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(xiàn)資料法對(duì)近30年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)青少年背包與脊柱形態(tài)異常及背痛的研究成果進(jìn)行分析。結(jié)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(duì)其的影響；背包導(dǎo)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(duì)不同背包位置對(duì)這兩者影響的報(bào)道。結(jié)論：背包重量和背包方式的不同均可對(duì)青少年的脊柱形態(tài)造成影響；背包導(dǎo)致背痛的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在中小學(xué)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(dǎo)致其背痛的不可忽視的因素。

關(guān)鍵詞： 背包；脊柱形態(tài)；身體姿勢(shì)；背痛

中圖分類號(hào)： G 804文章編號(hào)：1009783X（2016）02018805文獻(xiàn)標(biāo)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(jì)的今天已然成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡墓ぞ咧唬嗌倌晔鞘褂帽嘲闹饕巳?，但背包?duì)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(zhǎng)發(fā)育，會(huì)使肌肉發(fā)育較弱的青少年脊柱兩側(cè)神經(jīng)肌肉處于高度緊張狀態(tài)，從而發(fā)生脊柱的側(cè)彎、前凸、后凸及前傾等姿勢(shì)缺陷，造成背痛、肌肉酸痛等疾病[1]。這種現(xiàn)象已被越來越多的研究人員與家長(zhǎng)所關(guān)注，因此，許多學(xué)者開始致力于研究背包給人體帶來的影響（如負(fù)重后脊柱形態(tài)、姿勢(shì)、平衡、肌肉活動(dòng)、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(diào)節(jié)姿勢(shì)，緩解疲勞，降低損傷風(fēng)險(xiǎn)。目前，國外已經(jīng)開展了大量背包導(dǎo)致青少年脊柱異常及背痛的研究，但國內(nèi)相關(guān)研究較少。本文意在總結(jié)國內(nèi)外學(xué)者對(duì)青少年背包與脊柱形態(tài)異常及背痛的研究成果，為國內(nèi)學(xué)者深入探討該領(lǐng)域研究提供參考依據(jù)。

1研究方法

本文主要采用文獻(xiàn)資料法獲得相關(guān)文獻(xiàn)資料。通過計(jì)算機(jī)檢索CNKI、Elsevier Science Direct全文電子期刊、Ovid全文電子期刊及Google學(xué)術(shù)搜索引擎等搜索相關(guān)文獻(xiàn)，以“青少年、背包、書包、脊柱、背痛、下背痛”為主要中文檢索關(guān)鍵詞，以“adolescents、backpack；schoolbag；spine；back pain；low back pain”為主要英文檢索關(guān)鍵詞，時(shí)間設(shè)定為1985—2015年。對(duì)資料進(jìn)行初審，選取文章結(jié)構(gòu)較完整、研究方法較清楚、研究?jī)?nèi)容與“背包、脊柱形態(tài)、（下）背痛” 關(guān)系較密切的文獻(xiàn)資料，并大致按不同研究方向進(jìn)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(jìn)一步按照不同背包方式和背包重量進(jìn)行細(xì)致歸類。

2青少年背包對(duì)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(cè)面3個(gè)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(fù)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(jì)數(shù)骨，外形向后突出明顯。胸椎棘突細(xì)長(zhǎng)，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(cè)面觀：成人脊柱從側(cè)面觀有4個(gè)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(guān)研究[47]結(jié)果已證明背包致使軀干的過度前傾和肩部的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致脊柱自然的中立位發(fā)生改變。長(zhǎng)期背包所產(chǎn)生的效果會(huì)使姿勢(shì)發(fā)生永久性變化，從而會(huì)使脊柱產(chǎn)生一個(gè)抗壓力導(dǎo)致背部產(chǎn)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(duì)青少年脊柱形態(tài)的影響

