背包重量與背包方式對(duì)兒童身體姿勢(shì)的影響

朱厚偉 史曙生 申翠梅 鄭哲 潘慧炬

1 南京師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院（江蘇南京210023）

2 浙江師范大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院（浙江金華321004）

兒童的課業(yè)負(fù)擔(dān)越來(lái)越重，背包逐漸成為兒童的一種負(fù)擔(dān)與壓力，長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)背過(guò)重的背包往來(lái)于學(xué)校和住所之間對(duì)兒童快速發(fā)育的身體勢(shì)必造成一定傷害。背包與兒童肌肉不適（musculoskeletal discomforts，MSD）存在一定關(guān)聯(lián)[1-3]，負(fù)重狀態(tài)下的身體姿勢(shì)變化是導(dǎo)致兒童MSD的主要原因之一。背包會(huì)造成兒童非特異性頸部、肩部、背部疼痛以及身體姿勢(shì)不良[4-9]，且長(zhǎng)期錯(cuò)誤背包姿勢(shì)造成的脊柱畸形無(wú)法逆轉(zhuǎn)[5，10-12]。

背包重量被認(rèn)為是造成兒童身體姿勢(shì)和足底壓力變化的主要因素[7，9，13]，身體姿勢(shì)及足底壓力隨著背包重量的增加也隨之發(fā)生變化。但目前背包重量的控制范圍存在爭(zhēng)議，最大背包重量應(yīng)控制在10%體重（body weight，BW）還是15%BW 范圍內(nèi)是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)[4，9，14-18]，調(diào)查顯示我國(guó)兒童的背包重量在10%BW 與15%BW 之間[19]，甚至有些年齡段的兒童背包重量超過(guò)了20%BW[20]。

不同背包方式（前背雙肩包、后背雙肩包、單肩包）對(duì)身體姿勢(shì)的影響已被證實(shí)，后背雙肩包要優(yōu)于其他背包方式[21-23]，交替背包能夠有效緩解脊柱側(cè)彎[21，22]，但交替背包的方式明顯不適用于兒童。背雙肩包時(shí)，背包的中心高度可能是影響身體姿勢(shì)的一個(gè)潛在因素[24]。腰帶和胸帶的固定帶設(shè)計(jì)[25]對(duì)緩解背包過(guò)重對(duì)身體姿勢(shì)的影響起到一定作用。雖然目前少數(shù)廠商已將腰帶加入到背包設(shè)計(jì)中，但缺乏科學(xué)性的論證。

背包過(guò)程中，影響兒童身體姿勢(shì)變化的因素并不唯一，背包重量[26]、背包方式[6，27，28]、年齡[2，29，30]、性別[31，32]等多因素的影響又會(huì)產(chǎn)生交互作用。本研究分析兒童的年齡、性別、背包重量、背包方式對(duì)其身體姿勢(shì)的獨(dú)立影響和多因素的交互影響，探究合理的背包方式，為設(shè)計(jì)更加科學(xué)的兒童背包提供理論依據(jù)，以期引導(dǎo)兒童科學(xué)背包，減少不良身體姿勢(shì)造成的兒童肌肉不適癥及脊柱畸形的發(fā)生。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

杭州市某小學(xué)7～12 周歲的兒童，采用分層抽樣法，將該抽樣總體（該小學(xué)學(xué)生總體）分為7～9 周歲和10～12 周歲兩個(gè)年齡段，每個(gè)年齡段抽取男、女生各9人，共計(jì)36人。受試者基本信息見表1。

表1 受試者基本信息（±s）

表1 受試者基本信息（±s）

分組男生女生年齡/歲7～9周歲10～12周歲7～9周歲10～12周歲n9 9 9 9身高（cm）130.00 ± 5.89 147.78 ± 3.54 134.11 ± 4.68 150.89 ± 2.07體重（kg）26.15 ± 2.21 35.47 ± 2.30 28.54 ± 1.96 39.23 ± 6.18 10%BW背包重量（kg）2.61 ± 0.22 3.55 ± 0.23 2.85 ± 0.2 3.92 ± 0.62 15%BW背包重量（kg）3.92 ± 0.33 5.32 ± 0.34 4.28 ± 0.30 5.89 ± 0.93

