过去一般学者专家都认为背部的毛病多与从事粗重的工作有关,如抬举重物,然而从流行病学的资料显示,坐姿所导致的背部病痛,其致病率并不亚于因从事粗重类型之工作所导致者。Mogora(1970)的报告指出,非坐着工作的作业人员其致病率为6~22%,而坐姿工作者其致病率亦在10~14%,两者相差无几。Rowe(1983)的背部病痛患者之病历统计指出,41%的患者乃属于粗重类型工作者,而43%的患者乃属于坐姿工作者。另Floyd(1986)指出矿工的致病率为69%,而坐姿工作者为 58%。张先发等(1996)对397名高中学生的调查发现青少年颈椎病患者约占学生总数的15.79%。归究这些疾病的发生与人们在工作时因低头、弯腰、耸肩、过度屈髋等不良姿势有极大的相关。王学昌(2002)发现传统桌椅的水平面结构,是导致上述不良姿势而引起颈肩腰背痛的重要原因。
当使用水平课桌面工作时,骨盆处于向后倾斜的位置,由于工作的需要(如写字、阅读等),使用者不得不低头、弯腰,使脊柱由生理自然状态的S形变为前屈的拱形;王学昌(2002)如果此时躯干挺直,保持直立坐姿,则因观察目标的视角较小而使之在视网膜上所成的像较小且产生较大形变,增加了眼睛的负担,容易导致视觉疲劳的发生。因此为了要减轻视觉负担,就必须增大颈屈以使视线与桌面垂直,如此胸腰部在一定程度上也代偿前屈,以减小颈屈角度,这加大了脊柱的拱形改变.使原在腹侧的重力线向前移动,增加了对脊柱的力臂,使其受力成倍地增加,导致颈肩、背部肌肉及韧带等必将承受更大的负荷,长久下来就会产生背部肌肉病痛等健康问题。
朱凤华等(1993)从人体工程学的角度考量,传统桌椅的水平面结构与其高度之间存在着矛盾。升高桌面虽可减小颈部前屈,但却使观察目标的视角减小而增加眼睛的负荷,且桌面过高会让使用者产生耸肩、上臂外展和前臂受到近侧桌缘的搁压,久之就易导致颈肩臂部不适;而降低桌面虽可使前臂免受这些影响,但为使眼睛放松,颈部又因而不得不往前倾,如此亦会产生腰酸背痛等问题。
国内学者赵国宗(1982)表示,从整形外科医学的观点,认为不正确的学校家具会造成学生的姿势伤害与视力不良;经观察分析国小学生上课情形,发现造成学生不良的「读视角度」与不平衡的脊椎弯曲的「坐姿角度」,其主要原因,是在水平面课桌上写字。他进一步指出当学童在水平桌面写字时,为了维持眼睛适当的距离及达到较舒适的视角,因此脊椎会产生多倍的弯曲。另外,透过观察学童在水平桌面写字的照片,会发现学童因姿势的不调和,而不断的转换写字姿势。但是此现象在倾斜的课桌面时,则会减少这种不安的状况。
何丽华(1995)表示若以演化的角度思考,人类从爬行到直立行走的转变,使脊柱由拱形进化为S形,因此使用水平面桌椅工作时,脊柱往往要前屈为拱形,这就相当于回到了300万年前的爬行时代。对于S形脊柱的现代人,拱形脊柱必然要增加脊柱自身及颈肩腰背部肌肉的负担,此和以其它工作者相比,自然更易发生驼背、脊柱侧弯、颈肩腰背疼痛等生理问题。
从上述相关文献资料所述,水平桌面对使用者所产生的负面生理影响,似乎都是导因于和视觉因素有关,尤其是使用者和工作目标间的视觉角度更是关键。当使用者不论是进行阅读或写字的活动,皆需要获得一个视觉角度才能看清楚目标物,而所谓视角是指能尽量和目标物(或工作)呈垂直关系,如此所看到的影像效果才会是最清楚又不会变形。所以在这个生理结构的需求下,因水平桌面能提供的视角往往是过小、不理想的,是以使用者只能以颈椎及背部的弯曲代偿方式来取得较佳的视角,因此就出现弯腰低头、耸肩、颈部过分前伸和前屈等现象。
当学生长期处在这些不良姿势下学习,不仅容易疲劳,罹患近视、驼背,还有一个更加严重的后果没有被人们重视,那就是这些学生在成年后将是颈椎病的高危险群。