經編疝修補片工藝參數對其剛柔性的影響*

邵　洪　劉鵬碧　蔣金華,2　陳南梁,2

1. 東華大學紡織學院，上海 200021；2. 東華大學產業用紡織品教育部工程研究中心，上海 200021

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經編疝修補片工藝參數對其剛柔性的影響*

邵洪1劉鵬碧1蔣金華1,2陳南梁1,2

1. 東華大學紡織學院，上海 200021；2. 東華大學產業用紡織品教育部工程研究中心，上海 200021

摘要：探討三種結構經編疝修補片編織過程中牽拉密度對其縱向、橫向及45°方向抗彎剛度的影響，擬合出牽拉密度對縱向抗彎剛度的變化曲線，分析影響經編疝修補片剛柔性的主要因素，并結合醫生對經編疝修補片的主觀評價，確定合適的指標，用以評價經編疝修補片的剛柔性、明確經編疝修補片的設計方向。

關鍵詞：經編疝修補片，牽拉密度，抗彎剛度

疝，即指人體內某個臟器或組織離開其正常解剖位置，通過先天或后天形成的薄弱點、缺損或孔隙，進入另一部位[1]。常見的疝有臍疝、腹股溝直疝、斜疝等。疝作為普外科常見疾病，每年都有近百萬的病例，他們通過不同的手術方式進行治療，其中疝修補片無張力修補法因復發率小于1.5%，目前被普遍應用[2-5]。

本文所敘疝修補片是通過織造方法制得的、用于無張力疝修補的一種網片，其質量輕、厚度均勻、孔隙率合適，同時強度和剛度能滿足人體內植入補片的要求。目前，經編網片織物最為常見[6-7]。國內外對疝修補片的研究主要集中在機械性能和臨床應用方面，但從生產源頭探討其工藝參數和性能關系的較少。

剛柔性是經編疝修補片的一項重要性能參數，而生產工藝會顯著影響這項性能。本文就經編疝修補片工藝參數對其剛柔性的影響進行了探討，以期能為經編疝修補片的生產提供參考依據，進而提高經編疝修補片的設計水平[8]。

1研究現狀

1.1經編疝修補片的剛柔性

織物彎曲剛度和柔軟程度統稱為織物的剛柔性。其中，織物彎曲剛度是指織物抵抗其彎曲方向形狀變化的能力。

圖1是腹膜前疝修補術的示意圖。在腹壁切口疝手術中，經編疝修補片會放置于腹直肌前鞘與腹直肌之間，以及腹外斜肌筋膜與腹內斜肌之間[9]。手術后，植入的經編疝修補片會在腹內壓的作用下變形。因此，為減輕病患體內的異物感和疼痛感，經編疝修補片需要有較好的剛柔性，以順應腹壁活動及腹內壓力。

圖1　腹膜前疝修補術示意

但經編疝修補片的剛柔性并非越小越好。一般來說，織物的厚度越小，其剛柔性越小，但強度也會隨之變小。此外，過于柔軟的經編疝修補片也不利于手術操作。因此，研究經編疝修補片的剛柔性十分重要。

1.2剛柔性的評價

實際應用中還沒有統一的經編疝修補片剛柔性評價標準，且多數都是通過主觀感受來判斷其能否達到手術的手感要求，這使得當前經編疝修補片的市場較為混亂。

本文利用織物的抗彎剛度來評價經編疝修補片的剛柔性，具體測試方法為斜面懸臂法(圖2)。再根據織物抗彎剛度所得的具體數值，結合走訪醫院醫生的主觀感受，得出一套評價方案。

圖2　斜面懸臂法測試織物抗彎剛度示意

2材料與試驗

2.1客觀試驗

本文使用菱形網眼、圓形網眼和六角形網眼結構的經編疝修補片作為測試樣，它們皆為雙梳櫛一穿一空的變化經緞組織。各自的墊紗運動和線圈結構分別如圖3～圖6所示。原料皆為0.15 mm的進口醫用級PP單絲，并于機號為E12的潤源拉舍爾經編機上進行編織。每種結構都改變機上牽拉密度(分別為8、9、10、11、12橫列/cm)，各織出5種不同縱密的網眼結構織物，并在TOOTEN小型面料拉幅定型機上以140 ℃的溫度定型10 min。

