徐俊麗，郝洛西，崔哲

(1.同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院，上海 200092;2.蘇州大學建筑學院，江蘇蘇州 215123)

引言

醫(yī)療空間環(huán)境直接影響病患的情緒及康復速率。其中，光環(huán)境是一個重要影響因素［1］。目前，我國醫(yī)院的光環(huán)境設(shè)計以功能照明為主，偏向照度、色溫、眩光等技術(shù)指標;對于使用者心理和生理方面的研究還有待深入。本研究基于調(diào)研發(fā)現(xiàn)，照明方式不當、色溫偏高等光照問題，引發(fā)病患負面情緒。為此課題組設(shè)計并應(yīng)用了LED媒體界面，探討光照對病患負面情緒的緩解作用。

1 光環(huán)境與負面情緒

1.1 負面情緒對病患的影響

負面情緒導致人體交感神經(jīng)亢奮，引起血壓上升、心率增加，客觀上增加了心臟負擔［2］。Barbara等人 (1998)［3］研究表明，負面情緒與心血管病發(fā)病率具有相關(guān)性。Hoen等人 (2010)［4］調(diào)查研究表明，抑郁癥作為典型的負面情緒，與心血管發(fā)病率有極強的相關(guān)性。A Rosengren等人 (2004)［5］對52個國家、24767位被試進行了國際跟蹤調(diào)查，結(jié)果顯示，負面情緒人口的心肌梗死發(fā)病率為普通人的1.55倍，即負面情緒與心血管疾病有很強的正相關(guān)性。張艷等人 (2010)［6］采用綜合醫(yī)院焦慮抑郁量表 (HAD)對80例住院心血管疾病患者進行調(diào)查，結(jié)果表明:心血管疾病與情緒障礙常常共存，使心血管病患保持良好的心理狀態(tài)在臨床上顯得尤為重要，對穩(wěn)定病情、促進康復具有重要的意義。

1.2 光照刺激對情緒的影響作用

光照刺激通過視覺通路 (visual forming system)與非視覺通路 (non-visual forming system)作用于視網(wǎng)膜［7］，對人體影響表現(xiàn)出多樣性與復雜性，不僅產(chǎn)生視覺現(xiàn)象，還對情緒和行為產(chǎn)生影響［8－9］。Prabu Wardono等人 (2012)［10］使用數(shù)字情景模擬、主觀問卷評價的方法，以光、色彩和裝飾為變量，針對被試的感知、情緒以及社交行為進行實驗研究。結(jié)果表明，光環(huán)境對使用者情緒的影響最為顯著。Boyce等人 (2003)［11］研究顯示，不同類型的光環(huán)境可以影響被試情緒，而情緒的變化進而影響被試的行為與表現(xiàn)。McCloughan等人 (1999)［12］指出，日常室內(nèi)照明對使用者的情緒產(chǎn)生了系統(tǒng)性的影響。Hilary等人 (2006)［13］歸納了醫(yī)院不同空間屬性對光環(huán)境的需求，并指出光環(huán)境可以改善醫(yī)院空間體驗，不僅影響患者康復速率，同時與醫(yī)護人員工作效率呈現(xiàn)出相關(guān)性。針對光環(huán)境與負面情緒關(guān)系的研究，飛利浦研究中心［14］通過對病房光環(huán)境的改造，以照明方式、照度、色溫、光色為變量，對病房光環(huán)境與住院病患情緒的關(guān)系進行了一系列研究，結(jié)果顯示，良好的光環(huán)境有利于提高住院患者的正面情緒。我國針對醫(yī)院光環(huán)境與病患情緒的研究工作相對較少。戴德慈 (2014)［15］提出，醫(yī)療建筑水平的提升離不開光環(huán)境的構(gòu)建，并強調(diào)醫(yī)院光環(huán)境應(yīng)以病人為中心，除滿足病人的生理需求，還應(yīng)關(guān)注心理需求。曹峰 (2012)［16］針對醫(yī)院建筑照明設(shè)計的特殊性，就門診、候診區(qū)域、病房區(qū)域、檢查室區(qū)域、手術(shù)室區(qū)域以及其他區(qū)域的照明設(shè)計及要求進行了分析，并提出照明設(shè)計措施。徐莽(2007)［17］特別針對病房進行了深入研究，并從仿生、色彩、人機界面的角度提出床頭燈單元的設(shè)計方案。此外，郝洛西 (2012)［18］參加了中國第29次南極科學考察，在長城站與中山站對科考隊員情緒進行了干預實驗研究，結(jié)果表明，彩色光對極地科考隊員的情緒具有積極作用。

