人体力学(human mechanics)是指运用力学原理研究维持和掌握身体的平衡,以及人体从一种姿势变成另一种姿势时身体如何有效协调的一门科学。在护理操作过程中,护士应遵循人体力学原则,按照护理操作规程进行操作,做到省力、节力,提高护士的工作效率,减轻患者痛苦。
(一)常用的力学原理
1.杠杆作用 杠杆是指利用直杆或曲杆在力的作用下绕固定点转动的一种简单机械。杠杆绕着转动的固定点称作支点,受力点称作力点,克服阻力的点称作阻力点。使杠杆转动的力称作动力,阻碍杠杆转动的力称作阻力。力的作用线到支点之间的垂直距离称为力臂,阻力的作用线到支点之间的垂直距离称为重臂。如果力臂大于重臂就省力;而力臂小于重臂时就费力;当支点在力点和阻力点之间时,则可以改变力的方向。根据力点、支点和阻力点位置的不同,常见的杠杆形式有以下3种。
(1)平衡杠杆:支点在力点和阻力点的中间。人的点头或抬头就是依靠平衡杠杆的作用,杠杆的支点在寰椎,支点前后各有肌肉(F1、F2),头颅的重量是阻力(L)。支点前后的肌肉配合起来,有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头,从图里可以看出来低头比仰头要省力,见图3-1。
(2)省力杠杆:阻力点在力点和支点中间。由于动力臂总是大于阻力臂,所以它是省力杠杆。当人把足尖翘起来走路的时候,是足跟后面的肌肉(F)在起作用,足尖是支点,体重(L)落在两者之间。这是一个省力杠杆,肌肉的拉力比体重要小。而且足越长越省力,见图3-2。
图3-1 头部平衡杠杆
图3-2 足部省力杠杆
(3)费力杠杆:力点在支点和阻力点之间,也称为速度杠杆,是人体最常见的一种杠杆运动。当人用手把重物举起来的时候,手臂就是一个费力杠杆。肘关节是支点,手臂上的肌肉群就是作用力。举起一份物体的重量,肌肉要花费6倍以上的力气,虽然费力,但是可以省一定距离,见图3-3。
图3-3 肘关节费力杠杆
2.平衡和稳定 根据力学原理,人或物的平衡和稳定是受到其重量、支撑面积的大小、重心的高低以及重力线和支撑面边缘的距离所影响的。
(1)物体的重量与稳定度成正比:物体的重量越大其稳定性就越好。推倒较轻的物体比推倒较重的物体所使用的力要小。在护理操作时,护士应扶患者坐于较重的椅子上,如果是较轻的椅子则要注意有其他的力支持,如可以扶住椅子或将椅背靠在墙上,以增加稳定度,保证患者的安全。
(2)支撑面的大小与稳定度成正比:支撑面是指人或物体与地面接触的支撑面积。物体的支撑面越大其稳定度就越好。例如,人在躺下时,仰卧比侧卧更稳定;而站立时,双足站立比单足站立稳定。因此在护理老年人或体质虚弱的患者时可以使用拐杖来增大支撑面,增加患者的稳定度。在护理操作时,护士也可以采用双足前后或左右分开的方法,来增加身体的稳定度。
图3-4 人直立时重心在骨盆中部
(3)物体重心的高低与稳定度成反比:物体的重心越低其稳定度就越好。人在站立时,重心位于骨盆的第2骶椎前7cm左右,见图3-4。当护士在做某些护理操作时,可通过屈膝的方式来降低自身的重心,以增加操作时的稳定度。
(4)重力线在支撑面内稳定度大:重力线在支撑面内有助于保持平衡,起到节力省力的作用。如人在从坐位变为立位时,两足之间为支撑面,当人要站起时,一足向后移动增大了支撑面,重心前移使得重力线落于支撑面内,使得人可以平稳站起。如果此时重力线不在支撑面内,则人很难保持平衡,很有可能会跌倒,见图3-5。
3.摩擦力 摩擦力是指两个表面接触的物体在运动时互相施加的一种力。摩擦力产生的方向与物体运动的方向正好相反。压力的大小和摩擦系数的大小是决定摩擦力大小的关键。而摩擦系数的大小则取决于接触面的粗糙程度,干燥、粗糙接触面的摩擦系数要大于光滑、清洁的接触面。因此在护理操作时护士应善于利用摩擦力,如防止患者跌倒可在拐杖的下端安装橡胶垫;在使用轮椅、平车时,则应该在车轮处定期加润滑油。
图3-5 从坐位变为立位时,重力线的改变
a.站起时,重力线落于支撑面外,人有向后坐得倾向,不容易保持平衡,不易站起;b.重力线落在支撑面内,省力,人容易站起
(二)人体力学的应用原则
1.利用杠杆 护士在操作时,应靠近操作物。两手持物时,两肘紧靠身体两侧,上臂自然下垂,前臂和所持物体靠近身体,缩短阻力臂,从而省力。必须提取重物时,最好把物品分为两等份,分别两手提起。若重物由一手提起,则另一手应向外展,以保持平衡。
2.扩大支撑面 人体的支撑面越大,稳定性就越大。护士在操作过程中应根据实际情况,双足前后或左右分开,以扩大支撑面。当护士为患者变换体位时也应该尽量扩大支撑面,如当患者侧卧时,应两臂屈肘,下臂放于枕旁,上臂用软枕支撑放于胸前,两腿前后分开,下腿伸直,上腿弯曲在前用软枕支撑,以扩大支撑面,稳定患者体位。
3.降低重心 护士在进行低平面的护理操作或取位置低的物品时,应注意屈髋屈膝,降低重心,增加稳定性。
4.减少重力线偏移 护士在护理操作或提取物品时,应尽量将患者或物品靠近身体,同时以下蹲代替弯腰,减少重力线偏移。
5.减小压力与摩擦力 护士在操作过程中可以通过扩大受力面积来减轻局部的压力,如长期卧床的患者在安置卧位时,可于骨隆突处加放软垫,增加受力面积,减轻局部组织的压力。而在搬运患者时,应抬起患者,避免因拖拉拽而损伤患者皮肤;搬运物品时,也应以拉代推,因为拉力有向上的力在其中,可以减小压力和摩擦力。
6.尽量使用多肌群工作 护士在进行护理操作时,应尽量使用大肌群或多肌群工作,以减轻疲劳。能使用整只手时,就要避免只使用手指;能使用躯干和下肢肌肉力量时,尽量避免使用上肢力量。如护士在端治疗盘时,应五指分开,托住治疗盘,手臂尽量靠近身体两侧。
7.尽量用身体转动代替腰部转动 人在弯下腰时,腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆是一个费力杠杆。因此,护士在需要用腰使力时,正确的姿势是尽量使重物离身体近一些,尽量用身体转动代替腰部转动,以避免肌肉被拉伤。
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