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. 2023 Jul 20;54(4):798–803. [Article in Chinese] doi: 10.12182/20230760102

身体力学原理在医护人员脱卸防护装备过程中的应用实践

Practical Application of Body Mechanics Principles in the Process of Health Workers Doffing Personal Protective Equipment

慧兰 张 1, 豪 康 2, 红霞 罗 1, 京慈 朱 3, 建平 游 1,Δ
PMCID: PMC10442625  PMID: 37545077

Abstract

目的

探讨身体力学原理在医护人员脱卸防护装备过程中的应用效果。

方法

对上海某方舱医院的360名医务人员脱卸防护装备要领进行为期一天的集中培训，重点将身体力学原理“扩大支撑面，降低重心，减少重心偏移，利用杠杆原理，创建合适操作空间”，融入个人防护装备脱卸中，通过远程视频监控记录方式，观察医护人员运用身体力学动作后其身体稳定性、污染风险性，操作流畅性等情况。

结果

二元logistic回归分析结果显示，与未执行相比，①执行“防护服身体前倾后微仰”操作可提升脱卸稳定性〔优势比（odds ratio, OR）=3.291，95%置信区间（confidence interval, CI）：1.627～6.656 〕、降低污染风险性（OR=0.203，95%CI：0.100～0.412）、提高操作流畅性（OR=20.847，95%CI：8.061～53.916）；②执行“脱靴套呈前后马步状”操作可提升稳定性（OR=5.299，95%CI：1.041～26.957）、降低污染风险性（OR=0.079，95%CI：0.009～0.692）、提高操作流畅性（OR=16.729，95%CI：1.238～226.077）；③执行“脱靴套呈踮脚跟抬脚尖”可提升稳定性（OR=19.361，95%CI：8.391～44.671）、降低污染风险性（OR=0.181，95%CI：0.084～0.393）、提高操作流畅性（OR=10.977，95%CI：3.764～32.008）；④执行“脱口罩身体前倾，脸朝前”可提升稳定性（OR=2.935，95%CI：1.412～6.101）、降低污染风险性（OR=0.123，95%CI：0.059～0.258）、提高操作流畅性（OR=18.126，95%CI：6.665～49.297）。

结论

在医务人员脱卸个人防护装备过程中，正确合理的力学姿势或动作可有效协助医护人员保持平衡与稳定性，同时避免感染风险发生，在防护技能培训及临床实践中具有推广价值。

Keywords: 身体力学, 防护装备, 脱卸培训

身体力学（body mechanics），又称人体力学，是运用力学原理，在各种力学作业条件下活动以保持身体平衡，对人体从一种姿势更换为另一种姿势时高效保持协调开展研究的一门科学，通过研究人体运动器官的结构、功能和运动规律，从而指导人们做好防护与保健[1]。它综合了多学科相关内容，例如人体生理学、解剖学、物理学等，在体育、医疗、护理、汽车工业等领域都有广泛应用[2-5]。个人防护装备（personal protective equipment, PPE）是有效阻隔各类感染性因子，保障医护人员安全的关键物理屏障，在应对传染病事件中发挥重要作用[6]。但由于防护装备使用具有一定专业性，穿脱过程复杂，尤其脱卸过程中失误，会导致职业暴露感染风险增加[7-8]。实践中发现，医护人员在脱卸过程中，常因肢体灵活性、协调性较差会不自觉触碰内层清洁部位，或导致脱卸时站立不稳，易跌倒现象发生。本团队借鉴身体力学原理，通过扩大支撑基底面积、降低重心、改变脚尖指向动作方向等理念方式改进防护装备脱卸方式，调查并分析其实践应用效果，以帮助医护人员掌握更加科学的脱卸技巧，降低感染风险，保障工作安全。

1. 对象与方法

1.1. 研究对象

选取2022年5月间在上海某方舱医院内工作的360名医护人员作为观察研究对象，其中医生96人，护士264人；男性81人，女性279人。本研究经过中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院伦理委员会伦理审查。

1.2. 研究方法

1.2.1. 物理学理论依据

①扩大支撑面，降低重心，减少重心偏移，增加身体平衡稳定性。人或物体活动是否可以保持平衡与稳定性，与其支撑面积大小、重心的高度以及重力线与支持面边缘的距离有关。能否稳定站立的关键在于重心到地面的垂线是否落在支点范围内：落在范围内，则可保持稳定；落在范围边界处，为临界状态；落在范围外，则有可能摔倒。为此，支撑面积越大，保持身体中心线落于支撑面内，人体平衡性越好。

