王敏　陸阿明　張秋霞　王國棟

摘要：為促使人們合理背包并防止背包給人體帶來損傷提供理論支撐，采用文獻資料法對近30年來國內外學者對青少年背包與脊柱形態(tài)異常及背痛的研究成果進行分析。結果表明：背包影響青少年脊柱形態(tài)的研究主要集中在不同背包方式對其的影響；背包導致青少年背痛的研究主要集中在背包的不同重量方面；而研究中鮮有針對不同背包位置對這兩者影響的報道。結論：背包重量和背包方式的不同均可對青少年的脊柱形態(tài)造成影響；背包導致背痛的現象主要出現在中小學生群體，不僅背包重量是引起青少年背痛的重要因素，背包方式也是導致其背痛的不可忽視的因素。

關鍵詞： 背包；脊柱形態(tài)；身體姿勢；背痛

中圖分類號： G 804文章編號：1009783X（2016）02018805文獻標志碼： A

Abstract：In order to provide theoretical basis of backpack carriage reasonably，and to prevent injuries induced by backpack carriage，the present study has reviewed documents on adolescents morphological abnormalities of the spine and back pain caused by backpack carriage within the past 30 years.The results show that many studies have focused on the influence of different backpack carrying methods on shape of spine，and researches about backpack carriage to back pain focused on different backpack loads.But few studies discussed the different load positions on those two aspects.Conclusions：Both backpack loads and backpack carrying methods have an influence on adolescents spine morphology.The phenomenon of backpack carriageinduced back pain is mainly in school children.Not only backpack loads but also backpack carriage ways are the important factors to lead back pain in adolescents.

Keywords：backpack；form of spine；posture；back pain

背包在21世紀的今天已然成為人們日常生活中不可或缺的工具之一，而青少年是使用背包的主要人群，但背包對人體的影響卻沒有得到足夠重視。青少年背包過重不利于其生長發(fā)育，會使肌肉發(fā)育較弱的青少年脊柱兩側神經肌肉處于高度緊張狀態(tài)，從而發(fā)生脊柱的側彎、前凸、后凸及前傾等姿勢缺陷，造成背痛、肌肉酸痛等疾病[1]。這種現象已被越來越多的研究人員與家長所關注，因此，許多學者開始致力于研究背包給人體帶來的影響（如負重后脊柱形態(tài)、姿勢、平衡、肌肉活動、肺容量、步態(tài)的變化及由背包所致的背痛等方面[1]），不斷調節(jié)姿勢，緩解疲勞，降低損傷風險。目前，國外已經開展了大量背包導致青少年脊柱異常及背痛的研究，但國內相關研究較少。本文意在總結國內外學者對青少年背包與脊柱形態(tài)異常及背痛的研究成果，為國內學者深入探討該領域研究提供參考依據。

1研究方法

本文主要采用文獻資料法獲得相關文獻資料。通過計算機檢索CNKI、Elsevier Science Direct全文電子期刊、Ovid全文電子期刊及Google學術搜索引擎等搜索相關文獻，以“青少年、背包、書包、脊柱、背痛、下背痛”為主要中文檢索關鍵詞，以“adolescents、backpack；schoolbag；spine；back pain；low back pain”為主要英文檢索關鍵詞，時間設定為1985—2015年。對資料進行初審，選取文章結構較完整、研究方法較清楚、研究內容與“背包、脊柱形態(tài)、（下）背痛” 關系較密切的文獻資料，并大致按不同研究方向進行整理：將研究脊柱形態(tài)和研究（下）背痛的資料分別歸類整理，并進一步按照不同背包方式和背包重量進行細致歸類。