對(duì)稱性和非對(duì)稱性2種背包方式均會(huì)對(duì)青少年的脊柱形態(tài)造成影響，導(dǎo)致脊柱損傷。

2.1.1對(duì)稱性背包對(duì)青少年脊柱形態(tài)的影響

多數(shù)青少年使用對(duì)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(duì)脊柱形態(tài)造成影響。例如Heidi等[9]對(duì)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(cè)試其頭、頸和胸椎到腰椎的脊柱彎曲程度。結(jié)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(fù)重或許會(huì)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(xiàn)，與負(fù)重前相比，青年人背包后即刻測(cè)量結(jié)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(fù)重使脊柱彎曲有明顯的變化，增加了脊柱損傷的風(fēng)險(xiǎn)。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(diǎn)，用Vicon3D技術(shù)測(cè)量背包重心在T9時(shí)不同脊柱段在矢狀面的有效移動(dòng)距離，發(fā)現(xiàn)背包后S1L3T12和L3T12T7脊柱段的移動(dòng)距離減少且有顯著差異，學(xué)者建議應(yīng)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(duì)脊柱形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)采用雙肩背負(fù)17%BW（body weight）背包時(shí)脊柱彎曲明顯。也有學(xué)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(fù)重行走時(shí)，青年女性雙肩背包時(shí)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(dòng)，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(xiàn)得更明顯。Korovessi等[14]對(duì)12～18歲的少年兒童調(diào)查指出，書包能使兒童肩部和背上部移動(dòng)。Grimmer等[15]指出8～12歲每個(gè)年齡段雙肩背包與不背包的學(xué)生比較，寰枕關(guān)節(jié)的絕對(duì)差值有顯著性差異，表明背包負(fù)重對(duì)兒童的脊柱已經(jīng)造成影響。Chansirinukor等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，高中生背15%BW的雙肩包時(shí)，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(bǔ)身體的調(diào)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(chǎn)生變化，尤其是處于青春發(fā)育期的少年兒童背包會(huì)嚴(yán)重影響其脊柱的正常發(fā)育，甚至導(dǎo)致脊柱損傷；因此，學(xué)校和家長(zhǎng)應(yīng)提醒學(xué)生多采用其他方式攜帶學(xué)習(xí)用品，例如手拉式書包等。

2.1.2非對(duì)稱性背包對(duì)青少年脊柱形態(tài)的影響

非對(duì)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(gè)性的張揚(yáng)，然而相關(guān)研究已證實(shí)：?jiǎn)渭绫嘲o人體帶來的損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雙肩背包。例如Fowlera等[19]發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱性負(fù)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(fù)重一段時(shí)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(huì)使身體重心從2個(gè)平面的正中線發(fā)生移動(dòng)，從而使身體姿勢(shì)發(fā)生改變。

非對(duì)稱性背包對(duì)脊柱形態(tài)的影響研究多集中在對(duì)少年兒童脊柱形態(tài)的影響方面。Chansirinukor等[16]研究發(fā)現(xiàn)13～16歲的少年在負(fù)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(shí)支撐肩明顯向上聳肩，骨盆前后傾斜度增加，脊柱側(cè)彎。

其他一些學(xué)者的研究也證實(shí)了不對(duì)稱性背包對(duì)脊柱形態(tài)的影響，如Norkin等[8]認(rèn)為單肩背包會(huì)使脊柱側(cè)屈運(yùn)動(dòng)增加；因此，經(jīng)常單肩背包的人容易疲勞，因?yàn)閱渭绫嘲鼤?huì)增加肌肉向負(fù)重相反方向的運(yùn)動(dòng)。另外，肌肉活動(dòng)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(fēng)險(xiǎn)。

有學(xué)者對(duì)負(fù)重后脊柱形態(tài)的恢復(fù)進(jìn)行研究，但年齡似乎是影響脊柱形態(tài)恢復(fù)的重要因素。例如Negrini等[20]指出，學(xué)生非對(duì)稱性背包時(shí)軀干向前傾，腰椎角度減小，非對(duì)稱背包時(shí)姿勢(shì)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(fù)原了，尤其是腰椎前凸。而與之結(jié)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(shì)和重新定位能力均不能完全恢復(fù)；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(cuò)誤，增加了脊柱損傷的風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)者們結(jié)論不盡一致的原因可能是兩者研究對(duì)象的年齡不同。少年兒童正處于青春發(fā)育期，外界對(duì)其身體的刺激是見效快、恢復(fù)也快；而青年的身體形態(tài)基本定型，外界對(duì)其身體的影響使得其恢復(fù)得相對(duì)較慢，故而存在明顯的滯后效應(yīng)?？梢姡粚?duì)稱性背包對(duì)脊柱形態(tài)有顯著的影響。部分學(xué)者間的研究結(jié)論存在矛盾，與研究對(duì)象年齡不同有關(guān)。

