手术室中的人体工程学：模拟软式输尿管镜检查期间常用肌肉群的肌电图评估

手术室中的人体工程学：模拟软式输尿管镜检查期间常用肌肉群的肌电图评估 

肾结石患病率的上升，加上内窥镜和激光技术的进步，导致输尿管镜检查（URS）的利用率呈指数级增长，输尿管镜检查现在是美国最常用的结石治疗方式。1,2然而，这种采用率的增加并非没有后果;超过60%的内泌尿科医生经历过与每年输尿管镜病例量直接相关的骨科投诉。3最近对患有肌肉骨骼疾病和投诉的外科医生进行的一项调查强调了这种发病率，其中37.5%的人表示他们当时正在使用药物和/或治疗来减轻症状，而26.7%的人需要工作假，40%的人必须进行术中调整。4,5不良的手术人体工程学可能在很大程度上促成了这一令人担忧的趋势，泌尿科医生经常提到缺乏关于最佳身体姿势和设备的知识，部分原因是缺乏关于人体工程学的文献，特别是在柔性 URS 中。6

美国泌尿外科协会（AUA）最近发布了一份白皮书，其中有一整节专门介绍外科医生的人体工程学。7然而，大多数建议改编自腹腔镜和机器人文献，其中主要包括调查研究，尽管有些人使用肌电图（EMG）来客观评估肌肉激活作为人体工程学的指标。8， 9， 10， 11， 12 最近的一项综述表明，输尿管镜检查缺乏正式的人体工程学指南，需要进一步评估。13据我们所知，迄今为止还没有研究量化输尿管镜检查期间不同外科医生体位对人体工程学的影响。

这项试点研究的目的是调查在模拟手术室环境中软式输尿管镜检查的常规步骤中肌肉激活是否存在可测量的差异。我们试图评估不同输尿管镜类型（一次性与可重复使用）和外科医生体位（坐着与站立）的影响。

评估不同外科医生体位和输尿管镜类型对肌肉激活的影响，在腔内泌尿外科箱训练器模型和肾脏幻影中模拟输尿管镜检查期间通过 表面肌电图（sEMG）测量。

方法

在这项探索性研究中，sEMG 用于量化 3 名腔内泌尿外科研究员在各种输尿管镜任务中的肌肉激活。电极放置在以下肌肉的输尿管镜保持侧：鱼际、前臂屈肌、前臂伸肌、二头肌、三头肌、三角肌和斜方肌。受试者在手术室穿着合身的铅围裙，并使用带有手术单的膀胱镜检查台和内窥镜视频塔。试验用一次性和可重复使用的输尿管镜完成，包括站立和坐姿。每个受试者在幻影硅胶肾和输尿管镜盒训练器中执行一组相同的任务，以重现上笼、导航肾脏收集系统和除尘的程序组成部分。每个任务的原始肌电图数据被处理并标准化为每个受试者最大自愿收缩的百分比，以便进行比较。

图1.肌电图电极放置（上排）：

（A）颈部伸肌，（B）斜方肌，（C）三角肌，（D）三头肌，（E）二头肌， （F ）外上髁上的接地电极，（G）前臂伸肌，（H）前臂屈肌，（I）鱼际。 手术室套房设置（底部）。

结果

前臂伸肌是使用最多的肌肉。斜方肌和三角肌在坐姿时被激活得更多，而前臂屈肌在站立时活动增加。与一次性输尿管镜相比，较重的可重复使用输尿管镜增加了前臂伸肌的激活。

结论

初步数据显示，基于手术姿势和所用输尿管镜类型，肌肉激活存在可测量的差异。这突出了需要进行更广泛的肌电图研究，以确定优化人体工程学的技术和设备，并可能最大限度地减少软式输尿管镜检查期间的伤害。

以前被降级为次要问题，现在人们越来越意识到人体工程学的重要性，因为它与外科医生面临的肌肉骨骼损伤有关，过去几年发表的大量科学和流行新闻文章证明了这一点。不幸的是，由于荧光透视设备等阻塞因素，内泌尿科医生穿着全铅围裙并观看屏幕通常倾斜而不是直接在眼睛前方，已经做了很少的工作来解决独特的人体工程学挑战。迄今为止，只有一项小型研究使用表面肌电图来测量输尿管镜检查期间的肌肉激活使用不同的输尿管镜类型，但由于仅包含 1 名外科医生和缺乏现实的手术室设置而受到限制。