綜上所述，光環(huán)境與負面情緒關(guān)系密切。我們倡導的醫(yī)院健康光環(huán)境，不僅需要滿足視覺功效，還應(yīng)具有積極的情感效應(yīng)。因此，如何利用LED照明技術(shù)，將健康照明應(yīng)用于醫(yī)院，舒緩病患的緊張情緒及壓力，具有重要的現(xiàn)實意義。同濟大學郝洛西教授課題組自2012年9月以來，與上海市第十人民醫(yī)院共同開展了醫(yī)院健康光環(huán)境的研究，特別針對心內(nèi)科進行了跟蹤觀測［19］。結(jié)果顯示醫(yī)院光環(huán)境現(xiàn)狀存在眩光 (吸頂燈直接照明、夜燈出光角過高等)、照明模式單一、色溫過高 (6000K)等問題，導致病患產(chǎn)生一定的負面情緒。因此，創(chuàng)造健康的醫(yī)院光環(huán)境，使病人保持良好心理狀態(tài)及正面情緒尤為重要，對于穩(wěn)定病情、促進健康有重要意義。

2 醫(yī)用LED媒體界面在上海市第十人民醫(yī)院心內(nèi)科的創(chuàng)新應(yīng)用

上海市第十人民醫(yī)院心內(nèi)科有50多年的歷史，目前已發(fā)展成為一個門類齊全、醫(yī)療技術(shù)雄厚的綜合性臨床科室，可常規(guī)開展心臟介入的相關(guān)類別手術(shù)。介入屬微創(chuàng)手術(shù)，病患局部麻醉，意識清楚，心理壓力較大。近年來，隨著半導體照明技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，LED逐漸應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域，將先進的醫(yī)學技術(shù)與優(yōu)質(zhì)的光照環(huán)境巧妙結(jié)合，可以改善病患的負面情緒。

因此，我們引入醫(yī)用LED媒體界面作為輔助治療手段，改造上海市第十人民醫(yī)院心內(nèi)科的光環(huán)境，希望營造一種輕松舒適的氣氛，達到緩解病人緊張情緒，放松心情的目的，同時提高醫(yī)護人員的工作效率，保證手術(shù)的正常進行。

2.1 醫(yī)用LED媒體界面的原理

醫(yī)用LED媒體界面，通過特殊的構(gòu)造及控制系統(tǒng)形成一定的光照刺激，擬緩解病患的負面情緒。

首先，醫(yī)用LED媒體界面基于半導體照明及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，使得數(shù)字媒體界面更易實現(xiàn)，更具優(yōu)勢。其次，LED光源色彩豐富、體積小巧、易于控制，由人工光構(gòu)成視覺信號，傳遞信息，從而實現(xiàn)表皮。此外，它通過軟件程序的數(shù)字化編排，對圖形、視屏等視覺內(nèi)容進行顯示和表達，使得醫(yī)用LED媒體界面更具藝術(shù)性和技術(shù)性。

醫(yī)用LED媒體界面建立了病患與醫(yī)院手術(shù)室空間的聯(lián)系。因此它不僅要考慮具體的照明技術(shù)，還需要從病患的視覺角度出發(fā)，考慮LED媒體圖像的亮度、色彩、圖案、尺度等諸多要素，并從室內(nèi)空間環(huán)境效果的角度對照明器具、建筑構(gòu)件、材質(zhì)及表象內(nèi)容進行一體化設(shè)計。

2.2 醫(yī)用LED媒體界面的設(shè)計應(yīng)用

2.2.1 應(yīng)用場所

圖1為光環(huán)境改造之前的心導管手術(shù)室。圖2為光環(huán)境改造之后的心導管手術(shù)室。平面尺寸為7800mm×8400mm，南面?zhèn)却?，大型?shù)字減影血管造影儀安置在導管室的中間位置，頂棚采用傳統(tǒng)石膏板吊頂。手術(shù)過程中，患者采用臥式姿態(tài)，視線主要面向天花板。因此，課題組使用LED媒體界面模塊 (600mm×600mm)替換原有石膏板吊頂，吸引病患注意力，緩解負面情緒，同時也減弱大型醫(yī)療設(shè)備帶給病人的緊張感和壓迫感。

圖1 改造前的心導管手術(shù)室Fig.1 The operating room for cardiac catheterization before renovation

2.2.2 構(gòu)造系統(tǒng)

醫(yī)用LED媒體界面，其構(gòu)造系統(tǒng)由低像素均質(zhì)的LED基層、光介質(zhì)層以及圖像承載層構(gòu)成，這三層共同作用，產(chǎn)生獨特的藝術(shù)效果。

