應用3D打印樂高梳線器提高心電圖檢查效率的實踐研究

袁 偉，郭德姣，汪托紅，張慧婷，康玉風，張 瑜

（蘭州大學第一醫院，甘肅 蘭州 730000）

心電圖檢查是心血管系統疾病最常用的診療技術之一。心血管疾病復雜多變，患有冠心病、心臟節律性疾病及心衰等疾病的患者隨時都有可能發生危及生命的心肌缺血、冠狀動脈血栓及室性心動過速、竇性停搏、高度房室傳導阻滯等惡性心律失常，對上述狀況的觀察、發現和及時處理，對拯救患者生命來說至關重要。目前大部分的遙測心電監護裝置能解決心律失常的觀察、監護和預警問題，但對于急性冠狀動脈綜合征患者來說，由于遙測監護儀器的導聯是模擬導聯，不能精準反映患者心電圖各導聯ST-T 段的真實變化情況，這使得遙測心電監護儀對冠心病患者潛在危險的提示與預防效率大大降低。目前臨床上仍采用標準導聯的心電圖機和繪制精確電壓軸、時間軸的心電圖專用網格紙描記冠心病患者的心電圖，以提供更為準確的心電圖診斷依據。臨床護士觀察到冠心病患者出現癥狀或接到警報的第一時間，除及時報告醫生外，還需以最快速度為患者采集一份標準十二導聯或十八導聯心電圖，為醫生快速做出判斷提供證據。此時“時間就是生命、時間就是心肌”，快速準確的一份心電圖可能是挽救患者生命的關鍵。因此，如何提高心電圖的作圖速度和準確性，對心血管專科的臨床護士來說，是一個值得思考和探索的問題。

心電圖機導聯線通過心電電極對人體生理信號進行采集傳輸，是連接監護儀、心電圖機、動態心電圖記錄儀及腦電圖等醫療設備的常用配件，被廣泛應用于醫療各個領域。目前，臨床最常用的心電圖機導聯線一共10 根，其中肢體導聯線4 根，平均長度約110 厘米，胸導聯線6 根，平均長度約80 厘米，導聯線間極易交錯纏繞。若手工整理拆解則會增加檢查耗時，若不拆解直接強行牽拉作圖則會使各導聯線間及導聯線吸附端與患者皮膚間的張力增加，易出現導聯掉落、導聯位置和次序接錯等問題，不但影響作圖速度，還會加快心電圖機導聯線的損耗，縮短導聯線的使用壽命，同時引起患者的不適，影響患者就醫體驗。而在影響心電圖檢查耗時可控因素中，導聯線易交錯纏繞是主要設備因素，導聯位置連接錯誤及更正則是主要操作者因素，導聯線的交錯纏繞會造成原有的導聯排列次序混亂，給操作者連接導聯時帶來一定的困擾，增加導聯位置接錯的幾率。

基于以上現狀，本研究旨在設計并制作一種可快速分離整理心電圖機導聯線的輔助整理器，稱之為梳線器（Wire comb）。并制定出加用梳線器的心電圖采集標準化操作流程，旨在輔助導聯線收納整理、固定導聯相對位置、縮短心電圖檢查時因導聯線纏繞和更正導聯次序連接錯誤造成的非必要額外耗時，為心臟急危重癥的診斷爭取寶貴時間，同時提高心電圖檢查操作者工作效率。

1 對象與方法

1.1 對象

選擇2021 年4 月至10 月在蘭州大學第一醫院心臟中心就診且需行心電圖檢查的患者作為研究對象。納入標準：患者意識清醒；認知功能正常，可遵從指令配合檢查；患者知情同意。排除標準：意識障礙、譫妄、狂躁，無法服從指令配合檢查的患者。

1.2 方法

本研究采用隨機對照實驗的方法，根據采集心電圖的順序采用隨機數字表法將研究對象分為對照組和實驗組。使用兩臺同型號Philip Page Writer TC20 心電圖機為研究對象進行心電圖檢查，對照組采用常規心電圖采集流程，實驗組采用加用樂高梳線器的改良流程，分別記錄耗時和導聯接錯人數。

心電圖各導聯連接完畢后，除導聯線交錯纏繞牽拉因素（對照組可能出現）所致的導聯次序接反和導聯脫落外，患者本身皮膚因素（如皮膚松弛、干燥、多汗、胸毛濃密、導電性差等）、環境電離干擾、醫生的不同作圖要求（十二導聯或十八導聯）、心電圖機自動分析甄別時間等混雜因素也會對導聯連接完畢至合格采圖的耗時產生影響。因此，為避免此時段較多混雜因素影響實驗最終效應的觀察，本研究將心電圖檢查的耗時分為3 段分別進行記錄分析（見表1）。