②合理利用杠杆原理，维持稳定。人体大部分活动是依靠杠杆原理实现的。支点位于保持身体活动平衡的作用点和阻力点之间。以牵拉颈后肌为作用力，头的质量为阻力，以枕环关节为支点，与支点支撑力方向相反的支点两侧的作用力和阻力，可以利用这一杠杆调节人体的姿态，使头部的姿态保持平衡；脚跟肌肉为发力点，以较小的力量实现对身体重心的支撑，这个发力点位于足尖支点和足跟力点之间，动力臂较长。

③创建合适操作空间，避免污染。合适的操作空间，有利于提高操作工作效率，避免和降低因空间限制导致的操作失误。通过控制肢体活动，创建更加有利于操作的空间范围，避免与周围触碰，使操作更加安全。

1.2.2. 培训实践

将身体力学基本原理运用于PPE脱卸培训的操作中，对360名人员进行为期1 d的集中培训，具体包括：脱防护服身体前倾后微仰，脱靴套呈前后马步状，脱靴套呈踮脚跟抬脚尖，脱护目镜身体前倾、手肘与头面部呈同一水平线、脸朝前，脱口罩身体前倾、脸朝前。此姿势降低了医务人员脱卸防护装备时的身体重心，改变了脚尖指向动作方向，扩大了身体支撑基底面积，其支点范围为双脚外廓线，左右方向上范围较大，重心垂线通常会落入其中，因而左右方向上通常较稳定。详见图1A、图1B。前后方向上支点范围大约只有一脚之长，范围相对较小，所以需要着重调整前后方向上的姿态，控制重心垂线落入范围内，以保证稳定。脱鞋套或防护服时若为单脚站立，支点范围就更小，重心垂线更加容易超出范围，各个方向上都需要着重调整姿态，所以不容易保持稳定，详见图1C、图1D。手肘打开与头面部呈水平线可有效扩大头面部洁净空间，如图1E。同时，配合脱卸过程编制操作姿势口诀，如“身体前倾，脸朝前”“单脚向前，呈马步状”“踮脚跟、抬脚尖”等更利于指导形成正确的姿势和动作。

图 1.

图 1

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Application of body mechanics operations in the process of doffing PPE

身体力学操作在PPE脱卸中的应用

A, The center of gravity and fulcrum when the body is upright. B, The center of gravity and fulcrum when the body leans forward. C, The center of gravity and fulcrum when taking a horse-ride step. D, Lifting the heel and then the toes when taking off the boot cover. E, The elbows opening horizontally so that they are on the same plane as the head and face.

1.2.3. 观察及评估指标

组建由6名专职感控联络员组成的调查小组，成员均曾参加过援鄂抗疫、援助非洲抗击埃博拉等多次任务，具有丰富的感控管理经验。通过视频远程监控，观察医护人员在脱卸防护装备时是否执行身体力学原理，医护人员脱卸防护装备时是否保持身体平衡和稳定性，是否存在污染风险隐患，是否操作流畅等。 其中，①身体平衡与稳定性评价指标为操作者是否出现站立不稳，扶靠周围其他物体等动作；②污染风险性的评价指标为操作者在脱卸环节中是否触碰内层清洁衣物或皮肤，是否出现职业暴露；③操作流畅性则通过评价其操作是否按正确流程顺利完成，是否出现动作遗忘等。

1.3. 统计学方法

计数资料采用频数和百分比表示，并采用χ2检验或Fisher精确检验进行组间差异比较。以医务人员穿脱个人防护服稳定性（0=不稳定，1=稳定）、污染风险性（0=无污染风险性、1=有污染风险性）及流畅性（0=不流畅，1=流畅）作为因变量，将可能与以上结局事件的全部相关变量（脱防护服身体前倾后微仰，脱靴套呈前后马步状，脱靴套呈踮脚跟抬脚尖，脱护目镜身体前倾、脸朝前，脱防护口罩时身体前倾、脸朝前）作为自变量纳入二元logistic回归分析，用优势比（odds ratio, OR）及95%置信区间（confidence interval, CI）表示该因素与个人防护装备脱卸过程中稳定性、风险性、流畅性的联系强度。P<0.05为差异有统计学意义。

2. 结果

2.1. 医务人员身体力学操作基本情况

结果见表1。对360名医务人员脱卸个人防护装备的过程进行观察发现，执行与未执行各身体力学操作在身体稳定性、操作污染风险性、流畅性方面差异均有统计学意义（P<0.001），提示人体力学操作项目与身体稳定性、操作污染风险性、流畅性具有明显关系。

表 1. Basic status of body mechanics operations of the health workers (n=360).

