纳入·聚合——中美转化医学中心功能体系解析

裴立东，张姗姗，林之刚

转化医学中心是指近年来应转化医学研究模式需求而兴起的一种医疗建筑类型。转化医学萌芽于1990年代，并真正兴起于21世纪初，核心理念在于将基础医学研究与临床治疗相结合，打破基础医学、临床医学、药物研发和预防医学之间的障碍，建立起各环节之间的更加紧密、更加便捷的联系。医学上简单归纳为“Bench to Bedside（B to B）模式”，即“从实验室到病床”[1]。这种模式最本质的要求便是多重与医疗相关的功能组分有机的结合，同时各个组分之间必须具有便捷性、合理性和时效性。现行的医疗建筑由于临床与基础研究的分离，已不能高效地迎合转化医学模式的流程需求，所以转化医学平台是未来医疗建筑的一个主要发展方向。

转化医学中心的建设起源于美国，自2006年起，美国在国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）开始统筹建设转化医学中心，从政策上推广这种新型医疗建筑平台的普及。组织模式方面，分别从职能协作和医学流程的角度探寻转化医学中心建设的依据，对建筑载体设计提供了宏观指向和区块划分思路；工程实践方面，美国前沿的医疗建筑设计单位积极实践转化医学中心的设计方法，如美国HKS建筑事务所整合临床、科研、建筑、设备等专业团队，在全球多个地区进行了转化医学模式下的医疗建筑设计实践，对转化医学中心的功能与空间组织有着深入的见解。总体来讲，美国的转化医学中心理论研究与实践经验最为丰富，建筑模式最多，建筑数量最大，建设速度最快。我国转化医学中心起步较晚，但发展速度很快，各类转化医学机构也在迅速建立，然而在设计理论研究方面不尽完善。本文则是基于中美两国转化医学中心的对比，探求一种更加适应于其在中国发展的功能体系。

1 建设概况简述

自2006年，美国在国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）的倡导与投资下，开始在全国各地建立转化医学中心，以促进转化医学模式的健康发展。与此同时，NIH专门成立“国立转化医学促进中心”（National Center for Advancing Translational Science， NCATS）来统一安排和规划这些转化医学中心的建设。由于转化医学中心属于一种新型的医疗建筑类型，NCATS在统筹建设的过程中，也对其建筑模式进行了多重探索。总体上来讲，一类是依托于现有的医学院、医院、研究所、制药公司等进行资源整合，重新分配，对原有建筑平台进行改造或扩建，从而满足转化医学的客观要求；另一类是新建的独立转化医学中心建筑，遵循转化研究与治疗流程重新建立建筑载体的功能空间框架，从根本上迎合了转化医学模式的特点。美国转化医学中心的建设，首先会在宏观层面构建一个统领性质的转化医学机构，制定较为完善的转化医学发展政策与转化医学中心建设的计划。随后在国家级转化医学平台的统筹下，依托医学院、医院、制药企业、研究院等分级建立各地区转化医学中心实体。

我国为了引入先进的理念，加速转化医学模式的普及与发展，继欧美等国家之后也开始了依托医学院、医院建立转化医学中心的热潮。较早的是2009年湖南大学湘雅医学院建立的湘雅转化医学中心；同年影响较大的是上海交通大学医学院建立的专门针对儿科疾病的转化医学中心；2010年北京协和医院成立转化医学中心，并与美国密歇根大学签署成立转化医学联合研究所，在中国转化医学的发展以及转化医学中心的建设中具有标志性意义。随后，很多医学院、医院都依托自身的优势专业自发地成立转化医学中心，但部分转化医学中心缺乏总体的规划和部署，形成于原优势学科的膨胀性扩张，建设理念上有很大的不明确性，没有切实迎合转化医学模式的需要。因此，这些转化医学中心实际对医疗模式的促进作用并不明显，这也表明我国转化医学中心的建筑功能体系尚需完善才能适应转化医学的发展。

2 组织模式探析

转化医学中心归于医疗建筑，但由于转化医学模式对自身承载平台提出了新的需求，导致其组成要素与当代医院建筑既有重合交叉的部分，也有个性化拓展。这种新的建筑模式当前尚无针对性的设计理论体系，或需从转化医学相关的组织模式来探寻建筑设计思路。

