影響中國(guó)青年男性仰睡睡枕高度的相關(guān)因素研究

肖珂瑩，王笑語，王雪琴

(浙江理工大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國(guó)際絲綢學(xué)院) ，杭州 310018)

1 引言

目前，伴隨人們生活節(jié)奏的加快和工作壓力不斷增加的情況下，人類睡眠問題逐漸成為了大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)《2020中國(guó)睡眠指數(shù)報(bào)告》顯示，男性的睡眠質(zhì)量低于女性。睡眠姿勢(shì)和睡眠環(huán)境是影響睡眠質(zhì)量的兩個(gè)重要因素，不良的睡姿和睡眠環(huán)境會(huì)對(duì)頸椎造成傷害[1]。據(jù)了解，仰睡是最推薦的睡姿，因?yàn)槿似教傻臅r(shí)候，頸椎和背部的所有肌肉都處于放松的狀態(tài)。

何艷梅[3]等人通過壓力分布測(cè)試及主觀舒適度評(píng)判測(cè)試，認(rèn)為女性壓縮后仰睡枕高6-7 cm。賀石生[4]等人通過主觀舒適度評(píng)判測(cè)試，將枕高與測(cè)試者拳高比較，認(rèn)為仰睡壓縮前枕高應(yīng)為二分之一拳高。侯建軍[5]等人通過壓力分布測(cè)試和主觀評(píng)價(jià)討論分析，推薦壓縮后仰睡枕高6-7cm。熊毅[6]等人通過X光測(cè)量計(jì)算頸胸段脊柱矢狀位曲度參數(shù)(不分性別)，推薦仰睡枕高在10 cm附近。張蕾[7]通過測(cè)量女性測(cè)量頭窩高度及頸窩高度推薦女性仰睡壓縮后枕高頭窩高度4.8 cm、頸窩高度6.5 cm。

從保護(hù)頸椎健康的角度出發(fā)，本文將主要針對(duì)我國(guó)青年男性這一特定群體，通過測(cè)量201位青年男性的頭頸生理數(shù)據(jù)并進(jìn)行聚類分析和仰臥體壓分布測(cè)試分析，利用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及設(shè)計(jì)研究，堅(jiān)持“以人為本”的出發(fā)點(diǎn)[2]，將人與睡眠環(huán)境關(guān)聯(lián)討論，提出結(jié)合環(huán)境的壓縮后枕高建議。

2 方法

2.1 仰睡睡枕數(shù)據(jù)采集方法

考慮到理想的枕頭應(yīng)該能夠適應(yīng)個(gè)體的頸椎生理曲度[8]，本文通過統(tǒng)計(jì)測(cè)量頭窩高度及頸窩高度，與身體形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析及聚類分析。

仰睡睡枕數(shù)據(jù)主要分為頭窩高度與頸窩高度，如圖1，仰臥時(shí)枕后點(diǎn)與床面間的距離M0N0為頭窩高度，后頸點(diǎn)與床面間的距離O0P0為頸窩高度。如圖2所示，測(cè)試者放松直立，以法蘭克福方法定位頭部，目視前方，使用頸椎測(cè)量尺(圖3)進(jìn)行測(cè)量。A尺垂直切于測(cè)試者背部，B尺滑動(dòng)至后頸點(diǎn)O處，C尺滑動(dòng)至枕后點(diǎn)M處，則B尺讀數(shù)為頸窩高度OP，C尺讀數(shù)為頭窩高度MN。

圖1 仰睡睡枕數(shù)據(jù)示意

圖2 仰睡睡枕數(shù)據(jù)測(cè)量方法

圖3 頸椎測(cè)量尺

2.2 仰臥體壓分布測(cè)試方法

(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)象

仰臥測(cè)試根據(jù)第二節(jié)中對(duì)頭頸形態(tài)的聚類分析，選取三類頭頸形態(tài)的青年男性各一名為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)對(duì)象身體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 仰睡體壓分布測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)象身體數(shù)據(jù)

(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

使用Tactilus Pressure Mapping System人體壓力分布測(cè)試儀，該儀器采用由2 500個(gè)感應(yīng)元件組成的矩形傳感墊及配套軟件組成，感應(yīng)面積5083.69 cm2，以excel文件格式保存2 500個(gè)感應(yīng)元件所測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，輸出單位kPa。

