針織技術在醫用紡織品領域的應用與研究

張艷明

摘要：針織技術在醫用紡織品領域一直占據著重要位置，由于織物性能優良、原料應用范圍廣、成形性好、設計靈活，在醫用產品方面具有較強的競爭優勢。文章介紹了國內外研發的一些醫用針織品的實例，包括經編、圓緯機、橫機三大類產品，內容涉及其原料、織物結構、設計和編織工藝等。

關鍵詞：針織；醫用紡織品；應用

中圖分類號：TS186.5 文獻標志碼：A The Application of Knitting Technology in Medical Textiles and Related Research

Abstract： Knitting technology plays a significant role in the production of medical textiles. Knitted medical products have even stronger competitive superiority due to the following advantages， including excellent performance of the fabric， wide selection range of materials， good shaping possibility， and design flexibility. This article introduced some applied examples of knitted medical products developed at home and abroad in three major categories including warp-knitted， circular weft-knitted and flat weft-knitted by discussing their materials， structures， designs and knitting technologies.

Key words： knitting； medical textiles； application

醫用紡織品指大眾保健和醫療機構中病人治療用的各種紡織品，包括機織物、針織物、編織物和非織造布，其中非織造產品的比例超過60%，種類多為用即棄型的普通醫用紡織品，而機織、針織、編織產品所占份額雖少，但大多是高技術的醫用紡織品，如人造血管、醫用補片、組織工程支架等。和機織相比，針織技術有著許多特點和優勢，如織物結構較松、柔順性好、孔隙率高、結構設計靈活多變、可成形編織等，非常適用于高技術醫用紡織品。本文將按照經編技術、圓機緯編技術和橫機緯編技術的分類，介紹幾種具有代表性的醫用針織產品。

1 經編技術

1.1 經編間隔織物

經編間隔織物使用雙針床拉舍爾經編機，前后針床各自編織兩個表層織物，中間由間隔絲進行連接，形成三維立體結構，如圖 1 所示。兩針床之間的距離決定了織物厚度，機型不同厚度也不同，目前經編間隔織物的厚度可達1.5 ～ 60 mm，甚至更大。經編間隔織物的特點是結構穩定、質輕、吸濕導濕、彈性好、耐久性好、可循環使用，在醫療上主要用于防褥瘡床墊、手術臺墊、輪椅坐墊等。

長期臥床的病人容易產生褥瘡。經編間隔織物良好的透氣性和吸濕導濕性能夠防止熱量聚集，避免人體與織物接觸面的溫度過高，而且間隔層可以分散和降低人體產生的壓力，從而預防褥瘡。床墊的厚度根據使用要求來確定，間隔絲通常選用抗彎剛度較大的滌綸單絲，當間隔距離為40 mm時，選用直徑為0.19 ～ 0.20 mm之間的單絲比較合適。圖 2為床墊用間隔織物樣品。

外科大手術中病人可能要連續幾個小時不能動，長時間的壓迫會導致身體某些部位產生疼痛，這對手術過程而言會有一定潛在的危險性。用經編間隔織物做成的手術臺墊能夠有效地分散和減輕這種壓力。國外研究表明，這種手術臺墊的最佳間隔高度為 6 mm，可以降低作用在病人身體上的壓力達25%以上。而且織物可在洗滌、消毒后重復使用，既降低了使用成本，又符合當前的環保趨勢。

1.2 經編管狀織物

經編管狀織物可在雙針床經編機或小筒徑圓筒形經編機上進行編織，主要用于人造血管、血管外支架等產品。1.2.1 人造血管

人造血管用于替代原先狹窄、堅硬的病變血管。與緯編相比，經編人造血管的結構穩定性好，長期植入人體后不會發生過度擴張、脫絲、卷邊和脫散，且易于手術處理和縫合。與機織相比，經編人造血管的順應性較高、不易散邊，有利于提高植入后的長期通暢性。另外，經編人造血管在編織好后，一般會采用波紋化處理和高溫熱定形，在人造血管圓周方向產生波紋，從而增加血管的縱向延伸性和側向撓曲性，改善血管的順應性，如圖 3 所示。由于上述諸多優點，經編人造血管成為當今商品化的主要產品，也是目前臨床中應用最多的一種人造血管。

