Soldier Load Carriage

Teori-praktik Detta är en litteraturstudie publicerad i Military Medicine 2004 från vilken jag översatt de delas jag tycker är av störst intresse för den typ av fjällvandring som jag ägnar mig åt. Joseph Knapik skriver till mig att han inte ägnat sig åt området sedan 2004 och därför inte säkert kan säga om det redovisade materialet är den senaste kunskapen inom de olika områdena.
Av Jörgen Johansson
De siffror som finns instoppade med jämna mellanrum hänvisar till de forskningsrapporter som kommentarerna bygger på. Vilka rapporter siffrorna hänvisar till finns angivna i slutet av Knapik et als rapport som den intresserade kan läsa från länken som angivits. Notera att texten är en översättning. Alla kommentarer och slutsatser är alltså från Knapik et al, inte från mig. De risiga bilderna är dock från mig :-)

Soldier Load Carriage: Historical, Physiological, Biomechanical, and Medical Aspects by J.J Knapik, K L Reynolds and E. Harman. Military Medicine 2004.

Sammanfattning
Den här studien behandlar historiska och biomekaniska aspekter för soldater och deras bärande av last. Före 1700-talet bar fotsoldater sällan mer än 15 kg under march, men bördorna har succesivt ökat sedan dess. Sannolikt beror detta på vikten hos vapen och utrustning som innehåller ny teknik för att öka skydd, eldkraft, kommunikation och rörlighet.

Undersökningar visar att lokalisering av centrum av lastens massa så nära centrum av kroppen massa som möjligt ger den lägsta energikostnaden och tenderar att hålla kroppen i ett upprätt läge som liknar gående utan last. Att bära last på andra delar av kroppen leder till en högre energiförbrukning; varje kilo som adderas till foten ökar energiförbrukningen med 7-10%, varje kilo som adderas till låret ökar energiförbrukningen med 4%. Höftbälten till ryggsäckar bör användas så mycket som möjligt eftersom de minskar trycket på axlarna och ökar bekvämligheten.

Placering lågt eller mitt i ryggen är att föredra i ojämn terräng men hög placering kan vara bäst för jämn terräng. I vissa lägen kan dragkärror (combat carts) användas och avsevärt reducera energiförbrukningen och förbättra förmågan.

Fysisk träning som inluderar aerobisk träning, motståndsträning riktad mot specifika muskelgrupper samt vanlig marsch på väg kan påtagligt förbättra marschhastighet och effektivitet. Energikostnaden för gång med last i ryggsäck ökar progressivt med ökningar i buren vikt, kroppsvikt, gånghastighet och lutning; terrängtyp påverkar också energikostnaden. Förutsägande ekvationer har utvecklats, men dessa är kanske inte korrekta för långvarigt bärande av packning.

Bärande av packning kan underlättas av lättare packning, förbättrad fördelning av lasten, optimering av packningsutrustningen och förebyggande åtgärder för att minska förekomsten av skador.

Historisk information tyder på att problemen med att bära packning har varit med oss under långa tider. Fysiologiskt och biomekanisk forskning som genomförts mer nyligen har inneburit utvecklandet av allmänna principer, men studierna visar inte på något enskilt ”bästa” sätt att bära packning som är tillämpbart i alla situationer. Men förbättring av fördelningen av packningen över kroppen, användande av packningskärror för strid och fysisk träning har visat sig förbättra soldatens rörlighet.

Fördelningen av packningen
Det finns många sätt man kan bära packning på och den teknik soldaten använder beror på lastens egenskaper (storlek, form, vikt etc), hur långt lasten måste bäras, tidigare erfarenhet och den utrustning som soldaten har tillgänglig. 31. Bild 2 illustrerar tekniker för bärande av last på överkroppen som har direkt undersökts. 32-39.

Ryggsäckar och dubbelpackningar
Placeringen av lasten på kroppen påverkar både energikostnad och stegmekanik. Den lägsta energikostnaden för transport av last (alltså mest effektivt) när den bärs på huvudet. 37,40. Men denna metod är opraktisk för militära operationer då den kräver mycket lång träningstid för att användas effektivt, är användbar endast i platt terräng utan hinder och ger en hög profil (större kroppssiluett).

Ett mer praktiskt val för militära operationer är att bara en last horisontellt så nära kroppens tyngdpunkt som möjligt.41,42. I detta sammanhang har ryggsäcken och dubbelpackningen (hälften av lasten buren på kroppens framsida och hälften på baksidan) visat sig innebära en lägre energikostnad än de flesta andra former av packningstransport i många, 32,34, 43-45 men inte alla 31, 46 studier. Dubbelpackningen leder till färre avvikelser från normal gång än en ryggsäck, inkluderande mindre framåtlutande överkropp. 47-49.

