Sachverhalt:
A.
Das Bezirksgericht Winterthur sprach A._ mit Urteil vom 7. Februar 2018 vom Vorwurf der Schändung im Sinne von <ref-law> frei. Das Genugtuungsbegehren von B._ wies es ab.
B.
Das Obergericht des Kantons Zürich erklärte A._ am 4. Oktober 2019 auf Berufung der Staatsanwaltschaft der Schändung im Sinne von <ref-law> schuldig und verurteilte ihn zu einer bedingten Freiheitsstrafe von 14 Monaten. Von einem Tätigkeitsverbot sah es ab.
A._ führte bei B._ am 8. September 2016 in seiner Arztpraxis eine endoskopische Magenspiegelung durch. Das Obergericht hält für erwiesen, dass er nach der Magenspiegelung der noch unter der Wirkung des Narkosemittels auf der Untersuchungsliege schlafenden B._ die Brüste während mehreren Sekunden mit beiden Händen unter dem Top und dem Büstenhalter massierte und knetete.
C.
A._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, er sei vom Vorwurf der Schändung freizusprechen. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen.

Erwägungen:
1.
1.1. Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung seines Anspruchs auf rechtliches Gehör (<ref-law>, Art. 3 Abs. 2 lit. c und Art. 107 StPO), da sein Verteidiger erst an der Berufungsverhandlung vom 4. Oktober 2019 erfahren habe, dass die Hauptbelastungszeugin C._ zwecks Befragung vorgeladen worden sei. Die Vorinstanz habe seinen Antrag auf Vertagung der Berufungsverhandlung zu Unrecht abgewiesen und den Parteien stattdessen 50 Minuten eingeräumt, um die Befragung vorzubereiten. Ein Zeitfenster von weniger als einer Stunde für die Vorbereitung der Ergänzungsfragen sei ungenügend gewesen, da es hierfür notwendig gewesen wäre, die gesamten Verfahrensakten und insbesondere die vollständigen Protokolle aller bisherigen Einvernahmen durchzuarbeiten.
1.2. Die Vorinstanz argumentiert, dass C._ zwecks Befragung zur Berufungsverhandlung vorgeladen worden sei, sei aus dem Vorladungsprotokoll vom 12. Februar 2019 in den Verfahrensakten, welche dem Verteidiger des Beschwerdeführers am 12. Februar 2019 für fünf Tage zur Einsicht ausgehändigt worden seien, hervorgegangen. Der Verteidiger des Beschwerdeführers habe an der Berufungsverhandlung vom 4. Oktober 2019 eingeräumt, dass aufgrund dieses Protokolls auf eine Einvernahme von C._ hätte geschlossen werden können (angefochtenes Urteil S. 7). Der Beschwerdeführer widerlegt dies in seiner Beschwerde nicht. Er behauptet insbesondere nicht, sein Verteidiger habe das Vorladungsprotokoll vom 12. Februar 2019 in den Verfahrensakten nicht zur Kenntnis genommen.
Die Vorinstanz erwägt weiter, den Parteien sei insofernentgegengekommen worden, als ihnen nach der Befragung des Beschwerdeführers eine längere Pause zur Vorbereitung der Einvernahme von C._ eingeräumt worden sei. Der Präsident habe den Parteien den Vorschlag unterbreitet, die Berufungsverhandlung vor der Befragung von C._ von ca. 10.05 Uhr bis um 10.45 Uhr zu unterbrechen. Die Verteidigung habe daraufhin um einen Unterbruch der Berufungsverhandlung bis um 11.00 Uhr ersucht. Diesem Ersuchen sei entsprochen worden. Die Berufungsverhandlung sei um 10.05 Uhr unterbrochen und um 11.04 Uhr fortgesetzt worden. Anträge, die Fortsetzung der Berufungsverhandlung zur Verlängerung der Vorbereitungszeit auf einen späteren Zeitpunkt zu verschieben, seien zu jenem Zeitpunkt keine gestellt worden (angefochtenes Urteil S. 7). Letztlich erklärte sich der Verteidiger mit dem Vorgehen der Vorinstanz folglich einverstanden, ansonsten er anlässlich der Berufungsverhandlung vom 4. Oktober 2019 mehr Zeit für die Vorbereitung der Einvernahme von C._ hätte beantragen können.