表1 心電圖檢查計時時段Table 1 Time slots for electrocardiography

若有導聯次序接反，心電圖機會智能識別并提示，需要檢查導聯并更正連接次序。對照組和實驗組分別記錄導聯次序接反次數，用以最終統計導聯接錯人數。

加用梳線器后的標準操作流程由高年資、高層級和高學歷護士（N4 及以上護士3 人，碩士研究生2 人）共同編寫，經過全科討論后修訂。標準化操作流程的初稿完成后，選取10 名在崗護士閱讀，提出無法理解或有歧義的地方，評測其內容效度，并根據意見進行修訂，保證最終版標準化操作流程的可被理解性。

參與實驗的護士均為取得護士執業資格的在崗護士，研究者對其進行了操作流程和計時方法的統一培訓考核。為保證計時準確，實施過程中，一人操作，一人計時。統計數據時兩人對數據資料進行核查檢驗，剔除極大值和極小值等異常值，數據統一錄入SPSS 軟件進行分析。

1.3 研究工具

1.3.1 梳線器 梳線器主要結構包括手柄、T 型凸塊、T 型凹塊和線孔，以樂高式凹凸銜塊通過“T 形卡扣”來實現安裝與拆卸（見圖1）。以胸導聯六孔梳線器為例，6 根導聯線分別按照V1-V6 的順序依次穿過線孔，可使胸導聯線及吸盤的相對位置固定，找到V1 即可依次連接好剩下的5 個導聯，可防止導聯次序接反，肢體導聯的四孔梳線器同理。

圖1 樂高梳線器設計圖Figure 1 Design of the Lego cut to length line machine

預實驗階段先使用泡沫板制作出模型，對尺寸及安裝方式進行反復改進直至效果滿意后，定稿交由蘭州大學物理學實驗室，以PVC 為原材料，采用3D 打印技術制作出成品（見圖2）。

圖2 3D 技術打印樂高梳線器成品Figure 2 3D printing of Lego cut to length line finished product

1.3.2 梳線器的使用流程 加用樂高梳線器的標準化操作流程僅比常規操作流程增加兩個1 秒鐘即可完成的簡單梳理動作。

心電圖機呈備用狀態時，將梳線器放置于導聯線導聯夾和吸盤端，梳線器手柄懸掛于心電圖機推車的掛鉤上。行心電圖檢查時，患者取合適的體位，充分暴露檢查區域，注意遮擋患者，為患者提供一個安全舒適的檢查環境。使用酒精棉球清潔患者皮膚后，右手持肢體導聯夾根部或吸盤根部，左手持梳線器手柄快速向心電圖機端滑動至所需長度，快速在患者身上按順序正確連接各導聯，待波形穩定后打印心電圖。撤除各導聯，持梳線器將導聯線自心電圖機端向導聯末端梳理整齊，梳線器手柄掛在心電圖機掛鉤上，恢復備用狀態，具體操作流程見圖3。

圖3 加用樂高梳線器的心電圖機操作流程Figure 3 Operation procedure of electrocardiography machine with the addition of Lego cut to length line machine

1.4 評價標準

本研究將對照組和實驗組行心電圖檢查的總耗時、分段耗時及導聯接錯人數作為評價梳線器使用效果的標準和結局指標進行分析。

1.5 統計方法

采用均數、標準差描述心電圖檢查耗時；采用單樣本t 檢驗和卡方檢驗驗證兩組耗時和導聯接錯人數間的差異是否具有統計學意義。

2 結果

2.1 預實驗結果

正式使用3D 打印版的心電圖機導聯線梳線器前，研究者進行了預實驗，試用了泡沫板制作的梳線器模型，對其功能、大小、結構等方面進行了測試、修改、定型。

將PVC 泡沫板手工制作的梳線器模型應用于心電圖機，并與未使用梳線器的心電圖機依照患者心電圖檢查需求的先后順序分別隨機各做15 份心電圖，結果顯示，加用梳線器的心電圖檢查平均耗時減少了（40.41±12.73）s，單樣本t 檢驗，P＜0.05。對照組導聯接錯1 例，實驗組0 例。

2.2 正式實驗結果

2.2.1 實驗組與對照組耗時情況比較（見表2）

表2 兩組耗時情況比較（±s，s）Table 2 Comparison of time spending between the two groups（±s，s）

表2 兩組耗時情況比較（±s，s）Table 2 Comparison of time spending between the two groups（±s，s）

備注：Ts=T1+T2+T3，**表示P＜0.01

Sig 0.000**0.067 0.000**0.000**測量時段 對照組（n=135）71.91±8.58 30.37±6.12 35.66±5.52 137.94±7.58實驗組（n=135）均差T1 T2 T3 T s 39.64±5.15 27.47±3.95 20.01±7.75 87.12±10.08 30.96±9.07 2.90±7.08 14.39±6.01 48.25±9.73

2.2.2 實驗組與對照組導聯接錯人數比較（見表3）

表3 兩組導聯接錯人數比較（n）Table 3 Comparison of the number of disconnected lead wires between the two groups（n）