Bilden från Aarnpacks.com

Med dubbelpackningen innebär ökad last en kortare steglängd och ökad stegfrekvens, vilket kan vara mer önskvärt eftersom det minskar trycket på benen i fötterna. Jämförelsevis, med ryggsäcken är det blandade uppgifter om steglängden ökar eller minskar när vikten ökar. 47,50,51. Dubbelpackningar kan vara användbara i en del militära sammanhang (t ex sjukvårdare som bär sjukvårdsväskorna på framsidan av kroppen) men medför också stora begränsningar för många typer av uppdrag. Dubbelpackningen man hindra rörelse och kan också minska synfältet framför kroppen, vilket gör det svårt att så hinder och fällor.

Ramar och höftbälten
Dessa minskar trycket på axlarna. Axelremmarna på en ryggsäck utövar tryck på huden, vilket kan mätas med kännare under remmarna. Axeltrycket är avsevärt lägre med en bärram som är fixerad vid ett brett, stadigt fästat höftbälte än med en bärram utan höftbälte.

Internal frame packs har stödjande strukturer (vanligen av metall) inuti säckens tyg och håller packningen närmare kroppens tyngdpunkt, medan external frame packs har den stödjande strukturen på utsidan av säcken, och säcken är som regel längre från kroppens tyngdpunkt.
Informationen är motstridig om huruvida internal frame packs har lägre energikostnader än external frame packs. 56,57. Det finns ingen skillnad i upplevd ansträngning mellan external and internal frame packs vid vandring på plan, jämn mark; 56 emellertid så är upplevd ansträngning lägre över kuperad terräng med internal frame packs.58



För ryggsäckar med och utan ramar så gäller att huvuddelen av obehaget verkar finnas i nacke och axelparti. För ryggsäckar med höftbälte är obehaget lokaliserat till midjepartiet och övre delen av benen. 36. Totalt sett upplevs mindre obehag när packningen i huvudsak bars med hjälp av höftbälte, jämfört med att bära lasten på axlarna.

Placeringen av lasten i ryggsäcken kan påverka energikostnaden och påverka kroppsmekaniken. I en studie kopplades högre energikostnader till en last som var lägre placerad på ryggen och längre från kroppen. Lägre energikostnader kopplades till laster som placerades högre i ryggsäcken och närmare kroppen. 61 Emellertid fann en annan studie ingen skillnad i energikostnad med liknande placering av lasten. 46

Både högre och lägre lastplacering leder till en framåtlutande kropp, men denna effekt är större för låg placering. Detta beror på att lägre last kräver mer kroppsrotation framåt runt höfter och vrister för att flytta fram packningens tyngdpunkt över fötterna.46,62

Placering av lasten högt i ryggsäcken tenderar att göra hållningen instabil i större utsträckning än låg placering, särskilt bland längre män, om man mäter graden av kroppssvängning vid stående med packning.63-64

Bärande av last på fötter, lår och i händerna
Packning kan bäras på andra ställen än torson, även om andra positioner på kroppen leder till en högre energiförbrukning. Last som bärs på fötterna resulterar i en energikostnad på fem till sju gånger mer än en motsvarande vikt buren på överkroppen.42,66. För varje kilogram som adderas till foten så ökar energiförbrukningen med 7% till 10%. 42,66-68. Detta indikerar att skodon bör vara så lätta som möjligt i förhållande till kraven på hållbarhet.

Last som bäres på låret resulterar i en energikostnad som är lägre än för fötterna, men större än för överkroppen. För varje kilo som adderas till låren ökar energikostnaden med ungefär 4%. 69,70. Jämfört med fötterna så utförs mindre mekaniskt arbete när lastvikten bärs på låren eftersom rotationsmotståndet för en kroppsdel runt en led påverkas mycket av avståndet från leden till kroppsdelens tyngdpunkt. Eftersom en vikt på låret är mycket närmare höften än en vikt på foten, så leder vikten på höften till mindre motstånd mot rotation runt höften än en vikt på foten. På grund av detta är inverkan på steget av last på låret minimal. 69


På motsvarande sätt leder bärande av last i händerna till en högre energikostnad än bärande på torson 34,43,71 och leder till större cardiovaskulär belastning 71,72. Att bära något i händerna är mer effektivt än att bära det på fötterna eftersom energikostnaden för att bära last på vristerna överstiger att bära last i händerna med fem eller sex gånger om handlasten bärs nära kroppen. 42. Detta beror sannolikt på det faktum att benpendling är en nödvändig del av gång medan armpendling är en sekundär aspekt av gång som kan reduceras kraftigt utan att gånghastigheten påverkas.

