陳 星，林天曉，孟維朋，官 莉，鄭少憶，彭勤寶

隨著《中國體外循環(huán)專業(yè)技術標準（2021版）》的頒布，心肺轉(zhuǎn)流（cardiopulmonary bypass，CPB）質(zhì)量控制愈發(fā)受到業(yè)界重視［1－2］。人體工程學作為一門新興學科，著重研究人的行為、系統(tǒng)設計及安全（人－環(huán)境－安全）之間的關系，強調(diào)人作為主體在通過系統(tǒng)（或環(huán)境）執(zhí)行特定任務時的局限性，應通過改善系統(tǒng)或合理設計任務以符合人的生理、心理規(guī)律，保證人身心健康、降低不良事件發(fā)生率及提升工作效能［3］，在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中針對患者安全或相關高新醫(yī)療設備的研發(fā)使用的報道日漸增多［4－6］。CPB過程中灌注師需要從各種監(jiān)視屏幕接受訊息并與團隊密切溝通從而根據(jù)手術情況及時調(diào)整轉(zhuǎn)流策略，人工心肺機（heart lung machine，HLM）作為灌注師術中最主要的操控設備之一［7］，其更新?lián)Q代多由生產(chǎn)商主導，且由于顧及臨床普適性大多以“標配（滿足基本需求）”供應至臨床科室終端，缺乏根據(jù)各中心特點進行個體化定制供應，有學者認為灌注師與HLM之間的“人機交互設計”尚存在優(yōu)化空間［8］，目前國內(nèi)外對HLM人體工程學的應用研究較少且灌注師群體的職業(yè)健康較少受到關注，現(xiàn)報道本中心經(jīng)驗，供同行參考如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析在2021年1月至2022年7月期間南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院心臟外科心臟手術資料，2022年1月1日本中心基于人體工程學對HLM按改造完成并投入臨床使用，根據(jù)改造前后分為對照組（n＝531）和改造組（n＝368），兩組患者人口學資料、手術類型、CPB時間、主動脈阻斷時間等比較無統(tǒng)計學差異（均P＞0.05），見表1。于每臺手術結(jié)束后使用視覺模擬評分量表［9］（visual analogue scale，VAS）評估并記錄灌注師在身體負荷、精神負荷、信息獲取負荷及溝通需求負荷水平（分值由0分至10分，分值越低表示負荷程度越低），比較兩組4個維度的VAS評分。納入標準：①單臺手術均由兩名灌注師完成（主機＋副機）；②手術結(jié)束后均有完整的轉(zhuǎn)流評價記錄；③均經(jīng)歷主動脈阻斷及開放并使用心肌保護停搏液。排除同一臺手術兩名以上灌注師參與、1類或2類不良事件及轉(zhuǎn)流評價記錄不完整導致無法提取VAS評分資料案例，上述資料均由本院體外循環(huán)電子記錄模塊提?。?0］。