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)變量、測(cè)試指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)自變量：（1）年齡：將年齡自變量分為低年齡段（7～9周歲）和高年齡段（10～12周歲）。（2）性別：將性別自變量分為男和女。（3）背包重量：將背包重量分為10%BW（背包重量為體重的10%）和15%BW（背包重量為體重的15%）。（4）背包方式：背包方式Ⅰ和背包方式Ⅱ。

背包方式Ⅰ：將背包中心高度（相對(duì)于地面的高度）設(shè)置為高背包中心（簡(jiǎn)稱高背）和低背包中心（簡(jiǎn)稱低背）2 種，每位受試者通過(guò)調(diào)節(jié)書包帶的長(zhǎng)短達(dá)到改變背包中心高度的目的。背包中心定義：在背包兩側(cè)標(biāo)出中心點(diǎn)（如圖1 左書包上的兩個(gè)紅點(diǎn)），兩側(cè)中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)為背包中心。將背包中心控制在受試者的L3（腰椎第3 節(jié)，肚臍向上一寸的位置）位置時(shí)為低背包中心位置；將背包中心控制在T7（胸椎第7 節(jié)，兩側(cè)肩胛骨下角的連線）位置為高背包中心位置。

背包方式Ⅱ：借鑒登山包的設(shè)計(jì)[33]，在背包上增加固定帶（胸帶與腰帶統(tǒng)稱固定帶）（圖1 右），背包方式Ⅱ分為有固定帶和無(wú)固定帶。

圖1 實(shí)驗(yàn)背包

實(shí)驗(yàn)因變量：本研究因變量為身體姿勢(shì)角度。頸曲角（vranio-vertebral angle，CVA）與頭傾角（craniohorizontal angle，CHA）顯示頭部在水平面的傾斜和頸椎的彎曲程度[37]；矢狀肩姿勢(shì)角（sagittal shoulder posture angle，SSP）顯示C7 與肩關(guān)節(jié)的相對(duì)位置，與頸椎彎曲和肩關(guān)節(jié)前傾形成的聳肩姿勢(shì)有關(guān)；冠狀肩姿勢(shì)角（coronal shoulder posture angle ，CSP ）顯示兩側(cè)肩膀的相對(duì)高度，與高低肩姿勢(shì)有關(guān)；軀干角（truck angle ，TA）表示軀干的傾斜程度（見表2，圖2）。

1.2.2 背包及重量裝置

本實(shí)驗(yàn)采用兒童常用的雙肩包為實(shí)驗(yàn)背包，該背包配有固定帶（見圖1）。實(shí)驗(yàn)重量裝置采用常用書籍膠合而成的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（0.5 kg、1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg）。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)操作

測(cè)試前利用三維標(biāo)定框架定義三維空間坐標(biāo)，采用2臺(tái)SONY DCRHC52E攝像機(jī)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行記錄。分別以背包重量（10%BW、15%BW）、背包方式Ⅰ（高背、低背）、背包方式Ⅱ（有、無(wú)固定帶）三個(gè)不同變量，交叉組合成8 種行走方式，加之無(wú)背包自然行走，共9 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被記錄（圖3、4）。利用SIMI Motion 7.5運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取受試者一個(gè)完整步態(tài)周期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（關(guān)節(jié)角度）并取平均值。每個(gè)受試者共參與9次實(shí)驗(yàn)，每次間隔3分鐘以免受試者疲勞。

表2 身體角度的命名與定義

圖2 頭部身體姿勢(shì)角度[38]

圖3 實(shí)驗(yàn)攝像機(jī)和三維框架設(shè)置

圖4 受試者某次完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS20.0 軟件，將獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分類整理。采用單因素方差分析，對(duì)背包狀態(tài)與無(wú)背包狀態(tài)下受試者的身體姿勢(shì)是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異進(jìn)行分析；采用重復(fù)測(cè)量方差分析[39]，分析性別、年齡、背包重量、背包方式Ⅰ（高背、低背）及背包方式Ⅱ（有固定帶、無(wú)固定帶）對(duì)兒童身體姿勢(shì)的主效應(yīng)和交互效應(yīng)。結(jié)果以平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差（± s）表示，P 值檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為0.05，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各變量之間CVA角度的重復(fù)測(cè)量方差分析

背包狀態(tài)下CVA 角度小于無(wú)背包狀態(tài)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表3）。