据我们所知，我们在模拟输尿管镜检查期间评估肌电图活动的试点研究是迄今为止规模最大、最全面的研究。这些数据表明，输尿管镜类型、外科医生位置和任务之间的肌肉激活存在可测量的差异。此外，我们能够区分各种任务和变量的肌肉之间的激活水平，并识别未使用的肌肉。关于体位，有迹象表明坐着可能更可取。;然而，这些发现主要基于主观评论或问卷调查。我们的研究表明，这个问题可能更复杂，因为我们发现虽然前臂屈肌在站立时激活增加，但坐着需要增加三角肌和斜方肌的工作。这可能部分与特定任务有关。例如，上笼涉及上臂和肩膀的更多运动，而除尘需要手和手腕的精细运动，上臂和躯干相对静止。这反映在数据中，数据显示在除尘任务期间，鱼际和前臂肌肉比上臂或肩部肌肉被激活得更多。位置和任务对肌肉激活的影响的变化可能对喜欢一种激光方法而不是另一种激光方法的外科医生产生影响。毫不奇怪，也与Ludwig等人的先前研究一致，较轻的一次性输尿管镜往往具有较低水平的肌肉激活。19然而，每项研究都使用了不同的输尿管镜，并且没有直接比较各种一次性输尿管镜，每种输尿管镜都有可能影响其人体工程学的独特功能（即具有自锁偏转的Bard Wiscope，带有EmpowerTM的波士顿科学Lithovue用于自装篮）。上面提到的自锁功能特别令人感兴趣，因为尖端偏转也可能具有人体工程学意义，因为喜欢违反直觉的输尿管镜偏转的外科医生出现手/腕问题的可能性是其两倍。值得注意的是，在我们的研究中，我们专注于输尿管镜驱动的上肢，因为手，肘部和肩膀是内镜医生肌肉骨骼主诉的常见区域。21,24然而，其他肌肉群，特别是颈部和背部，应该包括在未来的研究中，因为带有背部支撑和扶手的椅子以及桌子优化已被证明可以减少姿势压力和不适。我们选择使用有线肌电图来结合铅围裙的效果，并担心信号干扰和背心在无线肌电图导线上的适当贴合度，这已被用于其他研究。此外，有线引线是扁平的，而无线引线则从皮肤表面明显突出，因此与铅围裙一起使用具有挑战性。值得注意的是，路德维希研究使用无线导线，没有评估斜方肌，这是上笼期间第二活跃的肌肉。正如Ong eg al最近的评论所指出的，13机器人辅助柔性URS有可能消除经典柔性URS的人体工程学问题。最近发表的数据表明，Roboflex Avicenna提供与灵活的URS相似的手术结果。使用经过验证的问卷的 IDEAL 1 期和 2 期试验数据显示，与标准柔性 URS 相比，使用 Roboflex Avicenna 设备可改善疼痛、僵硬和麻木测量。27使用机器人系统，外科医生可以在辐射防护罩后面的控制台上舒适地坐着，而无需带铅围裙。此外，替代辐射屏障，如高架悬挂式屏蔽，28或者泌尿科需要进一步探索无透视手术，目的是消除对沉重的铅背心的需求，这些背心会导致程序医生出现许多肌肉骨骼问题。

虽然这是一项试点研究，本质上受到小样本量的限制，但还有其他限制。这项试点研究的目的是研究不同外科医生位置和任务期间的肌肉激活程度，为未来的研究提供信息，但这种设计不允许我们分析肌肉疲劳。未来具有更大样本量的研究应通过更长的试验和/或更高的%MVC任务进行优化，以便对要执行的EMG信号进行准确的疲劳分析。30此外，所有受试者都是经验水平相似的男性腔内泌尿外科研究员。需要对不同主题进行更大规模的研究来评估这些发现的统计学意义和对更广泛人群的适用性。评估身体活动效果的休闲时间活动量表也可能有所帮助。此外，该研究是在培训师模型上进行的。虽然模拟任务的持续时间比实际的输尿管镜治疗肾结石短，但它们与文献中的模拟输尿管镜试验一致。19未来要研究的外科医生特定变量包括性别、年龄、身高、手的大小、手优势、身体活动的类型和频率以及经验水平。可以优化的可修改变量包括一天中的手术时间、导线服（一件式与两件式）、尖端偏转和输尿管镜模型。如前所述，竖脊肌、颈部伸肌和下肢肌肉等肌肉群也令人感兴趣，但此处未进行评估。尽管存在这些局限性，但这项研究提供了第一个客观数据，评估软式输尿管镜检查中不同位置的人体工程学。

结论

肌电图可以成功地用于量化模拟URS期间的肌肉激活。初步数据表明，根据所使用的输尿管镜类型、手术姿势和任务，肌肉激活存在可测量的差异。鉴于外科医生遭受的疼痛和骨科并发症发生率很高，需要更大规模和更广泛的研究来确定优化手术室人体工程学的技术和设备。

Wright HC, Gheordunescu G, O'Laughlin K, Sun A, Fulla J, Kachroo N, De S. Ergonomics in the OR: An Electromyographic Evaluation of Common Muscle Groups Used During Simulated Flexible Ureteroscopy - a Pilot Study. Urology. 2022 Dec;170:66-72. doi: 10.1016/j.urology.2022.08.028. Epub 2022 Sep 1. PMID: 36057324.