圖3　經編疝修補片的墊紗運動

圖6　六角形網眼經編疝修補片線圈結構

再參照GB/T 18318—2001標準，沿縱橫向裁剪出25 mm×250 mm的經編疝修補片測試樣，采用斜面懸臂法測量經編疝修補片的縱向、橫向及45°方向的彎曲長度(圖2)。測試用斜面角度θ設定為41.5°，并根據式(1)計算出被測經編疝修補片的抗彎剛度：

G=mc3×10-3

(1)

式中：G——單位寬度經編疝修補片的抗彎剛度，mN·cm；

m——經編疝修補片的面密度，g/m2；

c——經編疝修補片的平均彎曲長度，其數值為l0的一半，cm。

此外，對經編疝修補片測試樣恒溫恒濕24 h后進行質量稱量，并使用YG141N型數字式織物厚度儀測量其厚度。

2.2主觀試驗

邀請上海市長征醫院普外科副主任醫師張劍就下列問題對這些經編疝修補片進行主觀評價：

(1) 相同牽拉密度的三種結構的經編疝修補片，剛柔性(即手感)有無區別，并優選出一種結構。

(2) 不同網眼大小的同種結構的經編疝修補片，剛柔性(即手感)有無明顯區別。

(3) 市場更歡迎何種類型的經編疝修補片。

3結果與討論

3.1客觀試驗

圖7為不同牽拉密度下所得菱形網眼、圓形網眼、六角形網眼結構的經編疝修補片正反面的抗彎剛度情況。

由圖7可知：

(1) 經編疝修補片的縱向抗彎剛度一般都大于橫向和45°方向的抗彎剛度，其中菱形網眼經編疝修補片反面的縱向抗彎剛度最高(可達9.5 mN·cm)。

(2) 除圓形網眼經編疝修補片縱橫向抗彎剛度相近外，其余兩種結構的經編疝修補片皆為縱向彎曲剛度大于橫向。這是因為，當織物的原料和厚度一致時，織物縱橫向抗彎剛度差異主要與縱橫向受力部位的不同有關。通常，縱向強力主要由成圈紗柱和襯緯紗承擔，而橫向強力僅由成圈紗的延展線和襯緯紗承擔。菱形網眼和六角形網眼結構的經編疝修補片，其成圈紗柱的承受力都大于成圈紗延展線的承受力，故而縱向彎曲剛度大于橫向。

圖7　經編疝修補片的抗彎剛度曲線

(3) 三種結構的經編疝修補片45°方向的抗彎剛度較縱橫向小，且正反面都在4 mN·cm以下。

(4) 經編疝修補片正面(即圈柱壓住圈弧和延展線的一面)和反面(延展線和圈弧壓住圈柱的一面)的縱向抗彎剛度值差異較大，且都為反面的縱向抗彎剛度大于正面，原因與反面存在延展線和圈弧，其粗糙程度大于正面有關。

3.1.1縱向抗彎剛度

對圖7中縱向抗彎剛度值進行曲線擬合，得到三種結構的經編疝修補片正反面縱向抗彎剛度的二次函數(表1)。

表1　經編疝修補片縱向抗彎剛度擬合所得二次函數

結合圖7中擬合的縱向抗彎剛度的二次函數曲線可知：三種結構的經編疝修補片的反面縱向抗彎剛度在相似的牽拉密度范圍(10～12 橫列/cm)內有最小值；曲線先下降與圈柱長度減小有關，后增加與織物厚度增加有關。