不同背包條件下，受試者的CVA 角度變化如表4所示：年齡[F（1，32）=979.56，P＜0.01，ηp2=0.97]、背包重量[F（1，32）=45.36，P＜0.01，ηp2=0.58]、背包方式Ⅰ[F（1，32）=431.12，P＜0.01，ηp2=0.93]、背包方式Ⅱ[F（1，32）=27.99，P＜0.01，ηp2=0.47]對(duì)CVA 角度的主效應(yīng)顯著，而男女之間CVA角度的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合表3 中CVA 角度的變化可知，低年齡段兒童CVA 角度大于高年齡段；10%BW 負(fù)重下的CVA 角度大于15%BW時(shí)；低背時(shí)CVA 角度大于高背時(shí)；有固定帶時(shí)CVA 角度大于無(wú)固定帶時(shí)。

年齡與背包重量、背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ、背包重量×背包方式Ⅱ、背包方式Ⅰ×背包方式Ⅱ、背包重量×背包方式Ⅰ×背包方式Ⅱ的交互效應(yīng)對(duì)CVA 角度的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；背包重量與背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ、背包方式Ⅰ×背包方式Ⅱ的交互效應(yīng)對(duì)CVA角度的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。對(duì)交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，大部分的交互效應(yīng)影響與主效應(yīng)一致，值得注意的是背包重量與年齡的交互效應(yīng)顯著，高年齡段不同負(fù)重之間不存在顯著差異，低年齡段不同背包重量之間存在顯著性差異，且15%BW 負(fù)重下CVA 角度小于10%BW 時(shí)。年齡與背包方式Ⅱ的簡(jiǎn)單效應(yīng)分析顯示：低年齡段不同背包方式Ⅱ之間不存在顯著性差異。背包重量、背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ與年齡因素4 個(gè)變量的交互影響顯示：低年齡段、低背、有固定帶、不同負(fù)重狀態(tài)不存在顯著性差異。結(jié)合表3發(fā)現(xiàn)，在15%BW負(fù)重下，低背、有固定帶的背包方式對(duì)CVA角度影響明顯小于其他方式。

表3 各實(shí)驗(yàn)條件下CVA角度比較

表4 各實(shí)驗(yàn)條件下受試者CVA角度的主體對(duì)比檢驗(yàn)

（續(xù)表4）

2.2 各變量之間TA角度的重復(fù)測(cè)量方差分析

背包狀態(tài)下TA角度小于無(wú)背包狀態(tài)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表5）。

不同背包條件下，受試者TA角度變化如表6所示：年齡[F（1，32）=190.34，P＜0.01，ηp2=0.86]、背包重量[F（1，32）=578.71，P＜0.01，ηp2=0.95]、背包方式Ⅰ[F（1，32）=781.14，P＜0.01，ηp2=0.96]、背包方式Ⅱ[F（1，32）=18.62，P＜0.01，ηp2=0.36]對(duì)TA 角度的主效應(yīng)影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，男女之間TA角度的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合表5 中TA 角度的變化可知，低年齡段兒童TA 角度大于高年齡段；10%BW 負(fù)重下TA 角度大于15%BW 時(shí)；低背時(shí)TA 角度大于高背時(shí)；有固定帶時(shí)TA角度大于無(wú)固定帶時(shí)。

年齡與背包方式Ⅰ、背包重量×背包方式Ⅰ、背包重量×背包方式Ⅱ的交互效應(yīng)對(duì)TA角度的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；背包重量與背包方式Ⅰ、背包方式Ⅰ與背包方式Ⅱ的交互效應(yīng)對(duì)TA 角度的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。對(duì)交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，交互效應(yīng)影響與主效應(yīng)基本一致。

表5 各實(shí)驗(yàn)條件下TA角度比較

（續(xù)表5）

表6 各實(shí)驗(yàn)條件下TA角度的主體對(duì)比檢驗(yàn)

（續(xù)表6）

2.3 各變量之間SSP角度的重復(fù)測(cè)量方差分析

背包狀態(tài)下（除10%BW 背包重量、低背）SSP 角度小于無(wú)背包狀態(tài)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表7）。