医务人员身体力学操作基本情况（n=360）

Item Stability/case (%) χ 2 P Contamination risk/case (%) χ 2 P Smoothness/case (%) χ 2 P
Non-stabilized Stabilized Non-contaminated Contaminated Not smooth Smooth
　A, Leaning forward and then slightly leaning back when doffing the protective clothing. B, Taking off the boot sleeve in a horse-ride step. C, Taking off the boot covers while lifting the heel and then the toe. D, Leaning forward when taking off the goggles and facing forward. E, Leaning forward when taking off the masks and facing forward.
A 70.555 <0.001 84.301 <0.001 134.980 <0.001
　Not performed 59 (16.4) 40 (11.1) 43 (11.9) 56 (15.6) 62 (17.2) 37 (10.3)
　Performed 40 (11.1) 221 (61.4) 233 (64.7) 28 (7.8) 16 (4.4) 245 (68.1)
B 27.184 <0.001 23.637 <0.001 21.169 <0.001
　Not performed 97 (26.9) 189 (52.5) 203 (56.4) 83 (23.1) 77 (21.4) 209 (58.1)
　Performed 2 (0.6) 72 (20.0) 73 (20.3) 1 (0.3) 1 (0.3) 73 (20.3)
C 126.270 <0.001 76.697 <0.001 88.664 <0.001
　Not performed 91 (25.3) 68 (18.9) 87 (24.2) 72 (20.0) 71 (19.7) 88 (24.4)
　Performed 8 (2.2) 193 (53.6) 189 (52.5) 12 (3.3) 7 (1.9) 194 (53.9)
D 25.558 <0.001 20.436 <0.001 32.221 <0.001
　Not performed 44 (12.2) 47 (13.1) 54 (15.0) 37 (10.3) 39 (10.8) 52 (14.4)
　Performed 55 (15.3) 214 (59.4) 222 (61.7) 47 (13.1) 39 (10.8) 230 (63.9)
E 67.688 <0.001 103.806 <0.001 126.435 <0.001
　Not performed 62 (17.2) 47 (13.1) 46 (12.8) 63 (18.5) 64 (17.8) 45 (12.5)
　Performed 37 (10.3) 214 (59.4) 230 (63.9) 21 (5.8) 14 (3.9) 237 (65.8)
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2.2. 身体力学技巧措施对脱卸过程中稳定性的影响

结果见表2。与未执行相比，医务人员执行脱防护服身体前倾后微仰时稳定性提升（OR=3.291，95%CI：1.627～6.656）；执行脱靴套呈前后马步状时稳定性提升（OR=5.299，95%CI：1.041～26.957）；执行脱靴套呈踮脚跟抬脚尖时稳定性提升（OR=19.361，95%CI：8.391～44.671）；执行脱口罩身体前倾、脸朝前时稳定性提升（OR=2.935，95%CI：1.412～6.101），且差异均有统计学意义（β>0，OR>1，P<0.05）。

表 2. The effect of body mechanics skills on the stability during the PPE doffing process.

身体力学技巧措施对脱卸过程中稳定性的影响

Item β SE Wald χ2 P OR 95% CI
　A-E denote the same as those in Table 1. β: partial regression coefficient; SE: standard error; OR: odds ratio; CI: confidence interval.
A 1.091 0.359 10.991 <0.001 3.291 1.627-6.656
B 1.667 0.830 4.036 0.045 5.299 1.041-26.957
C 2.963 0.427 48.256 <0.001 19.361 8.391-44.671
D 0.643 0.385 2.790 0.095 1.902 0.895-4.045
E 1.077 0.373 8.314 0.004 2.935 1.412-6.101
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2.3. 身体力学技巧措施对脱卸过程中污染风险性的影响

结果见表3。与未执行相比，医务人员执行脱防护服身体前倾后微仰时污染风险性降低（OR=0.203，95%CI: 0.100～0.412）；执行脱靴套呈前后马步状时污染风险性降低（OR=0.079，95%CI: 0.009～0.692）；执行脱靴套呈踮脚跟抬脚尖时污染风险性降低（OR=0.181，95%CI: 0.084～0.393）；执行脱口罩身体前倾、脸朝前时污染风险性降低（OR=0.123，95%CI: 0.059～0.258），且差异均有统计学意义（β<0，OR<1，P<0.05）。

表 3. The effect of body mechanics skills on contamination risks during the PPE doffing process.