(3)實(shí)驗(yàn)樣品

仰臥試驗(yàn)樣品分為1只主實(shí)驗(yàn)枕C(圖4)、1條輔助頭窩增厚坯布B1、2條輔助頸窩增厚坯布B2、B3組成。選用純棉白坯布作為包覆面料、填充圓柱形乳膠粒所制頭頸分區(qū)枕，長(zhǎng)寬均為30 cm。主實(shí)驗(yàn)枕中30 cm×20 cm為頭窩區(qū)域，仰臥時(shí)壓縮后高度為3.8 cm；另30 cm×10 cm為頸窩區(qū)域，仰臥時(shí)壓縮后高度為5.7 cm。輔助增厚坯布均為寬30 cm的長(zhǎng)方形坯布，輔助頭窩增厚胚布B1折疊后至于主實(shí)驗(yàn)枕頭窩區(qū)域下方，使仰臥時(shí)頭窩區(qū)域壓縮后總高度為5.5 cm；2條輔助頸窩增厚坯布B2、B3折疊后至于主實(shí)驗(yàn)枕頸窩區(qū)域下方，使仰臥時(shí)頸窩區(qū)域壓縮后總高度分別為7.0 cm、6.6 cm。

(4)實(shí)驗(yàn)方案

考慮到仰臥時(shí)不同床墊下陷影響差異不明顯，統(tǒng)一設(shè)定無床墊睡眠環(huán)境。將壓力傳感墊置于實(shí)驗(yàn)枕上方、實(shí)驗(yàn)者頭、頸、肩及部分背部下方，待3 min后壓力值較為穩(wěn)定時(shí)，讀取測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)對(duì)照條件如表2所示。

表2 仰睡實(shí)驗(yàn)條件

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理

實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用Matlab軟件進(jìn)行插值處理得到各條件下的壓力云圖進(jìn)行體壓分布比較，將頭頸部、上肢其余部位及整體測(cè)試結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，用excel計(jì)算縱向壓力分布、最大壓強(qiáng)、平均壓強(qiáng)、接觸面積。通過同實(shí)驗(yàn)者不同枕高體壓分布變化、不同實(shí)驗(yàn)者同枕高體壓分布變化、不同床墊環(huán)境下體壓分布變化三個(gè)方面討論體壓分布與枕高的關(guān)系。

2.4 數(shù)據(jù)處理

通過SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)做預(yù)處理，篩除異常值，并進(jìn)行相關(guān)性分析與聚類分析。通過相關(guān)性分析探討仰睡數(shù)據(jù)與身體數(shù)據(jù)是否具有相關(guān)性，通過聚類分析對(duì)仰睡數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)分布進(jìn)行分類，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出建議。

3 結(jié)果

3.1 仰睡高度數(shù)據(jù)分析

仰睡睡枕數(shù)據(jù)來自于201名青年男性，使用SPSS軟件進(jìn)行初步處理，去除異常值后保留有效數(shù)據(jù)196人，有效率97.51%。頭窩高度偏度0.876，峰度0.183；頸窩高度偏度0.249，峰度-0.252。上述偏度及峰度均小于一，可認(rèn)為數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。將頭窩高度、頸窩高度與身體數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，無明顯相關(guān)性，結(jié)果如表3所示。

表3 頭窩高度、頸窩高度與身體數(shù)據(jù)相關(guān)性分析

上述結(jié)果說明仰睡高度與身體體型無關(guān)，因此進(jìn)行聚類分析，通過SPSS軟件二階聚類分析，將頭頸形態(tài)分為三類，分類情況如表4所示。頭窩高度分為普通高度與較高高度兩類，如表5所示，聚類中心分別在五十百分位和九十五百分位附近。其中頭窩高度為普通高度的人群，頸窩高度分為普通高度與較高高度兩類，聚類中心分別在五十百分位與八十四百分位附近。而頭窩高度較高的人群，頸窩高度同樣偏高，此類人群的頸窩高度聚類中心在六十八百分位附近。

表5 仰睡數(shù)據(jù)聚類結(jié)果

如圖5，三類頭頸形態(tài)有明顯差異，具體類型如圖所示。

圖5 仰睡睡枕數(shù)據(jù)聚類分析譜系圖

3.2 仰睡體壓數(shù)據(jù)分析

(1)體壓分布云圖

以1號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象(頭低頸高型)為例，如圖6所示，當(dāng)睡枕的頭窩高3.8 cm、頸窩高5.7 cm時(shí)，與1號(hào)實(shí)驗(yàn)者的頭型比較頸窩高度略低，因此主要壓力分布于頭部，頸部壓力較?。蝗鐖D7所示，當(dāng)睡枕的頭窩高3.8 cm，頸窩高7.0 cm時(shí)，與1號(hào)實(shí)驗(yàn)者的頭型契合，頭頸壓力分布良好；如圖8所示，當(dāng)睡枕的頭窩高5.5 cm，頸窩高6.6 cm時(shí)，與1號(hào)實(shí)驗(yàn)者的頭型比較頭窩高度與頸窩高度略高，主要壓力分布于頸部，頭部壓力較小，且總體頭頸部壓力減小?？梢姀捏w壓分布的角度考慮，頭窩高度3.8 cm、頸窩高度7.0 cm的睡枕更合適。

