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这不是火箭科学

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“哥伦比亚”号和“挑战者”号航天飞机的失败不仅仅是技术上的失败,也是美国宇航局贬低安全的文化的结果。当我们看到航天飞机的失败时,我们怎么能确定实验室不是在做同样的事情?

哥伦比亚号和挑战者号灾难的教训

在危机和战争的年代,2003年2月1日哥伦比亚号航天飞机的解体,是困扰美国的一系列不幸中的又一个悲剧。但即使是这一可怕的事件,也很快被伊拉克战争和随后的血腥占领所掩盖。从那时起,关于航天飞机如何以及为什么失败的分析就被淹没在混乱之中,淹没在战争、政治、预算短缺的故事中,以及通常占据新闻主导地位的名人废话中。因此,里克·d·赫斯德、威廉·c·麦库尔、迈克尔·p·安德森、大卫·m·布朗、卡尔帕娜·舒拉、劳雷尔·布莱尔·索尔顿·克拉克、伊兰·罗蒙等人的名字不太可能进入公众的视野。

哥伦比亚号灾难并没有夺走7位为太空计划和科学奉献生命的人的生命,它可能给美国对载人航天飞行的积极追求画上了句号。鉴于美国宇航局暴露的问题和解决问题所需的资源,由于缺乏资金和政治意愿,整个美国宇航局的计划可能会枯萎。

哥伦比亚事故调查委员会于2003年8月26日发表了报告,这份报告是一份非同寻常的分析和反省文件。调查委员会拒绝将他们的报告局限于一个单一的、简单的失败。相反,他们不仅对技术缺陷进行了彻底的分析,还对导致技术错误发生的组织缺陷进行了彻底的分析。事实证明,美国国家航空航天局的管理文化对航天飞机的损失负有同样的责任,因为实际的泡沫撞击发生在升空后81.7秒。通读这份报告,你会发现NASA的文化与医疗保健行业的主流文化有着令人不安的相似之处。

“许多事故调查在确定原因时犯了同样的错误。他们找出坏掉或发生故障的部件,然后找出与技术故障关系最密切的人:错误计算分析的工程师,错过信号或拉错开关的操作员,没有倾听的主管,或做出错误决策的经理。当因果链仅限于技术缺陷和个人失败时,旨在防止未来发生类似事件的后续响应也同样有限:它们旨在解决技术问题,替换或重新培训负责任的个人。这种纠正会导致一种错误的、潜在的灾难性信念,即根本问题已经解决。”[1]

“这不是火箭科学”,曾经是我们的俗语,用来赞扬我们太空计划的惊人成就,同时谴责地球上有更简单的解决方案但仍未解决的问题。不幸的是,现在似乎连我们的火箭科学家都不如从前了。但现在,当我们声称我们的行业不是火箭科学时,我们可能是在试图与他们的失败拉开距离。

但从哥伦比亚号的灾难中,我们不仅要吸取美国宇航局的教训,而且要吸取所有行业的教训。我们从事医疗保健的人应该好好研究这种失败的原因以及对患者安全的影响。如果我们忽视这一点,我们自己和我们所服务的病人都将面临危险。

原因很简单

2003年2月1日,哥伦比亚号航天飞机在试图着陆时在半空中解体。同年8月27日发布的《哥伦比亚号事故调查报告》详细阐述了事故的具体原因:

“哥伦比亚号及其机组人员损失的物理原因是左翼前缘的热保护系统出现了裂缝,这是由一块绝缘泡沫造成的,它在发射后81.7秒从外部燃料箱的左两脚架坡道部分分离,并击中了机翼附近的增强碳-碳面板的下半部分。在再入时,热保护系统的这个缺口允许过热的空气穿透前缘隔热层,并逐渐融化左翼的铝结构,导致结构减弱,直到增加的空气动力导致失去控制,机翼失效,和轨道飞行器的解体。这次解体发生在飞行状态下,按照目前轨道飞行器的设计,机组人员是不可能存活的。”[2]

