不同書包重量對小學(xué)生足底壓力的影響

喬福存，申翠梅，朱厚偉，吳樹超

（1.浙江師范大學(xué)附屬丁蕙實(shí)驗(yàn)小學(xué)，浙江 杭州 310021；2.浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004）

在中國，書包是學(xué)生的必備物品之一，小學(xué)生每天攜帶個(gè)人物品來往于學(xué)校和住所之間，雖然這些不起眼的個(gè)人物品只是包括一些課本、飯盒、運(yùn)動(dòng)裝備、外套、音樂、美術(shù)器材等，但這些物品累加起來的重量卻相當(dāng)驚人。近期在上海市某區(qū)小學(xué)生書包重量的調(diào)查中，小學(xué)生的書包平均重量達(dá)到了4.22kg，每天攜帶重達(dá)4.22kg的書包對小學(xué)生是一種潛在的危險(xiǎn)。1997年英國的National Back Pain Association已經(jīng)發(fā)布了關(guān)于學(xué)生書包限重的相關(guān)指南，2000年中國香港教統(tǒng)局也發(fā)布了關(guān)于書包限重的相關(guān)文件，但是在大陸，這一問題并沒有真正得到教育部門和家長的重視。關(guān)于背書包對學(xué)生下肢的影響研究較多，有研究指出，背書包后步態(tài)參數(shù)出現(xiàn)顯著變化，表現(xiàn)為步速減慢、步長減小、雙支撐相對延長等。提示兒童背書包后身體姿勢穩(wěn)定性下降，容易發(fā)生跌倒或碰撞等。同時(shí)也有許多研究指出，當(dāng)書包的重量越重時(shí)，學(xué)生的足底壓力會(huì)隨著明顯增長，并且前足的壓力增長最為明顯。同時(shí)國內(nèi)外的較多研究分析正常兒童與肥胖兒童背負(fù)不同書包重量時(shí)足底壓力的變化趨勢，負(fù)重越大對肥胖兒童的身體健康影響越大。但是目前對學(xué)生背書包過程中重心穩(wěn)定性的研究較少。本文的目的是通過對足底壓力的分析探討，分析不同書包重量對足底壓力的影響，有利于設(shè)計(jì)更加科學(xué)的書包，減少學(xué)生在背書包過程中受到的傷害。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究對象為不同書包重量對小學(xué)生足底壓力的影響。實(shí)驗(yàn)對象為二年級小學(xué)生（9.01±0.50歲）40名，所有受試者在接受實(shí)驗(yàn)前已征得學(xué)生監(jiān)護(hù)人的同意。受試者基本信息：年齡9.01±0.50歲；身高130.98±5.55cm；體重26.97±3.20kg；鞋碼 32.03±1.20。

1.2 研究方法

1.2.1 測試儀器 Rsscan International（比利時(shí)）公司生產(chǎn)的Footscan 1m平板足底壓力測量系統(tǒng)，固定于實(shí)驗(yàn)場地中間。采樣頻率為250Hz。

1.2.2 數(shù)據(jù)選取 結(jié)構(gòu)分成大腳趾（T1）、其他4趾（T2-5）、第1跖骨區(qū)（M1）、第2跖骨區(qū)（M2）、第3跖骨區(qū)（M3）、第4跖骨區(qū)（M4）、第5跖骨區(qū)（M5）、足弓（MF）、足跟內(nèi)側(cè)（MH）、足跟外側(cè)（LH）。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 運(yùn)用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件，利用單因素方差分析不同書包重量、不同書包重心高度及有無輔助書包帶對足底各區(qū)域壓力峰值、負(fù)載率、沖量和接觸面積及COP偏移的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同負(fù)重對小學(xué)生足底各區(qū)域壓力峰值、負(fù)載率、沖量和接觸面積對比分析

通過單因素方差分析小學(xué)生在0%BW（體重）、10%BW、15%BW不同負(fù)重情況下足底各區(qū)域壓力峰值、負(fù)載率、沖量和接觸面積之間的差異。不同負(fù)重狀態(tài)下，在第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足分區(qū)，不同負(fù)重組的壓力峰值均存在顯著性差異，且0%BW組明顯小于10%BW和15%BW（FM1=4.47，P＜0.05；FM2=10.02，P＜ 0.01；FM3=7.03，P＜ 0.01；FM1=3.70，P＜ 0.05），不同負(fù)重狀態(tài)下，在第2跖骨、第3跖骨和中足分組，不同負(fù)重組的負(fù)載率均存在顯著性差異（FM2=6.72，P＜0.01；FM3=4.59，P＜0.05；FM1=4.50，P＜ 0.05），不同負(fù)重狀態(tài)下，在第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足分組，不同負(fù)重組的沖量均存在顯著性差異，且0%BW組明顯小于 10%BW 和 15%BW（FM1=3.82，P＜0.05；FM2=10.19，P＜0.01；FM3=6.09，P＜0.05；FM1=2.98，P＜ 0.05）。研究中除第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足外其他分區(qū)的壓力峰值、負(fù)載率、沖量并不存在顯著性差異，這主要是由于在行走過程中第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨是主要的蹬伸發(fā)力點(diǎn)，增加負(fù)重會(huì)相應(yīng)的增加該區(qū)域的壓力峰值。同時(shí)由于在無負(fù)重狀態(tài)下，中足受力較少，增加負(fù)重會(huì)導(dǎo)致兒童中足的受力增加，進(jìn)而會(huì)造成足弓嚴(yán)重塌陷。

2.2 不同負(fù)重對小學(xué)生足底各區(qū)域接觸面積對比分析

圖1 不同負(fù)重下足底各區(qū)域平均壓力峰值、負(fù)載率、沖量和接觸面積分布情況

表1 不同負(fù)重下足底各區(qū)域平均壓力峰值分布情況

表1～表4、圖1能夠較為明顯地顯示出在不同負(fù)重狀態(tài)下小學(xué)生足底各分區(qū)的接觸面積并不存在顯著性差異。但是有研究指出，通過將足底分為前腳掌、中足、后腳跟3部分進(jìn)行有無背包的對比分析發(fā)現(xiàn)，在負(fù)重（超過15%BW）狀態(tài)下，前腳掌、中足、后腳跟3部分的接觸面積與無負(fù)重相比均存在顯著性差異。通過對正常兒童與肥胖兒童在正常行走狀態(tài)下足底接觸面積的比較研究指出，肥胖兒童的接觸面積顯著大于正常兒童。雖然本研究中各分組之間不存在顯著性差異，可能與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（穿鞋測量足底壓力）及實(shí)驗(yàn)條件（選用足底壓力測量板而非鞋墊）有關(guān)。

3 結(jié) 論

書包重量的增加會(huì)導(dǎo)致小學(xué)生第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足壓力峰值、負(fù)載率、沖量的增加；相同重量下書包重心較高會(huì)導(dǎo)致足弓位置的接觸面積增大、壓力峰值、負(fù)載率、沖量的增加，書包重心較低會(huì)導(dǎo)致第1趾骨和第1跖骨的接觸面積增大；相比較與無輔助書包帶，有輔助書包帶能夠有效減小足底COP的偏移。因此，減小書包重量、多采用低背方式、增加輔助帶有益于兒童身體健康。限制攜帶負(fù)荷和糾正攜帶方式，需要學(xué)生與父母、教育部和媒體等多部門的共同努力。

表2 不同負(fù)重下足底各區(qū)域平均負(fù)載率分布情況

表3 不同負(fù)重下足底各區(qū)域平均沖量分布情況

表4 不同負(fù)重下足底各區(qū)域平均接觸面積分布情況