不同速度走和跑運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)乳房振幅的影響

任景萍 閆穎 周興龍

Research on the Impact of Sports Bras on Breast Movements in Walking and Running with Different Speeds

REN Jingping1，YAN Ying2，ZHOU Xinglong2

摘 要：探討C罩杯女性的乳房運(yùn)動(dòng)規(guī)律，比較女性在乳房受文胸作用下其運(yùn)動(dòng)受到控制時(shí)乳房的運(yùn)動(dòng)特征，為保護(hù)乳房和運(yùn)動(dòng)文胸的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。運(yùn)用美國Motion Analysis紅外光動(dòng)作捕捉系統(tǒng)測(cè)試8名C罩杯女性在走（4 km/h和6 km/h）和跑（8 km/h和10 km/h）過程中裸胸及穿運(yùn)動(dòng)文胸狀態(tài)下軀干及乳房的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，采集頻率為200 Hz。結(jié)果表明：著運(yùn)動(dòng)文胸相比裸胸，乳房上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)振幅的數(shù)值均有顯著減小；隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，乳房的運(yùn)動(dòng)幅度在3個(gè)方向上都逐漸增大；乳房上各部位的運(yùn)動(dòng)特征不同，研究乳房運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)對(duì)乳房上多個(gè)位置進(jìn)行測(cè)試，乳頭點(diǎn)不能代表整個(gè)乳房的運(yùn)動(dòng)。得出結(jié)論：運(yùn)動(dòng)文胸很好地控制了乳房的運(yùn)動(dòng)，尤其是左右方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵詞： 乳房；裸胸；運(yùn)動(dòng)文胸；走；跑；位移

中圖分類號(hào)： G 804 文章編號(hào)：1009783X（2015）02017206 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract：Purpose：To investigate the breast movement of Ccup women，to compare the effects of sports bras on breast movement and to provide theoretical support for bra designers.Methods：8 Ccup women subjects performed walking （at 4 km/h or 6km/h） and running （8km/h or 10km/h） activity on the treadmill with sports bras and no bra respectively with Motion Analysis.Their breast movements are captured using a sixcamera motion analysis system with 200Hz sampling frequency.Result：Sports bra has a better support to breasts and the magnitude of displacement reduced with increasing breast support.The value of the displacement of the breasts in running at 10km/h and 8km/h is significantly greater than that of walking at 6km/h and 4km/h.More than one part of the breast should be tested in the future studies since the characteristics of different breast parts are different，and the breasts cannot be repented solely by the nipples.Conclusions：Sports bra has a better impact on the displacement of different markers，especially in mediolateral and vertical movements.

Keywords：breast；no bra；sports bra；walking；running；displacement

收稿日期：20140625

作者簡(jiǎn)介：任景萍（1970—），女，山西人，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)；閆穎（1989—），女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)；周興龍（1973—），男，副教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)。

作者單位：1.首都體育學(xué)院，北京 100191；2.北京體育大學(xué)，北京 100084

1Capital University of Physical Education and Sports，Beijing 100191，China；2Beijing Sport University，Beijing 100084，China. 隨著體育運(yùn)動(dòng)的普及，越來越多的女性選擇去運(yùn)動(dòng)健身，但是運(yùn)動(dòng)會(huì)引起乳房的強(qiáng)烈振動(dòng)。隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，乳房的振動(dòng)搖晃會(huì)加劇，這會(huì)傷及乳房的彈性纖維組織。在Lorentzen等[1]的研究中分析了慢跑中乳房的運(yùn)動(dòng)，在59名女性受試者中乳房疼痛率達(dá)到了56%。可見，乳房的振動(dòng)和疼痛是一個(gè)不容忽視的問題；因此，減少乳房在運(yùn)動(dòng)中的振動(dòng)是解決問題的關(guān)鍵，而普通文胸對(duì)乳房的承托作用明顯針對(duì)性不足。所以，如何掌握運(yùn)動(dòng)過程中乳房的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，科學(xué)地設(shè)計(jì)出適合運(yùn)動(dòng)時(shí)穿的運(yùn)動(dòng)文胸已成為有運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的女性和文胸設(shè)計(jì)企業(yè)所關(guān)心并急需解決的問題。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為8名未婚健康女性，無妊娠或哺乳經(jīng)歷。乳房尺寸均為C罩杯，其中75C（下胸圍為75 cm） 5人，70C （下胸圍為70 cm）3人。罩杯代碼表示相應(yīng)的人體上胸圍與下胸圍之差，上胸圍為人體在穿戴合體的單層無襯墊無支撐物文胸使乳房呈現(xiàn)自然聳立狀態(tài)時(shí)，經(jīng)過乳房最豐滿處水平圍量一周的最大尺寸。下胸圍是經(jīng)過人體乳房下乳根水平圍量一周的尺寸。

