鄭晴，王宏付，柯瑩

(江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 無錫 214122)

壓力服(compression garments)是一種通過給予人體特定部位一定的壓力，對人體起到保健作用的服裝。在醫(yī)療領(lǐng)域，壓力襪(compression stockings)是治療下肢靜脈曲張的一種重要的輔助手段。通過促進(jìn)靜脈血液回流、加速血流速度，壓力襪能有效改善人體的血液循環(huán)，增加肌肉組織供氧，預(yù)防和治療靜脈曲張、血栓，緩解下肢水腫[1]。

近年來,壓力服在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域也開始流行。不少運(yùn)動(dòng)服品牌運(yùn)用醫(yī)療壓力襪的原理制造壓力運(yùn)動(dòng)服，并希望通過一定程度的施壓加快血流和供氧，從而提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)及減低疲勞，此外還能為肌肉提供支撐和保護(hù)。

壓力褲(compression tights)又稱壓縮褲，是最常見的一種壓力運(yùn)動(dòng)服。由于下肢在運(yùn)動(dòng)過程中容易疲勞和損傷，越來越多的專業(yè)運(yùn)動(dòng)員和運(yùn)動(dòng)愛好者選擇穿著壓力褲穩(wěn)固肌肉和韌帶，延緩肌肉疲勞，緩解運(yùn)動(dòng)后肌肉的酸脹感[2]。

國外已有不少對于運(yùn)動(dòng)壓力褲的研究成果，主要探究壓力褲對運(yùn)動(dòng)能力[2- 4]、運(yùn)動(dòng)疲勞和恢復(fù)[5-6]以及生理功能[7-8]的影響。

1 壓力褲的壓力控制

壓力褲的壓力大小控制極為重要，既要有足夠的壓力作用以達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)機(jī)能的效果，又不能影響穿著舒適性和實(shí)用性。

1.1 面料

緊身服裝的面料緊繃于人體表面時(shí)，由于面料形變，對體表產(chǎn)生機(jī)械作用，皮膚及皮下組織也產(chǎn)生形變。在垂直于皮膚表面的方向上，面料壓迫皮膚組織，即為產(chǎn)生服裝壓力。壓力褲通常采用錦綸/氨綸或棉/氨綸混紡的針織面料,所選擇面料的物理機(jī)械性能直接影響服裝的壓力大小。壓力服裝對人體表面的壓力作用可以通過Laplace定律進(jìn)行預(yù)測和估計(jì)：

(1)

式中：P為服裝壓力；T為織物單位長度的拉伸力；R為織物包裹圓柱體的半徑。

用Laplace的公式計(jì)算服裝壓力時(shí)，需要將人體部位假設(shè)為圓柱體。因此，Hasegawa等考慮了人體在水平方向和垂直方向的曲率差異，以及面料經(jīng)緯向的拉伸力差異，對式(1)進(jìn)行優(yōu)化[9],得到

(2)

式中：TW，TC分別為服裝面料在經(jīng)向和緯向的拉伸力；RW，RC分別為人體在經(jīng)向和緯向的曲率半徑。

由式(2)可知，服裝面料的拉伸力直接影響服裝壓力。面料的組織結(jié)構(gòu)、厚度、纖維成分會(huì)影響織物的拉伸性能。在服裝結(jié)構(gòu)和尺寸相同的情況下，面料越容易拉伸，彈性越好，對人體產(chǎn)生的壓力也就越小。潘科[10]在緊身針織服裝壓力性能測試與評(píng)價(jià)研究中發(fā)現(xiàn)針織面料的彈性回復(fù)性越好，回復(fù)所需的力越小，因此垂直作用于人體表面的壓力就小。

雖然通過準(zhǔn)確測量和計(jì)算，可以使壓力褲達(dá)到需要的壓力水平，但由于穿著者下肢尺寸千差萬別，壓力褲的實(shí)際壓力很難與設(shè)計(jì)的要求相一致。另外由于應(yīng)力松弛，壓力褲的壓力也會(huì)隨穿著時(shí)間的增長而逐步衰減。