Remjustering
Även om det inte testats experimentellt är det rimligt att anta att växlande av lasten från en kroppsdel till en annan under en marsch kan förbättra soldatens komfort och medge att laster bärs under längre perioder. Att växla last uppnås hos vissa packningssystem genom olika former av remjustering. Remjustering kan förflytta lasten till andra muskler eller andra delar av tidigare belastade muskler. De låter också lokala kroppsdelar att ”återhämta” sig från trycket av lasten.


Vissa ryggsäckar har “bröstremmar” som är anslutna horisontellt till båda axelremmarna över mitten av bröstet. När bröstremmen dras åt drar den axelremmarna mot kroppens mittlinje så att trycket flyttas de yttre till de mer centrala delarna av kroppen. När bröstremmen spänns av rör sig axelremmarna utåt och belastningen flyttas till en yttre del av axlarna.

De flesta packningssystem med höftbälte och axelremmar har justeringar som låter mer av lasten att placeras på höfterna eller axlarna. Med hårdare åtdragna axelremmar placeras mer av belastningen på axlarna. Andra remjusteringar som flyttar belastningstryck, centrerar packningen och förbättrar stödet för ryggen kan ytterligare förbättra soldatens rörlighet och komfort.60

Fysisk träning och bärande av last
Lämpligt anpassad fysisk träning är en annan metod för at öka soldatens rörlighet. Att gå med en ryggsäck under flera veckor resulterar i en minskning av energikostnaden för att bära packningen,77. Australiensiska rekryter med hög initial aerobisk kapacitet förbättrade ytterligare sin aerobiska form genom regelbunden träning med ryggsäck. Lasten ökade progressivt under ett 11-veckors träningsprogram och förbättringar i aerobisk kapacitet liknade de som uppmättes hos en kontrollgrupp med traditionell träning i form av löpning.78

Könsskillnader
Jämfört med men så går kvinnor med kortare steg och högre stegfrekvens. När lasten ökar så minskar kvinnornas stegländ medan männens inte visar signifikanta förändringar. Med ökad last visar kvinnor en mer uttalad linjär ökning av den tid då båda fötterna är på marken (double support time) jämfört med. Skillnaderna mellan män och kvinnor består även när hänsyn tagits till kroppstorlek och kroppssammansättning.83 När män och kvinnor ombeds stå med internal och external frame ryggsäckar så föredrar 9 av 10 män internal frames, medan 8 av 10 kvinnor föredrog external frame.62

När män och kvinnor ombads genomföra en 10 km marsch på väg så snabbt som möjligt med laster på 18, 27 och 35 kg, var män i genomsnitt 21% snabbare, oavsett last. I frågeformulär kommenterade kvinnor oftare än män att axelremmarna var obekväma, höftbältena hade dålig passform och ryggsäcken var instabil. En oberoende förutsägelse av marschtid (där kön ingick i ekvationen) var axelbredden. Eftersom packningssystem har designats huvudsakligen utifrån manlig kroppsbyggnad så antyder dessa data att om hänsyn tas till kvinnors kroppsbyggnad i militära packsystem så är det möjligt att skillnaden i marschastighet mellan män och kvinnor minskar.84,85.

Olika faktorer som påverkar energikostnaden vid bärande av last
Studider genomförda på löpband under kortare perioder visar att energikostnaen ökar på ett systematiskt sätt med ökning av kroppsvikt, lastvikt, hastighet och lutning.86-90. Terrängtyp påverkar också energikostnaden. 91.92 Pandolf et al. 93 utvecklade Givonis och Goldmans 94 arbete för att utveckla en ekvation som kan förutse energikostnaden för att bära last.

Skavsår
Skavsår är den vanligaste skada som är kopplad till lastbärande. 104-107 Skavsår kan inträffa när små rörelser av foten i skodonet producerar skavande friktionskraft på huden. Vissa delar av skodonen utövar större tryck på huden än andra delar. Om fotrörelserna producerar tillräckliga skavscykler vid dessa tryckpunkter och om trycket är stort nog, bildas en blåsa.


Tung last har visat sig öka förekomsten av skavsår. 84,111,112 möjligen genom ökat tryck på huden och genom mer rörelse av foten inuti skodonet på grund av större framdrivande och bromsande krafter.48,49 Andra riskfaktorer för skavsår är tobaksbruk, dålig kondition och etnicitet. 105,113,114.Skavsårsförekomsten kan minskas genom att fötterna hålls torra, och detta kan uppnås genom (1) användningen av en innersstrumpa av polyester kombinerat med ytterstrumpor av ull eller ull/polypropylen, (2) antiperspirant som appliceras minst tre dagar före en marsch och sedan appliceras minst en gång per vecka, samt (3) regelbundna byten av strumpor.

Diskutera här på Utsidan
Här finns orginalartikeln på engelska