不同背包狀態(tài)下，受試者SSP 角度變化如表8 所示：性別[F（1，32）=4.36，P＜0.05，ηp2=0.12]、背包重量[F（1，32）=278.30，P＜0.01，ηp2=0.90]、背包方式Ⅰ[F（1，32）=751.79，P＜0.01，ηp2=0.95]、背包方式Ⅱ[F（1，32）=69.26，P＜0.01，ηp2=0.68]對(duì)SSP 角度的主效應(yīng)影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不同年齡之間SSP 角度的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合表7 中SSP角度的變化可知，男生SSP角度大于女生；10%BW 負(fù)重下SSP 角度大于15%BW時(shí)；有固定帶時(shí)SSP角度大于無(wú)固定帶。

性別與背包方式Ⅰ、年齡×背包方式Ⅰ的交互效應(yīng)對(duì)SSP角度的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；背包重量與背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ，背包方式Ⅰ與背包方式Ⅱ的交互效應(yīng)對(duì)SSP 角度的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。對(duì)交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，大部分的交互效應(yīng)影響與主效應(yīng)一致。對(duì)背包重量、背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ的交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，10%BW、低背時(shí)，有無(wú)固定方式之間的SSP角度差異不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表7 各實(shí)驗(yàn)條件下SSP角度比較

表8 各實(shí)驗(yàn)條件下SSP角度的主體對(duì)比檢驗(yàn)

（續(xù)表8）

2.4 各變量之間CHA 角度、CSP 角度的重復(fù)測(cè)量方差分析

性別、年齡、背包重量、背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ?qū)HA 角度的影響不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，主效應(yīng)不顯著。背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ、性別及年齡的交互作用顯著，高年齡段、低背、有固定帶時(shí)，男女之間存在顯著性差異，男性的CHA 角度大于女性，性別主效應(yīng)被背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ及年齡的交互效應(yīng)掩蓋。

不同背包狀態(tài)下，受試者CSP角度也在變化，年齡[F（1，32）=83.31，P＜0.01，ηp2=0.72]、背包方式Ⅰ[F（1，32）=681.35，P＜0.01，ηp2=0.95]、背包方式Ⅱ[F（1，32）=68.26，P＜0.01，ηp2=0.68]對(duì)CSP 角度變化的主效應(yīng)影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，高年齡段的CSP 角度明顯大于低年齡段；低背時(shí)的CSP角度明顯大于高背時(shí)；有固定帶時(shí)的CSP 角度明顯小于無(wú)固定帶時(shí)，不存在各因素之間的交互影響。

3 討論

與兒童背包相關(guān)的研究[27，40，41]指出，背包狀態(tài)與無(wú)背包狀態(tài)下，頸部、肩部、軀干姿勢(shì)有明顯的改變，這些變化可以依靠運(yùn)動(dòng)學(xué)的手段，以角度的變化展現(xiàn)出來(lái)。背包對(duì)兒童身體姿勢(shì)影響的相關(guān)研究多集中于背包與MSD 的關(guān)系[42-44]、身體姿勢(shì)的改變[5，12，27，34，40，45]、平衡能力[32，46]等，同時(shí)相關(guān)學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題提出限定背包重量[4，16，18，47]、調(diào)整背包的中心高度[6，45，48，49]等應(yīng)對(duì)方法。這些研究只單純地討論了單一因素，對(duì)多個(gè)因素之間是否存在交互影響的探討較少。有研究[50，51]提出以拉桿背包替代手提背包，雖然拉桿包能夠有效地減輕平地行走時(shí)的負(fù)擔(dān)，但是拉桿背包增加了背包自身重量，在兒童上下樓梯時(shí)會(huì)造成更大的負(fù)擔(dān)[51]。

本研究結(jié)果顯示，高年齡段與低年齡段兒童的CVA、TA、CSP 角度差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，意味著不同年齡段對(duì)身體姿勢(shì)的主效應(yīng)影響顯著，說(shuō)明年齡是影響兒童背包時(shí)身體姿勢(shì)變化的因素之一。男女生僅SSP角度之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示男女生背包時(shí)頸部姿勢(shì)存在差異性。本研究的結(jié)果與國(guó)外研究結(jié)果基本一致，7～12周歲兒童處于骨骼快速生長(zhǎng)時(shí)期，所以背包過(guò)重及其他外力可能會(huì)影響兒童良好身體姿勢(shì)的形成。Dianat 等[5]對(duì)兒童背包重量與MSD 關(guān)系的研究顯示，兒童年齡與MSD癥狀出現(xiàn)的概率呈負(fù)相關(guān)，特別是11～14周歲的兒童，因?yàn)樗麄兊募怪幱谇啻浩诎l(fā)育的關(guān)鍵階段，身體姿勢(shì)更易因錯(cuò)誤背包發(fā)生不良變化。本研究不支持背包對(duì)身體姿勢(shì)的影響存在性別差異，但Qallaf[31]對(duì)沙特國(guó)王大學(xué)學(xué)生的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)女大學(xué)生而言，背10%BW 的背包會(huì)增加肩膀、頸部和背部的負(fù)擔(dān)，引起更多身體姿勢(shì)的變化，對(duì)動(dòng)態(tài)平衡產(chǎn)生不利影響，該研究結(jié)果與本研究的差異性可能是由于實(shí)驗(yàn)對(duì)象不同（年齡段不同）導(dǎo)致的。