表1 兩組患者臨床資料的比較

1.2 基于人體工學HLM改造 選用本中心4臺Stockert V型心肺機（Sorin，Livanova，德國），根據(jù)中心轉(zhuǎn)流習慣由左至右依次為主泵、左心吸引泵、右心吸引泵、第三吸引泵及停搏液灌注雙頭泵。根據(jù)術中對HLM和各種附屬設備的操控頻率及觀測需求將工作區(qū)劃分“動區(qū)”及“靜區(qū)”，靜區(qū)特點為操作頻率高、精細調(diào)節(jié)為主、移動需求低、空間需求少，動區(qū)特點則為空間需求大、觀測頻率高、多用于裝機或術中進行膜肺更換、泵管更換等“大型”操作，具體做法為將HLM調(diào)節(jié)3個立柱橫梁高度至離地120 cm，主控面板固定于左側(cè)立柱并維持頂部離地約140 cm，主控面板左側(cè)由上至下分別為七氟烷揮發(fā)罐、空氧混合器及輔助靜脈引流裝置（vacuum－assist venous drainage，VAVD，勃林格，美國），中立柱中部為壓力傳感器固定面板，心臟停搏液降溫系統(tǒng)位于壓力傳感器下方，其配套使用的氣泡捕捉器使用自制夾持支架置于VAVD裝置右側(cè)，血樣采集固定面板（AMH2014，美敦力，美國）安裝在左扶手側(cè)便于血樣采集，中立柱頂部安裝攝影橫桿使用攝像機（HDR－AH450，索尼）實時監(jiān)控術野畫面，使用自制支架將兩個超薄17英寸顯示器上下擺放并用雙關節(jié)自由懸停支架（GM112B，長臂猿，中國）固定于右側(cè)立柱，術野信號使用HDMI有線傳送，監(jiān)護儀信號采用無線傳送（QR－HD－12－0012，淇睿通，中國），可移動升降置物臺（LDT23－C012P，北狐，中國）及電子記錄平臺固定于右立柱。手術準備階段將所有可移動設備呈“外展”狀態(tài)擺放，保持主泵前方、吸引泵正上方位置空曠，利于操作，手術時主灌注師（下稱主機）位于主泵后方，所有屏幕以主灌注師為中心處于“內(nèi)收”狀態(tài)，以主機眼平面介于20°以內(nèi)的活動范圍為基準動態(tài)調(diào)節(jié)所有信息輸入設備，使用移動可升降“馬鞍凳”避免灌注師久坐或不良坐姿形成，每30 min使用站姿替換坐姿，同時根據(jù)眼平面變化調(diào)整輸入端位置，改造前后心肺機詳見圖1～3。

圖1 改造前儀器設備分布

1.3 統(tǒng)計學方法 本研究數(shù)據(jù)使用SPSS 26.0軟件進行分析，符合正態(tài)分布的連續(xù)型變量采用均數(shù)±標準差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，偏態(tài)分布資料采用中位數(shù)（四分位間距）［Q（Q1，Q3）］表示，組間比較采用秩和檢驗，計數(shù)資料采用頻數(shù)（百分比）表示，組間比較采用卡方檢驗，P＜0.05認為有統(tǒng)計學意義。4個維度VAS評分重要度排序分析使用Python軟件（Python－3.10.7版本：https：／／www.python.org／）的xgboost 1.2.1，模型參數(shù)為：優(yōu)化目標函數(shù)∶學習速率＝0.1，最大樹深度＝8，最小分叉權(quán)重和＝4，L2正則化系數(shù)＝1。將全組CPB時間等分為10個區(qū)間，使用分層趨勢回歸，分別比較兩組在4個維度VAS不同CPB時間的趨勢變化。

圖2 改造后的外展狀態(tài)

圖3 改造后的內(nèi)收狀態(tài)

2 結(jié) 果

兩組患者一般資料無統(tǒng)計學差異（均P＞0.05），見表1。與對照組相比，改良組術中采用del Nido停搏液比例更高，CPB相關輕微不良事件（Ⅲ級／Ⅳ級不良事件）發(fā)生率更低。對4個維度的VAS發(fā)現(xiàn)灌注師在術中的各個壓力負荷處于中等水平，基于人體工學改造HLM的使用使得改良組在身體負荷、精神負荷、信息獲取負荷、溝通需求負荷、均顯著低于對照組（均P＜0.05），見表2。XGBoost法分析重要度排序依次為溝通需求負荷、信息獲取負荷、精神負荷、身體負荷，見圖4。全組中位CPB時間為156（92～601）min，根據(jù)CPB時間做分層趨勢回歸結(jié)果見圖5；發(fā)現(xiàn)4個維度的VAS評分均隨著CPB時間的推移增大，且每個區(qū)間改良組評分均低于對照組（均P＜0.001），見表3。

