应用3D打印乐高梳线器提高心电图检查效率的实践研究

袁 伟，郭德姣，汪托红，张慧婷，康玉风，张 瑜

（兰州大学第一医院，甘肃 兰州 730000）

心电图检查是心血管系统疾病最常用的诊疗技术之一。心血管疾病复杂多变，患有冠心病、心脏节律性疾病及心衰等疾病的患者随时都有可能发生危及生命的心肌缺血、冠状动脉血栓及室性心动过速、窦性停搏、高度房室传导阻滞等恶性心律失常，对上述状况的观察、发现和及时处理，对拯救患者生命来说至关重要。目前大部分的遥测心电监护装置能解决心律失常的观察、监护和预警问题，但对于急性冠状动脉综合征患者来说，由于遥测监护仪器的导联是模拟导联，不能精准反映患者心电图各导联ST-T 段的真实变化情况，这使得遥测心电监护仪对冠心病患者潜在危险的提示与预防效率大大降低。目前临床上仍采用标准导联的心电图机和绘制精确电压轴、时间轴的心电图专用网格纸描记冠心病患者的心电图，以提供更为准确的心电图诊断依据。临床护士观察到冠心病患者出现症状或接到警报的第一时间，除及时报告医生外，还需以最快速度为患者采集一份标准十二导联或十八导联心电图，为医生快速做出判断提供证据。此时“时间就是生命、时间就是心肌”，快速准确的一份心电图可能是挽救患者生命的关键。因此，如何提高心电图的作图速度和准确性，对心血管专科的临床护士来说，是一个值得思考和探索的问题。

心电图机导联线通过心电电极对人体生理信号进行采集传输，是连接监护仪、心电图机、动态心电图记录仪及脑电图等医疗设备的常用配件，被广泛应用于医疗各个领域。目前，临床最常用的心电图机导联线一共10 根，其中肢体导联线4 根，平均长度约110 厘米，胸导联线6 根，平均长度约80 厘米，导联线间极易交错缠绕。若手工整理拆解则会增加检查耗时，若不拆解直接强行牵拉作图则会使各导联线间及导联线吸附端与患者皮肤间的张力增加，易出现导联掉落、导联位置和次序接错等问题，不但影响作图速度，还会加快心电图机导联线的损耗，缩短导联线的使用寿命，同时引起患者的不适，影响患者就医体验。而在影响心电图检查耗时可控因素中，导联线易交错缠绕是主要设备因素，导联位置连接错误及更正则是主要操作者因素，导联线的交错缠绕会造成原有的导联排列次序混乱，给操作者连接导联时带来一定的困扰，增加导联位置接错的几率。

基于以上现状，本研究旨在设计并制作一种可快速分离整理心电图机导联线的辅助整理器，称之为梳线器（Wire comb）。并制定出加用梳线器的心电图采集标准化操作流程，旨在辅助导联线收纳整理、固定导联相对位置、缩短心电图检查时因导联线缠绕和更正导联次序连接错误造成的非必要额外耗时，为心脏急危重症的诊断争取宝贵时间，同时提高心电图检查操作者工作效率。

1 对象与方法

1.1 对象

选择2021 年4 月至10 月在兰州大学第一医院心脏中心就诊且需行心电图检查的患者作为研究对象。纳入标准：患者意识清醒；认知功能正常，可遵从指令配合检查；患者知情同意。排除标准：意识障碍、谵妄、狂躁，无法服从指令配合检查的患者。

1.2 方法

本研究采用随机对照实验的方法，根据采集心电图的顺序采用随机数字表法将研究对象分为对照组和实验组。使用两台同型号Philip Page Writer TC20 心电图机为研究对象进行心电图检查，对照组采用常规心电图采集流程，实验组采用加用乐高梳线器的改良流程，分别记录耗时和导联接错人数。

心电图各导联连接完毕后，除导联线交错缠绕牵拉因素（对照组可能出现）所致的导联次序接反和导联脱落外，患者本身皮肤因素（如皮肤松弛、干燥、多汗、胸毛浓密、导电性差等）、环境电离干扰、医生的不同作图要求（十二导联或十八导联）、心电图机自动分析甄别时间等混杂因素也会对导联连接完毕至合格采图的耗时产生影响。因此，为避免此时段较多混杂因素影响实验最终效应的观察，本研究将心电图检查的耗时分为3 段分别进行记录分析（见表1）。

