人因工程學在臨床醫學中的應用現狀

曾惠貞， 駱書秀

北流市人民醫院 a.新生兒科；b.科教科，廣西 北流 537400

人因工程學在臨床醫學中的應用現狀

曾惠貞a， 駱書秀b

北流市人民醫院 a.新生兒科；b.科教科，廣西 北流 537400

本文綜述了人因工程的概念及其發展歷程，分析了人因工程在臨床醫學中的應用，指出在醫療服務管理中運用人因工程原理，要考慮人-機-環境系統發揮的整體效能，使工作系統獲得較滿意效果，提高工作效率和醫療安全，減輕醫務人員的壓力和疲勞度，以便更好地為患者提供便捷、高效、優質的醫療護理服務。

人因工程；臨床醫學；醫療護理；醫療風險

醫療風險無處不在已成為醫療界的共識，醫院的每個部門、每個工作環節都存在或潛在著醫療風險。醫療安全是確保醫療服務質量的前提和最基本要求[1]。為加強醫療風險的系統管理，為患者提供高質量的安全醫療服務是大家關注的焦點問題。人因工程學（Human Factors Engineering，HFE）是一門新興學科，它將人、機器和環境作為一個整體系統來研究，使整個“人-機-環境”系統具有更好的性能和更高的效率，已廣泛應用于工業、農業、建筑業、交通運輸業、國防事業等行業中[2]。但在醫療系統中很少應用HFE，美國醫學研究院（IOM）認為HFE 是設計醫療系統的一個重要工具[3]，如何將HFE應用于臨床是值得醫院管理者探討的問題?，F將人因工程學理論在臨床醫學工作的應用現狀綜述如下。

1 人因工程學概述

1.1 概念

人因工程學又稱工效學、人機工程學、人類工效學、人體工學、人因學等，是管理科學中工業工程專業的一個分支[4]。目前最權威的國際人類工效學學會對HFE定義為:“人因工程是研究人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素，研究人和機器及環境的相互作用，研究在工作、生活和休息中怎樣統一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科”[5]。

1.2 發展歷程

1557年波蘭人Jastoeb,ski[6]最早使用“工效學”這個詞，強調勞動應花最小的氣力以獲得最豐碩的成果。工效學是由多學科交叉形成的一門邊緣學科，后以人類因素學、人類工程因素學、工程心理學等多種名稱沿用至今。工效學的基本任務是使勞動、環境和機器適合于人，我國工業界和學術界開展的人因工程學研究，主要是在“工程心理學”“人類工效學”方面進行的，近年開始以“人因工程”名稱來表述。在國外，20世紀60年代印度開展了農機具的工效學設計[7]，1949年英國率先成立人類工效學研究協會[6]，國外人因工程學科的發展經歷了萌芽時期（科學管理）、初始階段（疲勞研究、人員選拔和培訓）、成長階段（人機界面設計）和發展階段（應用領域和范圍不斷擴大）[8]。臺灣大學在1963年開設工業工程專業，開展了人機界面等人因工程的研究[9]，1989年我國成立了中國人類工效學學會[10]，相應出版的學術刊物命名為《人類工效學》，我國航空航天領域首先使用“人－機－環境系統工程”這個名稱[11]。20世紀80年代以來，國內高校陸續開展了勞動負荷與肌肉骨骼疾患關系的流行病學調查，開設了工效學、生物力學選修課。近20多年來，我國的應用研究覆蓋了工業和職業人類工程學, 包括工作點設計、肌肉骨骼損傷、身體/精神疲勞和損傷、人體模型等，還有高級制造業如機器人技術的應用等[6]。