身体力学技巧措施对脱卸过程中污染风险性的影响

Item β SE Wald χ2 P OR 95% CI
　The notes are the same as those of Table 2.
A −1.594 0.361 19.534 <0.001 0.203 0.100-0.412
B −2.533 1.105 5.260 0.022 0.079 0.009-0.692
C −1.707 0.395 18.718 <0.001 0.181 0.084-0.393
D 0.064 0.383 0.028 0.867 1.066 0.503-2.259
E −2.092 0.375 31.110 0.001 0.123 0.059-0.258
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2.4. 身体力学技巧措施对脱卸过程中操作流畅性的影响

结果见表4。与未执行相比，医务人员执行脱防护服身体前倾后微仰时流畅性提升（OR=20.847，95%CI: 8.061～53.916）；执行脱靴套呈前后马步状时流畅性提升（OR=16.729，95%CI: 1.238～226.077）；执行脱靴套呈踮脚跟抬脚尖时流畅性提升（OR=10.977，95%CI: 3.764～32.008）；执行脱口罩身体前倾、脸朝前时流畅性提升（OR=18.126，95%CI: 6.665～49.297），且差异均有统计学意义（β>0，OR>1，P<0.05）。

表 4. The effect of body mechanics skills on the operational smoothness during the doffing process.

身体力学技巧措施对脱卸过程中操作流畅性的影响

Item β SE Wald χ2 P OR 95% CI
　The notes are the same as those of Table 2.
A 3.037 0.485 39.248 <0.001 20.847 8.061-53.916
B 2.817 1.328 4.497 0.034 16.729 1.238-226.077
C 2.396 0.546 19.250 <0.001 10.977 3.764-32.008
D 0.433 0.465 0.869 0.351 1.542 0.620-3.833
E 2.897 0.510 32.216 <0.001 18.126 6.665-49.297
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3. 讨论

3.1. 防护装备脱卸过程中应用身体力学原理具有重要性与可行性

在应对突发传染病疫情期间，医护人员始终处于抗疫一线，面临较大的感染风险，PPE是必不可少的物理保护屏障[9]。PPE的正确使用是保证人员安全的有效途径，不当的佩戴和脱卸会给使用者带来潜在的危害[10-11]。为此，各机构纷纷开展理论+实践多种方式的教育培训，以提升医护人员PPE使用技能[12-13]。但在实践中发现，虽然在接受相关培训后，医护人员能够基本掌握防护装备穿戴技能及注意事项，但由于熟练程度差异，防护装备尺寸大小不合适，肢体灵活性不同，部分医护人员在脱卸防护装备时，仍存在操作不流畅，耗时较长，在脱卸连体防护时手臂僵硬难以将其翻转脱下；面部防护装备脱卸时，易污染胸前清洁部位；弯腰困难，站立不稳容易摔倒等问题，容易导致感染风险发生[7, 14]。身体力学是20世纪60年代逐渐发展起来的，主要研究人体运动规律的一门新兴边缘学科，采用物理学与工程科学等原理方法，探索机体各部分的运动及受力情况，以尽可能有效地减少肌肉、骨骼、器官等组织的疲劳与损伤，同时最大限度地保障安全，提高工作效率，在护理领域有广泛应用[15-16]。身体力学原理，如维持较大支撑面、降低重心、减少重心线偏移、杠杆原理等，与医务人员安全脱卸防护装备操作技术需求吻合，能够指导防护装备脱卸使用。

3.2. 运用身体力学原理在防护装备脱卸中能增加脱卸时稳定性与身体平衡性

医务人员脱卸PPE过程中，由于操作不当、工作疲劳感、心理压力等原因，容易导致摔倒等不良事件发生，给医务人员安全带来风险。人体平衡和稳定性与重心、支撑面、重力线有关，重心越低、支撑面越大、重力线在支撑面内有助于维持身体稳定性。本次调查显示，脱防护服时身体前倾后仰，脱靴套呈前后马步状，脱靴套呈踮脚跟抬脚尖，脱口罩身体前倾、脸朝前能够协助医护人员保持稳定性。脱防护服时身体前倾后仰，有效使用了身体上半身、手臂大肌群；马步状下，身体重心降低，双腿前后张开，扩大支撑基底面，保持稳定性；脱靴套踮脚跟抬脚尖操作，省力的同时避免医务人员抬脚脱鞋套操作，稳定性、安全性提升；此外，尽管身体前倾、脸朝前可协助医护人员在脱卸时低头将护目镜触碰到胸前或其他清洁区域，但可能由于操作中幅度较小，因此对稳定性等影响较小。