測(cè)試前由專業(yè)人員測(cè)量受試者的乳房基本信息，計(jì)算胸圍差得到乳房罩杯尺寸。所有受試者實(shí)驗(yàn)時(shí)穿著的文胸均為市面上購買的適合受試者尺寸的同一款運(yùn)動(dòng)文胸。

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 測(cè)試設(shè)備

運(yùn)用Motion Analysis紅外運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集乳房的運(yùn)動(dòng)，采集頻率為200 Hz。測(cè)試場(chǎng)地中間放置一臺(tái)h/p/cosmos mercury的跑步機(jī)，周圍架設(shè)6臺(tái)紅外攝像機(jī)，受試者在跑步機(jī)上進(jìn)行走和跑的運(yùn)動(dòng)，走的速度為4 km/h和6 km/h，跑的速度為8 km/h和10 km/h，坡度均為0°。

表 1 受試者基本信息

1.2.2 測(cè)試過程

文獻(xiàn)研究[2]已經(jīng)證明了：在乳房下端綁一圈標(biāo)志點(diǎn)固定裝置，貼在固定裝置上的反光標(biāo)志點(diǎn)（M1、M2、M3）可以代表軀干的運(yùn)動(dòng)，通過這3個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)就可以得到乳房相對(duì)于軀干的坐標(biāo)，即相對(duì)坐標(biāo)。

圖 1 實(shí)驗(yàn)用運(yùn)動(dòng)文胸

圖 2 實(shí)驗(yàn)用標(biāo)志點(diǎn)固定裝置

受試者穿著自己的日常文胸在跑步機(jī)上完成2 min的熱身運(yùn)動(dòng)，熱身過后受試者裸胸狀態(tài)自然站立。將標(biāo)志點(diǎn)固定裝置綁在乳房下端，在固定裝置上貼3個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)（M1、M2、M3），身上貼21個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)，受試者保持此姿勢(shì)，用紅外運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)捕捉10 s的靜態(tài)數(shù)據(jù)。

表 2 紅外反光標(biāo)志點(diǎn)名稱及粘貼位置

采集靜態(tài)數(shù)據(jù)后，受試者在跑步機(jī)上以4、6、8和10 km/h的速度分別進(jìn)行走或跑的運(yùn)動(dòng)，采集運(yùn)動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定后的30 s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。每次動(dòng)態(tài)測(cè)試前都要采集自然站立的靜態(tài)數(shù)據(jù)。

裸胸測(cè)試后，受試者穿上實(shí)驗(yàn)用運(yùn)動(dòng)文胸，乳房上的點(diǎn)貼在文胸上相應(yīng)的位置[3]，重復(fù)裸胸時(shí)的測(cè)試。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 階段的劃分

選取一個(gè)步態(tài)周期的運(yùn)動(dòng)做分析，運(yùn)動(dòng)中左足跟著地到左足跟再次著地為一個(gè)步態(tài)周期[4]。運(yùn)用Motion識(shí)別紅外反光標(biāo)志點(diǎn)，以足跟點(diǎn)垂直方向的位置坐標(biāo)最小時(shí)刻為著地點(diǎn)，以足尖點(diǎn)垂直方向的位置坐標(biāo)最小時(shí)刻為離地點(diǎn)。