圖6 1號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象使用頭窩高度3.8 cm頸窩高度5.7 cm睡枕時(shí)體壓分布情況

圖7 1號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象使用頭窩高度3.8 cm頸窩高度7.0 cm睡枕時(shí)體壓分布情況

圖8 1號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象使用頭窩高度5.5 cm頸窩高度6.6 cm睡枕時(shí)體壓分布情況

(2)縱向壓力分布曲線

將原始數(shù)據(jù)為50*50的excel表做壓強(qiáng)積分處理，并以縱坐標(biāo)畫圖，得到縱向壓強(qiáng)分布曲線。如圖9，曲線主要分為三個(gè)峰值區(qū)域，從左至右分別為上身壓強(qiáng)，頸部壓強(qiáng)，頭部壓強(qiáng)。為便于討論，分別將頭窩高3.8 cm、頸窩高5.7 cm定為1號(hào)枕、頭窩高3.8 cm、頸窩高7.0 cm定為2號(hào)枕、頭窩高5.5 cm、頸窩高6.6 cm定為3號(hào)枕。

圖9 仰睡縱向壓強(qiáng)分布圖

1號(hào)實(shí)驗(yàn)者為頭低頸高型，使用2號(hào)枕時(shí)頭頸部型態(tài)較為契合，壓力分布均勻；

2號(hào)實(shí)驗(yàn)者為頭低頸低型，使用1號(hào)枕時(shí)頭頸部形態(tài)較為契合，整體壓力分布均勻。

3號(hào)實(shí)驗(yàn)者為頭高頸高型。使用1號(hào)枕時(shí)頭部壓力明顯高于頸部；使用2號(hào)枕時(shí)頸部壓力高于頭部壓力；使用3號(hào)枕時(shí)頸部高度較為符合生理頭型需求，但頸部壓力高于頭部壓力，整體體壓分布情況并不理想。

綜上所述，頭低頸低型及頭低頸高型在使用符合生理頭型需求的睡枕時(shí)壓力分布均勻，但頭高頸高型在使用符合生理頭型需求的睡枕時(shí)體壓分布并不理想，而在符合頸窩高度的而頭窩略低睡枕高度時(shí)體壓分布更好。

(3)最大壓強(qiáng)及平均壓強(qiáng)

考慮仰睡睡枕枕高對(duì)上肢體壓分布無明顯影響，因此在本小節(jié)只討論頭部及頸部的最大壓強(qiáng)和平均壓強(qiáng)變化。

如圖10，三名實(shí)驗(yàn)者的平均壓強(qiáng)變化差異較小。基于三名實(shí)驗(yàn)者頭型不同，最大壓強(qiáng)結(jié)果差異較大的現(xiàn)象，分開進(jìn)行討論。

圖10 仰睡平均壓強(qiáng)及最大壓強(qiáng)

1號(hào)實(shí)驗(yàn)者使用頸窩高度較低而頭窩高度符合生理需要的1號(hào)枕時(shí)，頭部最大壓強(qiáng)較大，頸部最大壓強(qiáng)較小，為頭部做主要支撐，而使用頸窩高度符合生理需要的生理需要的睡枕時(shí)，頸部最大壓強(qiáng)略高于頭部，隨著頭窩高度增加，頭頸窩整體壓力變小。

2號(hào)實(shí)驗(yàn)者在使用適合生理頭頸形態(tài)的1號(hào)枕時(shí)頭頸部壓力較為均衡，當(dāng)頸窩高度高度增加后，頸部最大壓強(qiáng)沒有變化，而頭部最大壓強(qiáng)隨著頸窩高度的增加而增加。但當(dāng)頭頸高度均高于實(shí)驗(yàn)者生理頭頸需求時(shí)，頸部最大壓強(qiáng)增加，頭部最大壓強(qiáng)與適合生理頭型高度時(shí)相近。

3號(hào)實(shí)驗(yàn)者在使用頭頸高度均不符合生理頭型需求的1號(hào)枕時(shí)頭部壓力略高于頸部。當(dāng)頸窩高度上升至3號(hào)實(shí)驗(yàn)者頸部生理需求高度時(shí)，頭部最大壓強(qiáng)降低，主要靠頸部支撐。當(dāng)頭窩高度上升至3號(hào)實(shí)驗(yàn)者頸部生理需求高度時(shí)，頸部最大壓強(qiáng)略微上升。