表1 心电图检查计时时段Table 1 Time slots for electrocardiography

若有导联次序接反，心电图机会智能识别并提示，需要检查导联并更正连接次序。对照组和实验组分别记录导联次序接反次数，用以最终统计导联接错人数。

加用梳线器后的标准操作流程由高年资、高层级和高学历护士（N4 及以上护士3 人，硕士研究生2 人）共同编写，经过全科讨论后修订。标准化操作流程的初稿完成后，选取10 名在岗护士阅读，提出无法理解或有歧义的地方，评测其内容效度，并根据意见进行修订，保证最终版标准化操作流程的可被理解性。

参与实验的护士均为取得护士执业资格的在岗护士，研究者对其进行了操作流程和计时方法的统一培训考核。为保证计时准确，实施过程中，一人操作，一人计时。统计数据时两人对数据资料进行核查检验，剔除极大值和极小值等异常值，数据统一录入SPSS 软件进行分析。

1.3 研究工具

1.3.1 梳线器 梳线器主要结构包括手柄、T 型凸块、T 型凹块和线孔，以乐高式凹凸衔块通过“T 形卡扣”来实现安装与拆卸（见图1）。以胸导联六孔梳线器为例，6 根导联线分别按照V1-V6 的顺序依次穿过线孔，可使胸导联线及吸盘的相对位置固定，找到V1 即可依次连接好剩下的5 个导联，可防止导联次序接反，肢体导联的四孔梳线器同理。

图1 乐高梳线器设计图Figure 1 Design of the Lego cut to length line machine

预实验阶段先使用泡沫板制作出模型，对尺寸及安装方式进行反复改进直至效果满意后，定稿交由兰州大学物理学实验室，以PVC 为原材料，采用3D 打印技术制作出成品（见图2）。

图2 3D 技术打印乐高梳线器成品Figure 2 3D printing of Lego cut to length line finished product

1.3.2 梳线器的使用流程 加用乐高梳线器的标准化操作流程仅比常规操作流程增加两个1 秒钟即可完成的简单梳理动作。

心电图机呈备用状态时，将梳线器放置于导联线导联夹和吸盘端，梳线器手柄悬挂于心电图机推车的挂钩上。行心电图检查时，患者取合适的体位，充分暴露检查区域，注意遮挡患者，为患者提供一个安全舒适的检查环境。使用酒精棉球清洁患者皮肤后，右手持肢体导联夹根部或吸盘根部，左手持梳线器手柄快速向心电图机端滑动至所需长度，快速在患者身上按顺序正确连接各导联，待波形稳定后打印心电图。撤除各导联，持梳线器将导联线自心电图机端向导联末端梳理整齐，梳线器手柄挂在心电图机挂钩上，恢复备用状态，具体操作流程见图3。

图3 加用乐高梳线器的心电图机操作流程Figure 3 Operation procedure of electrocardiography machine with the addition of Lego cut to length line machine

1.4 评价标准

本研究将对照组和实验组行心电图检查的总耗时、分段耗时及导联接错人数作为评价梳线器使用效果的标准和结局指标进行分析。

1.5 统计方法

采用均数、标准差描述心电图检查耗时；采用单样本t 检验和卡方检验验证两组耗时和导联接错人数间的差异是否具有统计学意义。

2 结果

2.1 预实验结果

正式使用3D 打印版的心电图机导联线梳线器前，研究者进行了预实验，试用了泡沫板制作的梳线器模型，对其功能、大小、结构等方面进行了测试、修改、定型。

将PVC 泡沫板手工制作的梳线器模型应用于心电图机，并与未使用梳线器的心电图机依照患者心电图检查需求的先后顺序分别随机各做15 份心电图，结果显示，加用梳线器的心电图检查平均耗时减少了（40.41±12.73）s，单样本t 检验，P＜0.05。对照组导联接错1 例，实验组0 例。

2.2 正式实验结果

2.2.1 实验组与对照组耗时情况比较（见表2）

表2 两组耗时情况比较（±s，s）Table 2 Comparison of time spending between the two groups（±s，s）

表2 两组耗时情况比较（±s，s）Table 2 Comparison of time spending between the two groups（±s，s）

备注：Ts=T1+T2+T3，**表示P＜0.01

Sig 0.000**0.067 0.000**0.000**测量时段 对照组（n=135）71.91±8.58 30.37±6.12 35.66±5.52 137.94±7.58实验组（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 实验组与对照组导联接错人数比较（见表3）

表3 两组导联接错人数比较（n）Table 3 Comparison of the number of disconnected lead wires between the two groups（n）