本研究結(jié)果顯示，背包重量、背包方式Ⅰ和背包方式Ⅱ?qū)VA、TA、CSP、SSP 影響的主效應(yīng)呈現(xiàn)顯著性，說(shuō)明背包重量、背包中心高度和固定帶是影響兒童背包時(shí)身體姿勢(shì)變化的因素，同時(shí)各因素對(duì)CHA 的主效應(yīng)影響均不顯著，僅背包方式Ⅰ、背包方式Ⅱ、性別及年齡交互效應(yīng)顯著，CHA 作為評(píng)價(jià)背包對(duì)兒童身體姿勢(shì)影響指標(biāo)的有效性尚不確定。

本研究中背包重量對(duì)兒童背包時(shí)身體姿勢(shì)的影響與國(guó)外相關(guān)學(xué)者的研究基本一致。如Chansirinukor 等[34]發(fā)現(xiàn)在站立狀態(tài)下，無(wú)負(fù)重和負(fù)重15%BW相比CVA和SSP 均存在顯著性差異；與無(wú)負(fù)重狀態(tài)相比，負(fù)重15%BW的兒童CVA 與SSP角度明顯減小。Ramprasad等[47]對(duì)比青春期前兒童不同負(fù)重站姿狀態(tài)下（0%BW、5%BW、10%BW、15%BW、20%BW、25%BW）身體姿勢(shì)的變化發(fā)現(xiàn)，各項(xiàng)身體姿勢(shì)指標(biāo)隨著重量增加而變化，當(dāng)負(fù)重達(dá)到5%BW 時(shí)，青少年的TA 和下肢角度（lower limb angle，LLA）會(huì)發(fā)生顯著性變化；當(dāng)負(fù)重達(dá)到15%BW時(shí)，青少年的CVA會(huì)發(fā)生顯著性變化；CVA角度由55.11°（0%BW）降低至51.49°（25%BW）。Mosaad 等[52]的研究指出，10 周歲左右的兒童在負(fù)重7.5%BW 的重量下，其身體姿勢(shì)發(fā)生顯著性變化。

本研究結(jié)果顯示，低背、有固定帶的背包方式能夠有效地緩解背包重量帶來(lái)的影響。前人對(duì)背包方式的研究主要集中在背包放置在不同的身體位置，如陸阿明等[22]對(duì)不同背包方式（后、前、右、左、后前交替、右左交替）行走對(duì)大學(xué)生脊柱角度影響的研究發(fā)現(xiàn)，交替背包方式能緩解單一背包方式對(duì)胸椎的影響，但是交替背包方式對(duì)兒童來(lái)說(shuō)存在一定的困難。Zultowski 等[28]通過(guò)將雙肩背包放置在人體質(zhì)心（body center of mass，COM）處和COM 偏上15%的身高處發(fā)現(xiàn)，背包放置越高于COM，姿勢(shì)擺動(dòng)越大，身體越不穩(wěn)定。

本研究通過(guò)對(duì)背包重量、背包中心高度和固定帶的主效應(yīng)進(jìn)行分析，得出背包重量、背包中心高度和固定帶對(duì)兒童身體姿勢(shì)的影響顯著，提示控制背包重量、采用低背+固定帶的背包方式。同時(shí)，各因素的交互效應(yīng)顯示，背包重量與年齡的交互效應(yīng)顯著，高年齡段（10～12周歲）的兒童在10%BW與15%BW負(fù)重下CVA角度不存在差異。高年齡段CVA角度下降值明顯大于低年齡段（7～9 周歲），說(shuō)明7～9 周歲的兒童背10%BW的背包，身體姿勢(shì)就會(huì)發(fā)生改變，隨著重量的增加姿勢(shì)的變化程度會(huì)加大；而10～12周歲的兒童背10%BW的背包時(shí)，CVA 的下降幅度已經(jīng)與15%BW 一致，說(shuō)明10～12 周歲的兒童更易受到背包重量的影響。因此推薦7～12 周歲兒童將背包重量控制在10%BW 以下，尤其是10～12 周歲；當(dāng)背包重量高于10%BW 時(shí)，應(yīng)采用低背+固定帶（腰帶和胸帶）的背包方式。

