負重對專業人員移動能力的影響

趙鳳雛，王金之，黃強年，金 洋，馮 煊

前言

對于專業人員，包括軍人、消防員和特警。負重是完成日常任務的基本要求。士兵需要背負滿載的背囊，穿著個人防護裝備(頭盔和防彈衣)，同時還需要攜帶著各種作戰武器[1,2]。消防人員則需要攜帶自給式呼吸器(SCBA)和穿著個人防護裝備，同時為了應付各種救援環境，還需要手持各種工具，如消防水管、擴張器等[3]。特警在執行任務時需穿戴防彈背心和頭盔等護具，并且還需要裝配槍支和防暴盾牌等裝備[4]。而研究表明，那些經驗豐富，能力優秀的專業人員，在完成任務時，負重量較其他人大[5-13]。在第一次世界大戰中，美國和澳大利亞軍人平均負重30～40kg[11]。在阿富汗戰爭中，士兵平均負重44～48kg[11,14]。面對不可預知的敵人和環境，這些負重物資能有效地降低任務對自身的傷害[11,14]，但負重也會對士兵們的移動能力造成影響。士兵們的移動能力對任務的完成起著決定性作用[15]，對于軍人而言，移動能力的降低可能會導致整個戰術的改變，進而影響整個任務的完成情況[16-19]。并可能會使士兵們在整個任務過程中遭受傷害和死亡的可能性顯著增加[20]。對于消防員來說，負重會使他們的手部和膝部活動受到限制[14]，降低完成任務的效率，造成時間的浪費。對于警察而言，負重一樣會影響追捕罪犯的能力[21]。同樣的，負重也可以降低任務所帶來的風險[22]。

1 研究方法

首先在每個數據庫中搜索關鍵詞，獲得相關文章。其中表1描述了數據庫和搜索的關鍵詞；其次，根據所得文章的參考文獻來獲得更多的相關文章；最后，查找相關領域的研究人員，并向他們獲取額外的文獻資料。通過刪除重復的文獻后，還需要經過以下幾項篩選：1.文獻資料均為英文，2.文章發表在1900年或后出版，3.文獻涉及外部負重并且研究對象為人，4.實驗設計考慮到負重對人移動能力的影響。在本文中，移動能力定義為一個人在一條直線上或者多個方向上運動或者跨越障礙物的能力。

表1 文獻檢索及篩選細節

2 結果與討論

2.1 文獻分析

通過上述篩選后，共獲得172篇文獻。其中有7篇是通過第二步獲得，另有5篇則通過第三步獲得。

文獻中的研究對象包括男性的[23-27]、女性[28]、男性和女性[29-31]；以及不同職業，如現役軍人[29]，步兵[24]，特種部隊[23-26]，非戰斗人員[30,31]，以及消防人員[2,3]。所有的文獻都清楚地描述了任務和負重的具體要求。其中負荷的類型各不相同，包括戰術用品和防彈衣[29,35]，裝載額外的背包或槍械[23-26]，以及消防和其他個人防護用品[3,27]。文獻中的負重量從5.5kg到61kg之間。大多數文獻都通過測量一些運動成績來評定負重對有氧能力[23-25]和無氧能力[26,27]的影響。有氧測試包括3.2km[28]、10km[30]和20km[23]和跑臺的最大攝氧量測試[29]。無氧測試包括30m沖刺[31]、上下肢的無氧功率機[29]，以及越野障礙跑[26]。其中針對障礙的設置基本相似。結果都表明隨著負重量的增加，身體的移動受到影響，移動能力有下降。負重量的增加可能會減少雙腳離地騰空的時間，從而影響其運動表現[23-34]。