1.3.2 絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

運(yùn)用Motion識(shí)別紅外反光標(biāo)志點(diǎn)，用8 Hz的頻率平滑數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)出至Excel中，直接獲得乳房各點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)。應(yīng)用M1、M2、M3點(diǎn)和乳房各點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)的關(guān)系，計(jì)算得到乳房各點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)。大地坐標(biāo)系方向和軀干坐標(biāo)系方向，都是相對(duì)于人體的運(yùn)動(dòng)方向而言的。

1.3.2.1 大地坐標(biāo)系方向

X軸為前后方向，向后為正；Y軸為左右方向，向右為正；Z軸為垂直方向，向上為正。

1.3.2.2 軀干坐標(biāo)系方向

M1、M2、M3點(diǎn)是貼在標(biāo)志點(diǎn)固定裝置上的點(diǎn)，通過這3個(gè)點(diǎn)確定一個(gè)乳房的坐標(biāo)系i，M2M1為X軸，3點(diǎn)確定的平面的法向量n=M2M3×M2M1為Z軸，n×M2M1為Y軸。X軸為前后方向，向后為正；Y軸為左右方向，向右為正；Z軸為垂直方向，向上為正。

M1、M2、M3這3個(gè)點(diǎn)為人工目測(cè)貼的點(diǎn)，所以貼好這3個(gè)點(diǎn)后，要求受試者保持自然站立的姿勢(shì)并采集其靜態(tài)數(shù)據(jù)，將靜態(tài)時(shí)3點(diǎn)確定的平面校正成和地平面平行的平面。

1.3.2.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

標(biāo)志點(diǎn)固定裝置上的3個(gè)點(diǎn)確定了軀干的坐標(biāo)系，應(yīng)用點(diǎn)到平面的距離來求乳房上點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)。設(shè)人體運(yùn)動(dòng)的某一時(shí)刻3點(diǎn)坐標(biāo)M1（X1，Y1，Z1）、M2（X2，Y2，Z2）、 M3（X3，Y3，Z3）以及乳房上的點(diǎn)P（X0，Y0，Z0）。以M2點(diǎn)為坐標(biāo)系i的原點(diǎn)，則

M2M1=（X1-X2，Y1-Y2，Z1-Z2）

YZ面的方程為

（（X1-X2）（X-X2）+（Y1-Y2）（Y-Y2）+（Z1-Z2）（Z-Z2））=0 。

若點(diǎn)Pi（Xi， Yi， Zi）是P點(diǎn)在坐標(biāo)系i中的坐標(biāo)，那么Xi=（X1-X2）（X0-X2）+（Y1-Y2）（Y0-Y2）+（Z1-Z2）（Z0-Z2）（X1-X2）（X1-X2）+（Y1-Y2）（Y1-Y2）+（Z1-Z2）（Z1-Z2）

Yi， Zi計(jì)算的方法同上。由于人是運(yùn)動(dòng)的，所以運(yùn)動(dòng)周期中每個(gè)時(shí)刻都要進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)靜態(tài)站立時(shí)，根據(jù)M1、M2、M3，3個(gè)點(diǎn)確定的坐標(biāo)系i的X軸向量為（Xa，Ya，Za），Y軸向量為（Xb，Yb，Zb），Z軸向量為（Xc，Yc，Zc）。如果讓這3個(gè)點(diǎn)確定的平面和地平面平行，那么新坐標(biāo)系j的X′軸向量為（Xa，Ya，0），Y′軸向量為（-Ya Zc，Xa Zc，0），Z′軸向量為（0，0，Zc）。可知j系相對(duì)于i系的方向余弦矩陣為：

iAj=cosXX′cosYX′cosZX′

cosXY′cosYY′cosZY′

cosXZ′cosYZ′cosZZ′

可求得Pi點(diǎn)在j系中的位置：

Pj=iAjPi=cosXX′cosYX′cosZX′

cosXY′cosYY′cosZY′

cosXZ′cosYZ′cosZZ′Xi

Yi

Zi

1.4 數(shù)據(jù)分析

1.4.1 數(shù)據(jù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)指標(biāo)有位移極差、位移減少率。乳房數(shù)據(jù)均為右側(cè)乳房上點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