隨著背包重量的增加，人體所受重力也在增大。當(dāng)重量增加到一定程度時(shí)，若背包帶的拉力不足，身體則會(huì)后傾或后倒，此時(shí)身體會(huì)進(jìn)行自我姿勢(shì)調(diào)節(jié)，增加背部的支撐力來(lái)保持平衡。但脊柱的前傾會(huì)導(dǎo)致椎間盤的壓縮應(yīng)力增大，當(dāng)身體的前傾角度越大、所背背包越重時(shí)，造成椎間盤突出的概率也越大[53]。背包重量的增加在一定程度上限制了頸部、頭部及脊柱的活動(dòng)能力，使肌肉長(zhǎng)期處于抻拉狀態(tài)，極易導(dǎo)致肌肉和關(guān)節(jié)的損傷。同時(shí)，背包的重量主要集中在肩部，導(dǎo)致MSD的風(fēng)險(xiǎn)增大。相較于低背包中心位置，高背包中心位置時(shí)，受試者豎脊肌和斜方肌的活動(dòng)能力較強(qiáng)[50]。從基礎(chǔ)力學(xué)角度出發(fā)，高背時(shí)背包重心與肩關(guān)節(jié)作用力點(diǎn)連線與軀干形成的角度大于低背時(shí)背包重心與肩關(guān)節(jié)作用力點(diǎn)的連線。根據(jù)能量守恒原理，背包帶的拉力等于背包的重力和背部推力的合力，重心在肩關(guān)節(jié)作用力點(diǎn)的連線與軀干形成的角度越小，背部的支撐力越小。在背包重力不變的情況下，背部的支撐力越小，背包帶的拉力也就越小。同時(shí)有研究指出，L3相對(duì)于T7更加靠近人體重心，有利于人體自我重心的調(diào)控[45]。采用高背方式會(huì)導(dǎo)致脊柱彎曲、骨盆前傾、肌肉的工作能力受到限制；固定帶的加入不僅能夠減少背包的晃動(dòng)，還能有效緩解身體姿勢(shì)的變化，說(shuō)明固定帶尤其是腰帶承受了一定的背包重量。

4 總結(jié)

與無(wú)背包狀態(tài)相比，當(dāng)背包重量達(dá)到體重的10%時(shí)，大部分身體姿勢(shì)的角度會(huì)因受到重量的影響而發(fā)生改變。背包重量增加到體重的15%時(shí)，所有身體姿勢(shì)角度均發(fā)生顯著改變，10～12周歲兒童的身體姿勢(shì)受到背包重量的影響更大。因此推薦將7～12 周歲兒童的背包重量控制在其體重的10%以下，尤其是10～12周歲兒童。

將背包中心高度控制在較低位置（腰部）、背包加裝腰帶和胸帶能夠有效緩解背包重量帶來(lái)的身體姿勢(shì)變化；當(dāng)背包重量高于體重的10%時(shí)，建議兒童采用低背+固定帶（腰帶和胸帶）的背包方式。在背包設(shè)計(jì)中添加可拆卸的固定帶（腰帶和胸帶），可在背包過(guò)重時(shí)緩解身體姿勢(shì)的改變，有利于改善兒童MSD 及減少脊柱畸形的發(fā)生。

5 不足與展望

本研究仍存在一定不足：（1）7～12周歲兒童的身體正處于快速發(fā)育期，肌肉力量的增長(zhǎng)是否與體重的增長(zhǎng)相一致，相對(duì)力量的一致性是否會(huì)間接影響書包重量對(duì)兒童身體姿勢(shì)的變化，值得進(jìn)一步研究。（2）背包持續(xù)時(shí)間也是影響兒童身體姿勢(shì)的重要因素之一，但由于實(shí)驗(yàn)條件限制，本研究未對(duì)該因素進(jìn)行討論，將在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中彌補(bǔ)。