2.2 負重對長距離移動能力的影響

在歷次戰爭中，軍隊都注意到單兵負重量需要減少的問題[18,19]。通過適當的減少他們的負重量以增加他們的移動能力。從本研究中的文獻來看，裝甲車的確可以極大地幫助士兵們減少負重量在士兵們長距離行進過程中產生的影響，從而可以高效地完成任務。研究表明，士兵在限定的時間和距離中，隨著負重量的增加，完成途中障礙的能力會受到影響[31]。在這些研究中，負重量從5.5kg到61kg[26]，距離從30m[31]到20km[24,26]不等。Knapil[26]等人在研究中發現士兵們在負重61kg行軍20km時，相比負重34kg，用時增加了37%。其原因可能是隨著負重量的增加，相關代謝也隨之增加。因此，負重量可能是一個影響因素[8]。在Pandorf[28]等研究中，女性參與者在完成3.2km的任務中，負重量從14kg增加至27kg，時間增加了19%，增加至41kg時，時間增加了44%。同樣的，Harper[30]等人研究中，男性和女性在完成10km的任務上，負重量從18kg增加至27kg，時間增加了34%，增加至36kg時，時間增加了23%。并且在分析了數據后發現，36kg負重相比于18kg或27kg，參與者需要花更多的時間去適應負重。這些結果都表明隨著負重量的增加，由于其他因素的相互作用，大重量后相比一定重量范圍內可能會使長距離移動能力的下降更為明顯。

2.3 負重對短距離移動能力的影響

Pandorf[28]等發現當負重量從14kg到27kg后，完成4組間距2.1m的跨欄障礙，速度降低了25%。其通過障礙的時間增加了47%。另外，負重除了對速度有影響外，對完成障礙的能力也有影響[28]。其中有研究人員讓參與者需要通過一個137cm的矮墻，在負重14kg的情況下有55%的人可以完成任務，而在負重27kg后只有27%的人可以通過。Ricciardi[32]等人的研究同樣發現當參與者在穿著個人防護裝備(10kg)后，他們的力量素質有所降低。他們的研究結果均顯示，在穿著個人防護裝備后，男性的引體向上成績和女性的懸吊能力均下降超過60%。Park[27]等人利用障礙物來模擬消防隊員滅火的場景。他發現在負重9.1kg后，42%的參與者會至少一次的踩到30cm高的障礙物，如果面對真實的場景，將會給他們造成極大傷害。

2.4 負重物大小和負重方式對移動能力的影響

進一步研究發現，負重物尺寸的大小也是對身體活動造成影響的重要因素之一。兩項研究表明[27,28]，在改變負重物的大小后，參與者們通過障礙的能力有顯著變化。Pandorf[28]研究發現，當參與者們負重從14kg到27kg去完成一個3.7m的爬行測試時，所消耗的時間時成倍的變化。他們認為負重量的增加引起了負重物尺寸的增加，從而限制了爬行時身體的活動區域，進而影響了爬行的技術動作，導致了時間的成倍變化。然而Park[27]的研究結果卻與之相反。在其研究中，它讓參與者攜帶大小不同的箱子(兩個鐘5.1kg和兩個鐘9.1kg)去完成障礙。通過對數據的分析發現，盡管隨著重量的改變，完成障礙的時間增長了，但是負重物大小對其并無影響。其中值得深思的是Park的試驗中，障礙僅僅是臺階障礙，并且負重量最大僅為9.1kg，障礙的種類和負重量大小同尺寸相關因素的變化研究還需要進一步實驗去驗證。同時也有國內研究非對稱負重對移動能力的影響，發現在一定重量范圍內，非對稱負重對整體移動能力影響并無明顯影響[33-36]。并且選擇特定訓練方式與特定職業所需要生理性的要求相適應，有利于運動能力的提高[37-41]。

3 總結

研究表明，負重對專業人員執行有氧或無氧任務產生負面影響，對移動能力影響程度受到負重量和負重尺寸大小兩個因素控制。軍人、消防隊員和警察在負重后可能會影響其移動速度或通過障礙的能力，導致其職業風險增加。但在一定范圍內，負重裝備又可以降低其職業風險。因此，面對復雜且危險的多種任務環境，我們必須考慮到負重會給專業人員帶來的影響，進一步研究發現合理負重范圍，既能保證任務安全進行，又能有效地減輕負重量去避免負重帶來的負面影響。選擇特定訓練方式與特定職業所需要生理性的要求相適應,有利于運動能力的提高。