2青少年背包對脊柱形態(tài)的影響

正常人脊柱位于人體背部正中央，可從脊柱的前、后及側面3個方向觀察以判斷是否正常，如圖1所示[2]。1）脊柱前面觀：正常人自第2頸椎到第2骶椎，椎體的大小和寬度自上而下隨負荷的增加逐漸加大，到第2骶椎以下又突然變小、變窄。2）脊柱后面觀：正常人背部正中線上棘突連貫形成縱棘，基本上呈1條直線。頸椎棘突短、呈水平方向，有分叉，第7頸椎（隆椎）為計數骨，外形向后突出明顯。胸椎棘突細長，多為斜后下方，呈覆瓦狀排列。腰椎棘突呈板狀，水平伸向后方。而骶骨棘突逐漸退化，直至消失。3）脊柱側面觀：成人脊柱從側面觀有4個生理彎曲，即頸曲向前、胸曲向后、腰曲向前、骶曲向后[3]。

脊柱在矢狀面和額狀面，即脊柱前后彎曲和左右彎曲程度可有效地反映人體脊柱形態(tài)的變化。相關研究[47]結果已證明背包致使軀干的過度前傾和肩部的旋轉會導致脊柱自然的中立位發(fā)生改變。長期背包所產生的效果會使姿勢發(fā)生永久性變化，從而會使脊柱產生一個抗壓力導致背部產生椎間盤退變性疾病或椎間盤突出等一系列病理性疾病[8]。

2.1不同背包方式對青少年脊柱形態(tài)的影響

對稱性和非對稱性2種背包方式均會對青少年的脊柱形態(tài)造成影響，導致脊柱損傷。

2.1.1對稱性背包對青少年脊柱形態(tài)的影響

多數青少年使用對稱性背包即雙肩背包，但已有研究暗示盡管是雙肩背包也避免不了對脊柱形態(tài)造成影響。例如Heidi等[9]對青年女性雙肩背包在常速行走3 min的放松狀態(tài)下和21 min的輕度疲勞狀態(tài)下測試其頭、頸和胸椎到腰椎的脊柱彎曲程度。結果顯示21 min行走后，胸椎到腰椎的彎曲度明顯增加，這表明背包負重或許會造成脊柱損傷，特別是上胸椎和上腰椎部分。Chow等[10]的研究發(fā)現，與負重前相比，青年人背包后即刻測量結果顯示軀干的前傾角度增加了11.7°，骨盆后傾增加了6.5°，頸椎前凸降低了5.4°，胸椎后凸降低了2.8°，腰椎前凸降低了8.9°。其中，只有頸椎前凸和軀干前傾的變化具有顯著差異。研究表明背包負重使脊柱彎曲有明顯的變化，增加了脊柱損傷的風險。Vacheron等[11]在成年受試者的C7、T7、T12、L3、S1和下顎及枕骨隆突貼上marker點，用Vicon3D技術測量背包重心在T9時不同脊柱段在矢狀面的有效移動距離，發(fā)現背包后S1L3T12和L3T12T7脊柱段的移動距離減少且有顯著差異，學者建議應選擇在脊柱的合適位置背包。同樣，Warren等[12]也采用3D攝影方法研究年輕人背包對脊柱形態(tài)的影響，發(fā)現采用雙肩背負17%BW（body weight）背包時脊柱彎曲明顯。也有學者研究了背包后骨盆的變化，Smith等[13]指出相比較于單肩背包和無負重行走時，青年女性雙肩背包時骨盆在前后方向傾斜度最大，雙肩背包使人體的重心向后移動，骨盆的前傾是為了保持自身的直立站姿。

少年兒童正處于身體快速發(fā)展的階段，背包影響其脊柱形態(tài)表現得更明顯。Korovessi等[14]對12～18歲的少年兒童調查指出，書包能使兒童肩部和背上部移動。Grimmer等[15]指出8～12歲每個年齡段雙肩背包與不背包的學生比較，寰枕關節(jié)的絕對差值有顯著性差異，表明背包負重對兒童的脊柱已經造成影響。Chansirinukor等[16]的研究發(fā)現，高中生背15%BW的雙肩包時，顱椎角明顯減小，頭前傾程度更大。其角度的變化可能是為了彌補身體的調整和維持因背包所改變重心的需要[1718]。