1)LED基層是由間距為40mm×40mm的LED發(fā)光點陣構(gòu)成，LED發(fā)光點陣的功率為200W/m2，刷新頻率≥1920Hz，LED的出光角 (水平視角與垂直視角)均≥120°，通過LED控制器控制LED發(fā)光點陣的亮度、色彩變化。

圖2 改造后的心導管手術(shù)室Fig．2 The operating room for cardiac catheterization after renovation

2)光介質(zhì)層是重要的成像因素，需要專門進行圖像設(shè)計和實驗?zāi)M才能保證最終的效果。光介質(zhì)層上隨機開設(shè)有多組透射紋路，每組透射紋路包含多個直徑不同且同心設(shè)置的不封閉圓形紋路，每個不封閉圓形紋路由多道相互不連接的弧形透光縫構(gòu)成。在設(shè)計過程中，我們綜合考慮了尺寸、密度、材料等，并反復進行實驗與對比。

首先，考慮到病患的平躺狀態(tài)，眼睛至媒體界面的視距在2～2.5m之間，實驗確定每個不封閉圓形紋路的直徑控制在一定范圍內(nèi)，保證實現(xiàn)光的多縫干涉，產(chǎn)生多變的視覺效果，同時避免超尺度、過于密集的圖案給病患造成視覺壓力。其次，在光介質(zhì)層的選擇方面，經(jīng)過多種材料的對比后，最終決定使用剛度好、延展性強、質(zhì)量輕的鋁板，力圖在保證成像質(zhì)量的同時減輕重量。光透過鋁板的縫隙射出，通過漫透射和折射在圖像承載層上形成媒體界面像素的視覺形象。

3)圖像承載層應(yīng)采用透光或半透光特性的面板材料。經(jīng)實驗對比，最終確定為半透明乳白亞克力板，其優(yōu)質(zhì)的光學特性能很好的控制光線的漫透射與折射，呈現(xiàn)出柔化的圖像。

綜合考慮心導管手術(shù)室吊頂?shù)母叨龋牧系奶匦?，醫(yī)用LED媒體界面的厚度、重量及散熱，成像清晰程度等因素，我們經(jīng)過了反復推敲并最終確定LED基層、介質(zhì)層、圖像承載層三者之間的間距。

2.2.3 控制系統(tǒng)

醫(yī)用LED媒體界面的電源開關(guān)與手術(shù)室內(nèi)總電源開關(guān)并聯(lián)，方便操作使用?？刂泼姘逶O(shè)置了多欄菜單，分別調(diào)控LED媒體界面的開關(guān)、光色、亮度等參數(shù)。針對不同病患人群，還特別設(shè)置了七彩模式及動態(tài)模式。所有模式可提前預制，并存儲在面板內(nèi)可拆卸的SD卡中，用于替換及更新，具有操作簡易、設(shè)置人性化、替換方便等優(yōu)點。

2.3 醫(yī)用LED媒體界面的光照模式

醫(yī)用LED媒體界面，可以依照病患或醫(yī)護人員的具體需求而設(shè)置，結(jié)合智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)光色、亮度、圖案的變化，營造出輕松舒適的空間氛圍，使病患在手術(shù)過程中既保持平靜情緒，又避免引起過度興奮。

2.3.1 光色設(shè)置

色彩不僅具有視覺認知，同時對人的思維活動、心理情緒也產(chǎn)生影響。每種色彩都有不同的屬性，而這些屬性可以引發(fā)人的不同情緒。

考慮到病患在手術(shù)過程中的心理壓力較大，醫(yī)用LED媒體界面提供了不同的光色設(shè)置。不同顏色的光帶來不同的心理感受，而且光的強弱和顏色可以由病患根據(jù)自身喜好來選擇。這在病患與環(huán)境之間建立了互動，使他們不再處于被動的位置，從而降低對醫(yī)院環(huán)境的恐懼程度。如圖3所示，針對不同病患人群，醫(yī)用LED媒體界面的光色設(shè)置如下:

1)老年人。隨著年齡的增長，人的視覺器官像其他一樣，衰退的比較明顯。相對于年輕人而言，瞳孔的光通量能力下降，視覺敏感度降低，對明暗度的適應(yīng)時間加長。經(jīng)調(diào)查表明，他們更偏愛明亮的暖色調(diào)。柔和的米色調(diào)等溫暖、淡雅的色彩，對于老人緩解心理壓力，身體心理治療及恢復有明顯的幫助。因此，針對老年人的視覺特征及心理，我們營造一種恬靜、舒適、自然的光環(huán)境。

