陳曉娜, 王二會

(1. 上海工程技術大學 服裝學院， 上海 201620； 2. 同濟大學 上海國際設計創(chuàng)新研究院， 上海 200080；3. 東華大學 服裝與藝術設計學院， 上海 200051)

乳房的質量主要由韌帶、腺體和皮膚共同承擔[1]。由于乳房內部缺乏肌肉和骨骼的支撐[2]，所以在走路或運動過程中，乳房會過度晃動，從而牽拉韌帶和皮膚產生疼痛感，嚴重時可能損害乳房健康[1]。皮膚可以作為乳房的支撐結構，但對其具體影響學術界還未做定論[3]。文胸是女性用于覆蓋和保護乳房的衣物[4]，不僅對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動時乳房的晃動程度[5]。

一般文胸是由肩帶、罩杯、土臺和下圍等部分構成[6],下圍和土臺的結構又和鋼圈緊密聯(lián)系[7]。不同部分對乳房位移的影響程度各異，因此研究文胸結構對乳房位移的影響，應了解肩帶、罩杯和鋼圈各部分的影響。在運動中，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對肩部壓力產生影響，但對乳房位移影響較小[9]。相對于3/4罩杯文胸，全罩杯文胸對乳房的束縛作用更大，可更好地限制乳房位移[10]。在運動過程中，乳房所受的支撐力是乳房受保護程度的重要評價指標[11]，文胸對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動引起的乳房損傷[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、罩杯和下圍對乳房位移的影響已有初步研究，而關于鋼圈對乳房位移影響的研究較少，本文擬通過測量運動過程中穿著有無鋼圈2種類型文胸時的乳房位移，分析鋼圈對乳房位移的控制作用。

1 實驗設計

1.1 實驗樣衣及實驗對象

在行走或跑步過程中，女性乳房越大，晃動程度就越明顯，乳房越容易受到傷害[14]，因此本文的實驗對象選擇乳房較大的9名女性，實驗文胸號型選擇85C和75C。實驗對象年齡在18～25周歲之間，沒有懷孕史及乳房手術史，文胸號型及胸部尺寸如表1所示。由于市場上帶鋼圈的運動文胸較少，因此實驗選擇帶鋼圈的普通文胸，如圖1所示。實驗對象穿著帶鋼圈文胸進行實驗后，將文胸鋼圈取出，再進行穿著無鋼圈文胸的實驗，以保證實驗時其他條件相同，只改變了文胸鋼圈這個因素。

表1 實驗對象文胸號型及胸部尺寸

Tab.1 Bra size and breast size of participants

實驗對象編號文胸號型胸部尺寸/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 實驗文胸照片

Fig.1 Photograph of experimental bra

實驗對象穿上實驗文胸，由實驗人員根據專業(yè)的文胸合體性評價標準[15]檢查前后土臺、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整。不可以調整時該實驗對象不能參與實驗；可以調整時，對該部位進行調整直到達到專業(yè)合體性標準為止，如不能調整到合體性標準，則該實驗對象不能參加實驗。

1.2 實驗設備

位移測量采用NDI Optotrak Certus 三維運動捕捉系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)利用紅外測量技術精確捕捉運動坐標，以確定人體各部位在運動過程中的運動軌跡。配套的位移傳感器外輪廓直徑為20 mm，內部發(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發(fā)光，NDI Optotrak Certus系統(tǒng)通過捕捉光源位置定位傳感器測量點的坐標。實驗數據以三維坐標形式直接導出到Excel表格內。

圖2 三維運動捕捉系統(tǒng)

Fig.2 Three-dimensional motion capture system

圖3 位移傳感器

Fig.3 Displacement sensor

實驗用跑步機為德國H/P/COSMOS公司的專業(yè)運動跑臺。該跑臺的跑帶面積為150 cm×50 cm，配有減震面板，履帶采用特殊防滑材料，從而保護實驗對象的安全。

1.3 測量點選取

實驗得到的乳房位移是相對于地面的位移，而常用的乳房位移是相對于人體軀干的位移。因為相對位移更能代表乳房損傷風險，所以除需要在乳房上選取測量點代表乳房位移外，還需要在軀干上選取可代表軀干位移的測量點。根據常用原則，選取胸部上切跡(A點)作為測量點代表軀干位移。由于乳點(B點)位移在乳房各部位的位移中始終最大，因此實驗選取乳點作為測量點代表乳房位移，如圖4所示。

圖4 實驗測量點

Fig.4 Experimental measurement points

2 實驗過程

2.1 儀器標定

由于實驗需要采集的坐標點全部位于人體正面，因此將一臺NDI設備(3個攝像頭)放置在跑步機正前方2 m處。測量前先進行NDI儀器標定。首先，用標定錘標定位置，保證實驗空間范圍內所有點都能被捕捉到。其次，用探針標定參考坐標系，原點設置在跑步機平面，前后方向為X軸，向前為正；左右方向為Y軸，向左為正；垂直方向為Z軸，向上為正，如圖5所示。

圖5 坐標軸標定

Fig.5 Coordinate axis calibration

2.2 黏貼標記點

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

2.3 數據采集

實驗對象穿上合體的有鋼圈文胸，站在跑步機上由靜止開始運動，由實驗人員將跑步機速度逐漸調到5 km/h，在該速度下穩(wěn)定30 s后采集數據30 s。數據采集完畢后，將跑步機速度逐漸調到7.5 km/h，穩(wěn)定30 s后采集數據30 s。然后將跑步機的速度調到10 km/h，穩(wěn)定30 s后采集數據30 s。數據采集完畢后將跑步機速度逐漸調小直到靜止。實驗對象根據視覺模擬評分表對穿著有鋼圈文胸運動過程中感受到的乳房位移及位移引起的不舒適感進行評價。采用10級量表，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。實驗對象進行充足的休息，以避免疲勞影響她們對下一階段運動過程中乳房位移的感知。實驗人員將文胸內的鋼圈取出，但不改變文胸其他參數。實驗對象在充分休息后，按照以上同樣的步驟進行穿著無鋼圈實驗文胸時的運動，實驗人員也按照同樣的步驟進行相應的乳房位移客觀數據采集及主觀評價數據采集。

3 實驗分析

3.1 數據處理

實驗對象在運動過程中，軀干會產生6個自由度的運動，為求得乳房相對于軀干的準確位移，需要排除軀干6個自由度的運動。由于目前沒有統(tǒng)一的方法排除軀干6個自由度的位移，因此難以分析文胸鋼圈對乳房三維位移的影響。因跑步運動過程中軀干在矢狀面上的轉動相對較小，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動，只計算乳房豎直位移，即Z軸方向的位移。將左乳點的Z坐標減去胸骨上切跡Z坐標得到乳房相對于軀干在豎直方向的坐標數據。乳房相對坐標隨著步態(tài)周期呈現(xiàn)周期性變化，如圖6所示。M1為周期最大值，M2為同一周期內的最小值。乳房相對位移數據是1個步態(tài)周期內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、呼吸強度等因素的影響，導致每個周期內乳房相對位移有一定程度的差異，因此需要找出n(本文中n=10)個周期的乳房相對位移數據，再求出n個相對位移數據的平均值作為乳房豎直位移數據。

圖6 1個步態(tài)周期內乳房相對位移計算示意圖

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

3.2 數據分析

3.2.1 文胸鋼圈對乳房豎直位移的影響

實驗選擇了3種運動速度，即5，7.5，10 km/h，分別對應走、慢跑和快跑3種運動狀態(tài)。不同運動狀態(tài)下乳房位移存在一定差異，因此先將數據按照運動狀態(tài)進行拆分，并進行正態(tài)分布檢驗。結果顯示，只有5 km/h狀態(tài)下數據符合正態(tài)分布，7.5 km/h和10 km/h狀態(tài)下的數據均不符合正態(tài)分布,因此用非參數檢驗中的2個相關樣本進行檢驗，結果如表2所示?？芍┲袖撊ξ男嘏c穿著無鋼圈文胸在3種運動狀態(tài)下乳房位移存在顯著性差異(P< 0.05)。3種運動速度下乳房豎直位移的平均值與標準差分別為：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，穿著無鋼圈文胸時的乳房位移大于穿著有鋼圈文胸時的乳房位移，說明文胸加鋼圈對減少運動時的乳房位移起到了顯著作用。鋼圈增加了文胸對乳房的支撐和固定作用，減小了乳房的活動空間，可在一定程度上控制乳房過度晃動，減小運動過程中的乳房位移。

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

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

運動速度/(km·h-1)P值5.00.001*7.50.000*10.00.000*

通過研究不同運動速度下穿著有鋼圈文胸比穿著無鋼圈文胸時降低的乳房豎直位移比率發(fā)現(xiàn)，隨著運動速度從低到高變化，穿著有鋼圈文胸比穿著無鋼圈文胸時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)。該結果說明：隨著運動速度的增加，文胸鋼圈對減少乳房豎直位移量的有效性不斷增加；運動速度越高則越應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 文胸鋼圈的主觀評價數據

主觀評價數據是不連續(xù)的，因此運用非參數檢驗中的2個相關樣本檢驗分析2種文胸的運動強度是否存在顯著性差異，并探究文胸鋼圈對主觀乳房位移及位移引起的不舒適感是否有顯著影響。結果如表3所示?？芍?，2種文胸的運動強度無顯著性差異(P=1.000>0.05)，從而避免了運動強度的差異對主觀評價造成影響。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的數據。主觀評價結果與通過客觀測量數據得到的結論一致，即加鋼圈對提高文胸對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動強度顯著性差異檢驗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*運動強度1.000

4 結 論

針對普通文胸，借助三維運動捕捉系統(tǒng)，測試了穿C罩杯文胸女性以不同速度運動時的乳房豎直位移量，結果顯示：文胸鋼圈對乳房豎直位移有顯著性影響，穿著有鋼圈文胸相對于穿著無鋼圈文胸時對乳房豎直位移的減少比率從運動速度為5.0 km/h時的7.14%增加到10.0 km/h時的16.39%。受試者的主觀實驗結果表明，穿著有鋼圈文胸時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的數據。