道）。这就是为什么在实际操作过程中出现正常和异常的情况。当然我们有多种方式方法可以实现这个目标。我们可以通过与临床专业人员的合作，确保我们的想法是有益于手术，我们也可以通过现有的手术视频去比较过去和现在的做法，来了解有哪些操作有可取之处。

麻醉师也有机会获得一系列令人难以置信的技术。例如，有一些方法可以利用模拟环境、虚拟现实和增强现实来教授和培训麻醉师。这类培训包含各种形式的反馈和测试过程。我们也可以使用模拟来为一个既定设计应用引入富有挑战性的场景——类似的案例，即是航空业将尝试使用一种新仪器设计来实现困难着陆的情境。对于既定的设计，我们可以使用现代技术在各类形式的挑战场景中对设备进行测试。

结论

工效学家认识到设备的操作而出现的失误大多数是因为系统内出现了错误，而非用户本身的操作，所以优化设备的设计成为重中之重。在某些程度上。医疗设备的开发过程 – 也是医疗人员和不同的技术人员共同合作的结果。就麻醉操作来说，医疗器械的改良有效避免程序/进程的错误。就像我们如果想制作一艘不沉的船，在实际过程中会遇到不同的问题。我们需要考虑急救设备之外更广泛的因素，例如相应的政策，流程和培训。手术操作的成功越来越取决于技术的发展，所以医疗设备的生产商也逐步成为医疗手术操作的相关者。