关于护士使用“大脑”工作区文件的认知工作分析研究学术报告

本研究由Austin F. Mount-Campbell（就职于Christiana Care Health System），Kevin D. Evans，David D. Woods，Esther M. Chipps，Susan D. Moffatt-Bruce和Emily S. Patterson（后五位均来自The Ohio State University）共同完成。该研究论文《Value and Usage of a Workaround Artifact: A Cognitive Work Analysis of “Brains” Use by Hospital Nurses》发表于*Journal of Cognitive Engineering and Decision Making*期刊，于2019年刊登。

一、研究的学术背景

本研究属于人因工程学（Human Factors Engineering）、医疗信息学以及认知系统工程学（Cognitive Systems Engineering）的交叉领域。尽管电子健康档案（EHR）已在医院广泛普及，但临床工作者，特别是护士，对纸本认知工具（Cognitive Artifacts）的依赖依然根深蒂固。认知工具，根据诺曼的定义，是指用于保持、显示或操作信息以服务于表征功能、并影响人类认知表现的人工制品。在医疗环境中，这类工具作为外部化的知识，对护士的理解、推理和决策至关重要。当这些工具的使用方式偏离了制度规定的既定工作流程时，它们便成为一种“工作区”（Workaround）。

工作区的存在，揭示了“想象中的工作”（Work-as-Imagined）与“实际完成的工作”（Work-as-Done）之间的差距。研究专家实践者使用认知工具作为工作区的原因，有助于发现现有系统中的不足，提升系统的韧性（Resilience）。先前研究已发现，注册护士（RNs）普遍依赖于一种被称为“大脑”（“brains”）的非正式、手写、个性化的纸质表格来执行其认知工作。护士们需要花费每班次约30分钟来创建“大脑”，这一现象明确指出了当前的EHR系统未能完全满足护士的临床工作流需求，特别是在快节奏、时间紧迫的环境中，护士需要快速获取病人信息概览并管理多项任务。因此，本研究旨在通过实证方法，深入理解护士“实际完成的工作”，分析其自行生成的认知工具“大脑”的价值与具体使用方式，从而揭示当前EHR系统从护士视角存在的缺陷，为下一代EHR及医疗信息技术（HIT）的设计、实施和工作流程改进提供基于证据的指导。

二、详细的研究工作流程

本研究是一项描述性的、有明确目的的针对性观察研究，数据收集于2015年和2016年。

1. 研究设计与场地：研究获得了俄亥俄州立大学机构审查委员会（IRB）的批准。研究地点选自两家医院（一家大型学术医疗中心，一家社区医院）的四个住院病房单元，以确保能接触到多样化的急症护理患者。四个单元包括心血管过渡护理单元、心血管外科患者长期住院单元、普外/烧伤/眼科单元以及骨科/神经/创伤单元。两家医院使用相同的EHR系统。研究采用人因工程中的情境设计方法和传统民族志学视角，通过直接观察来获得对“实际完成的工作”的真实理解。

2. 参与者招募与数据收集：研究招募了20名在职注册护士，采用目的性抽样和便利抽样相结合的方式，并考虑了护理经验年限、性别和班次（白班/夜班）的多样性。数据由一名受过民族志观察训练、拥有人因工程学背景的研究人员收集。该研究人员在每班次开始前15-30分钟到达，并跟随护士进行为期4小时的观察（从早上7点或晚上7点开始）。共进行了39次观察，总计156小时。

3. 数据收集方法：

   • 实地笔记：研究人员手写记录护士的活动、工作流程、访问EHR的时机和原因，以及“大脑”在整个班次前4小时的使用方式。
   • 摄影记录：在患者交接班完成后以及4小时观察期结束时，分别对每位患者的“大脑”进行拍照，以捕捉其随时间发生的变化和更新。研究共收集了161名患者对应的322张“大脑”照片。
   • 机会性访谈：在观察过程中，研究人员会进行非正式访谈，以澄清“大脑”上版面布局、内容、格式的意图，以及护士不遵循既定流程的原因。

4. 数据分析方法：

   • 定性分析：采用自下而上的迭代定性分析方法。首先，结合实地笔记分析每张“大脑”照片的格式、布局和信息内容及其随时间的变化。分析揭示了“大脑”在空间上聚类为两个区域：“标题”（Header）和“主体”（Body）。
   • 编码系统开发：采用扎根理论方法建立编码本。首先由一名研究人员进行初步编码，然后由第二名研究人员随机选取10%的“大脑”内容使用初始编码本进行独立编码。通过讨论解决编码差异，对编码本进行微调并最终确定。
   • 信度检验：为确保编码系统的可靠性，使用随机选取的20%的“大脑”样本进行编码者间信度检验，确认其具有可接受的信度（Cohen’s kappa = 0.94）。
   • 数据分析：所有数据最终由一名研究人员使用最终确定的编码本再次进行分析。