形狀記憶聚合物(SMP)是一種新興的智能材料，該類聚合物制品經(jīng)過形變并固定后，在特定的外界刺激下能自動(dòng)恢復(fù)到初始形狀，在此過程中產(chǎn)生恢復(fù)張力[11-13]。胡金蓮等[12]將一種熱敏的形狀記憶聚合物應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域的壓力襪和壓縮繃帶中，通過外部溫度的調(diào)節(jié)可以控制這種壓力襪的壓力大小，使得壓力襪的壓力不再依賴于人體肢體的形狀和尺寸特征。這種醫(yī)療用壓力襪的材料也可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)壓力褲，即通過外部各種激勵(lì)源，如光、磁、水等，調(diào)節(jié)壓力褲的壓力大小，從而達(dá)到理想的壓力設(shè)計(jì)需求。

1.2 服裝尺寸

壓力褲的尺寸對服裝壓力有顯著影響[14]。面料在產(chǎn)生某一特定壓力值時(shí)的拉伸量稱為壓力松量。壓力褲的設(shè)計(jì)需要在零松量的基礎(chǔ)上減去一定的壓力松量。所以，精確且充分的人體測量尺寸對于壓力褲設(shè)計(jì)極為重要。

近年來，三維人體測量技術(shù)已逐步成熟。這種非接觸式的測量方法非常適用于壓力褲的設(shè)計(jì)，可快速得到人體腿部各部位的圍度大小，從而便于對壓力褲的尺寸進(jìn)行更精確的設(shè)計(jì)。另外，還可利用三維人體掃描結(jié)果設(shè)置虛擬模特，在此基礎(chǔ)上用虛擬試衣軟件直接進(jìn)行服裝壓力測量[15-16]。

2 壓力褲對生理機(jī)能的影響

2.1 對體溫調(diào)節(jié)的影響

當(dāng)服裝壓力直接作用于皮膚表面，對人體排汗能產(chǎn)生抑制作用[17-18]。因此，壓力褲的使用將對人體的體溫調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響。目前，大量研究主要從皮膚溫度和核心溫度兩個(gè)方面反映壓力褲對人體體溫調(diào)節(jié)的作用。

皮膚是人體直接接觸服裝和微氣候的部分，其溫度直接反映了人的熱濕感和舒適性。在較冷或適溫(10～25 ℃)環(huán)境下，穿著壓力褲后的皮膚溫度將高于普通服裝的[19-21]，且這一現(xiàn)象不僅體現(xiàn)在壓力褲覆蓋的下肢部分，上半身未覆蓋部位的皮膚溫度也有所上升[21]；但在熱環(huán)境(>30 ℃)中，是否穿著壓力褲對皮膚溫度不會(huì)產(chǎn)生顯著影響[20,22]。這可能是由于在冷環(huán)境下穿著壓力褲后抑制了皮膚出汗，人體的蒸發(fā)散熱減少造成皮膚溫度上升；而在熱環(huán)境中，即使穿著壓力褲仍會(huì)有大量的出汗，而壓力褲較好的吸濕排汗性能加快了汗液揮發(fā)，所以皮膚溫度不會(huì)顯著升高。

核心溫度可以反映人體的生理舒適感和環(huán)境耐久性。較高的核心溫度會(huì)增加人體在運(yùn)動(dòng)過程中的疲勞感[23]。相關(guān)文獻(xiàn)研究顯示，在低溫環(huán)境中穿著壓力褲不會(huì)影響核心溫度，但在熱環(huán)境中核心溫度可能上升[19-22]。由于壓力的作用不僅會(huì)抑制出汗，還會(huì)影響諸多生理反應(yīng)，如血流量、心率、呼吸、肌肉緊張度等[24]，所以尚不明確壓力運(yùn)動(dòng)服裝在不同環(huán)境溫度下對人體溫度調(diào)節(jié)產(chǎn)生不同影響的原因。