可見，雙肩背包仍能使人體的脊柱形態(tài)產生變化，尤其是處于青春發(fā)育期的少年兒童背包會嚴重影響其脊柱的正常發(fā)育，甚至導致脊柱損傷；因此，學校和家長應提醒學生多采用其他方式攜帶學習用品，例如手拉式書包等。

2.1.2非對稱性背包對青少年脊柱形態(tài)的影響

非對稱性背包即單肩背包，包括左肩和右肩背包。單肩背包代表了年輕一代個性的張揚，然而相關研究已證實：單肩背包給人體帶來的損傷遠遠大于雙肩背包。例如Fowlera等[19]發(fā)現不對稱性負重開始階段青年男性在脊柱矢狀面上彎曲度增至6°，在額狀面上增至12°，而負重一段時間后腰椎在冠狀面有顯著性變化，胸椎在矢狀面上有顯著性變化。這種影響可能會使身體重心從2個平面的正中線發(fā)生移動，從而使身體姿勢發(fā)生改變。

非對稱性背包對脊柱形態(tài)的影響研究多集中在對少年兒童脊柱形態(tài)的影響方面。Chansirinukor等[16]研究發(fā)現13～16歲的少年在負重后頭部前傾和頸椎前屈增加，單肩背包后變化更為明顯。Pascoe等[5]指出11～13歲的兒童少年單肩背包時支撐肩明顯向上聳肩，骨盆前后傾斜度增加，脊柱側彎。

其他一些學者的研究也證實了不對稱性背包對脊柱形態(tài)的影響，如Norkin等[8]認為單肩背包會使脊柱側屈運動增加；因此，經常單肩背包的人容易疲勞，因為單肩背包會增加肌肉向負重相反方向的運動。另外，肌肉活動的增加意味著更大的抗壓力將作用于脊柱[89]，改變脊柱形態(tài)，增大脊柱損傷的風險。

有學者對負重后脊柱形態(tài)的恢復進行研究，但年齡似乎是影響脊柱形態(tài)恢復的重要因素。例如Negrini等[20]指出，學生非對稱性背包時軀干向前傾，腰椎角度減小，非對稱背包時姿勢在所有解剖面發(fā)生變化，疲勞后在矢狀面有顯著變化；但在背包移除后所有變化都復原了，尤其是腰椎前凸。而與之結論相悖的是HungKay等[10]的研究表明：青年人背包行走后取下背包后軀干姿勢和重新定位能力均不能完全恢復；背包過程中，脊柱彎曲有明顯的變化，也增加了脊柱重新定位的錯誤，增加了脊柱損傷的風險。學者們結論不盡一致的原因可能是兩者研究對象的年齡不同。少年兒童正處于青春發(fā)育期，外界對其身體的刺激是見效快、恢復也快；而青年的身體形態(tài)基本定型，外界對其身體的影響使得其恢復得相對較慢，故而存在明顯的滯后效應?？梢?，不對稱性背包對脊柱形態(tài)有顯著的影響。部分學者間的研究結論存在矛盾，與研究對象年齡不同有關。

2.2不同背包重量對青少年脊柱形態(tài)的影響

從目前查閱的資料來看，從不同背包重量著手研究脊柱形態(tài)的文獻要少于從不同背包方式研究脊柱形態(tài)的文獻，但也已有學者取得了可喜的成績。Martin等[6]的研究發(fā)現：女性在背負48%BW（29 kg）和60%BW（36 kg）的背包時，較男性而言身體前傾更為明顯，所以女性的背包負重要求需更低，這與女性的生理結構及行走過程中需克服的機械壓力有關。Smith等[13]指出，與無負重時相比較，女性大學生在背負15%BW的背包時，骨盆左右方向傾斜和轉動的活動范圍明顯降低，表明女性大學生背包負重會導致姿勢發(fā)生變化。Kinoshita[21]也認為受試者在背負20%BW或者40%BW背包時，身體顯著向前傾斜，脊柱形態(tài)發(fā)生改變。