人造血管要求原料性能穩定、在人體內環境中長期不降解，因此多使用聚酯、聚四氟乙烯纖維。經編人造血管一般在雙針床經編機上進行編織，但是梳櫛的組成與普通雙針床經編機有所不同，需要有多把花梳櫛和地梳櫛。

1.2.2 血管外支架

血管外支架主要用于動脈血管硬化的自體靜脈移植手術，可延緩靜脈橋的再狹窄。大量研究表明，承受動脈壓力后靜脈橋血管過度擴張而引起的管壁損傷是造成靜脈橋內膜增生和粥樣硬化的首要原因，在靜脈橋血管周圍放置血管外支架可以防止靜脈橋過度擴張，提高靜脈橋的遠期通暢率。

金懿明等采用脫散性小的經編結構，在小筒徑圓筒形經編機上編織血管外支架。織物組織為開口經絨，原料為組織反應小、單絲抗張強度大、在生物體組織中強度保留率大的聚對二氧雜環己酮（PDS）單絲，支架直徑控制在 6 mm左右，圖 4 為支架樣品。與編織和緯編結構相比，經編結構最大的優點是脫散性小，手術中易縫合。endprint

1.3 經編網狀結構

經編網狀結構是經編方法的一大特色，其織物主要用于疝修補、心臟托持、吊帶懸吊等外科手術中。

1.3.1 疝修補網

疝氣是普外科的常見病和多發病。疝修補術是利用人工網片來修補并加強受損的疝氣缺口，要求永久植入人體。

傳統的疝修補網是合成纖維經編網，克重在60 ～ 120 g/ m2之間，相對較重，而且柔性也不夠。新型的疝修補網為聚丙烯單絲經編網孔織物，纖維上涂鍍鈦金屬（一種公認的非常好的生物兼容性材料）薄膜，構成專門用于外科手術的鈦網（TiMesh），網片內的空隙大于10 μm，有較強的抗感染能力，而且重量輕，標準型鈦網重35 g/m2，輕型的僅為16 g/m2，目前這類疝修補網基本都依賴進口，價格昂貴。國內正在進行鍍鈦金屬纖維的研究。圖 5 所示為一種疝修補經編網的結構照片。

1.3.2 心臟支撐裝置

心血管疾病的長期影響會造成慢性心衰竭，心臟變得越來越大，對心肌增加壓力。專利產品——心臟支撐裝置（CSD，Cardiac Support Device），由美國A-com Cardiovascular公司開發，它是一個按照心臟形狀裁剪縫制并熱定型而成的彈力經編網袋。織物所用原料為PET變形絲，采用經緞組織形成網眼結構，正反兩面平滑，容易在心臟的表面滑動，并通過來回滑動調整出最合適的支持力。CSD的彈力可將心衰竭患者的球形心臟重塑為健康的橢圓形。圖 6所示為CSD經編支撐裝置。

1.3.3 尿道懸吊吊帶

懸吊術是治療女性壓力性尿失禁的一種有效方法，懸吊術中所用的吊帶為經編網孔織物。目前市場上的大部分吊帶均由聚丙烯制成，TVT？與IVS？吊帶是應用較廣的大孔結構聚丙烯懸吊吊帶，前者由單絲聚丙烯組成，后者為復絲聚丙烯。相較而言，單絲網片的排異反應更少，感染率更低。吊帶療效不僅與原料形態相關，而且與組織結構也相關。研究表明，孔徑越大，吊帶的柔性越好，越不易引起周圍組織受損，而經編網眼結構在保證吊帶一定強度、彈性和耐久性的同時能夠獲得大孔形態。圖7（a）為孔徑600 μm經緞組織，圖7（b）為孔徑1 500 μm經平組織。

1.4 雙羅紋經平結構

雙羅紋經平是在雙羅紋式對位的雙針床經編機上編織的雙面經編結構，織物抗脫散性較好，可作為人工胸壁的支架材料。

人工胸壁用于腫瘤根治性切除手術后對大塊缺損胸壁的修復重建。人工胸壁要求材料在術后 3 個月的時間內具有較高強力，之后被人體吸收。可吸收纖維聚對二氧環己酮（PDS）在人體內吸收周期長達180天左右，是比較理想的胸壁缺損修復材料。經編織物可任意裁剪，纖維之間間隙較大，利于移植后新生組織細胞在人工胸壁上生長、繁殖。莊輝等選用直徑0.15 mm、線密度160 dtex的PDS單絲，在E18的拉舍爾型雙針床經編機上，采用雙羅紋經平結構進行編織，然后用甲殼胺漿液作為涂層劑對人工胸壁涂層，增加織物的硬挺度和抗菌消炎性，最終制成比機織平紋更符合要求的人工胸壁材料。