2.1 CASTs协作模式

美国国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）于2013年提出了“未来工作路线图”，并组织各地转化医学中心构成CASTs（catalyst）协作网，提出了以“学-企-研-疗”为核心的职能协作组织模式。该模式倡导多职能、多学科的交叉，从3个方面着眼促进转化医学模式的发展：首先，开展转化研究，打破基础研究与临床治疗之间的障碍，促进临床新问题的解决速率；其次，推进制剂研发与临床治疗的结合，将药物的试验与生产整合到医疗流程当中，完善基础科研成果向临床应用转化的职能衔接；再次，领域内广泛交流转化科研成果，培养临床实践与科研技能并重的新型医学人才。

基于上述目标，CASTs协作模式意在推进建设一种以实验研究、临床治疗、教育培训、精细护理、制剂研发、资金支持为基础构建转化医学平台，以促成转化医学模式各环节的紧密衔接。从建筑设计的角度分析，该模式每一个具体的职能都对应着自身的载体需求。因此，可以根据职能特征推演转化医学中心的功能空间组成（图1）。

2 Westfall模型及转化医学中心功能推演

3 章鱼模型及转化医学中心功能推演（1-3绘制：作者）

2.2 Westfall模型

Westfall模型[3]同样是在美国国立卫生研究院推动下进行的转化医学平台建设研究。该模型由韦斯特福尔（Westfall JM）及其团队提出，实质上是定位了转化医学模式中核心流程的组织模式，更加具体化的、有针对性地解释转化研究、治疗、培训、推广等环节的操作需求，同时在操作层面，该模型阐释了依次递进的3个主要环节。

第一环节将基础研究成果用于少数受试患者，通常为病例研究和前期临床实验，检验反馈疗法或制剂成果的可行性与被接纳性，此环节重点在于初步临床诊断的精确性，技术与制剂实验条件的完备性，以及二者之间时空关联的紧密性。因此，一方面包含技术实验和制剂实验的综合实验中心成为必需，同时配备适当规模的制剂生产空间；另一方面为了保证初期受试者的疗效与安全，在病房组团引入观察室、监测室、应急处理室等功能空间，形成高规格的前端护理区。

第二环节承接初期的研究成果，将其用于较大规模的受试患者，通常为观察性研究和中期临床复验，在保证新疗法和新药物安全有效的前提下，对其进行扩大验证与效果优化。该环节由于受试者数量增加，与之相对应的中端护理区也需扩大规模，但成果的优化使得安全性提升，密集布置的观察室和应急处理室可以适量减少，整合布置。

第三环节旨在处理实验性疗法与临床应用疗法的衔接关系，将新技术与新药物应用于广泛群体，检测其普适性价值，并关注其在临床实际应用当中的问题和阻碍，同时在确保可实施性的前提下，完成转化研究成果的传播与推广。此环节由于受众人群的急剧增加，并基于新疗法和新药物的安全性保障，对应的末端护理区可在中端护理区的基础上进一步简化，形成与当代医院常规护理单元相似的功能空间模式；另外该环节担有成果传播推广的职能，故应在整体的功能框架中植入教育培训区。经由对以上3个环节各自需要的分析，可推导出Westfall模型下的转化医学中心功能空间需求（图2）。

2.3 章鱼模型

中国深圳转化医学研究与发展中心的专家团队，通过实践经验积累提出“对整个转化医学流程进行梳理以建立好的转化医学基础设施的先决条件”[5]，并基于此理念构建了关于转化医学载体建设的 “章鱼模型” （图3，AB段）。该模型要求医学研究机构、医疗临床机构和制剂企业进行联合，同时建议医疗本体之外的企业资金提供支持，以及政府施行管理职能。模型主体包含一个统筹中心和若干职能分支，统筹中心负责组织工作，对作为分支的转化医学的机构单元进行整合调节，这些分支包括医院、科研单位、医学院校以及相关企业（图3，BC段）。转化医学机构单元组织关系的确立可以引出其所对应职能部门的组织关系（图3，CD段），进而推演出转化医学中心建筑平台的主体功能构架（图3，DE段）。

但是，章鱼模型在宏观层面迎合了转化医学运行的要求，对于建筑设计细节却不能反映出具体的指导意见，导致建筑功能单元的进一步落实无法进行。对比来讲，我国关于转化医学中心设计的相关理论已在宏观的职能部门组合层面提出了正确的指向，美国除了以CASTs协作模式指导职能组织外，更是在医学流程层面引导了细化功能分区以及空间组合模式，这对于我国未来转化医学平台中的建筑设计走向有着非常现实的借鉴意义。

3 典型案例循证

转化医学中心处于初期发展阶段，设计理论有待持续完善，当今的平台建设都处于摸索阶段，通过实践来寻求最优化设计。中美两国的转化医学中心迅速增长的过程中，也出现了一些代表性的案例，从不同的角度迎合了转化医学的发展需求，值得探讨分析。

3.1 凤凰城儿童医院

美国亚利桑那州的凤凰城儿童医院（图4）由HKS建筑事务所设计，集医疗服务、转化研究、健康保健及儿童和青少年疾病预防于一体，是全美顶级的综合型儿童医院之一。由于用地限制，医院采用集中式布局，整座楼高11层，各医疗功能区竖向叠加，裙房之上整体设计成屋顶花园，在有限的用地空间内营造了宜人的景观环境。

凤凰城儿童医院在功能构建（图5）方面从以下以下几点突出了转化医学的治疗需求：首先，裙房三层引入转化研究区，纵向上紧接下层门诊区，以院主攻的肿瘤科为例，该区负责对患者个体病症进行针对性监测与研究，包括承载RT跟踪、SPD探测等一系列专业监测研究手段的空间，这也是转化研究与治疗的核心区之一；其次，紧邻转化研究区的北侧布置前端护理区，保证了转化研究与治疗的空间贴合性，该区是病房、观察室、监测室、紧急治疗室等多种独立空间组合而成的特殊护理区，同时病房中还会设置专业体征监测设备，以保证全天候提取患者的身体指标；再次，在五层住院区单独划分出西侧空间，用于转化治疗的中端护理，五层及以上的其它空间则为常规护理单元，同时承接转化治疗的末端护理，这种护理空间的安排模式亦是考虑转化治疗模式对各层级转化护理区的需求，而做出的空间层次差异化处理；此外，该院还增设志愿者招募中心、医疗教育和培训中心等，用于转化研究与治疗的人员招募和治疗方案的推广，与核心医疗空间相辅相成，形成较为完善的适合转化医学模式运行的功能体系。

3.2 宾夕法尼亚大学转化医学中心

宾夕法尼亚大学转化医学中心（图6）成立于2006年，随着2012年的斯米洛研究中心完工及后期扩建，其功能配备日趋完善。该研究楼依托旧有的综合医院，与之功能互补，满足了转化医学临床与研究并重的功能需求，使其“从实验室到病床”的转化医学流程变得更加便捷合理。

当前宾大转化医学中心可以分为较为明确的四个组成部分：佩雷高级医疗中心、病房楼、南楼和斯米洛转化研究实验楼，4栋楼分区明确，相互配合（图7）。佩雷高级医疗中心建设最早，包括门诊和医技。西侧的斯米洛转化医学实验楼与南楼是完全按照转化医学研究与治疗需求加建的核心部分。实验楼包括专科实验区和开放实验区，开放实验区是照应了宾大转化医学中心的多样的研究方向，可以根据不同学科的需求进行空间重组；靠近实验区设有生物样本库和实验材料库，供实验研究使用；二层南侧为大型报告厅，靠近转化实验区，专门用于转化医学知识的传播与培训。南楼主要提供转化医学早期研究阶段所需的“转化护理空间”，即Westfall模型的前端护理区与中端护理区，为患者提供休养活动的空间，并便于研究人员对其进行病理观察，以及各种生理指标的数据采集，提供于实验楼，形成基础研究与临床治疗的直接联系。东侧病房楼为常规的护理单元，一方面承接佩雷高级医疗中心的患者，同时也应对Westfall模型第三环节，为转化研究与治疗提供末端护理区。

3.3 四川大学转化医学大楼

中国的四川大学转化医学大楼（图8）于2016年方案中标，位于四川省成都市四川大学华西校区西南角，是一座综合集成、开放共享、灵活多变的生物治疗转化医学中心，也是近年我国转化医学中心建设开始注重建筑平台设计的代表，它一改早期转化医学中心完全依靠于综合医院为载体的模式，为转化医学中基础研究与实验环节提供了独立专用的空间场所。

该转化医学大楼主体功能用于基础研究与实验，服务于整个转化医学模式当中核心环节，楼体高达20层，一、二层主要是通高的公共大厅与交通空间，自三层以上以各类实验空间和办公区为主导（图9）。平面中央设置开敞实验区，为不设隔断的大空间形式，一方面有助于多学科之间的联合实验，无缝衔接各研究环节，另一方面能够对未来的功能调整提供便利的发展余地；开敞实验区的一侧分隔成若干独立空间，主要用于专项实验、实验辅助和对空气洁净度有较高要求的研究活动，如制剂试验室、杀菌室、辅助室、库料房等，与开敞实验区共同组成了转化研究与实验的主体平台，同时该区布置了预留空间，也是考虑到未来转化医学的发展与更多学科的加入；开敞实验区的另一侧是员工办公区，包括独立办公、开场办公和会议室，用以满足研究人员日常的非器械工作需求以及各研究成果的交流活动。

4 美国风凰城儿童医院外观及内景（摄影：作者）

5 美国凤凰城儿童医院平面功能分区示意（绘制：作者）

6 宾夕法尼亚大学转化医学中心外观

7 宾夕法尼亚大学转化医学中心平面功能分区示意图

表1 转化医学模式相关功能要素提取与整合

8 四川大学转化医学研究楼外观及内景（图片来源：http://www.kaoder.com/?m=thread&a=view&fid= 64&tid=426418)

9 四川大学转化医学研究楼平面功能分区示意图

四川大学转化医学大楼策划阶段即考虑到转化研究与实验是承接于临床治疗，其职能需要与医院相互配合，这种思路完全契合转化医学模式的平台需求，但与美国宾夕法尼亚大学转化医学中心相比，转化医学大楼尚未与华西医院形成空间上的融合关系，也就是没有将基础研究与临床实践构建起直接的时空关联，所以从该层面来讲，美国转化医学中心的功能融合思路是我国未来平台建设的重要着眼点。

4 功能体系建构

转化医学相关理论和各类型典型案例的分项研究，已从不同的角度映射了转化医学中心功能框架的发展趋向，将这些分析结果进行提取整合，并按照转化医学模式的逻辑归纳关联，可形成一套分区明确、主次合理、关联得当、组织有序的转化医学中心功能框架体系。

4.1 功能纳入

转化医学中心设计尚处于探索发展阶段，不同理论所映射的功能组成以及实际案例所体现的功能空间设置都各有差异，但都从不同层面和程度上迎合于转化医学模式的内在需求。新功能元素的引入，是以当前成熟的医疗平台为依托发展转化医学的基础条件，并根据转化研究治疗流程，考虑医学技术条件，提供必要的功能空间。

CASTs协作模式与Westfall模型所推演出的转化医学中心功能组成，着重强调了实验研究区、制剂生产区以及教学办公区。实验研究区是转化医学最核心的功能需求之一，前述3个案例设计都有体现，可细分为各学科技术实验室与制剂实验室，分别用以研究病理与治疗药物，同时该区也需配备实验库料房、生物样本库等辅助空间；制剂生产是小批量的，可以在转化医学中心内部完成，同时由于转化医学模式所要求的时效性，药物生产在自身平台内完成也是提升转化治疗效率的重要环节，川大转化医学楼在制剂生产方面，形成了以准备室、杀菌室、洁净室和小型制剂生产车间为空间组团的制剂生产区；教学办公区的设置旨在传播转化研究成果，宾大转化医学中心对为此专门划分了包含培训教室、会议室和大型报告厅的培训区。以上功能在纯临床治疗的医疗机构当中往往处于边缘或是被忽视的地位，但却是转化医学向医疗建筑设计的重要着眼点。

Westfall模型在推演转化医学中心的功能设置方面则更加具有针对性，完全自转化医学模式出发，尤其对转化研究区和护理区进行了细化分类：临床实验区、基础实验区、前端护理区、中端护理区、末端护理区等，这些功能大部分需要对载体空间进行全新的设计，也有部分功能可以依靠原始医疗空间进行替代。宾大转化医学中心和川大转化医学楼对实验区都作了功能空间的细化，如开敞与独立的区分、联合与专用的区分等，使实验空间的利用更加合理高效；美国两实例在护理区分级方面有着相似的思路，转化治疗的前期护理由于带有试验性质，其过程需要进行严密的体征监控与指标提取，需要对护理区进行更高层次的定位，即前端护理区，每个护理病房都按照病理特征安置专业检测仪器，并配以监控室、观察室等，鉴于护理等级较高，综合型护士站可以撤销，代之以小型多点的医护办公室，必要时连带设置紧急处置室；中端护理区用于患者体征稳定但仍需进行跟踪治疗的阶段，整体的护理级别降低，配套空间可根据需求简化；转化治疗后期，患者体征稳定恢复，可以移至末端护理区，一般可依托住院楼的常规护理单元。此外，据Westfall模型所阐述的转化治疗的测试性，辅助性的志愿者招募区和心理辅导区也是促进转化医学模式高效运行的重要功能，前者保证受试患者在进行治疗前能足够地认识治疗过程的各个环节，后者保证其治疗过程中的心理状态得到有效的调整。

章鱼模型较为宏观，对于新功能引入的推演一方面强调了基础实验区与教育培训区的重要性，另一方面则集中在职能部门的组织以及服务的重要性上，或可对办公职能产生一定影响，但依托医院办公区来进行设计，不会改变总体的功能关系。

将以上分析结果进行归纳，提取与转化医学模式密切相关的功能要素，可以得出运行所需载体的主体功能集合（表1）。

4.2 功能聚合

转化医学中心引入的功能与各类传统医疗空间的结合需要遵循一定的逻辑关系，要厘清设计思路，还必须对其进行严谨地分区与组合。医院建筑的功能是公共建筑中最为复杂的类型之一，而新兴的转化医学中心属当代医院建筑的延伸和扩展，融合了临床治疗与基础研究的双重职能流程，并要求二者在功能上相互配合，密切联系，这使得功能的复杂性与矛盾性更加突出。临床治疗部分可以遵循当代医院的功能模式，以门诊区、医技区、护理区为主导，由于该部分设计理论尚已成熟，本文不再具体讨论，基础研究区本身的空间组织及其与临床治疗区的结合方式才是当前转化医学中心建筑设计的关键问题。宾大转化医学中心和凤凰城儿童医院的功能框架较为完备，临床治疗和基础研究结合紧密，基本符合Tn模式所阐释的流程，对本问题的研究具有很大的借鉴意义；川大转化医学楼以实验研究为主，细化功能的组合方式更加明确，对实验区的具体空间关联模式提供了很好地思路。

首先，作为转化医学中心核心区之一的实验研究区，其地位与门诊、医技等相当，并与之联系紧密，所以在总体功能区的布局方面，实验研究区应与门诊区、医技区直接关联，以保证患者由初步诊断到转化治疗的连贯性。其次，药物研发后反馈到临床验证之前会涉及药物生产，与该环节密切相关的制剂实验室和制剂生产车间必不可少，从功能分区的角度，制剂实验室可以归为实验研究区，便于与技术实验的成果互动；制剂生产车间路径上应与制剂实验室便捷连通，但鉴于二者工作性质存在区别，设置独立分区能够有效减少污物、噪音等影响。再次，转化医学流程中的护理层次较多，前端护理区处于最高层级，护理服务最为全面，应与医技区、实验研究区紧密连系，以保证受试患者未稳定期的转化治疗效率与安全；接受中端护理的患者体征较为稳定，属转化治疗的巩固期，该阶段的器械治疗开始弱化，但体征指标的监测尚在进行，所以与实验区的联系仍然重要；末端护理为患者的康复期，可依托住院部的普通护理单元，所以该区可跟随住院部进行布置。第四，教育培训区旨在转化研究成果的传播与推广，需与实验研究区对接，一方面便于成果的直接输送，另一方面可在一定程度上辅助教学；同时由于教育培训区的多以教室、会议室、展厅等为主，可以与空间类型相似的办公区临近安排，以减少医疗区与非医疗区的干扰与影响。另外，志愿者招募区是转化治疗的初始环节，可临近门诊区单独设置，获得总体流线上的连贯性，也可以靠近教育培训区，使来诊者更便捷了解转化治疗的更多信息；心理辅导区主要调整转化治疗过程中的受试患者心理波动，以缓解其对试验性治疗未知性的精神压力，故此区域应该与前端护理区和中端护理区分别结合。

基于以上分析，省略当代医院模式已成熟的门诊部、医技部和住院楼部分，可得转化医学中心总体的功能框架（图10）。

5 启示

转化医学模式的核心环节包含了临床医疗和基础研究两个方面，前者的载体建设在我国已经趋近或达到当代世界的前沿水平，后者的载体建设以四川大学转化医学大楼为代表，业已开始按照转化研究的要求日趋完善，并与医院形成了逻辑上的对接。但与美国的转化医学中心相比，二者的时空联系较弱，功能的融合尚未完善，从而对转化研究与转化治疗的各步骤衔接造成了一定程度的阻碍。所以，借鉴以美国为代表的先进转化医学中心的功能体系模式，纳入必需的功能元素，并将新旧元素有机整合，进一步优化功能框架，是今后我国转化医学中心设计的一个重要课题。□

10 转化医学中心主体功能框图（绘制：作者）