2)中、青年人。依據(jù)英國紐卡斯大學的研究(208名被試，含37名中國人)顯示，女性偏好藍色和粉色，而男性大部分偏好藍色。藍色系有助于保持鎮(zhèn)定平靜的心情，粉色象征著關(guān)愛與慰藉。此外，綠色象征著生命、青春、新生，可以幫助病人消除疲勞，調(diào)節(jié)視覺功能，還可以中和視覺殘像，讓醫(yī)生保持清楚的對比度。所以醫(yī)用LED媒體界面的光色設(shè)置，結(jié)合男女性別、喜好等特點進行選取。

3)少年、兒童。由于他們的生理發(fā)育和思維都處于初級階段，對于色彩的需求最為強烈，尤其是飽和度高的色彩。此外，他們對于外界信息非常感興趣，一般來說，注意力的集中時間較短且易轉(zhuǎn)移。因此，在少年及兒童病患的手術(shù)過程中，我們設(shè)置了動態(tài)彩色光來吸引他們的注意力，幫助舒緩壓力。

圖3 不同年齡、性別病患的光色設(shè)置Fig.3 Light color for different age and gender

關(guān)于中國病患在心內(nèi)科導管手術(shù)室環(huán)境中對于光色偏好的實驗研究，課題組正在進行中。

2.3.2 亮度設(shè)置

亮度是空間給人的第一印象。從心理學、視知覺角度來說，光線明亮的空間給人寬闊、安全、明朗的感受，適合人們的工作學習。光線較暗的空間給人安靜、溫馨的感受，適合人們消遣放松;而光線過暗的空間，卻讓人感到壓抑、恐懼、情緒低落。

在醫(yī)用LED媒體界面的調(diào)試過程中，我們主要根據(jù)術(shù)后病患、醫(yī)護人員的主觀評價，以及課題組的現(xiàn)場試驗綜合確定屏幕亮度，如表1所示(數(shù)據(jù)在一般照明開啟，無影燈關(guān)閉的情況下測得)。界面亮度還需與室內(nèi)功能性照明用燈、數(shù)字減影血管造影儀顯示屏以及室外日光亮度相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)眩光、光幕反射等問題，保證各項醫(yī)技操作的順利進行。據(jù)訪談及問卷反饋結(jié)果，LED媒體界面對手術(shù)無影響。此外，醫(yī)用LED媒體界面的亮度還考慮了不同人群的視覺特點進行調(diào)節(jié)。如老年人眼睛晶體的屈曲性降低導致近看東西困難，并且由于傳導圖像的神經(jīng)細胞的老化，導致視力一定程度的下降，所以針對老年病患時，可將屏幕亮度提高一些，而針對中青年與少年兒童病患時，亮度設(shè)置為適中。

表1 亮度與眼位照度Table 1 Luminance and eye illuminance

2.3.3 圖案設(shè)置

醫(yī)用LED媒體界面，除了設(shè)置光色、亮度的變化，還可以為病患提供變化豐富的圖案。針對病患在手術(shù)過程中的緊張情緒，圖案提取大自然中具有象征意義的畫面，讓病人有美好的聯(lián)想，達到放松的效果。此次上海市第十人民醫(yī)院心內(nèi)科導管室的光環(huán)境改造，經(jīng)多次實驗對比，最終采用了象征美好情感的玫瑰花圖案。

此外，我們還制作了仰望天空、樹木、熱氣球等圖案，更加符合病患在手術(shù)過程中的視看角度，用于LED媒體界面中間光介質(zhì)層的替換，如圖4所示。根據(jù)不同病患的心理狀態(tài)和特點，選用不同的圖案，對于分散注意力、緩解緊張非常有效。

圖4 圖案設(shè)置Fig.4 Different patterns

3 結(jié)語與展望

隨著醫(yī)療理念的不斷發(fā)展，人們對醫(yī)院不再簡單定義在治療疾病的功能層面，更加注重人性化、情感化的需求。醫(yī)用LED媒體界面在上海市第十人民醫(yī)院的創(chuàng)新運用是一次具有積極意義的嘗試。目前，我們針對病患進行了后期跟蹤與調(diào)查，根據(jù)自我報告證實的確可以緩解緊張情緒。下一階段工作中，課題組將定量探討醫(yī)用LED媒體界面與病患情緒的關(guān)系:1)不同波長的單色光對不同年齡、不同性別患者情緒的影響作用;2)定量分析醫(yī)用LED媒體界面各參數(shù) (表面亮度、變化周期、刷新頻率等)對病患情緒的影響;3)人性化控制模式。從而優(yōu)化前期試制的醫(yī)用LED媒體界面，并為推廣醫(yī)用LED媒體界面提供技術(shù)參數(shù)支持。

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