17年前,挑战者号航天飞机在发射过程中爆炸,原因是助推器火箭接头上的o形环密封失效。

从简单的技术角度来看,泡沫冲击和o型圈失效几乎没有共同的特征。然而,失败的背景有很多共同之处。最引人注目的是,NASA早在挑战者号和哥伦比亚号的致命飞行之前就意识到了这两个缺陷。在挑战者号爆炸之前,已经有9次o形环失效。在哥伦比亚号灾难之前,至少有七次泡沫撞击。[3]然而,尽管知道这些缺陷,在这两种情况下,管理部门都继续让航天飞机飞行。事实上,即使在对哥伦比亚号最后一次飞行中的泡沫撞击提出担忧之后,管理部门仍然认为对任务的安全没有威胁。

预算和进度压力

从1992年到2000年,“更小、更快、更便宜”是NASA及其首席行政官丹·戈尔丁(Dan Goldin)推崇的口号。当政治家们欢呼太空计划的成功时,他们削减了40%的预算[4]。由于没有明确的授权,美国宇航局不得不从航天飞机项目中掠夺资金,以资助其他项目,如国际空间站,尽管空间站需要更多的航天飞机飞行来建造空间站。

在资金压力下,NASA开始将大部分工作外包给承包商,同时开始削减其安全项目。人们认为安全可以降低,因为承包商将承担安全责任。安全计划中的多个职位被分配给同一个人。剩下的安全项目员工发现他们的工资依赖于他们应该监督的项目,这导致了不可避免的利益冲突。

在公开场合,NASA官员一遍又一遍地宣布安全的重要性。然而,董事会发现“裁员发出了其他信号”。精简和精简,几乎不会被员工忽视,传达了一个信息,效率是一个重要的目标....与上世纪90年代NASA“更快、更好、更便宜”的座右铭和大幅削减安全人员的举措相结合,效率成为一个强烈的信号,而安全则是一个微弱的信号。”[5]

莎莉·莱德,前宇航员和第一位进入太空的女性,参与了挑战者号和哥伦比亚号事故的调查。关于NASA的预算压力,她是这样说的:“‘更快、更好、更便宜’应用于人类太空计划时,并不是一个有效的概念。这是一种虚假的经济。同时拥有这三者是非常困难的。选择你最喜欢的两个。对于人类太空飞行,你最好也加上“安全”这个词……”[6]

由于资金问题和与资金相关的政治压力,NASA必须不断证明它的投资是有价值的。发射成为向国会表明在太空计划上花费的数十亿美元是值得的一种具体方式。“NASA从一个研发机构转变为一个企业,时间表、生产压力、最后期限和成本效率目标上升到技术创新和安全目标的水平。“[7]

NASA的高层很快开始被业务经理占据,而不是技术工程师。航天飞机曾经被称为“发展”飞行器,这意味着它可以飞行,但还没有完全准备好迎接黄金时间。在新的管理文化下,航天飞机成为一种“可操作”的运载工具,这意味着目标是尽可能多地挤出操作(即发射)。因此,像o形环侵蚀和泡沫撞击这样的小缺陷并没有被视为对航天飞机飞行的严重威胁,而是作为常规操作的一部分被容忍。由于这些都不是“严重”的缺陷,修复它们会延误飞行,所以航天飞机将带着它们飞行。“稀缺的资源被用来解决更严重的问题,而不是泡沫撞击或o形环侵蚀。”[8]管理层完全打算最终修复这些小缺陷,但只是在满足发射计划之后。

Sally Ride再次提供了见解:“....如果高层管理的目标是“更快、更好、更便宜”,这就会向下渗透,它会把重点放在会议安排、改进做事方式和成本上。多年来,它给人的印象是预算和进度是最重要的事情。”[9]

这不是火箭科学……

  • 医疗保健是否已经进入了一个效率和成本比质量更重要的时代?
  • 为了提高效率和成本,管理层是否用技术专长来交换业务培训,而不是在技术培训的基础上增加业务培训?
  • 当实验室外包方法验证责任和其他任务时,我们是否假设我们的供应商为我们提供了我们需要的质量?如果我们的供应商不这样做,我们是否保持自己的技能来区分和执行必要的服务?
  • 实验室里“事半功倍”的方法与“更快、更便宜、更好”的咒语有什么不同吗?医生想要更快还是更好的检查?医疗机构是否希望实验室运行得更便宜或更好?
  • 我们是否知道“更快更便宜”的成本节省与由于质量差的测试结果而导致的返工成本相比如何?
  • 医学实验室的科学家已经被技能较低的技术人员所取代了吗?高层管理人员是否了解实验室的质量控制问题,还是只知道说说而已?