圖4 基于人體工程學HLM改造后對灌注師4個維度影響程度重要度排序

圖5 HLM改造前后灌注師在4個不同維度VAS評分伴隨CPB時間變化趨勢

表2 視覺模擬評分量表對改造前后灌注師術中4個維度負荷的比較（分）

表3 兩組基于心肺轉(zhuǎn)流時間分層在4個維度視覺模擬評分的趨勢回歸比較［β＆（95%CI）］

3 討 論

有研究表明，長時間重復性動作或者靜態(tài)姿勢的維持都有可能造成臨床醫(yī)務工作者的肌肉骨骼疾?。╩usculoskeletal disorder，MSD）形成［5，11－12］，受限于HLM平臺高度，灌注師在組裝體外循環(huán)管路時常常需要重復“下蹲－站立－彎腰”等重復動作，而轉(zhuǎn)流階段需連續(xù)實時監(jiān)測各種儀表面板及氧合器儲血罐等裝置或完成術中記錄從而維持“非生理”的強迫體位，文獻表明長此以往會造成生理不適引發(fā)職業(yè)?。?1，13－14］。本研究 利 用各種可移 動 升 降支 架，以HLM及主灌注師為中心，將工作區(qū)分為“動區(qū)”和“靜區(qū)”，根據(jù)設備屬性及中心習慣，將操控頻率高、移動需求低的設備如HLM主控面板、空氧混合器、氣體揮發(fā)罐［15］等精細調(diào)節(jié)為主設備放置于靜區(qū)并統(tǒng)一固定方位，標準化灌注師對HLM的相關操控，減少操作相關輕微不良事件的發(fā)生；動區(qū)則設定為主泵前方氧合器區(qū)域及其他滾壓吸引泵及其上空（裝卸管路），該區(qū)域在準備階段或者應急過程中空間需求大、在常規(guī)轉(zhuǎn)流階段觀測需求高，因此改良組運用各種可移動升降支架使得HLM有“外展”和“內(nèi)收”兩種狀態(tài)以滿足不同階段的需求，Gierig和Tomizawa等［16－17］運用眼球追蹤技術分析術中灌注師目標興趣區(qū)域（area of interest，AOI）發(fā)現(xiàn)氧合器儲血罐、空氧混合器、連續(xù)血氣監(jiān)測系統(tǒng)等均為觀測高頻區(qū)，與本研究動靜區(qū)設定理念相符。Edwardson［18］等人在《英國醫(yī)學雜志》發(fā)表的隨機對照研究表明使用可調(diào)節(jié)辦公桌較傳統(tǒng)組可減少白領久坐時間63.7 min，顯著提升了人群健康水平，本研究發(fā)現(xiàn)雖然隨著CPB時間延長，灌注師在身體負荷VAS持續(xù)上升，超過200 min后處于高位水平維持，但改良組通過使用“馬鞍凳”結(jié)合可調(diào)節(jié)支架有效避免灌注師久坐和肌肉疲勞，使得在各個時長的轉(zhuǎn)流時間內(nèi)VAS均低于對照組，表明針對性改造有利于科學化灌注師工作姿勢，減少肢體關節(jié)角度過大造成生理力學負荷偏移引發(fā)相關MSD癥候。

Zenati等［19］研究認為手術團隊整體及不同團隊角色個體在術中不同階段其認知壓力負荷是不同的，且高壓力負荷水平的存在往往會直接影響手術結(jié)果，Kennedy－Metz［20］等使用手術任務負荷指數(shù)評估外科醫(yī)師、麻醉醫(yī)師及灌注師的壓力負荷發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)流全程中灌注師處于相對高壓力負荷狀態(tài)，Dias等［21］將冠狀動脈旁路移植術中不同階段（從麻醉誘導開始直至關胸結(jié)束）劃分為14部分并對外科醫(yī)師、麻醉醫(yī)師及灌注師進行認知負荷評價，發(fā)現(xiàn)灌注師在CPB開啟以及主動脈阻斷、灌注心肌保護停搏液這兩個階段壓力負荷為團隊最高水平，同時該團隊圍繞術中決策水平、場景識別能力、任務管理及領導力表現(xiàn)、團隊合作及溝通能力等4個方面的“非技術性技能”開發(fā)了一種評價工具判斷灌注師術中“表現(xiàn)好與壞”并強調(diào)非技術技能的重要性［22］。本研究發(fā)現(xiàn)灌注師使用基于人體工程學改造的HLM后4個維度的VAS重要性排序發(fā)現(xiàn)“溝通需求負荷”及“信息獲取負荷”改善最為明顯，從而減少了“精神負荷”，其“非技術技能”表現(xiàn)更佳，與Dias等結(jié)果相似。目前國內(nèi)大多手術中心的手術間內(nèi)并未普及術野同步直播，部分大型中心手術室即便有完善的術野直播及監(jiān)護儀副屏設計，但基本分散分布在吊塔或墻壁，在高壓力快節(jié)奏的心臟手術過程中不利于灌注師快速接收、整合訊息并迅速做出應對，本研究改良組在HLM上簡單架設攝像頭實時觀測術中手術進程，增強了灌注師的場景識別能力，并通過加強與團隊主動溝通進一步提升術中任務管理能力，從而降低精神負荷，而術野屏幕及監(jiān)護儀副屏呈上下分布設計使得信息輸入端更為簡潔，盡可能縮小信息分布面積可讓灌注師在更短時間及更少的軀體動作即可完成信息獲取，同時通過可升降移動的支架讓連續(xù)動靜脈血氣儀（BMU40，邁柯維，德國）等設備根據(jù)灌注師不同生理條件進行調(diào)整，進一步優(yōu)化其工作姿態(tài)，減輕其身體負荷。

