不同書包重量對小學生足底壓力的影響

喬福存，申翠梅，朱厚偉，吳樹超

（1.浙江師范大學附屬丁蕙實驗小學，浙江 杭州 310021；2.浙江師范大學體育與健康科學學院，浙江 金華 321004）

在中國，書包是學生的必備物品之一，小學生每天攜帶個人物品來往于學校和住所之間，雖然這些不起眼的個人物品只是包括一些課本、飯盒、運動裝備、外套、音樂、美術器材等，但這些物品累加起來的重量卻相當驚人。近期在上海市某區(qū)小學生書包重量的調(diào)查中，小學生的書包平均重量達到了4.22kg，每天攜帶重達4.22kg的書包對小學生是一種潛在的危險。1997年英國的National Back Pain Association已經(jīng)發(fā)布了關于學生書包限重的相關指南，2000年中國香港教統(tǒng)局也發(fā)布了關于書包限重的相關文件，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。關于背書包對學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。同時也有許多研究指出，當書包的重量越重時，學生的足底壓力會隨著明顯增長，并且前足的壓力增長最為明顯。同時國內(nèi)外的較多研究分析正常兒童與肥胖兒童背負不同書包重量時足底壓力的變化趨勢，負重越大對肥胖兒童的身體健康影響越大。但是目前對學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，有利于設計更加科學的書包，減少學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生足底壓力的影響。實驗對象為二年級小學生（9.01±0.50歲）40名，所有受試者在接受實驗前已征得學生監(jiān)護人的同意。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）公司生產(chǎn)的Footscan 1m平板足底壓力測量系統(tǒng)，固定于實驗場地中間。采樣頻率為250Hz。

1.2.2 數(shù)據(jù)選取 結構分成大腳趾（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（MH）、足跟外側（LH）。

1.2.3 統(tǒng)計學分析 運用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件，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、負載率、沖量和接觸面積及COP偏移的影響。

2 結果與分析

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

通過單因素方差分析小學生在0%BW（體重）、10%BW、15%BW不同負重情況下足底各區(qū)域壓力峰值、負載率、沖量和接觸面積之間的差異。不同負重狀態(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），不同負重狀態(tài)下，在第2跖骨、第3跖骨和中足分組，不同負重組的負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，增加負重會相應的增加該區(qū)域的壓力峰值。同時由于在無負重狀態(tài)下，中足受力較少，增加負重會導致兒童中足的受力增加，進而會造成足弓嚴重塌陷。

2.2 不同負重對小學生足底各區(qū)域接觸面積對比分析

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

表1 不同負重下足底各區(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重狀態(tài)下小學生足底各分區(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部分進行有無背包的對比分析發(fā)現(xiàn)，在負重（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，可能與實驗設計（穿鞋測量足底壓力）及實驗條件（選用足底壓力測量板而非鞋墊）有關。

3 結 論

書包重量的增加會導致小學生第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足壓力峰值、負載率、沖量的增加；相同重量下書包重心較高會導致足弓位置的接觸面積增大、壓力峰值、負載率、沖量的增加，書包重心較低會導致第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。限制攜帶負荷和糾正攜帶方式，需要學生與父母、教育部和媒體等多部門的共同努力。

表2 不同負重下足底各區(qū)域平均負載率分布情況

表3 不同負重下足底各區(qū)域平均沖量分布情況

表4 不同負重下足底各區(qū)域平均接觸面積分布情況