2 圓機緯編技術

2.1 緯編管狀結構

緯編管狀結構主要用做人體腔道內醫用支架，在人體管腔組織的修復、再生等方面起重要作用，組織為平針或平針添紗，在小口徑圓機上編織。腔道支架分為永久性和可降解兩大類，永久性支架主要是撐開狹窄的腔道起導流作用，可降解支架則主要用于腔道再生。

2.1.1 金屬內支架

金屬內支架為永久性支架，用于人體管腔狹窄或梗阻的治療，能將管腔狹窄處擴張成形，使管腔保持暢通。針織醫用金屬內支架采用新一代生物醫學工程材料——鎳鈦形狀記憶合金絲制成，它不僅生物相容性良好，而且具有形狀記憶功能。與編織等結構相比，針織醫用金屬內支架能均勻擴張，縱向柔順性好、易彎曲變形，與管腔接觸面積小、同質性好，而且緯編特有的脫散性可使其方便地形成各種不同長度。目前，這種內支架在德國、美國、瑞士、法國等均有臨床應用，國內除極少部分為手工制作外，基本依賴于進口。張佩華等在自行設計研制的小口徑針織圓緯機上使用醫用鎳鈦形狀記憶合金絲，采取雙針編織技術（即相鄰兩枚舌針同時編織一個大線圈），得到具有均勻線圈結構（線圈的針編弧和沉降弧長度相近，形態相似）的內支架，如圖 8 所示。

2.1.2 可降解支架

可降解支架在人體內能保持幾個星期到幾個月的強度，然后逐漸被人體組織所吸收，由于支撐力比金屬材料小，目前主要用于氣管等人體部分內管道的再生。

人工氣管支架可暫時替代被切除的氣管，維持管腔的暢通，便于氣管的再生。李毅等采用緯平針添紗結構，面紗為24 tex聚乙丙交酯PGLA長絲，地紗為30 tex醫用丙綸單絲，在專用小口徑單面圓緯機上進行編織，織成的管狀織物先經甲殼胺（C）涂層和干燥定形，再對內層涂覆醫用級聚氨酯（PU），然后在外層涂覆膠原蛋白/羥基磷灰石海綿體（C/ HA），最后經冷凍干燥、真空熱交聯、輻射滅菌，制成人工氣管支架。

2.2 緯平針結構

緯平針是針織物的基本結構，使用此結構的有牙周補片、心臟瓣膜縫合環等。

牙周補片（又稱牙周再生片）是一種用于治療牙周疾病的微孔膜片，可以引導牙周組織再生。目前使用的牙周再生片大多為國外進口，臨床效果以美國Gore公司和Impre公司生產的GTR生物膜為最好。國內尚處于研制階段。牙周再生片使用生物可降解的聚乙丙交酯（PGLA）和聚乙交酯（PGA）為原料，采用緯平針結構，在單面圓緯機上編織，然后用甲殼胺漿液或殼聚糖進行涂層，以增加織物的硬挺度和抗菌性，涂層后再經干燥、剪裁、定形、環乙烷滅菌消毒、封裝。

2.3 絎縫結構

絎縫結構是在上、下針分別進行單面編織形成的夾層中襯入不參加編織的緯紗，在有花紋的地方編織不完全羅紋或集圈形成絎縫，織物厚實、蓬松，尺寸穩定。利用此結構可開發具有天然抗菌抑菌功能的針織醫用敷料。endprint

敷料內層可用竹原纖維、殼聚糖等原料，緯平針編織，在使用過程中直接接觸傷口，除了吸收體液、附著藥物外還對傷口起著主要的抗菌抑菌作用；中間層可用竹原纖維、棉等原料，以襯緯形式喂入，主要是增加敷料厚度，增大敷料吸水量與抗菌抑菌的作用；表層可用竹原纖維、殼聚糖、棉等原料，通過集圈形成敷料外觀孔眼花紋，夾持和穩定 3 層組織結構，同時增加敷料的透氣性，最終形成 3 層復合針織物結構。剖面結構如圖 9 所示。