Im Übrigen legt der Beschwerdeführer auch nicht plausibel dar, weshalb ihm bzw. seinem Verteidiger für die Vorbereitung der Befragung von C._ zwingend mehr Zeit hätte eingeräumt werden müssen. Bei C._ handelt es sich um die Hauptbelastungszeugin. Mit der Vorinstanz ist daher davon auszugehen, dass sich der Verteidiger des Beschwerdeführers zwecks Vorbereitung der Berufungsverhandlung vom 4. Oktober 2019 mit den bisherigen Aussagen der Zeugin auseinandersetzen musste und ihm diese folglich bekannt waren. Hinzu kommt, dass der Beschwerdeführer mit seinem Verteidiger an den staatsanwaltschaftlichen Einvernahmen von C._ vom 3. November 2016 und 4. Juli 2017 anwesend war (kant. Akten, Urk. 10/2 und 10/4). Er hatte somit auch im Vorverfahren mehrfach Gelegenheit, der Zeugin Fragen zu stellen.
Eine Verletzung des Anspruchs auf rechtliches Gehör und auf eine effektive Verteidigung ist daher nicht ersichtlich.
2.
2.1. Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die vorinstanzliche Beweiswürdigung. Er rügt im Wesentlichen, er habe die sedierte Beschwerdegegnerin 2 nicht aus einer sexuellen Motivation heraus angefasst, sondern weil er eine beginnende Speichelaspiration festgestellt habe. Auf die Worte von C._ "Was suchen Sie da?" habe er sich nicht verteidigen müssen. Er habe entgegen der Vorinstanz auch nie gesagt, er habe sich "wie ein ertappter Schuljunge gefühlt" oder dass er sich schäme. Die Aussagen von C._ seien hinsichtlich des Kerngeschehens inkonsistent, was Zweifel an ihrer Glaubwürdigkeit aufkommen lasse. Für C._, die vom erleuchteten hellen Waschbereich hinüber in den abgedunkelten Untersuchungsbereich des Untersuchungszimmmers gekommen sei, seien Details zudem unmöglich zu erkennen gewesen. Die Vorinstanz habe es zu Unrecht unterlassen, die Beleuchtungssituation abschliessend zu klären.
2.2. Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie willkürlich ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>; vgl. auch Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG; <ref-ruling> E. 1.1 S. 503, 241 E. 2.3.1 S. 244). Willkür bei der Sachverhaltsfeststellung liegt nach ständiger Rechtsprechung vor, wenn die vorinstanzliche Beweiswürdigung schlechterdings unhaltbar ist, d.h. wenn die Behörde in ihrem Entscheid von Tatsachen ausgeht, die mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen oder auf einem offenkundigen Fehler beruhen. Dass eine andere Lösung ebenfalls möglich erscheint, genügt nicht (<ref-ruling> E. 2.3.1 S. 244; <ref-ruling> E. 6.3 S. 375; je mit Hinweisen). Die Willkürrüge muss in der Beschwerde anhand des angefochtenen Entscheids explizit vorgebracht und substanziiert begründet werden (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.1 S. 503). Auf eine rein appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid tritt das Bundesgericht nicht ein (<ref-ruling> E. 1.3 S. 30; <ref-ruling> E. 1.1 S. 156; <ref-ruling> E. 4.4 S. 354 f.; je mit Hinweisen).
Dem Grundsatz "in dubio pro reo" kommt in seiner Funktion als Beweiswürdigungsregel im Verfahren vor Bundesgericht keine über das Willkürverbot von <ref-law> hinausgehende Bedeutung zu (BGE <ref-ruling> E. 1.1 S. 156; <ref-ruling> E. 2.2.3.3 S. 352; <ref-ruling> E. 1.1 S. 503).
2.3.
2.3.1. Die als Pflegefachfrau in der Arztpraxis des Beschwerdeführers angestellte C._ gab an, den Beschwerdeführer beim Betreten des Untersuchungszimmers während mehreren Sekunden beobachtet zu haben, wie er die Brüste der Beschwerdegegnerin 2 mit beiden Händen massierte bzw. knetete. Sie habe den Beschwerdeführer daraufhin mit den Worten "Was suchen Sie da?" laut angesprochen, woraufhin dieser nervös geworden sei und geantwortet habe, er habe den Helicobacter-Schnelltest gesucht. Danach habe er das Untersuchungszimmer schnellen Schrittes verlassen. Als sie den Beschwerdeführer später mit dem Vorfall konfrontiert habe, habe er sich entschuldigt und gesagt, er schäme sich. Der Beschwerdeführer sagte demgegenüber aus, er habe die sich in Halbsedation befindende Beschwerdegegnerin 2 im Rahmen eines medizinischen Aktes berührt. Diese sei unruhig gewesen, sie habe sich aufzurichten versucht und gehustet und es sei Speichel geflossen. Er habe ihr den Speichel abgewischt und die Hand auf den Brustkorb gelegt bzw. sie im Bereich des Oberkörpers bzw. im Schulter-/Brustbereich berührt, um sie zurück auf die Liege zu drücken.