不同重量的背包對少年兒童的脊柱形態(tài)會造成更大的影響。香港兒童健康和發(fā)展聯盟報道：香港兒童的書包重量為20.2%BW，脊柱異常的兒童占總數的5.5% [22]。Ramprasad等[23]提出當學生背包重于15%BW時寰枕關節(jié)角度發(fā)生顯著性變化，當背包重于10%BW時頸椎和脊柱角度均發(fā)生顯著性變化；Grimmer等[15]也對相似年齡段的男女兒童寰枕關節(jié)角度變化與背包的關系作了相關研究，以寰枕關節(jié)變化角度≥5°為標準判斷脊柱受到了壓迫，顯示8～12歲每一年齡段的學生中分別有35%、20%、17%、24%、22%的學生被認為是“處于危險中的”，其寰枕關節(jié)最大變化角度分別為12°、13.2°、31°、30.2°、11.3°。種種跡象表明這些處于危險中的學生的背包重量比其他學生的背包重量明顯更重。Chow等[24]對不同背包負荷（0%、7.5%、10%、12.5%、15%BW）對脊柱側彎和脊柱正常女生的站立姿勢和平衡的影響作了對比研究，指出背包越重，2組受試者軀干向右旋轉度越大，且軀干彎曲度增大，軀干和骨盆間的彎曲度也越大，頭部向軀干的左側旋轉且頭部間的彎曲度減小，頭部越向后轉動向C7靠近。表明背包負荷不僅加重了脊柱側彎女生的損傷，也影響到了正常女生的脊柱形態(tài)。

有學者探討了學生的適宜背包重量。Chansirinukor等[16]認為背負超過15%BW的書包就使得兒童不能維持正常站立姿勢。有學者[21]調查指出，中小學生書包平均重量達4.1 kg，占其自身體重的10.6%，超過50%的學生書包的重量已超過了以往研究中建議學生背負的適宜重量，即10%BW。觀察學生背負自身體重不同百分比的重物時身體前傾角度的變化，結果顯示，隨著重量的增加，身體前傾程度加大，且差異顯著。說明學生負重時是通過身體前傾來改變自身重心的位置而抗衡重物對人體所造成的向后的力矩，從而維持身體的平衡。人體背負的重物越重，重物所產生的力矩越大，人體需要向前傾斜的角度也越大。

可見，不同背包重量會導致青少年脊柱形態(tài)發(fā)生不同程度的改變，往往是背包越重，脊柱形態(tài)變化越明顯。而針對不同人群的背包重量到底多重最為合適，還需要更多的學者投入研究，給出定論。另一方面，大量研究顯示，背包負重對人體脊柱形態(tài)的影響研究主要以青少年為討論對象，而針對中老年人背包對脊柱形態(tài)的影響研究卻屈指可數，特別在老年人這一人群上，研究背包對老年人脊柱形態(tài)的影響具有必要性。

3背包導致青少年背痛的研究

背痛可能由多重因素引起，包括肌肉、神經、骨骼、關節(jié)或與脊柱相關的其他方面而引發(fā)的背部疼痛。常常談到的青少年背痛與其上學期間長期使用書包息息相關，書包也是學生在日常生活中被忽略的生理壓力因素[2526]。在2006年的一項調查研究中發(fā)現，在美國的大都市，11～14歲的1 540個青少年中有37%的學生反映有背痛的現象，那時青少年書包的使用率已達到了97%[27]；然而在2014年，來自馬拉西亞南部的另一項調查研究指出，使用書包的學生中有背痛現象的比例已上升到52%[28]。

