陳曉娜, 王二會(huì)

(1. 上海工程技術(shù)大學(xué) 服裝學(xué)院， 上海 201620； 2. 同濟(jì)大學(xué) 上海國(guó)際設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究院， 上海 200080；3. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 上海 200051)

乳房的質(zhì)量主要由韌帶、腺體和皮膚共同承擔(dān)[1]。由于乳房?jī)?nèi)部缺乏肌肉和骨骼的支撐[2]，所以在走路或運(yùn)動(dòng)過程中，乳房會(huì)過度晃動(dòng)，從而牽拉韌帶和皮膚產(chǎn)生疼痛感，嚴(yán)重時(shí)可能損害乳房健康[1]。皮膚可以作為乳房的支撐結(jié)構(gòu)，但對(duì)其具體影響學(xué)術(shù)界還未做定論[3]。文胸是女性用于覆蓋和保護(hù)乳房的衣物[4]，不僅對(duì)胸部起到遮蓋和固定作用，而且在一定程度上減小了女性在日常行走和運(yùn)動(dòng)時(shí)乳房的晃動(dòng)程度[5]。

一般文胸是由肩帶、罩杯、土臺(tái)和下圍等部分構(gòu)成[6],下圍和土臺(tái)的結(jié)構(gòu)又和鋼圈緊密聯(lián)系[7]。不同部分對(duì)乳房位移的影響程度各異，因此研究文胸結(jié)構(gòu)對(duì)乳房位移的影響，應(yīng)了解肩帶、罩杯和鋼圈各部分的影響。在運(yùn)動(dòng)中，女性選擇垂直方向的寬肩帶(約為4.5 cm)可最大限度地減小肩帶帶來的不舒適感;在肩帶下添加凝膠也可減少不適，防止肩帶從肩部滑落[8]。改變文胸肩帶寬度、肩帶方向以及面料種類會(huì)對(duì)肩部壓力產(chǎn)生影響，但對(duì)乳房位移影響較小[9]。相對(duì)于3/4罩杯文胸，全罩杯文胸對(duì)乳房的束縛作用更大，可更好地限制乳房位移[10]。在運(yùn)動(dòng)過程中，乳房所受的支撐力是乳房受保護(hù)程度的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[11]，文胸對(duì)乳房的有效支撐能夠減小乳房的位移幅度，從而在一定程度上減少運(yùn)動(dòng)引起的乳房損傷[12]。除肩帶和罩杯的影響外，乳房位移隨著下圍圍度的減小而減小[13]。

文胸肩帶、罩杯和下圍對(duì)乳房位移的影響已有初步研究，而關(guān)于鋼圈對(duì)乳房位移影響的研究較少，本文擬通過測(cè)量運(yùn)動(dòng)過程中穿著有無鋼圈2種類型文胸時(shí)的乳房位移，分析鋼圈對(duì)乳房位移的控制作用。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)樣衣及實(shí)驗(yàn)對(duì)象

在行走或跑步過程中，女性乳房越大，晃動(dòng)程度就越明顯，乳房越容易受到傷害[14]，因此本文的實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇乳房較大的9名女性，實(shí)驗(yàn)文胸號(hào)型選擇85C和75C。實(shí)驗(yàn)對(duì)象年齡在18～25周歲之間，沒有懷孕史及乳房手術(shù)史，文胸號(hào)型及胸部尺寸如表1所示。由于市場(chǎng)上帶鋼圈的運(yùn)動(dòng)文胸較少，因此實(shí)驗(yàn)選擇帶鋼圈的普通文胸，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)對(duì)象穿著帶鋼圈文胸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，將文胸鋼圈取出，再進(jìn)行穿著無鋼圈文胸的實(shí)驗(yàn)，以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)其他條件相同，只改變了文胸鋼圈這個(gè)因素。

表1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象文胸號(hào)型及胸部尺寸

Tab.1 Bra size and breast size of participants

實(shí)驗(yàn)對(duì)象編號(hào)文胸號(hào)型胸部尺寸/cm上胸圍胸圍下胸圍1#85C92.090.077.02#85C97.098.083.03#85C92.091.078.04#75C82.085.072.05#75C84.583.571.56#75C85.084.573.07#75C83.087.072.08#75C85.086.073.09#75C83.083.574.5平均值87.187.676.0