2.3.2. Die Vorinstanz erwägt zusammengefasst u.a., C._ habe ihre Sicht der Ereignisse rund um den 8. September 2016 seit ihrer Berichterstattung an die Gesundheitsdirektion stets in derselben Art und Weise geschildert. Ihre Angaben zum Ablauf der Vorfälle seien konstant und würden in sich kaum Ungereimtheiten aufweisen. Sie seien detailliert, aufgrund von Anmerkungen zu ihrem jeweiligen Befinden farbig und lebendig und daher grundsätzlich als glaubhaft einzustufen (angefochtenes Urteil E. 5.2.1 S. 56). Es bestünden keine Zweifel daran, dass C._ subjektiv überzeugt gewesen sei, das Geschilderte auch tatsächlich erlebt zu haben. Grundsätzlich denkbar sei jedoch, dass sie beim Anblick des Beschwerdeführers an der Seite der Beschwerdegegnerin 2 voreilige Schlüsse gezogen habe bzw. dass sie hinsichtlich ihrer Wahrnehmung einem Irrtum erlegen sei (angefochtenes Urteil E. 5.2.2 S. 59). Die Vorinstanz begründet in der Folge ausführlich, weshalb sie eine solche Fehleinschätzung der Situation durch C._ verneint. Sie schliesst insbesondere aus, dass sich C._ aufgrund der Lichtverhältnisse geirrt haben könnte, da der Raum - selbst wenn die Deckenleuchten entgegen den glaubhaften Aussagen von C._ ausgeschaltet gewesen wären - nicht absolut dunkel, sondern lediglich abgedunkelt gewesen sei (angefochtenes Urteil S. 59 f.). Die Vorinstanz berücksichtigt weiter, dass die Aussagen des Beschwerdeführers gewisse Ungereimtheiten aufweisen. Dieser habe im Rahmen der Hafteinvernahme etwa noch ausgesagt, die Hand auf den Brustkorb der Beschwerdegegnerin 2 gelegt zu haben und sie vielleicht mit dem Finger in der Brustwölbung berührt zu haben. Später habe er angegeben, die Beschwerdegegnerin 2 im Schulter-/Brustbereich zurück auf die Liege gedrückt zu haben (angefochtenes Urteil S. 63 f.). Entscheidend gegen die Version des Beschwerdeführers spricht gemäss der Vorinstanz jedoch, dass sich dessen Aussagen mit denjenigen von C._ insofern decken, als sich der Beschwerdeführer dieser gegenüber nach dem Vorfall wiederholt entschuldigte und er ihr weder beim Verlassen des Untersuchungsraumes noch anlässlich der Gespräche danach erklärte, seine Berührungen seien medizinisch indiziert gewesen. Nicht nachvollziehbar ist gemäss der Vorinstanz insbesondere, weshalb der Beschwerdeführer C._, welche für die Überwachung der Patienten in der Aufwachphase zuständig gewesen sei, nicht auf die Gefahr einer Aspiration hingewiesen habe, wenn eine solche unmittelbar zuvor tatsächlich bestanden habe, und er stattdessen angegeben habe, lediglich den Helicobacter-Schnelltest gesucht zu haben. Selbst wenn er sich wie geltend gemacht wegen des aggressiven Tonfalls von C._ zunächst in einem Schockzustand befunden haben sollte, wäre zu erwarten gewesen, dass er später zu dieser zurückkehrt und ihr die Notwendigkeit der Überwachung der Beschwerdegegnerin 2 erläutert und dass er dieser gegenüber den wahren, medizinischen Grund für die Berührungen spätestens bei der zweiten Aussprache erwähnt. Dass es zu dieser Klarstellung auch anlässlich des zweiten Gesprächs wegen des Redeflusses von C._ nicht kam, vermag gemäss der Vorinstanz nicht zu überzeugen. Als nicht glaubhaft beurteilt die Vorinstanz zudem die Behauptung des Beschwerdeführers, er habe sich nicht für seine Handlung, sondern bloss für die "Situation" entschuldigt bzw. er habe die Worte "Entschuldigen Sie" lediglich als höfliche Floskel verwendet, um den Redefluss von C._ zu unterbrechen (angefochtenes Urteil S. 65-72). In der Entschuldigung des Beschwerdeführers gegenüber C._ liegt gemäss der Vorinstanz ein Schuldeingeständnis, zumal der Beschwerdeführer C._ gemäss ihren glaubhaften Aussagen auch gesagt habe, er schäme sich und er wisse nicht, was über ihn gekommen sei. Er habe sie zudem gebeten, niemandem davon zu erzählen und ihm eine zweite Chance zu geben. Bei diesen Äusserungen seien Missverständnisse, insbesondere auch sprachlicher Natur, ausgeschlossen (angefochtenes Urteil S. 72). Die Vorinstanz zieht zudem die Aussagen der weiteren Praxisangestellten D._ heran, bei welcher sich der Beschwerdeführer ebenfalls entschuldigt habe, ohne die ihm gegenüber erhobenen Vorwürfe in Abrede zu stellen (angefochtenes Urteil S. 73).