位移極差：乳房在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，位移的最大值與最小值之差。

位移減少率=（裸胸時(shí)乳房的位移-著文胸時(shí)乳房的位移）/裸胸時(shí)乳房的位移×100%

1.4.2 統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。比較裸胸和著文胸不同運(yùn)動(dòng)速度、不同方向下乳房的運(yùn)動(dòng)參數(shù)時(shí)使用重復(fù)測(cè)量多因素分析方差分析方法，顯著性水平ɑ為0.05。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 裸胸時(shí)乳房絕對(duì)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡

對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)乳房特點(diǎn)的研究中，多數(shù)學(xué)者[1，45，710]只研究了乳頭的運(yùn)動(dòng)，本研究所用乳房上的5個(gè)點(diǎn)幾乎覆蓋了整個(gè)乳房，可以更好地了解乳房的運(yùn)動(dòng)。在5個(gè)點(diǎn)的三維軌跡中可以看到，5個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡形態(tài)相同，不同的只是數(shù)值的大小；所以圖3用乳頭點(diǎn)的軌跡代表乳房上其他點(diǎn)的軌跡的變化趨勢(shì)，以便直觀地來比較不同運(yùn)動(dòng)速度下乳房的運(yùn)動(dòng)。

圖 3 乳頭點(diǎn)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的三維軌跡

在絕對(duì)坐標(biāo)中，乳房的運(yùn)動(dòng)包含了軀干的運(yùn)動(dòng)，將絕對(duì)坐標(biāo)通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換變成相對(duì)坐標(biāo)，排除運(yùn)動(dòng)中軀干對(duì)乳房的影響[6]，得到乳房的“真正”運(yùn)動(dòng)。

在絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)系下，運(yùn)動(dòng)速度從4 km/h到10 km/h時(shí)，乳頭點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)幅度在3個(gè)方向上都逐漸變大，4 km/h和6 km/h走的運(yùn)動(dòng)軌跡形態(tài)相同，8 km/h和10 km/h跑的運(yùn)動(dòng)軌跡形態(tài)相同。在絕對(duì)坐標(biāo)系下，跑步時(shí)乳房的三維運(yùn)動(dòng)軌跡呈“∞”字型。在相對(duì)坐標(biāo)系下，由于乳房沒有骨骼和肌肉的支撐，所以乳房排除軀干的影響時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)非線性的運(yùn)動(dòng)特性。

圖 4 乳頭點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三維軌跡

2.2 裸胸和著運(yùn)動(dòng)文胸下乳頭點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡

注：a為4 km/h的軌跡圖，b為6 km/h的軌跡圖，c為8 km/h的軌跡圖，d為10 km/h的軌跡圖。

圖 5 裸胸和著運(yùn)動(dòng)文胸時(shí)4個(gè)速度下的乳頭點(diǎn)三維軌跡

著運(yùn)動(dòng)文胸相比裸胸，乳房運(yùn)動(dòng)軌跡的形態(tài)相同，但乳房運(yùn)動(dòng)振幅的數(shù)值均有顯著減小。

2.3 乳房相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移

見表3和表4。

2.4 各運(yùn)動(dòng)速度下乳房各點(diǎn)相對(duì)位移的比較

運(yùn)用SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，以是否著文胸（2個(gè)水平）、運(yùn)動(dòng)速度（4個(gè)水平）、乳房上不同部位（5個(gè)水平）為自變量，乳房3個(gè)方向的位移為因變量，進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的多因素方差分析。對(duì)各因素間的交互作用做了檢驗(yàn)，結(jié)果存在二級(jí)交互作用：Y方向和Z方向運(yùn)動(dòng)速度越大，著文胸對(duì)乳房位移的影響越大，穿文胸的作用越明顯。Z方向在速度從6 km/h的走步增大到8 km/h的跑步時(shí)乳房位移增加最明顯；在速度為10 km/h的運(yùn)動(dòng)中，乳房Z方向上整體的位移變化為5.67 cm，乳頭點(diǎn)為5.84 cm，而Haake等[7]的研究中乳頭點(diǎn)垂直方向的變化為5 cm和本研究相差0.84 cm。