圖1 實(shí)驗(yàn)文胸照片

Fig.1 Photograph of experimental bra

實(shí)驗(yàn)對(duì)象穿上實(shí)驗(yàn)文胸，由實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)專業(yè)的文胸合體性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[15]檢查前后土臺(tái)、肩帶、罩杯、鋼圈等部位是否合體。如果文胸不合體，首先判斷不合體部位是否可以調(diào)整。不可以調(diào)整時(shí)該實(shí)驗(yàn)對(duì)象不能參與實(shí)驗(yàn)；可以調(diào)整時(shí)，對(duì)該部位進(jìn)行調(diào)整直到達(dá)到專業(yè)合體性標(biāo)準(zhǔn)為止，如不能調(diào)整到合體性標(biāo)準(zhǔn)，則該實(shí)驗(yàn)對(duì)象不能參加實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

位移測(cè)量采用NDI Optotrak Certus 三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)利用紅外測(cè)量技術(shù)精確捕捉運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，以確定人體各部位在運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡。配套的位移傳感器外輪廓直徑為20 mm，內(nèi)部發(fā)光部分直徑為7.5 mm，如圖3所示。使用過程中傳感器主動(dòng)發(fā)光，NDI Optotrak Certus系統(tǒng)通過捕捉光源位置定位傳感器測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以三維坐標(biāo)形式直接導(dǎo)出到Excel表格內(nèi)。

圖2 三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)

Fig.2 Three-dimensional motion capture system

圖3 位移傳感器

Fig.3 Displacement sensor

實(shí)驗(yàn)用跑步機(jī)為德國(guó)H/P/COSMOS公司的專業(yè)運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)。該跑臺(tái)的跑帶面積為150 cm×50 cm，配有減震面板，履帶采用特殊防滑材料，從而保護(hù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的安全。

1.3 測(cè)量點(diǎn)選取

實(shí)驗(yàn)得到的乳房位移是相對(duì)于地面的位移，而常用的乳房位移是相對(duì)于人體軀干的位移。因?yàn)橄鄬?duì)位移更能代表乳房損傷風(fēng)險(xiǎn)，所以除需要在乳房上選取測(cè)量點(diǎn)代表乳房位移外，還需要在軀干上選取可代表軀干位移的測(cè)量點(diǎn)。根據(jù)常用原則，選取胸部上切跡(A點(diǎn))作為測(cè)量點(diǎn)代表軀干位移。由于乳點(diǎn)(B點(diǎn))位移在乳房各部位的位移中始終最大，因此實(shí)驗(yàn)選取乳點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)代表乳房位移，如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)測(cè)量點(diǎn)

Fig.4 Experimental measurement points

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1 儀器標(biāo)定

由于實(shí)驗(yàn)需要采集的坐標(biāo)點(diǎn)全部位于人體正面，因此將一臺(tái)NDI設(shè)備(3個(gè)攝像頭)放置在跑步機(jī)正前方2 m處。測(cè)量前先進(jìn)行NDI儀器標(biāo)定。首先，用標(biāo)定錘標(biāo)定位置，保證實(shí)驗(yàn)空間范圍內(nèi)所有點(diǎn)都能被捕捉到。其次，用探針標(biāo)定參考坐標(biāo)系，原點(diǎn)設(shè)置在跑步機(jī)平面，前后方向?yàn)閄軸，向前為正；左右方向?yàn)閅軸，向左為正；垂直方向?yàn)閆軸，向上為正，如圖5所示。

圖5 坐標(biāo)軸標(biāo)定

Fig.5 Coordinate axis calibration

2.2 黏貼標(biāo)記點(diǎn)

儀器調(diào)試完成后，將位移傳感器黏貼到標(biāo)記點(diǎn)A、B上。A點(diǎn)為接觸到皮膚的點(diǎn)，因此使用對(duì)人體皮膚無傷害的醫(yī)用膠帶(可孚PE膠帶)。B點(diǎn)為貼到文胸表面的點(diǎn)，使用專門用于貼在面料上的雙面膠帶(華久PET雙面膠)。

