人因工程学在临床医学中的应用现状

曾惠贞， 骆书秀

北流市人民医院 a.新生儿科；b.科教科，广西 北流 537400

人因工程学在临床医学中的应用现状

曾惠贞a， 骆书秀b

北流市人民医院 a.新生儿科；b.科教科，广西 北流 537400

本文综述了人因工程的概念及其发展历程，分析了人因工程在临床医学中的应用，指出在医疗服务管理中运用人因工程原理，要考虑人-机-环境系统发挥的整体效能，使工作系统获得较满意效果，提高工作效率和医疗安全，减轻医务人员的压力和疲劳度，以便更好地为患者提供便捷、高效、优质的医疗护理服务。

人因工程；临床医学；医疗护理；医疗风险

医疗风险无处不在已成为医疗界的共识，医院的每个部门、每个工作环节都存在或潜在着医疗风险。医疗安全是确保医疗服务质量的前提和最基本要求[1]。为加强医疗风险的系统管理，为患者提供高质量的安全医疗服务是大家关注的焦点问题。人因工程学（Human Factors Engineering，HFE）是一门新兴学科，它将人、机器和环境作为一个整体系统来研究，使整个“人-机-环境”系统具有更好的性能和更高的效率，已广泛应用于工业、农业、建筑业、交通运输业、国防事业等行业中[2]。但在医疗系统中很少应用HFE，美国医学研究院（IOM）认为HFE 是设计医疗系统的一个重要工具[3]，如何将HFE应用于临床是值得医院管理者探讨的问题。现将人因工程学理论在临床医学工作的应用现状综述如下。

1 人因工程学概述

1.1 概念

人因工程学又称工效学、人机工程学、人类工效学、人体工学、人因学等，是管理科学中工业工程专业的一个分支[4]。目前最权威的国际人类工效学学会对HFE定义为:“人因工程是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作、生活和休息中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科”[5]。

1.2 发展历程

1557年波兰人Jastoeb,ski[6]最早使用“工效学”这个词，强调劳动应花最小的气力以获得最丰硕的成果。工效学是由多学科交叉形成的一门边缘学科，后以人类因素学、人类工程因素学、工程心理学等多种名称沿用至今。工效学的基本任务是使劳动、环境和机器适合于人，我国工业界和学术界开展的人因工程学研究，主要是在“工程心理学”“人类工效学”方面进行的，近年开始以“人因工程”名称来表述。在国外，20世纪60年代印度开展了农机具的工效学设计[7]，1949年英国率先成立人类工效学研究协会[6]，国外人因工程学科的发展经历了萌芽时期（科学管理）、初始阶段（疲劳研究、人员选拔和培训）、成长阶段（人机界面设计）和发展阶段（应用领域和范围不断扩大）[8]。台湾大学在1963年开设工业工程专业，开展了人机界面等人因工程的研究[9]，1989年我国成立了中国人类工效学学会[10]，相应出版的学术刊物命名为《人类工效学》，我国航空航天领域首先使用“人－机－环境系统工程”这个名称[11]。20世纪80年代以来，国内高校陆续开展了劳动负荷与肌肉骨骼疾患关系的流行病学调查，开设了工效学、生物力学选修课。近20多年来，我国的应用研究覆盖了工业和职业人类工程学, 包括工作点设计、肌肉骨骼损伤、身体/精神疲劳和损伤、人体模型等，还有高级制造业如机器人技术的应用等[6]。

2 人因工程学在临床医学中的应用

2.1 HFE在脊柱外科中的应用

骨骼最基本的功能是传递力学载荷，发挥支撑及运动功能。脊柱是人体的中轴骨，具有多个复杂关节连接的系统，其功能发挥依赖于完整的骨性结构和正常的负重力线。当脊柱发生创伤、退变、炎症、肿瘤及畸形等疾病时，骨质结构受到破坏或出现力线异常，从而导致其正常生理功能丧失而出现相应的临床症状。脊柱外科手术的方法是重建脊柱稳定和恢复脊柱生理曲度，核心技术包括减压、固定和融合三个方面。随着脊柱重建理念的更新及内固定器械的不断改进，有学者[12]将生物学和工程学有机结合，借助工程力学原理和技术应用于脊柱外科，在脊柱固定、脊柱融合和椎体强化方面解决了脊柱稳定的难题，提高了患者的生活质量。智能计算机辅助微创手术的开展是人类工效学发展新概念术式的革新趋势，而微型机器人学科的技术发展，给脊柱微创手术带来了发展机遇。国外许多学者[13]对连续型机器人的结构和弯曲关节等运动控制技术进行了研究，机器人的柔性有很强的避障能力，能更好地适应脊柱非结构环境。

2.2 HFE在医疗设备中的应用

医疗设备在临床应用中存在一定风险，为了控制和防止风险发生，国际上强调应用人因工程来保障医疗器械使用的安全性。在医疗器械安全工程学方面，不仅要保持和提高单个医疗器械的安全性,还要保障整体系统的安全性[14]。设备的设计需要遵循人因工程学的原理，使操作人员在工作中保持舒适、自然和方便操作的工作姿势，将有助于减轻疲劳、利于身体健康，提高工作质量和工作效率。