(4)接觸面積

仰睡頭部接觸面積同樣采用5 mmHg(0.67 kPa)、10 mmHg(1.33 kPa)、 20 mmHg(2.67 kPa)、30mmHg(4.00kPa)四項(xiàng)定義區(qū)間PAI≥5、PAI≥10、PAI≥20，分析頭頸部的接觸面積與睡枕高度關(guān)系。

根據(jù)圖11可以看到同一實(shí)驗(yàn)者的不同PAI曲線變化趨勢(shì)相同。

圖11 仰睡頭頸部接觸面積

1號(hào)實(shí)驗(yàn)者在使用1號(hào)枕時(shí)，頭部PAI高于頸部；睡枕頸窩高度上升后，頭部PAI減小，頸部PAI增大，頸部支撐增加。

2號(hào)實(shí)驗(yàn)者在使用適合睡枕時(shí)頭頸部PAI較為均勻。

3號(hào)實(shí)驗(yàn)者在使用三只睡枕樣品時(shí)PAI變化并不明顯，使用2號(hào)枕時(shí)頭頸部PAI較為均衡。

綜上所述，三種頭頸形態(tài)的男性在使用符合自身生理頭頸形態(tài)需要的睡枕時(shí)體壓分布情況較好。

3.3 主觀評(píng)價(jià)分析

采用問卷設(shè)計(jì)及測(cè)試方法，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為體壓分布測(cè)試中的實(shí)驗(yàn)人員。本實(shí)驗(yàn)采用語義分析法，通過測(cè)試者主觀感受進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與體壓分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合進(jìn)行分析。本次實(shí)驗(yàn)評(píng)定尺度共分為7級(jí)，分別以+3、+2、+1、0、-1、-2、-3對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)：極為舒適、非常舒適、舒適、一般、脹感、酸感、酸痛。

仰睡主觀舒適度評(píng)價(jià)結(jié)果如圖12，可以看到1號(hào)枕普遍認(rèn)為舒適，而2號(hào)枕及3號(hào)枕的差異較大。具體整體舒適枕高(即整體評(píng)價(jià)>0)區(qū)間如表6。

圖12 仰臥主觀舒適度評(píng)價(jià)結(jié)果

表6 仰臥適合枕高區(qū)間(均為壓縮后枕高)

4 討論

4.1 仰睡高度

通過SPSS軟件將頭窩高度、頸窩高度與身體數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)仰睡高度與體型無關(guān)，再對(duì)其通過聚類分析后，將中國(guó)青年男性頭頸形態(tài)分為三類。對(duì)這三類頭頸形態(tài)提出仰臥枕高建議：第一類為頭低頸低，頭部與頸部所需高度均較??；第二類為頭低頸高型，頭部所需高度較小，頸部所需高度較大；第三類為頭高頸高型，頭部與頸部所需高度均較大。

4.2 仰臥體壓分布

首先在三類頭頸形態(tài)中各選取一名青年男性進(jìn)行體壓分布實(shí)驗(yàn)，通過體壓分布云圖(二維及三維)、縱向壓力分布曲線、最大壓強(qiáng)及平均壓強(qiáng)、接觸面積指數(shù)及主觀評(píng)價(jià)等五項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，總結(jié)出仰臥時(shí)枕高變化對(duì)體壓分布影響，和對(duì)不同頭頸形態(tài)人群體壓分布較好的枕高區(qū)間。結(jié)果顯示人們?cè)谑褂梅献陨砩眍^頸形態(tài)需要的睡枕時(shí)體壓分布情況較好。

5 總結(jié)

本文通過對(duì)我國(guó)青年男性進(jìn)行頭頸形態(tài)數(shù)據(jù)聚類分析及體壓測(cè)試分析，再結(jié)合目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)睡枕的型號(hào)數(shù)量的要求，最終認(rèn)為在無床墊的環(huán)境下，頭頸形態(tài)不同的男性在使用符合自身生理頭頸形態(tài)需要的睡枕時(shí)對(duì)頸椎健康最好，生理健康枕高包含于整體舒適枕高、體壓分布良好枕高內(nèi)，因此推薦生理健康枕高作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)高度：頭低頸高型枕高為頭窩3.8 cm,頸窩6.8 cm、頭低頸低型枕高為頭窩3.5 cm,頸窩5.7 cm、頭高頸高型枕高為頭窩5.3cm,頸窩6.7cm。