2 人因工程學在臨床醫學中的應用

2.1 HFE在脊柱外科中的應用

骨骼最基本的功能是傳遞力學載荷，發揮支撐及運動功能。脊柱是人體的中軸骨，具有多個復雜關節連接的系統，其功能發揮依賴于完整的骨性結構和正常的負重力線。當脊柱發生創傷、退變、炎癥、腫瘤及畸形等疾病時，骨質結構受到破壞或出現力線異常，從而導致其正常生理功能喪失而出現相應的臨床癥狀。脊柱外科手術的方法是重建脊柱穩定和恢復脊柱生理曲度，核心技術包括減壓、固定和融合三個方面。隨著脊柱重建理念的更新及內固定器械的不斷改進，有學者[12]將生物學和工程學有機結合，借助工程力學原理和技術應用于脊柱外科，在脊柱固定、脊柱融合和椎體強化方面解決了脊柱穩定的難題，提高了患者的生活質量。智能計算機輔助微創手術的開展是人類工效學發展新概念術式的革新趨勢，而微型機器人學科的技術發展，給脊柱微創手術帶來了發展機遇。國外許多學者[13]對連續型機器人的結構和彎曲關節等運動控制技術進行了研究，機器人的柔性有很強的避障能力，能更好地適應脊柱非結構環境。

2.2 HFE在醫療設備中的應用

醫療設備在臨床應用中存在一定風險，為了控制和防止風險發生，國際上強調應用人因工程來保障醫療器械使用的安全性。在醫療器械安全工程學方面，不僅要保持和提高單個醫療器械的安全性,還要保障整體系統的安全性[14]。設備的設計需要遵循人因工程學的原理，使操作人員在工作中保持舒適、自然和方便操作的工作姿勢，將有助于減輕疲勞、利于身體健康，提高工作質量和工作效率。

2.2.1 HFE在輔助康復運動器械設計中的應用

減重步行訓練是融合運動療法和神經促進的一種康復訓練技術，利用懸吊裝置減少體重對患肢的負荷，使支撐能力不足的患者能早期進行步行訓練。有學者[15]利用模塊化、集約化的設計方法，從人機工程學、康復醫學、機械設計等方面對機器人整體進行穿戴式外骨骼、減重訓練架、自適應跑臺、懸吊背心等功能模塊的劃分改進，在整體和局部進行了柔性設計，提高了工作效率，減少了護理人力和設備使用空間。喻洪流等[16]根據人因工程學原理設計了可模擬人腿生物力學系統中膝關節的自適應特性而達到正常步態的智能假腿（IPL），并對步態對稱性進行實例測評，其擺動速度的對稱性高達96.5%，通過臨床實踐驗證了設計的合理性和安全性。

2.2.2 HFE在腔鏡器械設計中的應用

腹腔鏡手術以手術創傷小術后疼痛輕、住院時間短、美容效果好的優點在臨床普及應用，已成為成熟微創技術的代表。腹腔鏡手術是一個復雜的手術過程，醫生不能直視手術操作區域，靠一邊看二維圖像顯示器，一邊克服“鏡像效應”和缺乏觸覺反饋的困難來完成手術操作。腹腔鏡手術模擬訓練器是專門培訓腹腔鏡手術操作步驟、基本手術動作和教學演示的專業工具。湯浩等[17]利用人類工效學對手術訓練器的易用性指標、外觀尺寸、穿刺孔的位置和角度等進行研究，22名無腹腔鏡手術經驗的學生通過實驗證明腹腔鏡手術的操作角和仰角都為60°，且腹腔鏡與任一器械所成的方位角相等時，手術操作所需時間最短，操作效果最好。解決了人和產品(腔鏡)之間的身體關系問題，增強了手術技能的轉化效果。王效孟[18]報道不同年齡、性別、人種、職業群體，其尺寸標準也不同，地域性差異較大。而我國使用的腔鏡多為國外引進的技術，醫生手術量比國外大，長時間高頻次使用缺乏人性化設計的手術器械，易引起醫生手、肩部疲勞和疼痛不適。劉斌等[19]利用逆向工程技術，根據人體手部生理特征，設計了新型手柄。通過問卷調查和利用計算機仿真分析顯示，新設計手柄較比對手柄，操作者手部舒適度好，肌肉疲勞度減輕。