3 討論

3.1 梳線器的設計簡約、操作簡便、可復制性強

針對心電圖機導聯線的纏繞增加檢查耗時和導聯接錯率的問題，已有多位研究者嘗試設計并制作心電圖機導聯線的整理收納裝置或改進導聯線的擺放及固定方法。這些方法多為臨床護士設計的個體化手工制作裝置。

李學技等[1]和劉曉琳[2]基于卷尺原理設計了一種轉軸式的導聯線收納裝置，雖能最大限度地避免導聯線纏繞，但其零部件復雜，成本較高且操作不當極易損壞；趙雪[3]嘗試將與導聯標識顏色相同的10 個長尾夾用膠布固定在導聯線上，并順次夾持固定于治療車欄桿；成品穎等[4]設計了一種由兩層布料及若干魔術貼縫制而成的袋裝導聯線整理擺放裝置，雖能防止導聯線纏繞，但操作復雜，會大幅度增加檢查及整理耗時；湯曉晴等[5]、桑榮[6]、張良等[7]、王立華等[8]分別使用硬質線圈、膠布、剪洞吸管、一次性注射器針筒等簡易材料將導聯線或2～3 根導聯線為一束進行固定或根根分離以避免導聯線纏繞，但其收納整理效果一般，可復制性差。

上述研究中的部分裝置收納或整理效果值得肯定，雖一定程度減少了導聯線纏繞帶來的困擾，但對能否縮短心電圖檢查耗時和降低導聯接錯率并未進行科學驗證。另外，如何平衡使用附加裝置導致做心電圖的程序復雜化與附加裝置本身帶來的積極效應間的矛盾，值得進一步探索。

在本研究中，樂高梳線器設計的初衷是以極簡主義為指導思想，即在最簡單的設計、最少的成本材料消耗、最少改變目前操作流程的前提下，通過關鍵技術裝置的改進來實現避免心電圖機導聯線互相纏繞、導聯位置次序連接錯誤，保護導聯線及提高作圖速度等目的。樂高梳線器結構簡單、拆裝方便、結實耐用，成功避免了操作附加裝置的新增耗時與改良初衷（即耗時縮短）間的矛盾[9-11]。

3.2 梳線器的改良效應良好

3.2.1 梳線器可大幅度縮短檢查耗時 加用樂高梳線器后，檢查總耗時（Ts）減少約48 s，其中導聯連接耗時（T1）減少約31 s，檢查后整理導聯線耗時（T3）減少約14 s，心電圖檢查速度顯著提高。與導聯線相關的時段（T1和T3）耗時均大幅度減少，證明了梳線器的梳理規整效果顯著。

由表2 可知，導聯連接完畢至采圖合格的耗時（T2）兩組比較差異無統計學意義（P＞0.05），可能原因為：混雜因素對這一時段耗時的影響無法排除，這與本研究設計的假設是一致的。因此，針對患者的皮膚準備和不同皮膚類型患者如何降低導聯線的掉落幾率，仍是一個值得探討的問題[12-13]。

3.2.2 梳線器可降低導聯接錯率 常規心電圖導聯位置的判斷依靠導聯顏色或字母標識進行甄別，若操作者不熟練、疏忽大意、色盲、色弱或記錯顏色和字母排列順序均可導致導聯位置接錯或次序接反[14-17]。臨床實際工作中也可能會出現某一肢體導聯夾或胸導聯負壓吸引球更換的問題，更換后的導聯夾和負壓吸引球的顏色不一定與原來完全相同。若使用顏色順序記憶去連接心電圖的標準十二導聯，可能會造成導聯順序連接錯誤的潛在風險[18-19]。若放棄顏色記憶法，按照導聯夾或導聯球上標注的字母順序識別導聯的連接次序，勢必會增加心電圖檢查的耗時[20-21]。導聯次序接反時心電圖機會給出更正提示，而檢查核實導聯連接情況、更正錯誤導聯次序也是延長檢查耗時的因素之一[22-23]。梳線器的導聯線孔依照次序相對固定，即使在微光條件下（夜班、停電）只要找準第1 個導聯的位置，其余各導聯即可依次類推，不記得或看不清顏色和字母排列順序時也能快速正確連接各導聯，采集合格的心電圖[24-26]。本研究中，實驗組導聯接錯率顯著下降，證明梳線器具有輔助正確連接導聯次序的作用。需要注意的是，梳線器雖有輔助預防導聯接錯的作用，但

對各導聯體表定位地準確把握仍需操作者來實現[27-28]。

4 結語

綜上所述，樂高梳線器能大幅度提高心電圖檢查的速度并降低導聯接錯率。此輔助裝置操作簡單易行、結實耐用、成本損耗小，除應用于床旁心電圖機導聯線外，還可應用于ICU 及CCU 的床旁心電監護儀的多種導聯線管理，值得在臨床推廣。