健美操运动状态对着装压力及皮肤血流的影响

卫斗妮,刘 驰

(西安工程大学 服装与艺术设计学院,陕西 西安 710048)

0 引 言

随着社会发展及人们生活水平的进步,人们对健康问题越来越重视．健美操运动以其健身、娱乐、塑形等多种功能受到群众的喜爱,并且逐渐发展和进步[1]．在健美操运动过程中，运动文胸的压力舒适性就显得尤为重要,运动文胸良好的压力舒适性不但能减少因胸部晃动产生的疼痛,而且有利于促进人体血液循环,提高运动机能．但目前对于健美操运动文胸的压力舒适性研究较少．

皮肤的血液来源于皮肤下的毛细血管,人体的新陈代谢及正常的生理活动都依赖于人体的血液循环,它在为人体组织细胞提供氧气的同时,也起到调节人体体温的作用[2]．文献[3-5]显示着装压对人体生理活动的影响是目前较为关注的话题.文献[6]通过对受试者下肢不同面积进行施压,发现加压面积越大，皮肤末梢的血流下降越快,两者之间呈正比关系．对手指皮肤分别施加不同压力,发现在低压力下手指皮肤血流量明显增加,当压力增大到“毛细血管关闭”时,皮肤血流量则减少[7]．卢业虎等[8]从压力大小,不同姿势,分析不同下肢部位压力对血流的影响．而目前对皮肤血流的研究多集中于下肢、末梢等部位,对其他部位的皮肤血流研究较少．

本文分别在胸部、背部、侧部、肩部取点,并选取9种健美操运动状态，通过测量实验,得到受试者穿着 3 个不同尺寸的运动文胸在健美操运动状态下的血流变化和压力变化,研究健美操不同运动状态对压力及血流各参数的影响,从生理学角度为研究人体着装皮肤压舒适机制提供参考．

1 实验设计

1.1 实验对象和实验样衣

由于健美操良好的塑形效果,使越来越多的年轻女性选择健美操运动进行健身和美体.研究表明，女大学生在进行健美操运动时,平均心率范围在健身指数范围内, 符合健身要求, 长期坚持可以达到健身的目的, 并对大学生的心血管系统功能起到促进作用[9]．所以本次实验对象为22～25岁,体型接近160/84A的10名年轻女性大学生．通过问卷调查[10]选取频次最多的防震功能较好的迪卡侬工字背运动文胸作为样衣,其穿着效果，如图1所示,样衣号型为L，M，S,对应编号分别为 1#,2#,3#,其面料成分为9%氨纶,91%锦纶．

(a) 正面 (b) 侧面 (c) 背面图 1 穿着效果图Fig.1 Wearing effect diagram

图 2 压力测试点示意图Fig.2 Pressure test points diagram

1.2 测试点及测试动作选取

1.2.1 测试点选取 考虑到健美操运动的基本上肢和下肢动作姿势和女性在一般运动中乳房的受力情况,借鉴文献[11]并经过大量预实验,最后从运动文胸覆盖的胸、背、肩、侧4个部位进行衡量,选定压力值变化较大的7个位置(A ～G) 作为压力测试点，如图2所示．其中，A为侧颈点，B为BP点，C为乳房侧下点，D为腋下点，E为侧中点，F为肩胛骨提肌点，G为肩胛骨下角点.

1.2.2 测试动作的选取 成套的健美操动作由从事健美操行业的专家在标准动作的基础上改编而成,所以本次健美操的动作主要采取《全国健美操大众锻炼标准》第三套中第三级动作中的部分动作,如图3所示．0:双腿并拢,正常站立.1-4:下肢步伐:左脚开始吸腿跳2次;上肢动作:1侧上举,2双臂胸前平屈,3侧上举,4叉腰．5-8:下肢步伐:右腿上步吸腿;上肢动作:4双臂做向前冲拳5后拉1次,7肩上侧屈,8胸前屈[12]．本实验采用的动作名称以上肢动作命名．

1.3 实验方法和原则

实验于2017年11～12月,在室温为(23±2) ℃,相对湿度为(65±2)%的恒温恒湿实验室中进行．因为全部受试者为女性,所以避免在生理期内进行实验．所有受试者被要求在实验前24 h内无剧烈运动,17 h内不食用辛辣或含酒精等刺激性食物的食品,以免兴奋对实验结果造成影响．由于人体的血流变化受到多方面微小因素的影响,即使同一个人,所处环境不同,心境不同,每天的血流变化也不相同,因此测试时间选定为每天的14∶00～18∶00,以确保实验的准确性．每位受试者提前1 h进入实验室学习健美操动作．实验前30 min,受试者应保持心态平和．先进行裸胸状态的血流及压力的测量实验,休息30 min后,依次穿着1#～ 3#的样衣,进行持续健美操运动状态下的30 s压力及血流的测量实验,其中每更换1件样衣休息30 min后再进行相同步骤的测量实验．

图 3 健美操动作图解Fig.3 Diagram of aerobics

1.4 实验设备与主要测试指标

本实验主要完成在不同健美操运动状态下对压力与皮肤血流数据的采集．实验测试设备主要有压力转换器、血流仪和压力-温度-血流集成传感器,并通过配套软件进行数据收集．血流仪是测量皮肤、大脑、内在器官等组织血流量的有效工具,其优点为无创,持续性的测量皮肤血流,测量深度大约为1 mm,输出3个血流参数,分析运动状态对生理的影响．采用压力-温度-血流集成传感器可以同时测得压力、温度和皮肤血流的3个参数,分别是“Flow”，“Mass”和“Velocity”3个参数量．其中,“Flow”是指100 g组织在1 min内输送血液量的多少,它是以毛细血管的血液循环为对象,而不是血管;“Mass”是指组织中的血液密度,是Flow的辅助性参数,为了推测血液的循环动态而存在．“Velocity”是指血液流动的速度，三者的关系是Flow=Mass×Velocity，三者输出均为电压信号，单位用V表示.