2.2.1 HFE在辅助康复运动器械设计中的应用

减重步行训练是融合运动疗法和神经促进的一种康复训练技术，利用悬吊装置减少体重对患肢的负荷，使支撑能力不足的患者能早期进行步行训练。有学者[15]利用模块化、集约化的设计方法，从人机工程学、康复医学、机械设计等方面对机器人整体进行穿戴式外骨骼、减重训练架、自适应跑台、悬吊背心等功能模块的划分改进，在整体和局部进行了柔性设计，提高了工作效率，减少了护理人力和设备使用空间。喻洪流等[16]根据人因工程学原理设计了可模拟人腿生物力学系统中膝关节的自适应特性而达到正常步态的智能假腿（IPL），并对步态对称性进行实例测评，其摆动速度的对称性高达96.5%，通过临床实践验证了设计的合理性和安全性。

2.2.2 HFE在腔镜器械设计中的应用

腹腔镜手术以手术创伤小术后疼痛轻、住院时间短、美容效果好的优点在临床普及应用，已成为成熟微创技术的代表。腹腔镜手术是一个复杂的手术过程，医生不能直视手术操作区域，靠一边看二维图像显示器，一边克服“镜像效应”和缺乏触觉反馈的困难来完成手术操作。腹腔镜手术模拟训练器是专门培训腹腔镜手术操作步骤、基本手术动作和教学演示的专业工具。汤浩等[17]利用人类工效学对手术训练器的易用性指标、外观尺寸、穿刺孔的位置和角度等进行研究，22名无腹腔镜手术经验的学生通过实验证明腹腔镜手术的操作角和仰角都为60°，且腹腔镜与任一器械所成的方位角相等时，手术操作所需时间最短，操作效果最好。解决了人和产品(腔镜)之间的身体关系问题，增强了手术技能的转化效果。王效孟[18]报道不同年龄、性别、人种、职业群体，其尺寸标准也不同，地域性差异较大。而我国使用的腔镜多为国外引进的技术，医生手术量比国外大，长时间高频次使用缺乏人性化设计的手术器械，易引起医生手、肩部疲劳和疼痛不适。刘斌等[19]利用逆向工程技术，根据人体手部生理特征，设计了新型手柄。通过问卷调查和利用计算机仿真分析显示，新设计手柄较比对手柄，操作者手部舒适度好，肌肉疲劳度减轻。

2.2.3 HFE在外科胆道疾病中的应用

胆石症是外科常见多发病，发病率约10%[20]，腹腔镜胆囊切除术是胆石症外科治疗方法的金标准[21]。近年来有学者[22]结合胆囊生理解剖、胆囊疾病特点，集人体工程学及工业设计于一体研发了新型胆囊镜，通过临床试验证实新型胆囊镜具有很好的安全性、可靠性、有效性，为胆囊病患者提供了新的微创治疗方法。

2.2.4 HFE在血液净化中心设计中的应用

钟珊珊等[23]在设计血液净化中心时考虑人因工程因素，分析病人-机器-环境、医护-机器-环境、工程师-机器-环境三类人员的不同要求，通过透析单元设计、采用中央供A 液系统、反渗水系统及管道的布局设计、颜色选择、设备改造等手段，达到科室环境功能和美观的统一，为就医病人提供了更舒适放松和谐的环境，同时提高了工作效率。

2.3 HFE在医务人员腰背痛干预中的应用

美国卫生保健政策与研究协会将“由背部症状（背部及与背部有关的腿部疼痛）所导致的活动限制”称为下背痛。下背痛又称腰背痛，属于人体工效学损伤，与经常搬运重物、强迫体位、工作场所及设备与人的体格不符有关[24]。护士腰背痛的发生与护龄、重体力劳动、工作量过大呈正相关，这可能与护士工作时站立、弯腰操作较多等工作性质有关。郭铁成等[25]研究认为80%的腰背痛是由于工作中不能正确运用力学原理所致。有学者[26]研究报道在搬抬病人时做到使受力点不集中在腰部，而是分散到脊柱、髋、膝关节等多个部位，即采用髋膝屈曲或下蹲位搬法，可使腰部受力减少40%。文献报道[27]牙科医生超过50%工作时间其躯干弯曲度至少达到30°，下背痛发生率达24%～55%。有学者[28]从人类工效学技术应用的认知类、物理类、组织类等3个层面对牙科医生工作环境进行人类工效学干预，认为12点钟位是推荐的钟点位；并指出简短而频繁的休息可能比长时间但低频率的休息更加有益于改善操作者力量的蓄积和减低肌肉劳损的风险。建议把符合人类工效学设计标准的设备和器械配给牙科医生，取得最理想的效果。

3 总结和展望

人因工程学是一门正在迅速发展的新兴交叉学科，主要目的是提高工作效率和安全性，减少失误，增进人性价值，

如降低工作压力和疲劳度，以提升舒适感和满足感等[29]。研究人的作业能力与疲劳是HFE的一个重要研究方向。医务人员管理者可借鉴人因工程学的理论，以人为本，着眼提高医务人员的工作效率，防止人为失误，在尽可能保证系统中医务人员安全、舒适的条件下，突出人的因素在工程上的应用，统一考虑人－机－环境系统总体性能的优化，使医院内的环境、用物及物品放置根据人体结构尺寸和动态尺寸来设计；同时加强人体工程力学知识培训，正确运用力学节力原理，使得医务人员正确使用各种辅助装置，减轻工作负荷及劳动强度，在健康、安全、舒适的环境下更好地为人民群众提供便捷、高效、优质的医疗护理服务。

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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：曾惠贞，主管护师。

骆书秀，副主任护师。

作者邮箱：qi_xiu@sina．com