很少有科研人員對壓力服裝在冷熱環(huán)境下的作用進(jìn)行比較，因此還需要更多的實(shí)驗(yàn)研究支持，明確服裝壓力對體溫調(diào)節(jié)的作用原理。

2.2 對心血管功能的影響

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對心血管功能的作用是壓力襪研究的重點(diǎn)。壓力襪被廣泛用來治療靜脈曲張、淋巴水腫、靜脈潰瘍等疾病[25-27]。

在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，人們也希望采用梯度壓力設(shè)計(jì)的壓力褲，加快肌肉中的血流速度，促進(jìn)皮膚和肌肉內(nèi)的微循環(huán)。血流速度的提高和微循環(huán)的改善有助于提高肌肉供氧，并加速乳酸等代謝廢物的排出，從而增強(qiáng)人體的有氧運(yùn)動(dòng)能力[28-29]。

但現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，壓力褲在運(yùn)動(dòng)過程中(如跑步、騎行)，對心率、耗氧量等的影響很小[7,30];但對劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)血液流速的影響還缺少研究結(jié)果。醫(yī)用壓力襪的研究實(shí)驗(yàn)通常采用人體仰臥和休息狀態(tài)，因此其效果只能作為運(yùn)動(dòng)壓力褲加快運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的參考依據(jù)。

2.3 對肌肉振動(dòng)及神經(jīng)系統(tǒng)的影響

壓力褲的作用效果直接表現(xiàn)為對人體下肢肌肉運(yùn)動(dòng)的影響。人體在運(yùn)動(dòng)過程中肌肉和其他軟組織會(huì)產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)和牽拉。當(dāng)肌肉過度振動(dòng)和牽拉時(shí)，肌肉收縮蛋白結(jié)構(gòu)遭到破壞，將造成肌肉損傷。穿著壓力褲后，肌肉被服裝面料包裹，高壓面料可以限制肌肉活動(dòng)范圍，從而有效防止肌肉由于過度振動(dòng)和牽拉而造成損傷，并且避免肌肉因振動(dòng)而做的無用功[31]。

肌肉神經(jīng)系統(tǒng)中包括運(yùn)動(dòng)神經(jīng)、植物性神經(jīng)和感覺神經(jīng)。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通過發(fā)放沖動(dòng)信號(hào)使肌肉收縮產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；植物性神經(jīng)由交感與副交感兩種神經(jīng)構(gòu)成，影響人體生理功能；感覺神經(jīng)能感受外部刺激，掌握運(yùn)動(dòng)中的人體形態(tài)、位置、方向、平衡等。壓力褲的壓迫感可增強(qiáng)交感神經(jīng)活動(dòng)，加快心跳速度、提高血壓、增強(qiáng)呼吸功能等；同時(shí)壓力褲通過對下肢適當(dāng)?shù)膲浩?，能增?qiáng)感覺器官對肌肉和關(guān)節(jié)的感受，提高人體對關(guān)節(jié)的感知能力，增強(qiáng)肌肉的本體感覺[32]。

3 壓力褲對運(yùn)動(dòng)機(jī)能的影響

壓力褲對運(yùn)動(dòng)機(jī)能的影響是壓力褲在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容，體現(xiàn)在對運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)能力以及對運(yùn)動(dòng)后肌肉疲勞和恢復(fù)的影響。

3.1 對運(yùn)動(dòng)能力的影響

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，穿著壓力褲對運(yùn)動(dòng)能力提高作用存在不確定性。KRAEMER W J等[33]發(fā)現(xiàn)穿著壓力褲可能會(huì)增強(qiáng)臀部的本體感受，減少肌肉振動(dòng)，從而提高彈跳能力。但在其他關(guān)于短跑[34]、耐力跑[30]、騎行[35]等運(yùn)動(dòng)研究中，壓力褲對運(yùn)動(dòng)能力的積極作用十分有限。在多數(shù)研究結(jié)果中，壓力褲并不能直接提高運(yùn)動(dòng)成績。