三、研究的主要结果

1. “大脑”的普遍使用程度：在观察的20名护士中，有19名（95%）使用“大脑”作为工作区工具来支持交接班和后续护理工作。仅有一名护士使用EHR生成的报告摘要（且仅使用其第一页）。所有护士（20/20）都为每位患者亲手创建并使用了个性化的纸质认知工具。绝大多数护士（15/20）将其称为“大脑”，少数（5/20）称其为“报告单”。几乎所有护士（19/20）都会在口头交接班期间在“大脑”上添加或更新内容。

2. “大脑”的格式、布局与持久性：分析发现“大脑”主要有三种格式：（1）完全手写在空白纸上（占60%的护士）；（2）在手写的个人打印表格或科室通用表格上添加内容和注释（35%）；（3）在EHR打印报告上进行手写注释（5%）。通常每页记录一名患者，但布局各异。所有“大脑”均包含一个独立的标题区域和一个主体区域。这些“大脑”在患者出院或不再由同一护士护理后即被销毁。

3. “大脑”标题的信息内容：“大脑”的标题区用于标识患者及其关键信息。所有“大脑”都包含病房号（100%），绝大多数包含患者姓名（95%）、年龄（90%）、代码状态（85%）和主治医生姓名（80%）。而性别、医疗记录号（MRN）和社会安全号（SSN）则很少或未被包含。

4. “大脑”主体的信息内容：主体部分包含结构化的临床数据。最常见的内容类别包括“按需”（PRN）药物及时间表（85%的护士使用）、既往病史（80%）、出入量（70%）。在观察期间，更新最频繁的内容类别包括按身体系统（呼吸、心脏、皮肤等）记录的系统状态、计划活动、评估发现、生命体征数据和实验室结果（更新患者比例在14%至21%之间）。值得注意的是，与“按需”药物相比，记录常规计划用药的护士更少（50%），且更新频率较低（13%）。护士们表示手写记录所有常规用药信息耗时且易变，她们更信任EHR中的用药系统和条形码核对功能。

5. 手写注释的含义：所有护士在观察期间都至少更新或注释了一位患者的“大脑”。这些手写注释具有特定的含义和功能，主要包括：（1）强调重要性（如圈出关键信息）；（2）指示变化（如使用箭头符号）；（3）使用紧凑速记（如用“R”表示右臂）；（4）标记待办事项（如在标签下划线）；（5）标记事项已完成（如划掉已完成的活动缩写）。

四、研究的结论与意义

本研究证实，即使在成熟EHR系统实施多年后，纸质“大脑”作为工作区认知工具，仍在所有被观察的护理单元中被护士广泛且深入地使用。研究揭示了“大脑”相较于EHR系统能提供更高价值的两个核心功能：

1. 支持临床即时性：为护士提供患者状态的“快照”概览，使护士能够在无需立即登录和导航EHR系统的情况下，快速响应患者或其他医护人员的即时信息需求，并进行高效的口头交接班。
2. 支持个性化活动管理：通过手写注释，灵活地跟踪和管理正式医嘱、自我识别的临床及非临床活动，以动态、可视化的方式组织和优先处理班次内的各项任务。

这些发现表明，当前EHR和HIT系统在设计上未能充分支持护士“实际完成的工作”，特别是在提供即时、可定制的概览视图和灵活的任务管理工具方面存在缺口。基于此，研究为未来HIT设计提出了具体建议，例如：设计可自动填充数据的、每患者单页的“快照”视图作为EHR默认登陆页面；允许添加非正式的、个人短笔记或注释功能；开发允许护士轻松设计个性化电子“大脑”模板的工具等。同时，研究也指出了过度依赖“大脑”的潜在风险，如信息更新延迟可能导致情境意识下降、患者信息意外泄露风险以及护士花费时间创建“大脑”的机会成本。因此，理想的解决方案是将“大脑”的高价值功能整合到电子系统中，在提升效率和安全性的同时，保留其对临床工作流的适应性支持。

五、研究的亮点

1. 重要的发现：首次通过系统性的实证观察和认知工作分析，深入、细致地量化并定性描述了护士“大脑”这一普遍现象的具体使用模式、信息结构和功能价值，明确了其支持“临床即时性”和“个性化活动管理”两大核心功能。
2. 方法的严谨性与创新性：研究巧妙结合了人因工程学的情境设计方法和民族志学的直接观察法，通过长时间的现场观察、摄影记录和机会性访谈，获取了真实、丰富的第一手数据。采用迭代的扎根理论方法进行定性分析，并进行了严格的编码者间信度检验，保证了研究结果的可靠性和有效性。
3. 研究对象的特殊性：聚焦于一线临床护士这一“尖锐终端”用户群体，他们的工作实践直接关系到患者安全和医疗质量。通过分析他们的适应性策略（工作区），反向揭示了官方系统（EHR）设计的“脆弱性”与不足，为“以用户为中心”的医疗信息系统改进提供了极具操作性的实证依据。
4. 理论与实践的紧密结合：研究不仅验证了认知系统工程中关于“工作区”、“想象中的工作”与“实际完成的工作”等理论概念在医疗环境中的具体表现，更将分析结果直接转化为对未来EHR/HIT设计的 actionable 建议，具有很高的应用价值。