偏差归一化

“挑战者”号和“哥伦比亚”号事故调查委员会都提出了类似的问题:为什么美国宇航局在“哥伦比亚”号致命发射前几年就知道存在泡沫碎片问题,但仍然继续让航天飞机飞行?为什么美国宇航局在挑战者号发射前几年就有o形环侵蚀问题,还继续让航天飞机飞行呢?

答案是,这些错误在多次发生后被“正常化”,直到管理人员甚至工程师自己开始相信这些缺陷是常规的和可以接受的。戴安·沃恩在她详尽的书中挑战者号的发射决定(芝加哥大学出版社,1996),为这种行为创造了一个生动的短语:“越轨行为正常化”。

当航天飞机最初设计的时候,没有考虑到泡沫碎片从主燃料箱上掉下来撞击机翼的可能性。也没有考虑到在寒冷的温度下,助推火箭上的o形环可能会收缩和腐蚀。当这些事件第一次发生时,设计原则就被违反了,“但是在第一次事件发生后,在这两种情况下,工程分析得出的结论是,设计可以承受这种损害。这些工程师决定实施临时修复和/或接受风险,然后飞走。对于o型圈和泡沫塑料来说,第一个决定都是一个转折点。它建立了一个接受而不是消除这些技术偏差的先例。“[10]

随着更多的泡沫撞击的发生,工程师们现在接受了这些问题作为航天飞机的预期行为。航天飞机继续飞行的事实进一步证明了这些错误是可以接受的。如果在飞行过程中发生泡沫撞击,那就证明它不是一个严重的危险,因为它没有使航天飞机坠毁。所以这些错误甚至不再被视为错误。它们已经变得“常态化”——泡沫撞击现在被认为是航天飞机升空的正常部分。随着时间的推移,越来越大的泡沫撞击是可以容忍的,因为以前的撞击没有造成问题。所以当致命的泡沫碎片击中哥伦比亚号的左翼时,它被认为是一个小问题,会在航天飞机着陆后修复,尽管事实上它是迄今为止撞击航天飞机最大的碎片之一。

事实上,越轨行为的常态化打破了NASA的安全文化。他们陷入了滑坡,容忍越来越多的错误,接受越来越多的风险。如果一切都可以忍受,一个对象又如何?管理部门开始要求提供错误会导致航天飞机坠毁的证据,而不是提出正确的相反要求:提供航天飞机没有受损的证据。由于没有足够的资源来测试和证明航天飞机确实受到了最后一次泡沫撞击的伤害,NASA剩下的安全工程师们实际上是沉默了。

在挑战者号调查期间,诺贝尔奖得主理查德·费曼(Richard Feynman)曾把航天飞机的发射比作俄罗斯轮盘赌。尽管这种说法言过其实,但并没有太离谱。NASA的管理人员故意冒这个险。他们认为风险很低或为零,但他们甚至没有做过计算,以了解风险有多大。他们不断挑战极限,却不知道极限到底在哪里。由于不断挑战极限,悲剧几乎不可避免。

这不是火箭科学……

  • 我们是否因为知道测试结果不可能是完美的,就在实验室里容忍更多的错误?
  • 重复控制是否已成为任何失控事件的常见反应?
  • 控制限度是否被人为地“扩大”了?
  • 我们是否进入了一个分析错误不再被认为重要的时代?对分析前和分析后错误的强调是否使我们认为不再需要担心分析错误?
  • ISO是否将错误术语改为“不确定性”,以模糊实验室错误的关注和重要性?
  • 比起犯错,接受“不确定”不是更容易吗?

