不同书包重量对小学生足底压力的影响

乔福存，申翠梅，朱厚伟，吴树超

（1.浙江师范大学附属丁蕙实验小学，浙江 杭州 310021；2.浙江师范大学体育与健康科学学院，浙江 金华 321004）

在中国，书包是学生的必备物品之一，小学生每天携带个人物品来往于学校和住所之间，虽然这些不起眼的个人物品只是包括一些课本、饭盒、运动装备、外套、音乐、美术器材等，但这些物品累加起来的重量却相当惊人。近期在上海市某区小学生书包重量的调查中，小学生的书包平均重量达到了4.22kg，每天携带重达4.22kg的书包对小学生是一种潜在的危险。1997年英国的National Back Pain Association已经发布了关于学生书包限重的相关指南，2000年中国香港教统局也发布了关于书包限重的相关文件，但是在大陆，这一问题并没有真正得到教育部门和家长的重视。关于背书包对学生下肢的影响研究较多，有研究指出，背书包后步态参数出现显著变化，表现为步速减慢、步长减小、双支撑相对延长等。提示儿童背书包后身体姿势稳定性下降，容易发生跌倒或碰撞等。同时也有许多研究指出，当书包的重量越重时，学生的足底压力会随着明显增长，并且前足的压力增长最为明显。同时国内外的较多研究分析正常儿童与肥胖儿童背负不同书包重量时足底压力的变化趋势，负重越大对肥胖儿童的身体健康影响越大。但是目前对学生背书包过程中重心稳定性的研究较少。本文的目的是通过对足底压力的分析探讨，分析不同书包重量对足底压力的影响，有利于设计更加科学的书包，减少学生在背书包过程中受到的伤害。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为不同书包重量对小学生足底压力的影响。实验对象为二年级小学生（9.01±0.50岁）40名，所有受试者在接受实验前已征得学生监护人的同意。受试者基本信息：年龄9.01±0.50岁；身高130.98±5.55cm；体重26.97±3.20kg；鞋码 32.03±1.20。

1.2 研究方法

1.2.1 测试仪器 Rsscan International（比利时）公司生产的Footscan 1m平板足底压力测量系统，固定于实验场地中间。采样频率为250Hz。

1.2.2 数据选取 结构分成大脚趾（T1）、其他4趾（T2-5）、第1跖骨区（M1）、第2跖骨区（M2）、第3跖骨区（M3）、第4跖骨区（M4）、第5跖骨区（M5）、足弓（MF）、足跟内侧（MH）、足跟外侧（LH）。

1.2.3 统计学分析 运用SPSS 21.0统计软件，利用单因素方差分析不同书包重量、不同书包重心高度及有无辅助书包带对足底各区域压力峰值、负载率、冲量和接触面积及COP偏移的影响。

2 结果与分析

2.1 不同负重对小学生足底各区域压力峰值、负载率、冲量和接触面积对比分析

通过单因素方差分析小学生在0%BW（体重）、10%BW、15%BW不同负重情况下足底各区域压力峰值、负载率、冲量和接触面积之间的差异。不同负重状态下，在第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足分区，不同负重组的压力峰值均存在显著性差异，且0%BW组明显小于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），不同负重状态下，在第2跖骨、第3跖骨和中足分组，不同负重组的负载率均存在显著性差异（FM2=6.72，P＜0.01；FM3=4.59，P＜0.05；FM1=4.50，P＜ 0.05），不同负重状态下，在第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足分组，不同负重组的冲量均存在显著性差异，且0%BW组明显小于 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区的压力峰值、负载率、冲量并不存在显著性差异，这主要是由于在行走过程中第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨是主要的蹬伸发力点，增加负重会相应的增加该区域的压力峰值。同时由于在无负重状态下，中足受力较少，增加负重会导致儿童中足的受力增加，进而会造成足弓严重塌陷。

2.2 不同负重对小学生足底各区域接触面积对比分析

图1 不同负重下足底各区域平均压力峰值、负载率、冲量和接触面积分布情况

表1 不同负重下足底各区域平均压力峰值分布情况

表1～表4、图1能够较为明显地显示出在不同负重状态下小学生足底各分区的接触面积并不存在显著性差异。但是有研究指出，通过将足底分为前脚掌、中足、后脚跟3部分进行有无背包的对比分析发现，在负重（超过15%BW）状态下，前脚掌、中足、后脚跟3部分的接触面积与无负重相比均存在显著性差异。通过对正常儿童与肥胖儿童在正常行走状态下足底接触面积的比较研究指出，肥胖儿童的接触面积显著大于正常儿童。虽然本研究中各分组之间不存在显著性差异，可能与实验设计（穿鞋测量足底压力）及实验条件（选用足底压力测量板而非鞋垫）有关。

3 结 论

书包重量的增加会导致小学生第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨和中足压力峰值、负载率、冲量的增加；相同重量下书包重心较高会导致足弓位置的接触面积增大、压力峰值、负载率、冲量的增加，书包重心较低会导致第1趾骨和第1跖骨的接触面积增大；相比较与无辅助书包带，有辅助书包带能够有效减小足底COP的偏移。因此，减小书包重量、多采用低背方式、增加辅助带有益于儿童身体健康。限制携带负荷和纠正携带方式，需要学生与父母、教育部和媒体等多部门的共同努力。

表2 不同负重下足底各区域平均负载率分布情况

表3 不同负重下足底各区域平均冲量分布情况

表4 不同负重下足底各区域平均接触面积分布情况