2.2不同背包重量對(duì)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(xiàn)要少于從不同背包方式研究脊柱形態(tài)的文獻(xiàn)，但也已有學(xué)者取得了可喜的成績(jī)。Martin等[6]的研究發(fā)現(xiàn)：女性在背負(fù)48%BW（29 kg）和60%BW（36 kg）的背包時(shí)，較男性而言身體前傾更為明顯，所以女性的背包負(fù)重要求需更低，這與女性的生理結(jié)構(gòu)及行走過程中需克服的機(jī)械壓力有關(guān)。Smith等[13]指出，與無負(fù)重時(shí)相比較，女性大學(xué)生在背負(fù)15%BW的背包時(shí)，骨盆左右方向傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)范圍明顯降低，表明女性大學(xué)生背包負(fù)重會(huì)導(dǎo)致姿勢(shì)發(fā)生變化。Kinoshita[21]也認(rèn)為受試者在背負(fù)20%BW或者40%BW背包時(shí)，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(duì)少年兒童的脊柱形態(tài)會(huì)造成更大的影響。香港兒童健康和發(fā)展聯(lián)盟報(bào)道：香港兒童的書包重量為20.2%BW，脊柱異常的兒童占總數(shù)的5.5% [22]。Ramprasad等[23]提出當(dāng)學(xué)生背包重于15%BW時(shí)寰枕關(guān)節(jié)角度發(fā)生顯著性變化，當(dāng)背包重于10%BW時(shí)頸椎和脊柱角度均發(fā)生顯著性變化；Grimmer等[15]也對(duì)相似年齡段的男女兒童寰枕關(guān)節(jié)角度變化與背包的關(guān)系作了相關(guān)研究，以寰枕關(guān)節(jié)變化角度≥5°為標(biāo)準(zhǔn)判斷脊柱受到了壓迫，顯示8～12歲每一年齡段的學(xué)生中分別有35%、20%、17%、24%、22%的學(xué)生被認(rèn)為是“處于危險(xiǎn)中的”，其寰枕關(guān)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(xiǎn)中的學(xué)生的背包重量比其他學(xué)生的背包重量明顯更重。Chow等[24]對(duì)不同背包負(fù)荷（0%、7.5%、10%、12.5%、15%BW）對(duì)脊柱側(cè)彎和脊柱正常女生的站立姿勢(shì)和平衡的影響作了對(duì)比研究，指出背包越重，2組受試者軀干向右旋轉(zhuǎn)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(cè)旋轉(zhuǎn)且頭部間的彎曲度減小，頭部越向后轉(zhuǎn)動(dòng)向C7靠近。表明背包負(fù)荷不僅加重了脊柱側(cè)彎女生的損傷，也影響到了正常女生的脊柱形態(tài)。

有學(xué)者探討了學(xué)生的適宜背包重量。Chansirinukor等[16]認(rèn)為背負(fù)超過15%BW的書包就使得兒童不能維持正常站立姿勢(shì)。有學(xué)者[21]調(diào)查指出，中小學(xué)生書包平均重量達(dá)4.1 kg，占其自身體重的10.6%，超過50%的學(xué)生書包的重量已超過了以往研究中建議學(xué)生背負(fù)的適宜重量，即10%BW。觀察學(xué)生背負(fù)自身體重不同百分比的重物時(shí)身體前傾角度的變化，結(jié)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(xué)生負(fù)重時(shí)是通過身體前傾來改變自身重心的位置而抗衡重物對(duì)人體所造成的向后的力矩，從而維持身體的平衡。人體背負(fù)的重物越重，重物所產(chǎn)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(huì)導(dǎo)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(duì)不同人群的背包重量到底多重最為合適，還需要更多的學(xué)者投入研究，給出定論。另一方面，大量研究顯示，背包負(fù)重對(duì)人體脊柱形態(tài)的影響研究主要以青少年為討論對(duì)象，而針對(duì)中老年人背包對(duì)脊柱形態(tài)的影響研究卻屈指可數(shù)，特別在老年人這一人群上，研究背包對(duì)老年人脊柱形態(tài)的影響具有必要性。