给实验室的教训:将来会有哥伦比亚号/挑战者号吗?

“我们认为,复杂的系统几乎总是以复杂的方式失败,我们认为将复杂性和弱点简化为一些简单的解释是错误的。”事故调查往往只把失败归咎于复杂过程的最后一步,而对这一过程更全面的了解可能会揭示,更早的步骤可能同样有责任,甚至更有责任。本委员会认为,除非执行本报告中提出的技术、组织和文化方面的建议,否则在减少另一次事故发生的可能性方面将不会取得什么成就。“[11]

我们从事医疗保健的人可以假装发生在NASA的事情不可能发生在我们身上。但医疗保健行业与NASA有一个共同的核心特征:安全。虽然它经常没有说出来或没有说出来,但医疗保健和载人航天飞行的主要关注点是安全。正如古老的希波克拉底誓言所规定的那样,医学的根源是“不伤害”。同样,当肯尼迪总统为美国国家航空航天局设定最高目标时,它不仅仅是把一个人送上月球,而是把一个人送上月球把他平安送回家

这种对安全的核心关注使NASA和医疗保健行业在各行业中独具一格。预算和最后期限主宰着每一家企业,这是不可避免的,但大多数企业的失败都是财务上的,而不是致命的。当我们将太空计划和医疗保健纳入常规商业模式时,我们挤掉了安全。其他企业可以“挑战极限”而失败,而不会造成严重后果——产品或服务卖不出去,他们倒闭,员工,有时是ceo丢了工作。在我们的领域里,挑战极限可能会致残或致人死亡。

事实仍然是,实验室医学不是“火箭科学”,但仪器和测试过程的技术复杂性和复杂性正在不断增加。实验室医学面临着越来越大的压力,以满足医生和病人的需求为幌子,生产更便宜、更快的结果。正确的结果不应该优先考虑吗?

通读《事故报告》,你会发现美国国家航空航天局(NASA)的文化失败,以及当前医疗保健领域的趋势和态度,都有惊人的相似之处。当然,医疗保健的风险与美国宇航局的风险一样高。航天飞机每年将数十人送入太空,而数百万人每天都要接受医疗保健系统的治疗。正如国际移民组织的报告所警告的那样,大约有4万到9.8万人的死亡可归因于医疗体系的失灵。

截至2003年,航天飞机已经执行了112次飞行任务。其中两次任务以灾难性的方式结束。仅基于这两个数字的粗略计算显示,错误率为1.7%,即六西格玛指标为3.7。我们在实验室已经知道我们的一些过程的Sigma指标远低于3.7。单是这一事实就应该让我们深思。

在医疗保健方面,我们的失败不像航天飞机爆炸那样引人注目,但它们更为普遍和频繁。这些故障会随着时间的推移而发生,在一些情况下,这些故障的可能根本原因会被掩盖和隔离,它们分布在大量的患者群体中,并将责任分散到多个医疗保健专业人员中。但不可否认的是,我们的失败影响了很多很多人。我们应该从火箭科学家的失败中吸取教训,并确保我们自己的做法不会重蹈覆辙。

参考文献

  1. 哥伦比亚事故调查委员会报告,第一卷,2003年8月,第177页。可在以下网址下载http://caib.nasa.gov
  2. CAIB报告,执行摘要。
  3. 唐纳德·库蒂纳将军,摘自《纽约时报新分析》2003年8月27日第16页。
  4. 《新闻分析》,大卫·e·桑格,《纽约时报》2003年8月27日第1版。
  5. CAIB报告,第199页。
  6. 采访,纽约时报,2003年8月26日,p.F2。
  7. Howard E. McCurdy,“NASA技术文化的衰落”,《太空政策》,1989年11月,第301-10页,引自aib报告第198页。
  8. CAIB报告,第200页。
  9. 采访,纽约时报,2003年8月26日,p.F2。
  10. CAIB报告,第196页。
  11. 同上,董事会声明。
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