2.3 數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)對(duì)象穿上合體的有鋼圈文胸，站在跑步機(jī)上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，由實(shí)驗(yàn)人員將跑步機(jī)速度逐漸調(diào)到5 km/h，在該速度下穩(wěn)定30 s后采集數(shù)據(jù)30 s。數(shù)據(jù)采集完畢后，將跑步機(jī)速度逐漸調(diào)到7.5 km/h，穩(wěn)定30 s后采集數(shù)據(jù)30 s。然后將跑步機(jī)的速度調(diào)到10 km/h，穩(wěn)定30 s后采集數(shù)據(jù)30 s。數(shù)據(jù)采集完畢后將跑步機(jī)速度逐漸調(diào)小直到靜止。實(shí)驗(yàn)對(duì)象根據(jù)視覺模擬評(píng)分表對(duì)穿著有鋼圈文胸運(yùn)動(dòng)過程中感受到的乳房位移及位移引起的不舒適感進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用10級(jí)量表，其中：0表示感受到無乳房位移/無位移引起的不舒適；10表示感受的乳房位移極大/位移引起的不舒適感極大。實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行充足的休息，以避免疲勞影響她們對(duì)下一階段運(yùn)動(dòng)過程中乳房位移的感知。實(shí)驗(yàn)人員將文胸內(nèi)的鋼圈取出，但不改變文胸其他參數(shù)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象在充分休息后，按照以上同樣的步驟進(jìn)行穿著無鋼圈實(shí)驗(yàn)文胸時(shí)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)人員也按照同樣的步驟進(jìn)行相應(yīng)的乳房位移客觀數(shù)據(jù)采集及主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采集。

3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中，軀干會(huì)產(chǎn)生6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，為求得乳房相對(duì)于軀干的準(zhǔn)確位移，需要排除軀干6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。由于目前沒有統(tǒng)一的方法排除軀干6個(gè)自由度的位移，因此難以分析文胸鋼圈對(duì)乳房三維位移的影響。因跑步運(yùn)動(dòng)過程中軀干在矢狀面上的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)較小，且乳房在豎直方向的位移最大[1]，因此本文忽略了軀干在矢狀面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，只計(jì)算乳房豎直位移，即Z軸方向的位移。將左乳點(diǎn)的Z坐標(biāo)減去胸骨上切跡Z坐標(biāo)得到乳房相對(duì)于軀干在豎直方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。乳房相對(duì)坐標(biāo)隨著步態(tài)周期呈現(xiàn)周期性變化，如圖6所示。M1為周期最大值，M2為同一周期內(nèi)的最小值。乳房相對(duì)位移數(shù)據(jù)是1個(gè)步態(tài)周期內(nèi)最大值與最小值的差值。由于跑步過程中的跳躍程度、跑步姿勢(shì)、呼吸強(qiáng)度等因素的影響，導(dǎo)致每個(gè)周期內(nèi)乳房相對(duì)位移有一定程度的差異，因此需要找出n(本文中n=10)個(gè)周期的乳房相對(duì)位移數(shù)據(jù)，再求出n個(gè)相對(duì)位移數(shù)據(jù)的平均值作為乳房豎直位移數(shù)據(jù)。

圖6 1個(gè)步態(tài)周期內(nèi)乳房相對(duì)位移計(jì)算示意圖

Fig.6 Schematic diagram of relative breast displacement calculation in one gait cycle

3.2 數(shù)據(jù)分析

3.2.1 文胸鋼圈對(duì)乳房豎直位移的影響

實(shí)驗(yàn)選擇了3種運(yùn)動(dòng)速度，即5，7.5，10 km/h，分別對(duì)應(yīng)走、慢跑和快跑3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下乳房位移存在一定差異，因此先將數(shù)據(jù)按照運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行拆分，并進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，只有5 km/h狀態(tài)下數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，7.5 km/h和10 km/h狀態(tài)下的數(shù)據(jù)均不符合正態(tài)分布,因此用非參數(shù)檢驗(yàn)中的2個(gè)相關(guān)樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示?？芍┲袖撊ξ男嘏c穿著無鋼圈文胸在3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下乳房位移存在顯著性差異(P< 0.05)。3種運(yùn)動(dòng)速度下乳房豎直位移的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差分別為：有鋼圈狀態(tài)(7.8±1.5)、(16.5±6.1)、(20.4±7.7)mm；無鋼圈狀態(tài)(8.4±3.0)、(19.4±8.8)、(24.4±10.0)mm。在其他條件不變，只是去掉文胸鋼圈的情況下，穿著無鋼圈文胸時(shí)的乳房位移大于穿著有鋼圈文胸時(shí)的乳房位移，說明文胸加鋼圈對(duì)減少運(yùn)動(dòng)時(shí)的乳房位移起到了顯著作用。鋼圈增加了文胸對(duì)乳房的支撐和固定作用，減小了乳房的活動(dòng)空間，可在一定程度上控制乳房過度晃動(dòng)，減小運(yùn)動(dòng)過程中的乳房位移。