3 讨论

3.1 梳线器的设计简约、操作简便、可复制性强

针对心电图机导联线的缠绕增加检查耗时和导联接错率的问题，已有多位研究者尝试设计并制作心电图机导联线的整理收纳装置或改进导联线的摆放及固定方法。这些方法多为临床护士设计的个体化手工制作装置。

李学技等[1]和刘晓琳[2]基于卷尺原理设计了一种转轴式的导联线收纳装置，虽能最大限度地避免导联线缠绕，但其零部件复杂，成本较高且操作不当极易损坏；赵雪[3]尝试将与导联标识颜色相同的10 个长尾夹用胶布固定在导联线上，并顺次夹持固定于治疗车栏杆；成品颖等[4]设计了一种由两层布料及若干魔术贴缝制而成的袋装导联线整理摆放装置，虽能防止导联线缠绕，但操作复杂，会大幅度增加检查及整理耗时；汤晓晴等[5]、桑荣[6]、张良等[7]、王立华等[8]分别使用硬质线圈、胶布、剪洞吸管、一次性注射器针筒等简易材料将导联线或2～3 根导联线为一束进行固定或根根分离以避免导联线缠绕，但其收纳整理效果一般，可复制性差。

上述研究中的部分装置收纳或整理效果值得肯定，虽一定程度减少了导联线缠绕带来的困扰，但对能否缩短心电图检查耗时和降低导联接错率并未进行科学验证。另外，如何平衡使用附加装置导致做心电图的程序复杂化与附加装置本身带来的积极效应间的矛盾，值得进一步探索。

在本研究中，乐高梳线器设计的初衷是以极简主义为指导思想，即在最简单的设计、最少的成本材料消耗、最少改变目前操作流程的前提下，通过关键技术装置的改进来实现避免心电图机导联线互相缠绕、导联位置次序连接错误，保护导联线及提高作图速度等目的。乐高梳线器结构简单、拆装方便、结实耐用，成功避免了操作附加装置的新增耗时与改良初衷（即耗时缩短）间的矛盾[9-11]。

3.2 梳线器的改良效应良好

3.2.1 梳线器可大幅度缩短检查耗时 加用乐高梳线器后，检查总耗时（Ts）减少约48 s，其中导联连接耗时（T1）减少约31 s，检查后整理导联线耗时（T3）减少约14 s，心电图检查速度显著提高。与导联线相关的时段（T1和T3）耗时均大幅度减少，证明了梳线器的梳理规整效果显著。

由表2 可知，导联连接完毕至采图合格的耗时（T2）两组比较差异无统计学意义（P＞0.05），可能原因为：混杂因素对这一时段耗时的影响无法排除，这与本研究设计的假设是一致的。因此，针对患者的皮肤准备和不同皮肤类型患者如何降低导联线的掉落几率，仍是一个值得探讨的问题[12-13]。

3.2.2 梳线器可降低导联接错率 常规心电图导联位置的判断依靠导联颜色或字母标识进行甄别，若操作者不熟练、疏忽大意、色盲、色弱或记错颜色和字母排列顺序均可导致导联位置接错或次序接反[14-17]。临床实际工作中也可能会出现某一肢体导联夹或胸导联负压吸引球更换的问题，更换后的导联夹和负压吸引球的颜色不一定与原来完全相同。若使用颜色顺序记忆去连接心电图的标准十二导联，可能会造成导联顺序连接错误的潜在风险[18-19]。若放弃颜色记忆法，按照导联夹或导联球上标注的字母顺序识别导联的连接次序，势必会增加心电图检查的耗时[20-21]。导联次序接反时心电图机会给出更正提示，而检查核实导联连接情况、更正错误导联次序也是延长检查耗时的因素之一[22-23]。梳线器的导联线孔依照次序相对固定，即使在微光条件下（夜班、停电）只要找准第1 个导联的位置，其余各导联即可依次类推，不记得或看不清颜色和字母排列顺序时也能快速正确连接各导联，采集合格的心电图[24-26]。本研究中，实验组导联接错率显著下降，证明梳线器具有辅助正确连接导联次序的作用。需要注意的是，梳线器虽有辅助预防导联接错的作用，但

对各导联体表定位地准确把握仍需操作者来实现[27-28]。

4 结语

综上所述，乐高梳线器能大幅度提高心电图检查的速度并降低导联接错率。此辅助装置操作简单易行、结实耐用、成本损耗小，除应用于床旁心电图机导联线外，还可应用于ICU 及CCU 的床旁心电监护仪的多种导联线管理，值得在临床推广。