3.3. 运用身体力学原理在防护装备脱卸中能降低脱卸污染风险性

防护装备脱卸环节是造成医务人员感染性职业暴露的高风险之处。既往有学者采用荧光标记实验对防护装备脱卸情况开展调查，结果表明，在脱卸过程中，约45%的人员污染上胸部，主要污染源来自N95口罩或护目镜摘除过程中的低头；32%污染前胸部，主要因脱卸防护服时翻转脱下困难，双手不慎触及[17-19]。对防护装备病毒载量进行实验室检测，结果显示，鞋底是病毒沾染最严重的地方，脱卸风险性较高。本研究将身体力学原理应用于防护装备脱卸中，结果显示，相关措施展开可降低脱卸污染风险，其中身体稍前倾、脸朝前可以有效扩大头面部洁净空间，避免在脱卸护目镜及N95防护口罩时低头，或手肘触碰头面部导致污染风险发生；马步状态下，重心降低，身体支撑面扩大，通过踮脚尖抬脚跟方式脱卸鞋套，顺势丢入医疗垃圾桶内，一方面省力保持稳定性，另一方面也可避免由于常规抬脚幅度过大导致站立不稳，以及丢弃鞋套等动作造成气溶胶扩散风险增加，保障医务人员安全。

3.4. 运用身体力学原理在防护装备脱卸中能提升脱卸操作流畅性

在应对新突发传染病事件时，医务人员需穿着二级防护装备或三级防护装备，穿戴与脱卸流程复杂，有的甚至约40个步骤之多。不同专业知识背景的人员对PPE认知及技能掌握不同[20]。在开展PPE相关不同方式培训后，其学习曲线图显示，PPE操作约9～13次学习练习进入稳定期，15～21次练习后才能达到熟练期[21]。此外，由于抗疫经验欠缺，部分人员出现PPE操作步骤遗忘、出错等现象，加剧紧张等情绪。身体力学原理应用于防护装备脱卸环节，编制操作姿势口诀，如“身体前倾，脸朝 前”“单脚向前，呈马步状”“踮脚跟、抬脚尖”等更利于指导形成正确的姿势和动作，促进医务人员更好掌握PPE装备操作技巧，在脱卸时避免污染风险的发生，更熟练脱卸PPE，正向提升脱卸流畅性。

综上所述，在作业时采取有效的人体力学作业方式或防护措施，可以有效协助医护人员脱卸防护装备，保持平衡与稳定性的同时，避免感染风险发生，提升操作流畅性，可在技能培训及临床实践中推广应用。但本研究也存在一定不足之处，因条件限制，未详细搜集医护人员一般资料，未将个人因素（如人员类别、躯体不适、心理因素等）纳入自变量进行分析。下一步将继续深入研究，融合更多身体力学原理知识，招募研究相关人员，开展对比实验研究，分析个人因素、物资因素、环境因素等对医护人员脱卸防护装备的影响，进一步提升医护人员脱卸防护装备的安全性。

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作者贡献声明　张慧兰、游建平和朱京慈负责论文构思，张慧兰和康豪负责数据审编，康豪和罗红霞负责调查研究中数据收集，张慧兰负责制定或设计研究方法、数据正式分析、初稿写作、论文审读与编辑写作，朱京慈负责研究活动监督指导，游建平负责项目经费获取、项目管理、提供资源以及论文审读与编辑写作。所有作者已经同意将文章提交给本刊，且对将要发表的版本进行最终定稿，并同意对工作的所有方面负责。

利益冲突　所有作者均声明不存在利益冲突

Funding Statement

陆军军医大学重点人才培养项目基金（No. XZ2019505044）资助

Contributor Information

慧兰 张 (Huilan ZHANG), Email: 1069936201@qq.com.

建平 游 (Jianping YOU), Email: blue_sky_cq@sina.com.

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