2 结果与讨论

2.1 健美操运动状态对压力的影响

整理所有受试者的压力数据,通过筛选,保留有效数据,计算在不同健美操运动状态下各个压力测试点的平均压力值、极值差与标准差,分析不同部位压力在健美操不同运动状态下的变化趋势．各测试点在9个健美操运动状态下标准差与极值差见表1.从表1可以看出,F,A,D点的标准差与极值差都较大,说明该部位的压力受到健美操运动状态较大的影响,各测试点的压力范围从大到小依次是F,A,D,G,E,C,B．说明F点的承压能力较强,B点的承压能力较弱．

表 1 各测试点在9种健美操运动状态的标准差与极值差

受试者在9种健美操运动状态下不同部位的平均服装压力直方图如图4所示．从图4可以看出,健美操运动对F点着装压的影响,从大到小依次是胸前屈>后拉>站立>胸前平屈>叉腰>向前冲拳>肩上侧屈>侧上举2>侧上举1．做胸前屈动作,背部发力,肩胛骨上角曲率变大,故受到较大压力．

健美操运动对A点着装压的影响从大到小依次是侧上举2>侧上举1>站立>胸前平屈>向前冲拳>叉腰>胸前屈>肩上侧屈>后拉．侧上举时,双臂斜向上张开,肩部向上使力,肩部受到的乳房重量及运动压力方向向下,肩部反而产生更大压力．

健美操运动对D点着装压的影响从大到小依次是向前冲拳>后拉>侧上举2>胸前屈>站立>肩上侧屈>侧上举1>叉腰>胸前平屈．身体两侧的曲率较大[13-15],向前冲拳时会摩擦腋下，增加体侧的剪切压，导致压力增大.

综上所述,在健美操运动过程中,人体曲率的变化以及人体的受力方向是影运动文胸压力舒适性的关键因素,着装压力随着人体的曲率增大而增大．

2.2 健美操运动状态对皮肤血流的影响

对每个测试点在不同健美操运动状态下的Flow,Mass,Velocity求均值,并生成直方图,不同健美操运动状态下各测试点的Flow值、Mass值、Velocity值如图5～7所示.

图 5 不同健美操运动状态下各测试点的Flow值Fig.5 The Flow value of each test point in different aerobic exercises

图 6 不同健美操运动状态下各测试点的Mass值Fig.6 The Mass value of each test point in different aerobic exercises

从图5可以看出,B点的Flow较大,因为乳点皮下毛细血管分布密集且血流量丰富,相对于静止站立状态,侧上举2,向前冲拳,肩上侧屈和胸前屈运动状态下,此点的血流量增大;侧上举1,后拉,胸前平屈,叉腰运动状态下,此点的血流量减少．

从图6可以看出,B点的Mass较大,说明在14∶00～18∶00之间B点的血液量较大,相对于静止站立状态,侧上举2,肩上侧屈,胸前屈运动状态下的B点的血液量增大；侧上举1,叉腰,向前冲拳,后拉,胸前平屈运动状态下的血液量减少．

图 7 不同健美操运动状态下各测试点的Velocity值Fig.7 The Velocity of each test point in different aerobic exercises

状态名称极值差FlowMassVelocity状态名称极值差FlowMassVelocityA0.090.350.09E0.070.210.05 B0.040.130.04F0.090.250.07 C0.080.150.04G0.050.180.03 D0.070.310.08

从图7可以看出,C点与D点的血流速度较大,当血流通过狭窄处时,引起血流速度的增高,口径越小,血流速度越高,说明C点和D点的皮下毛细血管较细,且随着健美操运动的进行,侧上举1,胸前平屈,侧上举2,向前冲拳,后拉,肩上侧屈,胸前屈促进了乳房侧下点C点和腋下点D的血液循环,加快了血流速度．

计算各测试点的Flow,Mass,Velocity在不同健美操运动状态下的极值差见表2.从表2可以看出，A点的各项血流参数极值差较大,说明健美操运动对肩部的血流变化影响较大,而B,C点各项血流参数极值差较小,说明健美操运动对胸部的血流变化影响较小．

3 结 论

(1) 健美操运动状态对各测试部位的压力影响从大到小依次为背>肩>侧>胸,其中胸前屈对背部的压力影响较大,向前冲拳对侧部的压力影响较大,侧上举对肩部的影响较大,在设计健美操运动文胸款式时要考虑健美操运动状态时人体曲率变化对着装压的影响.

(2) 健美操运动状态对肩部的血流影响较大,对胸部的血流影响较小;相对于其他部位，胸部的血流量较大,且侧上举2、肩上侧屈、胸前屈可以促进胸部的血液循环；相对于正常站立,健美操动作均加快了侧部的血流速度．在进行健美操运动文胸设计时,应考虑其穿着后的生理舒适性,使人们在健美操运动过程中,达到真正的健身目的．

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