3.1不同背包重量導致青少年背痛的研究

近年來，全世界都注意到了書包與青少年背痛的關系，專家們已經指出書包的重量是否已超過其身體所能承受的重量。一項研究[29]發(fā)現，13和16歲學生的書包重量分別為10.4%BW和10.2%BW。法國小初中的大部分學生[3031]，意大利兒童[32]、美國中學生[33]、澳大利亞高中生[34]等書包的重量都超過了其體重的10%。其中法國的初中生和澳大利亞的高中生背負大重量的背包與其背痛出現的幾率顯著相關。相關研究也指出：書包重量超過10%BW就會導致能量消耗增加[35]、身體前傾增加[33，36]、肺容量減少[37]等，背包所引起的這一系列變化同樣可能增加背痛發(fā)生的風險；并且有最新研究[38]表明，青少年的生活質量及下背痛與其書包的重量有著緊密的聯系。

有學者從實驗方法著手證明了過重的背包對青少年背部的影響。JH Goh等 [39]用Vicon和測力臺收集青少年分別背負0、15%BW、30%BW重量的背包行走時腰骶關節(jié)的力量數據顯示，相比較于無負重時，背負15%BW和30%BW背包時，腰骶關節(jié)處的力量分別增加26.7%和64%。說明負重行走過程中，腰骶關節(jié)的力量增加不成比例，這可能造成背痛現象的出現，這同樣也為脊柱損傷埋下了隱患。

可見，青少年背痛的產生與長期使用書包有關，過重的書包嚴重威脅青少年的健康，所以降低書包重量是緩解青少年背痛的一個可行途徑。

3.2不同背包方式導致青少年背痛的研究

從獲取的有效文獻資料來看，針對不同背包方式導致青少年背痛的研究很少，只有少數學者是從不對稱性背包導致背痛著手研究的。Korovessis等[40]研究12～18歲學生的背包與背痛、脊柱彎曲與軀干傾斜的關系，結果表明：背包負重能降低顱椎角度、改變肩部和上軀干的移動，不對稱背包會增加背側痛，高強度陣痛與不對稱背包有關；背包負重，特別是不對稱背包會導致上軀干和肩部的旋轉及脊柱前凸，并會增加學生的背痛：所以建議其采用對稱性背包。

由研究可知，背包導致背痛的現象主要出現在中小學生中，不僅背包重量是引起學生背痛的一個重要因素，背包方式也是導致背痛的一個不可忽視的因素。

4結論

4.1背包重量和背包方式的不同均可對青少年的脊柱形態(tài)造成影響

1）背包重量越重，青少年脊柱形態(tài)變化越明顯，導致脊柱損傷的幾率也越大；不對稱性背包即單肩背包對脊柱形態(tài)的影響比對稱性背包即雙肩背包對其的影響更為顯著，且更易造成青少年脊柱側彎，損害其健康。

2）年齡可能對背包后脊柱形態(tài)的恢復產生影響。年齡越小脊柱形態(tài)可能恢復得越快，反之亦然。

4.2背包導致背痛的現象主要發(fā)生在中小學生群體

不僅背包重量是引起青少年背痛的重要因素，背包方式也是導致其背痛的不可忽視的因素。相比較于對稱性背包而言，不對稱性背包可能更為顯著地導致中小學生背痛；所以，建議中小學生對稱性背包并盡量減輕學生的背包重量，如若條件許可，應采用多種方式交替攜帶學習用品。

5問題與展望

國內外學者對青少年背包與脊柱形態(tài)異常及背痛的研究已有較為顯著的成果。目前對背包影響青少年脊柱形態(tài)的研究主要集中在不同背包方式對其的影響，背包導致青少年背痛的研究主要集中在背包的不同重量方面，而鮮有研究針對不同背包位置對這兩者的影響進行報道。另外，到目前為止，大量的研究對象都集中在青少年群體，只有少量的學者研究了成年人背包對其的影響。這就提示了我國學者可從以上幾點針對背包導致人體脊柱形態(tài)異常及背痛等方面做進一步探索研究。

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