2.2.3 HFE在外科膽道疾病中的應用

膽石癥是外科常見多發病，發病率約10%[20]，腹腔鏡膽囊切除術是膽石癥外科治療方法的金標準[21]。近年來有學者[22]結合膽囊生理解剖、膽囊疾病特點，集人體工程學及工業設計于一體研發了新型膽囊鏡，通過臨床試驗證實新型膽囊鏡具有很好的安全性、可靠性、有效性，為膽囊病患者提供了新的微創治療方法。

2.2.4 HFE在血液凈化中心設計中的應用

鐘珊珊等[23]在設計血液凈化中心時考慮人因工程因素，分析病人-機器-環境、醫護-機器-環境、工程師-機器-環境三類人員的不同要求，通過透析單元設計、采用中央供A 液系統、反滲水系統及管道的布局設計、顏色選擇、設備改造等手段，達到科室環境功能和美觀的統一，為就醫病人提供了更舒適放松和諧的環境，同時提高了工作效率。

2.3 HFE在醫務人員腰背痛干預中的應用

美國衛生保健政策與研究協會將“由背部癥狀（背部及與背部有關的腿部疼痛）所導致的活動限制”稱為下背痛。下背痛又稱腰背痛，屬于人體工效學損傷，與經常搬運重物、強迫體位、工作場所及設備與人的體格不符有關[24]。護士腰背痛的發生與護齡、重體力勞動、工作量過大呈正相關，這可能與護士工作時站立、彎腰操作較多等工作性質有關。郭鐵成等[25]研究認為80%的腰背痛是由于工作中不能正確運用力學原理所致。有學者[26]研究報道在搬抬病人時做到使受力點不集中在腰部，而是分散到脊柱、髖、膝關節等多個部位，即采用髖膝屈曲或下蹲位搬法，可使腰部受力減少40%。文獻報道[27]牙科醫生超過50%工作時間其軀干彎曲度至少達到30°，下背痛發生率達24%～55%。有學者[28]從人類工效學技術應用的認知類、物理類、組織類等3個層面對牙科醫生工作環境進行人類工效學干預，認為12點鐘位是推薦的鐘點位；并指出簡短而頻繁的休息可能比長時間但低頻率的休息更加有益于改善操作者力量的蓄積和減低肌肉勞損的風險。建議把符合人類工效學設計標準的設備和器械配給牙科醫生，取得最理想的效果。

3 總結和展望

人因工程學是一門正在迅速發展的新興交叉學科，主要目的是提高工作效率和安全性，減少失誤，增進人性價值，

如降低工作壓力和疲勞度，以提升舒適感和滿足感等[29]。研究人的作業能力與疲勞是HFE的一個重要研究方向。醫務人員管理者可借鑒人因工程學的理論，以人為本，著眼提高醫務人員的工作效率，防止人為失誤，在盡可能保證系統中醫務人員安全、舒適的條件下，突出人的因素在工程上的應用，統一考慮人－機－環境系統總體性能的優化，使醫院內的環境、用物及物品放置根據人體結構尺寸和動態尺寸來設計；同時加強人體工程力學知識培訓，正確運用力學節力原理，使得醫務人員正確使用各種輔助裝置，減輕工作負荷及勞動強度，在健康、安全、舒適的環境下更好地為人民群眾提供便捷、高效、優質的醫療護理服務。

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Application Status of Human Factors Engineering in Clinical Medicine

ZENG Hui-zhena, LUO Shu-xiub
a.Department of Neonatology; b.Department of Science and Education, The People's Hospital of Beiliu, Beiliu Guangxi 537400, China

This paper introduces the concept and development history of human factors engineering (HFE), analyzes the application of HFE in clinical medicine, and points out that while HFE theory is employed in medical service management, the overall eff i ciency of human-machine-environment system should be considered to obtain satisfactory results and improve work eff i ciency and medical safety as well as reduce the pressure and fatigue of medical staff, thus to provide more convenient, efficient and high quality health care services for patients.

human factors engineering; clinical medicine; medical care; medical risk

TB18；R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.024

1674-1633(2014)07-0067-03

2014-02-24

2014-04-09

本文作者：曾惠貞，主管護師。

駱書秀，副主任護師。

作者郵箱：qi_xiu@sina．com