2.4. Was der Beschwerdeführer dagegen vorträgt, erschöpft sich in einer unzulässigen appellatorischen Kritik am angefochtenen Entscheid. Die Vorinstanz würdigt nicht bloss die Aussagen des Beschwerdeführers und der Praxisangestellten, insbesondere von C._ und D._, sondern sie legt auch überzeugend und nachvollziehbar dar, dass der Beschwerdeführer als Arzt völlig anders auf die Vorwürfe seiner Angestellten reagiert hätte, wenn er die Beschwerdegegnerin 2 am 8. September 2016 tatsächlich bloss im Rahmen eines medizinischen Notfalls wegen einer drohenden Aspiration berührt hätte. Auch wenn sich dieser wie geltend gemacht auf den Vorhalt "Was suchen Sie da?" nicht verteidigen musste, so wäre gemäss den willkürfreien Erwägungen der Vorinstanz doch zu erwarten gewesen, dass er das Missverständnis spätestens in den darauffolgenden Gesprächen mit seinen Angestellten klärt, anstatt sich bei diesen bloss zu entschuldigen. Der Beschwerdeführer setzt sich mit den vorinstanzlichen Erwägungen zu Unrecht nur sehr selektiv auseinander. Dass die vorinstanzliche Würdigung geradezu willkürlich sein könnte, vermag er damit nicht aufzuzeigen. Die Vorinstanz begründet weiter schlüssig, weshalb auch auf die vom Beschwerdeführer bestrittenen Gesprächsinhalte ("er schäme sich und er wisse nicht, was über ihn gekommen sei", "sie solle ihm eine zweite Chance geben") sowie auf die Angaben von C._ zu den Lichtverhältnissen im Untersuchungsraum abgestellt werden kann. Eine willkürliche Beweiswürdigung ist auch insofern nicht ersichtlich, zumal der Beschwerdeführer keinerlei Anhaltspunkte für offensichtliche Falschaussagen aufzeigt. Die Vorinstanz verfällt daher nicht in Willkür, wenn sie auf die ihres Erachtens glaubhaften Aussagen von C._ abstellt und in antizipierter Beweiswürdigung (vgl. <ref-law>; <ref-ruling> E. 3.3 S. 64; <ref-ruling> E. 5.3 S. 236 f. mit Hinweisen) auf weitere Beweiserhebungen zur Beleuchtungssituation im Untersuchungszimmer verzichtete.
Unerheblich erscheint mit Blick auf die übrigen Erwägungen der Vorinstanz, ob der Beschwerdeführer im kantonalen Verfahren aussagte, er habe sich wegen den aggressiven Worten von C._ "wie ein ertappter Schuljunge gefühlt" oder ob er damals die Worte "er habe sich gefühlt wie ein Schuljunge, der etwas gemacht habe" gebrauchte (Beschwerde S. 11 f.).
2.5. Was der Täter wusste, wollte und in Kauf nahm, betrifft sogenannte innere Tatsachen, welche das Bundesgericht nur auf Willkür überprüft (<ref-law>; BGE <ref-ruling> E. 6.3 S. 375 mit Hinweisen). Nicht zu hören ist der Beschwerdeführer, soweit er geltend macht, er sei in subjektiver Hinsicht nicht von einer Widerstandsunfähigkeit der sich in der Aufwachphase befindenden Beschwerdegegnerin 2 ausgegangen (Beschwerde Ziff. 19 S. 8), da eine rechtsgenügende Begründung hierfür in seiner Beschwerde fehlt.
2.6. Die Kritik des Beschwerdeführers an der vorinstanzlichen Beweiswürdigung ist unbegründet, soweit sie den gesetzlichen Begründungsanforderungen überhaupt zu genügen vermag. Die Vorinstanz sprach den Beschwerdeführer gestützt auf ihre verbindlichen Feststellungen zu Recht der Schändung im Sinne von <ref-law> schuldig.
3.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (<ref-law>).
Der Beschwerdegegnerin 2ist keine Entschädigung zuzusprechen, da sie nicht zur Stellungnahme aufgefordert wurde und im bundesgerichtlichen Verfahren daher keine Auslagen hatte.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Die Gerichtskosten von Fr. 3'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 16. Juli 2020
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld