女性單側(cè)負(fù)重步態(tài)的軀干和骨盆運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究

趙功赫，曲 峰

女士單肩包、手提包雖是女性日常搭配，但會(huì)改變正常步態(tài)[1]。長(zhǎng)期保持某種負(fù)重方式，人體就會(huì)產(chǎn)生顯著的姿勢(shì)適應(yīng)，而過(guò)度沉重的包以及不合適的拿包方式，均會(huì)導(dǎo)致重量的分配出現(xiàn)不合適，從而產(chǎn)生不良的姿勢(shì)適應(yīng)，這將導(dǎo)致肩膀、上肢和腰背部的疼痛和脊柱損傷[2-3]。單側(cè)負(fù)重對(duì)女性的健康有明顯的危害，已經(jīng)證明長(zhǎng)時(shí)間的單側(cè)負(fù)重，會(huì)造成肩部、頸部和腰背損傷酸疼、高低肩和脊柱側(cè)彎[4-6]，其中女性是腰背部疼痛風(fēng)險(xiǎn)較高的人群。

外部負(fù)重物作用于人體，改變了身體和重物總質(zhì)心的位置，人體會(huì)相應(yīng)地調(diào)整身體姿勢(shì)，從而保持身體平衡。骨盆和軀干位于人的中軸，共同實(shí)現(xiàn)重力的傳遞，使人體的運(yùn)動(dòng)成為一個(gè)整體，它們的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，對(duì)人體步行的穩(wěn)定起著重要的作用。以往的研究[4，7]表明，單側(cè)負(fù)重行走時(shí)因?yàn)樨?fù)重的不對(duì)稱，會(huì)導(dǎo)致軀干側(cè)彎和軀干前傾增加，導(dǎo)致較高的腰痛感知水平[8]。這些證據(jù)表明，不對(duì)稱的負(fù)重會(huì)增加腰背部額狀面的負(fù)荷。還有研究[9]發(fā)現(xiàn)骨盆和軀干運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)和腰痛是相關(guān)的，如下腰痛患者表現(xiàn)出剛性更強(qiáng)、靈活性更差的軀干骨盆協(xié)調(diào)模式[10-12]，從腰部損傷角度出發(fā)，單側(cè)負(fù)重期間軀干和骨盆是否會(huì)和下腰痛和背部疼痛人群行走時(shí)軀干和骨盆有類似的運(yùn)動(dòng)特征呢？然而，很少有研究探討在不同的單側(cè)負(fù)重方式和負(fù)重重量下的軀干和骨盆的適應(yīng)機(jī)制。因此，有必要進(jìn)一步研究軀干和骨盆的運(yùn)動(dòng)特征，這將有助于了解腰背損傷的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

本研究旨在測(cè)量不同單側(cè)負(fù)重條件下女性步行時(shí)軀干和骨盆的運(yùn)動(dòng)特征，量化不同單側(cè)負(fù)重方式和重量之間的差異，以期探討單側(cè)負(fù)重下的軀干和骨盆的穩(wěn)定控制特征及機(jī)理，為研究女性單側(cè)負(fù)重的步態(tài)策略提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，為分析單側(cè)負(fù)重行走時(shí)可能出現(xiàn)的腰背損傷提供依據(jù)。本研究的研究假設(shè)：（1）單側(cè)負(fù)重會(huì)增加軀干向?qū)?cè)傾斜和向同側(cè)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)增加骨盆向?qū)?cè)傾斜和向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn)；（2）單側(cè)負(fù)重會(huì)限制骨盆的旋轉(zhuǎn)幅度，增加軀干的晃動(dòng)幅度；（3）不同單側(cè)負(fù)重方式表現(xiàn)出不同的軀干和骨盆運(yùn)動(dòng)特征。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 受試者

經(jīng)篩查招募16 名女大學(xué)生。篩查招募標(biāo)準(zhǔn)：身體健康，無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉骨骼系統(tǒng)疾??；無(wú)高低肩和長(zhǎng)短腿等明顯解剖學(xué)不對(duì)稱；右利手，且無(wú)背單肩包習(xí)慣；實(shí)驗(yàn)前無(wú)肌肉疲勞癥狀。受試者基本信息見(jiàn)表1。使用G*Power軟件進(jìn)行事前樣本量估計(jì)，計(jì)算出樣本量為16，可以達(dá)到0.80的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)力，此時(shí)alpha值為0.05，效應(yīng)量值為0.21。

表1 受試者基本信息（n=16）Table1 Participants Details（n=16）

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)采用的市售女包有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的肩帶和手提的帶子（見(jiàn)圖1），尺寸是20 cm×26 cm×10 cm，重量為300 g，選擇的依據(jù)：有長(zhǎng)度可調(diào)的肩帶和手提帶子，可以單肩背包、前臂掛包和手拎包；有較寬的肩帶，可以增加背包的舒適性；包的體積和自重不能過(guò)大，在裝入負(fù)重填充物（電鍍小鋼板或小沙袋）后包的形變不大。

采用8 鏡頭紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（Motion Analysis Raptor-4，USA，200 Hz）采集步行中貼于人體的反光標(biāo)志點(diǎn)。通過(guò)便攜式測(cè)速系統(tǒng)（Newtest Powertimer，F(xiàn)inland）監(jiān)控受試者通過(guò)測(cè)試區(qū)域的平均步行速度，兩個(gè)測(cè)速儀紅外發(fā)射裝置置于測(cè)試區(qū)域的兩邊，二者間距3 m。

圖1 實(shí)驗(yàn)負(fù)重包Figure1 The Bag Used in the Experiment

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

本研究負(fù)重方式包括：?jiǎn)渭绫嘲?、前臂掛包和單手提包，?fù)重重量（含包自重）按受試者體重（BW）來(lái)設(shè)置，包含4 種：0%、5%、10%和15%BW。3 種負(fù)重方式對(duì)包帶長(zhǎng)度和位置均有控制（見(jiàn)表2）。包帶長(zhǎng)度控制在髂嵴高度[1，5]，前臂掛包選擇在右前臂近端1/3的位置，并做標(biāo)記。

表2 不同負(fù)重方式的控制Table2 Loading Conditions

測(cè)試開(kāi)始前，記錄受試者基本信息（身高、體重等），告知受試者實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。正式測(cè)試時(shí)，受試者換統(tǒng)一的緊身衣并佩戴泳帽，穿統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)鞋，并按照Helen-Hayes模型在軀干和骨盆粘貼7個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)（左/右髂前上棘，左/右髂后上棘，第四、五腰椎棘突中點(diǎn)，左/右肩峰）。在每種負(fù)重條件下，受試者在距離測(cè)力臺(tái)直線距離約10 m 處準(zhǔn)備，聽(tīng)到口令后，受試者以正常步態(tài)自然走過(guò)測(cè)試區(qū)域，上肢自然運(yùn)動(dòng)，步行速度控制在（1.1±0.1）m/s[5，13]，視為1 次有效測(cè)試。在每種負(fù)重條件下采集3 次有效數(shù)據(jù)。為了避免疲勞因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，要求受試者在每次行走測(cè)試之間充分休息，受試者根據(jù)自身狀態(tài)自行控制休息時(shí)間，保證每次行走前的身體狀態(tài)相同，無(wú)疲勞積累（見(jiàn)圖2）。

圖2 負(fù)重行走示意圖Figure2 Walking with Weight-bearing

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Motion Analysis自帶數(shù)據(jù)處理軟件Cortex進(jìn)行所有標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別，使用Butterworth低通濾波對(duì)所有標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行平滑處理，截?cái)囝l率為13.3 Hz[14]。根據(jù)標(biāo)志點(diǎn)建立骨盆坐標(biāo)系[15]、軀干坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系[16]，以實(shí)驗(yàn)室大地坐標(biāo)系為骨盆和軀干的參考坐標(biāo)系，采用歐拉角的方法計(jì)算骨盆和軀干的三維角度，即環(huán)節(jié)相對(duì)于參考坐標(biāo)系分別繞x、y、z軸先后轉(zhuǎn)動(dòng)，分別獲得額狀面的左右傾角、矢狀面的前后傾角和水平面的回旋角。大地坐標(biāo)系及環(huán)節(jié)角度方向的定義見(jiàn)圖3，步行方向是沿著大地坐標(biāo)系x軸方向。

圖3 大地坐標(biāo)系及環(huán)節(jié)角度方向的定義Figure3 The Definition of Global Coordinate System and Segement Movement Direction

步態(tài)周期定義為左足跟著地到左足跟再次著地，劃分為支撐相和擺動(dòng)相。計(jì)算骨盆角和軀干角在一個(gè)步態(tài)周期中的最大值、最小值和幅度（最大值和最小值的差）。角度參數(shù)按一個(gè)步態(tài)周期進(jìn)行歸一化處理。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析，分析不同負(fù)重方式（單肩背包、前臂掛包、單手提包）和負(fù)重重量（0%、5%、10%、15%BW）這2個(gè)因素對(duì)軀干角和骨盆角的影響，顯著性水平為P＜0.05，當(dāng)主效應(yīng)顯著時(shí)，后繼檢驗(yàn)采用LSD法。所有統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式呈現(xiàn)在表中。

2 結(jié) 果

2.1 時(shí)間參數(shù)

負(fù)重方式和重量2 因素對(duì)時(shí)間參數(shù)的交互作用均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。負(fù)重重量顯著影響擺動(dòng)相百分比和支撐相百分比（P<0.05），隨著負(fù)重重量的增加，擺動(dòng)相百分比顯著減小，支撐相百分比顯著增大；而不同負(fù)重方式行走的擺動(dòng)相百分比和支撐相百分比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（見(jiàn)表3）。

表3 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)步態(tài)時(shí)間參數(shù)（n=16）Table3 Temporal Gait Variables During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

2.2 軀干運(yùn)動(dòng)特征

負(fù)重方式和重量2因素對(duì)軀干矢狀面參數(shù)的交互作用均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。負(fù)重方式顯著影響軀干前傾角度最大值、最小值和活動(dòng)幅度（P<0.05），負(fù)重重量顯著影響軀干前傾角度最大值、最小值（P<0.05）。單手拎包和前臂掛包的軀干前傾角度最大值、最小值均顯著小于單肩背包（P<0.05），軀干前傾活動(dòng)幅度顯著大于單肩背包（P<0.05），而單手拎包和前臂掛包行走之間的以上指標(biāo)差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；隨著負(fù)重重量的增加，軀干前傾角度最大值和最小值均顯著增大（P<0.05）（見(jiàn)表4）。

表4 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)軀干前傾角度（n=16）Table4 The Sagittal-plane Angular Movement of Trunk During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

不同負(fù)重狀態(tài)行走的軀干在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的矢狀面角度曲線見(jiàn)圖4。

圖4 不同負(fù)重狀態(tài)行走步態(tài)周期中軀干矢狀面角度（n=16）Figure4 Sagittal-plane Trunk Angles During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

負(fù)重方式和重量2因素對(duì)軀干額狀面參數(shù)的交互作用均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。負(fù)重重量顯著影響軀干左傾角度最大值、最小值和活動(dòng)幅度（P<0.05），負(fù)重方式對(duì)以上指標(biāo)均無(wú)顯著影響（P>0.05）。軀干左傾角度最大值和最小值均隨著負(fù)重重量的增加而顯著增大（P<0.05），而軀干額狀面活動(dòng)幅度在5%、10%、15%BW 負(fù)重之間表現(xiàn)出隨著負(fù)重重量增加而顯著增大（P<0.05），但與0%BW 負(fù)重相比，僅15%BW 表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，15%BW 負(fù)重的軀干額狀面活動(dòng)幅度顯著大于0%BW（P<0.05）（見(jiàn)表5）。

表5 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)軀干左傾角度（n=16）Table5 The Frontal-plane Angular Movement of Trunk During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

不同負(fù)重狀態(tài)行走的軀干在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的額狀面角度曲線見(jiàn)圖5。

圖5 不同負(fù)重狀態(tài)行走步態(tài)周期中軀干額狀面角度（n=16）Figure5 Frontal-plane Trunk Angles During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

負(fù)重方式和重量2因素對(duì)軀干水平面參數(shù)的交互作用均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。（1）在單肩背包時(shí)，軀干左旋角度最大值和最小值隨著負(fù)重重量的增加而顯著減小（P<0.05），15%BW的軀干水平面活動(dòng)幅度顯著大于其他重量（P<0.05），而5%和10%BW的軀干水平面活動(dòng)幅度顯著小于0%BW（P<0.05）；在前臂掛包時(shí)，軀干左旋角度最大值在5%、10%、15%BW負(fù)重之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但顯著小于0%BW 負(fù)重行走（P<0.05），軀干左旋角度最小值隨著負(fù)重重量的增加而顯著減?。≒<0.05），軀干水平面活動(dòng)幅度隨著負(fù)重重量增加而顯著增大（P<0.05）；在單手提包時(shí)，軀干左旋角度最大值和最小值隨著負(fù)重重量的增加而顯著減?。≒<0.05），而軀干水平面活動(dòng)幅度在5%、10%、15%BW 負(fù)重之間表現(xiàn)出隨著負(fù)重重量的增加而顯著增加，但是均顯著小于0%BW負(fù)重行走（P<0.05）。（2）在5%BW負(fù)重行走時(shí)，單手提包和前臂掛包的軀干左旋角度最大值、最小值均顯著小于單肩背包（P<0.05），單手提包的軀干水平面旋轉(zhuǎn)幅度顯著小于單肩背包（P<0.05）；在10%BW負(fù)重行走時(shí)，單手提包和前臂掛包的軀干左旋角度最大值、最小值均顯著小于單肩背包（P<0.05），單手提包的軀干水平面旋轉(zhuǎn)幅度顯著小于前臂掛包（P<0.05）；在15%BW負(fù)重行走時(shí)，單手提包的軀干左旋角度最大值、最小值和活動(dòng)幅度顯著小于前臂掛包和單肩背包（P<0.05），前臂掛包的軀干左旋角度最大值、最小值均顯著小于單肩背包（P<0.05）（見(jiàn)表6）。由于某些指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)中有正數(shù)又有負(fù)數(shù)，均數(shù)接近0°，造成標(biāo)準(zhǔn)差相比平均值較大。

表6 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)軀干左旋角度（n=16）Table6 The Horizontal-plane Angular Movement of Trunk During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

不同負(fù)重狀態(tài)行走軀干在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的水平面角度曲線見(jiàn)圖6。

圖6 不同負(fù)重狀態(tài)行走步態(tài)周期中軀干水平面角度（n=16）Figure6 Horizontal-plane Trunk Angles During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

2.3 骨盆運(yùn)動(dòng)特征

負(fù)重方式和重量2因素對(duì)骨盆矢狀面參數(shù)的交互作用均不顯著（P>0.05）。負(fù)重重量顯著影響骨盆前傾角度最大值、最小值和活動(dòng)幅度（P<0.05），負(fù)重方式對(duì)以上指標(biāo)均無(wú)顯著性影響（P>0.05）。隨著負(fù)重重量的增加，骨盆前傾角度最大值顯著增大（P<0.05），在5%BW、10%BW、15%BW之間，骨盆前傾角度最小值無(wú)明顯差異，但是均大于0%BW 負(fù)重（P<0.05），當(dāng)負(fù)重重量達(dá)到10%BW 時(shí)，骨盆前后傾幅度顯著大于0%BW 負(fù)重（P<0.05）（見(jiàn)表7）。

表7 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)骨盆前傾角度（n=16）Table7 The Sagittal-plane Angular Movement of Pelvis During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

不同負(fù)重狀態(tài)行走的骨盆在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的矢狀面角度曲線見(jiàn)圖7。

圖7 不同負(fù)重狀態(tài)行走步態(tài)周期中骨盆矢狀面角度（n=16）Figure7 Sagittal-plane Pelvis Angles During Walking Under Different Loading Conditions（TO=toe off，ST=foot strike）（n=16）

負(fù)重方式和重量2因素對(duì)骨盆額狀面參數(shù)的交互作用均不顯著（P>0.05）。負(fù)重重量顯著影響骨盆左傾角度最大值、最小值和活動(dòng)幅度（P<0.05），負(fù)重方式對(duì)以上指標(biāo)均無(wú)顯著性影響（P>0.05）。隨著負(fù)重重量的增加，骨盆左傾角度最大值、最小值顯著增大（P<0.05），而骨盆額狀面活動(dòng)幅度顯著減?。≒<0.05）（見(jiàn)表8）。

表8 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)骨盆左傾角度（n=16）Table8 The Frontal-plane Angular Movement of Pelvis During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

不同負(fù)重狀態(tài)行走的骨盆在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的額狀面角度曲線見(jiàn)圖8。

圖8 不同負(fù)重狀態(tài)行走步態(tài)周期中骨盆額狀面角度（n=16）Figure8 Frontal-plane Pelvis Angles During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

負(fù)重方式和重量2因素對(duì)骨盆水平面運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的交互作用均不顯著（P>0.05）。負(fù)重方式和重量均顯著影響骨盆左旋角度最小值和活動(dòng)幅度（P<0.05）。單手拎包的骨盆左旋角度最小值顯著小于單肩背包和前臂掛包（P<0.05），活動(dòng)幅度顯著大于單肩背包和前臂掛包（P<0.05），而單肩背包和前臂掛包行走之間的各指標(biāo)無(wú)顯著差異（P>0.05）；隨著負(fù)重重量的增加，骨盆左旋角度最小值顯著增大（P<0.05），活動(dòng)幅度顯著減?。≒<0.05）（見(jiàn)表9）。

表9 不同負(fù)重狀態(tài)行走時(shí)骨盆左旋角度（n=16）Table9 The Horizontal-plane Angular Movement of Pelvis During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

不同負(fù)重狀態(tài)行走的骨盆在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的水平面角度曲線見(jiàn)圖9。

圖9 不同負(fù)重狀態(tài)行走步態(tài)周期中骨盆水平面角度（n=16）Figure9 Horizontal-plane Pelvis Angles During Walking Under Different Loading Conditions（n=16）

3 分析與討論

3.1 時(shí)間參數(shù)

在本實(shí)驗(yàn)中，支撐相百分比隨著單側(cè)負(fù)重重量的增加而顯著增大，5%、10%、15%與0%BW負(fù)重相比，支撐相百分比分別增加了0.63%、1.40%和1.83%。這一結(jié)果與前人[17]關(guān)于負(fù)重行走的研究結(jié)果一致，說(shuō)明負(fù)重重量增加，人體會(huì)利用更多的支撐相來(lái)維持穩(wěn)定，減小擺動(dòng)相的占比，來(lái)減小不穩(wěn)定因素，從而使人體加快形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡體系。但不同單側(cè)負(fù)重方式對(duì)支撐相百分比沒(méi)有顯著影響，結(jié)果與前人[1]研究一致。

3.2 軀干運(yùn)動(dòng)特征

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著右側(cè)負(fù)重重量的增加，整個(gè)步態(tài)周期中的軀干后傾角度逐漸減小，前傾角度逐漸增大，而軀干的前后傾活動(dòng)幅度沒(méi)有明顯變化，5%、10%、15%與0%BW負(fù)重相比，軀干前傾角度最大值分別增加了6.30%、23.49%和44.31%，說(shuō)明負(fù)重重量達(dá)到15%BW時(shí)，軀干前傾的特征已經(jīng)產(chǎn)生了極大的變化。以往針對(duì)軀干前后負(fù)重的研究發(fā)現(xiàn)，軀干后負(fù)重會(huì)增加軀干前傾的角度[18-19]，而軀干前負(fù)重會(huì)增加軀干后傾角度[20]，人體通過(guò)調(diào)整軀干前后傾角度來(lái)調(diào)整身體和重物總質(zhì)心的位置，使總質(zhì)心更靠近支撐面的中心，提高步態(tài)的穩(wěn)定性。女性單側(cè)負(fù)重時(shí)，負(fù)重物更偏向于身體后方，因此軀干前傾特征變化更接近背部負(fù)重，單側(cè)負(fù)重過(guò)重同樣會(huì)造成軀干前傾產(chǎn)生更大變化。

右側(cè)負(fù)重物相對(duì)于軀干在額狀面上的位置存在更大的偏離，造成軀干始終保持左傾位，且隨著負(fù)重重量增加，整個(gè)步態(tài)周期中的軀干左傾角度增大。在自然行走中，在左側(cè)足著地到足放平階段，軀干會(huì)向左傾斜，是為了將重心從雙腳圍成的支撐面內(nèi)過(guò)渡到左腳的單腳支撐面中，當(dāng)右腳離地進(jìn)入左腳的單支撐期時(shí)，身體逐漸會(huì)向右側(cè)傾斜。身體的這種左右傾斜主要是為了調(diào)節(jié)并保持身體重心在支撐面的位置，從而維持行走過(guò)程的平衡和穩(wěn)定。本研究中單側(cè)負(fù)重重量達(dá)到15%BW時(shí)，發(fā)現(xiàn)軀干左右晃動(dòng)幅度較0%BW顯著增大，增加13.94%，軀干左右晃動(dòng)幅度的增大不利于行走穩(wěn)定性，行走時(shí)軀干晃動(dòng)范圍大是中老年人發(fā)生跌倒的重要危險(xiǎn)因素[21]，因此單側(cè)負(fù)重重量超過(guò)15%BW，軀干左右晃動(dòng)增大可能會(huì)增加步行中跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

右側(cè)負(fù)重限制了軀干左旋，增大了軀干右旋，且隨著負(fù)重重量增加，軀干右旋角度增大。這是因?yàn)閱蝹?cè)負(fù)重限制了負(fù)重側(cè)手臂的擺動(dòng)，手臂擺動(dòng)的功能是抵消擺動(dòng)腿產(chǎn)生的角動(dòng)量，手臂擺動(dòng)的受限造成軀干向受限側(cè)的旋轉(zhuǎn)增大來(lái)代償。前人[22-23]的研究指出當(dāng)一側(cè)手臂活動(dòng)受限時(shí)，會(huì)造成另一側(cè)手臂的更大擺動(dòng)幅度，這是為了保持上肢和下肢運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，而另一側(cè)手臂更大的擺動(dòng)幅度是由軀干向受限一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)增大引起。H.GOUJON 等[24]的研究認(rèn)為，上肢的靈活性和軀干骨盆的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，因此上肢擺動(dòng)的受限在一定程度上也影響了軀干和骨盆的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。J.K.F.NG等[25]證明下腰痛患者的軀干運(yùn)動(dòng)時(shí)存在肌肉活動(dòng)的不對(duì)稱模式，本研究中單側(cè)負(fù)重，造成軀干旋轉(zhuǎn)的不對(duì)稱，從而導(dǎo)致軀干兩側(cè)肌肉活動(dòng)的不對(duì)稱，因此長(zhǎng)時(shí)間下去可能會(huì)導(dǎo)致下腰痛的產(chǎn)生。另外，與單肩包相比，前臂掛包和手拎包軀干始終處于更加右旋的位置，說(shuō)明前臂和手部的負(fù)重物對(duì)負(fù)重側(cè)上肢的約束更大，擺動(dòng)受限更大，而單肩背包的負(fù)重物在肩部，負(fù)重側(cè)上肢相對(duì)可以更自由擺動(dòng)，就造成前臂掛包和手拎包條件下軀干更大的向受限側(cè)旋轉(zhuǎn)。

軀干角度的變化反映人體在行走過(guò)程中保持上體平衡的能力，軀干的運(yùn)動(dòng)是身體主動(dòng)控制以協(xié)調(diào)胸廓、骨盆和下肢等運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，最終保持人體穩(wěn)定[26]。單側(cè)負(fù)重時(shí)軀干向?qū)?cè)傾斜增大，向同側(cè)旋轉(zhuǎn)增大，伴隨著步行時(shí)間的延長(zhǎng)，短時(shí)間看來(lái)，會(huì)使軀干兩側(cè)肌肉活動(dòng)不對(duì)稱，對(duì)側(cè)肌肉一直處于收縮狀態(tài)而變得緊繃，加速這部分肌肉的疲勞，而長(zhǎng)期單側(cè)負(fù)重步行，局部肌肉疲勞產(chǎn)生積累，脊柱受力不平衡，導(dǎo)致椎間盤發(fā)生移位，甚至引發(fā)腰背部病痛等[5]。肌肉活動(dòng)的不對(duì)稱性可能預(yù)示著軀干穩(wěn)定性的破壞及腰背疼痛的發(fā)展[27]。后續(xù)研究應(yīng)增加受試者步行時(shí)間，同時(shí)加入軀干部肌肉的肌電研究。

3.3 骨盆運(yùn)動(dòng)特征

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著右側(cè)負(fù)重重量的增加，整個(gè)步態(tài)周期中的骨盆前傾角度逐漸增大，負(fù)重重量達(dá)到10%BW及以上，骨盆前后傾幅度較0%BW顯著增大，增大了12.28%，這種差別隨著負(fù)重重量的增大會(huì)更加明顯。這主要是因?yàn)槿梭w在向前行走的過(guò)程中，當(dāng)足跟著地邁出下一步時(shí)，身體和重物總重力的力線在骨盆矢狀軸的前方通過(guò)，對(duì)骨盆產(chǎn)生了前傾力矩，負(fù)重重量越大，前傾力矩越大，故造成骨盆更大的前傾，長(zhǎng)期單側(cè)負(fù)重行走，可能造成骨盆前后兩側(cè)肌力不平衡，產(chǎn)生骨盆前傾的不良體態(tài)。骨盆前傾使腰椎處于過(guò)度前彎的狀態(tài)，會(huì)增加第5 腰椎和骶骨周圍軟組織的壓力，引起疼痛等一些列不良癥狀[28]。

本研究中，隨著右側(cè)負(fù)重重量的增加，整個(gè)步態(tài)周期中骨盆左傾角度逐漸增大，骨盆左右傾幅度逐漸減小，5%、10%、15%與0%BW 相比，骨盆左傾角度最大值分別增加了6.24%、10.31%、13.84%，右傾角度最大值分別減小了16.35%、36.28%、53.57%。研究發(fā)現(xiàn)右傾角度最大值減小的更明顯，因?yàn)樵谟易汶x地進(jìn)入左足單支撐相時(shí)，骨盆達(dá)到右傾最大值，此時(shí)人體通過(guò)增加軀干左傾角度和減小骨盆右傾角度來(lái)將身體和負(fù)重物總質(zhì)心投影在左在左足支撐面內(nèi)，而在左足離地進(jìn)入右足單支撐相時(shí)，骨盆達(dá)到左傾最大值，而此時(shí)由于負(fù)重物位于右側(cè)，離右足的支撐面相對(duì)更近，故對(duì)骨盆左傾角度最大值的影響更小。汪敏加等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，青年非特異性下腰痛患者比無(wú)腰痛者的骨盆側(cè)傾程度更明顯，在側(cè)傾的情況下，骨盆偏離中立位導(dǎo)致兩側(cè)肌肉的失衡與慢性下腰痛的癥狀有一定的相關(guān)性。在本研究中，單側(cè)負(fù)重后骨盆在額狀面向?qū)?cè)傾斜的增加，必然會(huì)影響到骨盆周圍的肌肉功能，造成兩側(cè)肌肉力量、肌肉緊張度和肌肉柔韌性的不對(duì)稱，長(zhǎng)期單側(cè)負(fù)重行走，骨盆肌肉緊張度和柔韌性的失衡會(huì)產(chǎn)生骨盆側(cè)傾的不良體態(tài)。而骨盆側(cè)傾會(huì)導(dǎo)致腰椎兩側(cè)椎旁肌的張力和緊張度出現(xiàn)差異，從而產(chǎn)生腰椎的力學(xué)改變，可能導(dǎo)致下腰痛。

隨著右側(cè)負(fù)重重量的增加，在左足著地時(shí)骨盆達(dá)到右旋最大值顯著減小，而在右足著地時(shí)骨盆達(dá)到左旋最大值沒(méi)有明顯變化，同樣是因?yàn)樨?fù)重物在右側(cè)，距離右足支撐面相對(duì)更近，故對(duì)右足著地時(shí)的骨盆旋轉(zhuǎn)影響更小。因此單側(cè)負(fù)重對(duì)骨盆向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn)沒(méi)有顯著影響，但是限制了骨盆向同側(cè)旋轉(zhuǎn)，因此骨盆的旋轉(zhuǎn)幅度也相應(yīng)被限制，5%、10%、15%與0%BW相比，骨盆旋轉(zhuǎn)幅度分別減小了13.86%、21.58%、26.36%，與E.J.HYUNG 等[30]的研究結(jié)果一致。行走中，軀干的旋轉(zhuǎn)通過(guò)肩帶動(dòng)上肢擺動(dòng)，骨盆的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下肢動(dòng)擺動(dòng)，上半身和下半身的擺動(dòng)會(huì)處于一種平衡狀態(tài)，從而保持行走的動(dòng)態(tài)平衡[31]。有研究[32]指出，手臂擺動(dòng)受限，身體上半部分的角動(dòng)量隨之減小，因此骨盆的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也受到限制，也支持本研究的結(jié)果。而骨盆旋轉(zhuǎn)的過(guò)大抑制可能會(huì)導(dǎo)致在行走過(guò)程中不能沿著一條直線行進(jìn)。其他的研究[33]發(fā)現(xiàn)，腹部肌肉在行走時(shí)也起到一定的作用，可以驅(qū)使胸廓與骨盆產(chǎn)生相對(duì)的運(yùn)動(dòng)。骨盆與軀干的這種不同相位轉(zhuǎn)動(dòng)，為整個(gè)身體平滑地向前行進(jìn)提供了一種平衡的作用。單側(cè)負(fù)重后骨盆向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn)增大，造成了骨盆旋轉(zhuǎn)的不對(duì)稱，A.C.BARBOSA 等[34]的研究表明骨盆旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱和骶髂關(guān)節(jié)功能障礙有關(guān)，而大約40%的腰痛發(fā)作和骶髂關(guān)節(jié)功能障礙有關(guān)[28]。S.KUAI等人[35]指出，下腰痛和軀干骨盆運(yùn)動(dòng)的節(jié)律異常有關(guān)，而單側(cè)負(fù)重后骨盆和軀干旋轉(zhuǎn)表現(xiàn)出不同的代償反應(yīng)就是節(jié)律異常的表現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間下去可能會(huì)導(dǎo)致下腰痛的發(fā)生。另外，本研究發(fā)現(xiàn)手拎包的骨盆旋轉(zhuǎn)幅度顯著大于單肩背包和前臂掛包，這是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中控制單肩背包和前臂掛包的包袋長(zhǎng)度在髂嵴的高度，對(duì)骨盆旋轉(zhuǎn)的限制更明顯。

骨盆在行走中既承受來(lái)自軀干與上肢的負(fù)荷，又可有效地向上或向下傳遞力和運(yùn)動(dòng)，是對(duì)步態(tài)效率有著極大影響的“控制點(diǎn)”。J.F.SEAY等[36]對(duì)有下腰痛的人群進(jìn)行步態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)較健康人群的骨盆旋轉(zhuǎn)增加，而我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)單側(cè)負(fù)重后骨盆旋轉(zhuǎn)增加，鑒于我們發(fā)現(xiàn)單側(cè)負(fù)重時(shí)，骨盆前傾增大，向同側(cè)傾斜增大，向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn)增大，因此骨盆多維度運(yùn)動(dòng)特征改變，伴隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，造成骨盆周圍肌肉力量、肌肉緊張度和肌肉柔韌性的失衡，產(chǎn)生骨盆前傾、骨盆側(cè)傾等不良體態(tài)，甚至產(chǎn)生下腰痛等一些列不良癥狀。

本研究?jī)H探討單側(cè)負(fù)重對(duì)軀干和骨盆的角度特征的影響，但對(duì)角度極值出現(xiàn)時(shí)間等時(shí)間指標(biāo)的影響需在今后進(jìn)一步探討。其次，本研究?jī)H探討負(fù)重物整體在身體一側(cè)的負(fù)重方式，而對(duì)側(cè)挎包是一種的特殊的不對(duì)稱負(fù)重，需在后續(xù)研究中加入，以期全面了解單側(cè)負(fù)重對(duì)軀干和骨盆運(yùn)動(dòng)特征的影響。

4 結(jié) 論

（1）單側(cè)負(fù)重行走時(shí)，軀干和骨盆偏離中立位，增加了軀干和骨盆額狀面和水平面運(yùn)動(dòng)特征的不對(duì)稱性。軀干向?qū)?cè)傾斜增大、向同側(cè)旋轉(zhuǎn)增大，骨盆向?qū)?cè)傾斜增大、向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn)增大，從而保持步行的穩(wěn)定性。

（2）單側(cè)負(fù)重會(huì)導(dǎo)致步行中軀干和骨盆運(yùn)動(dòng)節(jié)律的異常。當(dāng)負(fù)重重量達(dá)到10%BW時(shí)，對(duì)骨盆旋轉(zhuǎn)幅度產(chǎn)生較大限制，當(dāng)負(fù)重重量達(dá)到15%BW時(shí)，會(huì)顯著增加軀干左右晃動(dòng)幅度，降低軀干的穩(wěn)定性。

（3）不同單側(cè)負(fù)重方式的差異主要體現(xiàn)在軀干和骨盆在水平面上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軀干和骨盆的旋轉(zhuǎn)表現(xiàn)出了不同的代償反應(yīng)。