但研究指出壓力褲可以有效提高人體對關(guān)節(jié)的感知能力，增強(qiáng)肌肉的本體感覺，同時(shí)對肌肉減震的效果也較顯著。DOAN B等[34]測試肌肉在垂直彈跳中的振動(dòng)情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)壓力短褲能降低大腿肌肉垂直和水平方向的振幅。因此，壓力褲在一定程度上可以提高運(yùn)動(dòng)的主觀舒適感，并對肌肉起到保護(hù)作用。

3.2 對運(yùn)動(dòng)疲勞與恢復(fù)的影響

現(xiàn)有的文獻(xiàn)研究表明，穿著壓力褲不能顯著改善運(yùn)動(dòng)疲勞。KRAEMER W J等[36]通過測試受試者在負(fù)荷為最大肌力70%時(shí)的深蹲次數(shù)(3×50次)計(jì)算出膝關(guān)節(jié)屈伸的總消耗能量，結(jié)果表明壓力短褲對肌肉持續(xù)收縮過程中的疲勞沒有改善作用。

壓力褲對運(yùn)動(dòng)恢復(fù)存在潛在的積極作用是其得到廣泛使用的重要原因之一。運(yùn)動(dòng)人群希望通過穿著壓力褲幫助加快肌肉代謝物的排出，緩解運(yùn)動(dòng)引起的肌肉腫脹、肌肉酸痛，增強(qiáng)細(xì)胞修復(fù)能力。在壓力褲對運(yùn)動(dòng)恢復(fù)影響的研究中，主要將血液中的某些蛋白酶和代謝物含量作為檢測指標(biāo)，例如乳酸鹽、乳酸脫氫酶、肌酸激酶、C反應(yīng)蛋白等。BERRY M J等[37]發(fā)現(xiàn)受試者在跑步和騎行后穿著壓力褲休息，血液中的乳酸含量明顯較低；其他在對肌肉損傷的影響研究中也顯示，在恢復(fù)過程中穿著壓力褲，血漿中的乳酸脫氫酶和肌酸激酶比穿著普通運(yùn)動(dòng)褲時(shí)更低[38- 40]。但由于以上提到的檢測指標(biāo)受個(gè)體差異影響巨大，因此已有的研究結(jié)果也不盡相同。

4 結(jié)語

文中針對壓力褲的功能研究，討論了其作用原理和壓力控制方法，從運(yùn)動(dòng)機(jī)能和生理機(jī)能兩個(gè)方面的影響作用分析了壓力褲的研究現(xiàn)狀，為進(jìn)一步研究提供參考。

1)由于個(gè)體間的體型特征差異巨大，下肢各部位(例如小腿圍、脛骨長度等)尺寸不同會(huì)影響壓力褲的壓力大小。形狀記憶聚合物是一種可以應(yīng)用于壓力褲的新型材料，在外部刺激作用下能改變服裝壓大小。使用此類材料既能解決由于體型差異帶來的不適體問題，又能使壓力褲更為智能化和可控化。因此，形狀記憶聚合物將為運(yùn)動(dòng)壓力褲帶來新的發(fā)展可能。

2)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，壓力褲對運(yùn)動(dòng)能力的提高作用十分有限，但可以控制運(yùn)動(dòng)過程中肌肉的振動(dòng)，加強(qiáng)關(guān)節(jié)的本體感受，并且加快血液流動(dòng)和細(xì)胞代謝物的排出，以緩解運(yùn)動(dòng)后的肌肉腫脹和酸痛。因此，壓力褲在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的功能作用研究應(yīng)更多集中于對運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)能力的影響，包括生理和心理的影響。

3)壓力褲對人體施加的高服裝壓會(huì)影響人體的生理機(jī)能。在體溫調(diào)節(jié)方面，目前的研究結(jié)果并不一致。冷熱兩種環(huán)境下，壓力服對皮膚溫度和體核溫度會(huì)有不同的作用結(jié)果。所以，可以通過探究不同環(huán)境溫度下的體溫變化，建立壓力服裝對人體體溫調(diào)節(jié)的作用模型。