3.1.2橫向抗彎剛度

觀察圖7中三種結構的經編疝修補片的橫向抗彎剛度值發現，其整體均隨牽拉密度的增加而增加。

圖8為三種結構的經編疝修補片橫向抗彎剛度與厚度之間的關系，可以看出：橫向抗彎剛度基本隨經編疝修補片厚度的增加而增加，這說明織物延展線的長度是影響橫向抗彎剛度的主要因素，且近似呈線性關系。

3.1.345°方向抗彎剛度

測試經編疝修補片45°方向的抗彎剛度發現，由于裁剪會破壞其成圈圈柱和延展線，導致它們無法提供原來的支撐力，故而抗彎剛度較縱橫向小。

圖8　經編疝修補片橫向抗彎剛度、厚度與牽拉密度之間的關系

3.2主觀試驗

張劍醫生對經編疝修補片的評價：

(1) 相同牽拉密度的三種結構的經編疝修補片，手感并無太大區別，且在實際應用中醫生并不注重經編疝修補片的結構，而是更加注重經編疝修補片的硬挺度。

(2) 不同網眼大小的同種結構的經編疝修補片，當牽拉密度相差較大(如3橫列/cm)時，手感會有明顯的差異，但當牽拉密度相近時，手感無差異。

(3) 實際應用中，醫生更青睞于硬度大且質量小的經編疝修補片，因為硬度大醫生手術操作方便，質量小可減輕患者的異物感。

最后，張醫生優選出三種經編疝修補片，分別是牽拉密度為9橫列/cm的菱形網眼經編疝修補片、牽拉密度為9橫列/cm的圓形網眼經編疝修補片、牽拉密度為10橫列/cm的六角形網眼經編疝修補片。

4結論

(1) 經編疝修補片的結構對其抗彎剛度的影響較大。

(2) 牽拉密度與經編疝修補片的縱向抗彎剛度呈二次函數關系，且三種結構經編疝修補片的反面縱向抗彎剛度在10～12橫列/cm的牽拉密度范圍內，都存在一最小值。

(3) 縱橫向受力部位不同導致經編疝修補片縱橫向抗彎剛度差異明顯。

(4) 不同結構的經編疝修補片，客觀試驗結果與主觀評價基本一致，抗彎剛度能有效地評價織物的剛柔性。

(5) 剛柔性適合手術操作且質量相對輕便的經編疝修補片，更受醫生青睞。

參考文獻

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[7] 趙帥權，李倩雯. 醫用經編疝修補網片的設計與生產[J]. 產業用紡織品, 2014, 32(7): 33-38.

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Influences of warp-knitted hernia mesh’s process parameters on its flexural rigidity

ShaoHong1,LiuPengbi1,JiangJinhua1,2,ChenNanliang2

1. College of Textiles, Donghua University, Shanghai 201620,China;2. Engineering Research Center of Technical Textiles, Ministry of Education, Donghua University, Shanghai 201620,China

Abstract:The influences of draw-off densities during three kinds of structures’ warp-knitted hernia meshes’ knitting processes on the flexural rigidity of vertical, horizontal and 45°direction, were discussed. The draw-off densities to the flexural rigidity’ curves were simulated, and the main factors influenced on warp-knitted hernia meshes’ flexural rigidity were analyzed. Then combining with doctor’s subjective evaluation, appropriate indexes were used to evaluate flexural rigidity and confirm design direction of warp-knitted hernia meshes.

Keywords:warp-knitted hernia mesh, draw-off density, flexural rigidity

收稿日期：2015-07-01

作者簡介：邵洪，男，1990年生，在讀碩士研究生，研究方向為醫用紡織品 通信作者：陳南梁，E-mail:nlch@dhu.edu.cn

中圖分類號:TS186.1,TS101.4

文獻標志碼：A

文章編號：1004-7093(2016)05-0016-05

*東華大學碩士研究生創新資助項目(EG2015003)；中央高校基本科研業務費專項資金項目(2232015D3-01)；大學生創新性實驗項目(201410255024、201510255118)