表 3 裸胸時(shí)乳房5點(diǎn)的相對(duì)位移極差

mm

表 4 著運(yùn)動(dòng)文胸時(shí)乳房5點(diǎn)的相對(duì)位移極差

mm

本研究更關(guān)注主效應(yīng)，對(duì)是否著文胸對(duì)乳房位移的影響做主效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示： X方向F（1，7）=11.437，P=0.012；Y方向F（1，7）=71.880，P<0.001；因此，在0.05顯著性水平下是否著文胸對(duì)乳房位移有顯著影響。穿文胸后在3個(gè)方向上乳房位移有明顯減小。Y方向減小最大，Z方向次之。

表 5 是否著文胸狀態(tài)下X、Y、Z 3個(gè)方向上乳房位移比較

注：*表示均值差值在0.05級(jí)別上顯著。

對(duì)不同速度對(duì)乳房位移的影響做主效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：X方向F（3，5）=20.571，P=0.003；Y方向F（3，5）=22.708，P=0.002；Z方向F（3，5）=97.035，P<0.001；因此，不同速度對(duì)乳房位移有顯著影響，隨著速度的增加，乳房位移明顯增大。Z方向增加最明顯，Y方向次之。

表 6 不同速度下X、Y、Z 3個(gè)方向上乳房位移比較

續(xù)表 6

注：a為4 km/h的比較圖， b為6 km/h的比較圖，c為8 km/h的比較圖，d為10 km/h的比較圖，單位：cm。

圖 6 裸胸和著文胸時(shí)4個(gè)速度下乳房5點(diǎn)位移極差的比較

對(duì)乳房不同部位的位移做主效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：不同部位的位移在X方向和Y方向均不顯著，在Z方向有明顯差異，X方向F（4，4）=4.441，P=0.089；Y方向F（4，4）=2.476，P=0.201；Z方向F（4，4）=32.563，P<0.001。乳頭點(diǎn)不能代表整個(gè)乳房，乳頭點(diǎn)與乳頭內(nèi)側(cè)點(diǎn)和乳頭外側(cè)點(diǎn)有明顯差異。

表 7 不同部位在Z方向上乳房位移的比較

注：*表示均值差值在0.05級(jí)別上顯著。

由于運(yùn)動(dòng)速度的增大導(dǎo)致了乳房垂直方向上運(yùn)動(dòng)的急劇增大，為防止乳房在運(yùn)動(dòng)中的損傷，則要選擇對(duì)乳房運(yùn)動(dòng)控制較大的運(yùn)動(dòng)文胸，特別是對(duì)垂直方向的控制作用要強(qiáng)[8]。著運(yùn)動(dòng)文胸后，乳房的位移都明顯減少[910]。在3個(gè)方向中，此款運(yùn)動(dòng)文胸對(duì)左右方向和垂直方向控制作用最明顯；而在乳房的5個(gè)位置點(diǎn)中，此款文胸對(duì)乳頭點(diǎn)、乳頭內(nèi)側(cè)點(diǎn)和乳頭外側(cè)點(diǎn)的控制作用較大。如果想要設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)文胸就應(yīng)對(duì)文胸的各部分作不同的處理，使用不同的材料或不同的接縫設(shè)計(jì)。

3 結(jié)論

1）著運(yùn)動(dòng)文胸相比裸胸，乳房運(yùn)動(dòng)軌跡的形態(tài)沒有變化，但乳房上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)振幅的數(shù)值3個(gè)方向上均有明顯減小。左右方向減小最大，垂直方向次之，此款文胸很好地控制了乳房左右方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng)。

2）隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，乳房上各點(diǎn)在3個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)幅度都逐漸增大，隨著從走到跑的運(yùn)動(dòng)形式的改變，其運(yùn)動(dòng)軌跡的形態(tài)就隨之變化。運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定運(yùn)動(dòng)軌跡的形態(tài)，速度只改變運(yùn)動(dòng)幅度的數(shù)值大小。

3）乳房上各部位的運(yùn)動(dòng)特征不同，研究乳房運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)對(duì)乳房上多個(gè)位置進(jìn)行測(cè)試。乳頭點(diǎn)不能代表整個(gè)乳房的運(yùn)動(dòng)。

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