2.4 緯編間隔織物

圓緯機的間隔織物結構和經編類似，也是由聚酯或聚酰胺單絲作為間隔絲將兩片分開的織物連接起來而成，結構如圖10所示。兩層織物的間隔高度由圓機上針筒和針盤的相對高度決定，可在1.5 ～ 5.5 mm范圍內變化，變化范圍小于經編間隔織物。

圓機間隔織物已應用于床墊覆蓋材料上，采用機號18 ～32，筒徑106.68 cm（42英寸）的電子提花圓機進行編織。緯編間隔織物透氣性好、導濕吸濕、抗壓彈性好且彈性可控、溫度調節性好、抗水洗，能阻止皮膚表面形成濕熱系統，創造一個利于皮膚的微氣候系統。緯編間隔織物產品如圖11所示。

3 橫機緯編技術

由于橫機的可成形編織技術，其在醫用紡織品加工領域一直具有重要地位，可用來加工緊身繃帶和貼身服裝。除了在整形外科廣泛使用外，還用于殘肢護理和加工紡織植入體，特別是矯形器領域的新型醫用紡織品的發展和市場化對橫機針織業具有重大意義。

3.1 緯編襯經襯緯結構

在緯編地組織基礎上襯入不成圈的經紗和緯紗所形成，常用基礎組織為平針和羅紋。

3.1.1 平針襯經襯緯結構

該結構可用于放療支架的制作。放療支架應用于惡性腫瘤及其瘤床殘基的近距離放療，作為放射性同位素（又稱種子）的載體，便于控制放射劑量和實施手術，是一種極有發展前景的新型醫用紡織品。原料可選用膠原、聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚乙丙交酯（PGLA）等可降解的生物材料，首先在16錠編織機上制備若干菱形組織的導管，內徑1.0 mm，并用1.5%的甲殼胺漿液涂層后以70 ℃的溫度熱定形；然后使用具有專利技術的新型橫機，將制備好的導管作為襯經襯緯紗編織進去，得到針織襯管復合結構的放療支架。從織物正面到反面依次看到的是針編弧、襯緯管、襯經管、沉降弧，如圖12所示。

3.1.2 緯編雙軸向多層襯紗織物

該織物基礎組織為羅紋，其軸向襯紗為玻璃纖維等高性能纖維，羅紋捆綁紗一般為滌綸等普通纖維，也可采用玻璃纖維，結構如圖13所示。緯編雙軸向多層襯紗織物（Multilayered Biaxial Weft Knitted Fabrics，簡稱MBWK織物）具有良好的可成型性能，用于醫療時可制成符合人體形狀的骨科用夾板，例如手肘部和腳踝部。首先將織物用光敏樹脂進行復合，并根據人體受傷部位的形狀進行成型，然后用陽光或紫外（UV）光照射，光敏樹脂產生凝固，與織物一起固化成型，成型后的材料與受傷部位形狀一致，比普通條形夾板能更好地固定受傷部位。圖14是這種織物用樹脂一起固化成型的腳踝部成型夾板。

3.2 橫機間隔織物

橫機間隔織物的層間厚度為 5 ～ 25 mm，變化范圍小于經編間隔織物，大于圓緯機生產的間隔織物。

由于橫機的成形技術，使得橫機間隔織物能滿足最終的外形與編織要求，可用于繃帶和矯形器的生產。矯形器主要用于運動系統受傷患者和車禍傷員對關節和肌腱支撐支架的需求。例如，為了使膝蓋連接穩固，可在膝蓋部位編織網孔結構以襯入有機硅樹脂環，如圖15所示。隨著人口平均年齡的增長和運動受傷患者人數的增加，越來越多的人承受著關節、肌腱、肌肉或是脊柱損傷的痛苦，對關節和肌腱支撐支架的需求逐漸增加，功能性繃帶尤其是矯形器的需求量也會越來越大。

4 結語

針織技術在醫用紡織品領域的應用研究還很多，由于篇幅限制未一一介紹。針織技術是未來高技術醫用紡織品研究和應用的發展方向之一，特別是在組織工程學科中的細胞支架研究。從組織和器官的形狀及其所要求的力學特性來說，針織結構的細胞支架是當前常用、最合適的一種結構，也是最有發展前途的，將吸引更多的科研人員進行研究及探索。

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