表2 每種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下穿著不同類型文胸時(shí)的乳房豎直位移顯著性差異檢驗(yàn)P值

Tab.2Pvalues illustrating significant differencein vertical breast displacement databetween two bra types in each motion state

運(yùn)動(dòng)速度/(km·h-1)P值5.00.001*7.50.000*10.00.000*

通過研究不同運(yùn)動(dòng)速度下穿著有鋼圈文胸比穿著無鋼圈文胸時(shí)降低的乳房豎直位移比率發(fā)現(xiàn)，隨著運(yùn)動(dòng)速度從低到高變化，穿著有鋼圈文胸比穿著無鋼圈文胸時(shí)的乳房豎直位移比率從7.14%(5.0 km/h)上升到14.95%(7.5 km/h)，最后增加到16.39%(10.0 km/h)。該結(jié)果說明：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，文胸鋼圈對(duì)減少乳房豎直位移量的有效性不斷增加；運(yùn)動(dòng)速度越高則越應(yīng)該穿著有鋼圈的文胸，以最大程度減少乳房豎直位移，從而減少乳房損傷概率。

3.2.2 文胸鋼圈的主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，因此運(yùn)用非參數(shù)檢驗(yàn)中的2個(gè)相關(guān)樣本檢驗(yàn)分析2種文胸的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是否存在顯著性差異，并探究文胸鋼圈對(duì)主觀乳房位移及位移引起的不舒適感是否有顯著影響。結(jié)果如表3所示。可知，2種文胸的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度無顯著性差異(P=1.000>0.05)，從而避免了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的差異對(duì)主觀評(píng)價(jià)造成影響。乳房位移及位移引起的不舒適感在有無鋼圈2種狀態(tài)下存在顯著性差異(P< 0.05)。穿著有鋼圈文胸時(shí)感受到的乳房位移及位移引起的不舒適感為(2.6 ±1.4)和(1±0)，而穿著無鋼圈文胸時(shí)感受到的乳房位移及位移引起的不舒適感分別為(3.6±1.6)和(1.6±0.5)。穿著無鋼圈文胸時(shí)感受到的乳房位移及位移引起的不舒適感高于穿著有鋼圈文胸時(shí)的數(shù)據(jù)。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果與通過客觀測(cè)量數(shù)據(jù)得到的結(jié)論一致，即加鋼圈對(duì)提高文胸對(duì)乳房位移的控制作用有顯著影響。

表3 2種文胸的主觀乳房位移，乳房位移引起的不舒適感及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度顯著性差異檢驗(yàn)P值

Tab.3Pvalues illustrating significant differencein subjective breast displacement, discomfortresulted from breast displacement and rating ofperceived exertion between two bra types

變量P值乳房位移0.007*乳房位移引起的不舒適感0.025*運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度1.000

4 結(jié) 論

針對(duì)普通文胸，借助三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，測(cè)試了穿C罩杯文胸女性以不同速度運(yùn)動(dòng)時(shí)的乳房豎直位移量，結(jié)果顯示：文胸鋼圈對(duì)乳房豎直位移有顯著性影響，穿著有鋼圈文胸相對(duì)于穿著無鋼圈文胸時(shí)對(duì)乳房豎直位移的減少比率從運(yùn)動(dòng)速度為5.0 km/h時(shí)的7.14%增加到10.0 km/h時(shí)的16.39%。受試者的主觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，穿著有鋼圈文胸時(shí)的主觀乳房位移及位移引起的不舒適感明顯小于穿著無鋼圈文胸時(shí)的數(shù)據(jù)。