3背包導(dǎo)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(jīng)、骨骼、關(guān)節(jié)或與脊柱相關(guān)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(xué)期間長(zhǎng)期使用書包息息相關(guān)，書包也是學(xué)生在日常生活中被忽略的生理壓力因素[2526]。在2006年的一項(xiàng)調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，在美國的大都市，11～14歲的1 540個(gè)青少年中有37%的學(xué)生反映有背痛的現(xiàn)象，那時(shí)青少年書包的使用率已達(dá)到了97%[27]；然而在2014年，來自馬拉西亞南部的另一項(xiàng)調(diào)查研究指出，使用書包的學(xué)生中有背痛現(xiàn)象的比例已上升到52%[28]。

3.1不同背包重量導(dǎo)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(guān)系，專家們已經(jīng)指出書包的重量是否已超過其身體所能承受的重量。一項(xiàng)研究[29]發(fā)現(xiàn)，13和16歲學(xué)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(xué)生[3031]，意大利兒童[32]、美國中學(xué)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(fù)大重量的背包與其背痛出現(xiàn)的幾率顯著相關(guān)。相關(guān)研究也指出：書包重量超過10%BW就會(huì)導(dǎo)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(fēng)險(xiǎn)；并且有最新研究[38]表明，青少年的生活質(zhì)量及下背痛與其書包的重量有著緊密的聯(lián)系。

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

可見，青少年背痛的產(chǎn)生與長(zhǎng)期使用書包有關(guān)，過重的書包嚴(yán)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(gè)可行途徑。

3.2不同背包方式導(dǎo)致青少年背痛的研究

從獲取的有效文獻(xiàn)資料來看，針對(duì)不同背包方式導(dǎo)致青少年背痛的研究很少，只有少數(shù)學(xué)者是從不對(duì)稱性背包導(dǎo)致背痛著手研究的。Korovessis等[40]研究12～18歲學(xué)生的背包與背痛、脊柱彎曲與軀干傾斜的關(guān)系，結(jié)果表明：背包負(fù)重能降低顱椎角度、改變肩部和上軀干的移動(dòng)，不對(duì)稱背包會(huì)增加背側(cè)痛，高強(qiáng)度陣痛與不對(duì)稱背包有關(guān)；背包負(fù)重，特別是不對(duì)稱背包會(huì)導(dǎo)致上軀干和肩部的旋轉(zhuǎn)及脊柱前凸，并會(huì)增加學(xué)生的背痛：所以建議其采用對(duì)稱性背包。

由研究可知，背包導(dǎo)致背痛的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在中小學(xué)生中，不僅背包重量是引起學(xué)生背痛的一個(gè)重要因素，背包方式也是導(dǎo)致背痛的一個(gè)不可忽視的因素。

4結(jié)論

4.1背包重量和背包方式的不同均可對(duì)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(dǎo)致脊柱損傷的幾率也越大；不對(duì)稱性背包即單肩背包對(duì)脊柱形態(tài)的影響比對(duì)稱性背包即雙肩背包對(duì)其的影響更為顯著，且更易造成青少年脊柱側(cè)彎，損害其健康。

2）年齡可能對(duì)背包后脊柱形態(tài)的恢復(fù)產(chǎn)生影響。年齡越小脊柱形態(tài)可能恢復(fù)得越快，反之亦然。

4.2背包導(dǎo)致背痛的現(xiàn)象主要發(fā)生在中小學(xué)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(dǎo)致其背痛的不可忽視的因素。相比較于對(duì)稱性背包而言，不對(duì)稱性背包可能更為顯著地導(dǎo)致中小學(xué)生背痛；所以，建議中小學(xué)生對(duì)稱性背包并盡量減輕學(xué)生的背包重量，如若條件許可，應(yīng)采用多種方式交替攜帶學(xué)習(xí)用品。

5問題與展望

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)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(duì)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(duì)其的影響，背包導(dǎo)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(duì)不同背包位置對(duì)這兩者的影響進(jìn)行報(bào)道。另外，到目前為止，大量的研究對(duì)象都集中在青少年群體，只有少量的學(xué)者研究了成年人背包對(duì)其的影響。這就提示了我國學(xué)者可從以上幾點(diǎn)針對(duì)背包導(dǎo)致人體脊柱形態(tài)異常及背痛等方面做進(jìn)一步探索研究。

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