Lawson等［23］調(diào)查發(fā)現(xiàn)良好的機構(gòu)安全文化氛圍可以促進灌注師在團隊中的有效溝通從而減少不良事件的發(fā)生，而人體工程學的最終目標是消除系統(tǒng)、組織、技術、工具等與人體特性不相符而產(chǎn)生的差錯事件，本研究結(jié)果表明基于人體工程學對HLM進行簡單改造，營造良好的手術工作氛圍，對術中問題以“簡述－質(zhì)詢－建議”等非暴力溝通形式進行溝通，CPB輕微不良事件發(fā)生率顯著降低。隨著外科技術的進步，近年來對灌注師的行業(yè)水準要求也越來越高［7，24－25］，從各個廠商心肺機的更新?lián)Q代不難看出“人體工程學”與“灌注師職業(yè)健康”、以及它們與臨床質(zhì)量控制的關系已開始受到關注，如Stockert－mini系列的輕量化、懸掛泵的設計使動區(qū)空間更大，而Getinge公司推出Maquet－HL40機型更是直接強調(diào)了其人體工程學概念，用戶可根據(jù)機構(gòu)習慣通過預留軌道個性化滑動機器各個附件，一來使得信息終端集成化和數(shù)據(jù)分布集中化，二來最大程度釋放動區(qū)空間方便灌注師術中觀察及操作，而日本泉工醫(yī)科工業(yè)株式會社推出的HAS－III型心肺機更是增加動靜脈血流量匹配報警，當靜脈回流流量與動脈回輸流量不匹配時發(fā)出警報，相當于“前置版本”的液平面警報，進一步提升灌注師場景識別能力，以上種種心肺機的改良其實均基于人體工程學，基于對灌注師生理、心理狀態(tài)的改善從而提升其手術表現(xiàn)，但均缺乏術野監(jiān)控模塊及監(jiān)護數(shù)據(jù)同屏模塊這兩個高頻AOI設備，而本研究簡單的改造，理論成本更低，對改善灌注師臨床表現(xiàn)也有一定效果，具有一定的可推廣性。但本研究仍存在一定局限性：①為單中心小樣本研究；②使用VAS對灌注師4個維度評價僅反映其主觀感受，對身體負荷未使用肌電圖［26］或Openpose－人體姿態(tài)［5］識別系統(tǒng)等客觀指標進行評價，對精神負荷等未采用心率變異性［27］或閃光融合臨界頻率［28］等客觀指標評價；③未納入嚴重不良事件進行統(tǒng)計。在未來的研究中需通過多中心聯(lián)合、擴大灌注師調(diào)查范圍及運用更多客觀指標或使用隨機對照試驗研究以證明結(jié)果的有效性。

4 結(jié) 論

基于人體工程學改造人工心肺機有利于改善灌注師術中溝通、提升信息獲取能力，減輕精神及身體負荷，從而減少CPB相關輕微不良事件的發(fā)生。關注并重視灌注師職業(yè)健康與CPB質(zhì)量安全息息相關，而基于人體工程學設計是未來人工心肺機的發(fā)展方向。