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(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心，上海 200021

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經(jīng)編疝修補片工藝參數(shù)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(chǎn)業(yè)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(jīng)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(jīng)編疝修補片剛柔性的主要因素，并結合醫(yī)生對經(jīng)編疝修補片的主觀評價，確定合適的指標，用以評價經(jīng)編疝修補片的剛柔性、明確經(jīng)編疝修補片的設計方向。

關鍵詞：經(jīng)編疝修補片，牽拉密度，抗彎剛度

疝，即指人體內(nèi)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(fā)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(wǎng)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(nèi)植入補片的要求。目前，經(jīng)編網(wǎng)片織物最為常見[6-7]。國內(nèi)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(chǎn)源頭探討其工藝參數(shù)和性能關系的較少。

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

1研究現(xiàn)狀

1.1經(jīng)編疝修補片的剛柔性

織物彎曲剛度和柔軟程度統(tǒng)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(jīng)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(nèi)斜肌之間[9]。手術后，植入的經(jīng)編疝修補片會在腹內(nèi)壓的作用下變形。因此，為減輕病患體內(nèi)的異物感和疼痛感，經(jīng)編疝修補片需要有較好的剛柔性，以順應腹壁活動及腹內(nèi)壓力。

圖1　腹膜前疝修補術示意

但經(jīng)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(jīng)編疝修補片也不利于手術操作。因此，研究經(jīng)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(tǒng)一的經(jīng)編疝修補片剛柔性評價標準，且多數(shù)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(jīng)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(jīng)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(jù)織物抗彎剛度所得的具體數(shù)值，結合走訪醫(yī)院醫(yī)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(wǎng)眼、圓形網(wǎng)眼和六角形網(wǎng)眼結構的經(jīng)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(jīng)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(yī)用級PP單絲，并于機號為E12的潤源拉舍爾經(jīng)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(wǎng)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(jīng)編疝修補片的墊紗運動

圖6　六角形網(wǎng)眼經(jīng)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(jīng)編疝修補片測試樣，采用斜面懸臂法測量經(jīng)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(jù)式(1)計算出被測經(jīng)編疝修補片的抗彎剛度：

G=mc3×10-3

(1)

式中：G——單位寬度經(jīng)編疝修補片的抗彎剛度，mN·cm；

m——經(jīng)編疝修補片的面密度，g/m2；

c——經(jīng)編疝修補片的平均彎曲長度，其數(shù)值為l0的一半，cm。

此外，對經(jīng)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(shù)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(yī)院普外科副主任醫(yī)師張劍就下列問題對這些經(jīng)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(jīng)編疝修補片，剛柔性(即手感)有無區(qū)別，并優(yōu)選出一種結構。

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

(3) 市場更歡迎何種類型的經(jīng)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(wǎng)眼、圓形網(wǎng)眼、六角形網(wǎng)眼結構的經(jīng)編疝修補片正反面的抗彎剛度情況。

由圖7可知：

(1) 經(jīng)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(wǎng)眼經(jīng)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(wǎng)眼經(jīng)編疝修補片縱橫向抗彎剛度相近外，其余兩種結構的經(jīng)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(wǎng)眼和六角形網(wǎng)眼結構的經(jīng)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(jīng)編疝修補片的抗彎剛度曲線

(3) 三種結構的經(jīng)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(jīng)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(jīng)編疝修補片正反面縱向抗彎剛度的二次函數(shù)(表1)。

表1　經(jīng)編疝修補片縱向抗彎剛度擬合所得二次函數(shù)

結合圖7中擬合的縱向抗彎剛度的二次函數(shù)曲線可知：三種結構的經(jīng)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(nèi)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(jīng)編疝修補片的橫向抗彎剛度值發(fā)現(xiàn)，其整體均隨牽拉密度的增加而增加。

圖8為三種結構的經(jīng)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(jīng)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(jīng)編疝修補片45°方向的抗彎剛度發(fā)現(xiàn)，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(jīng)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(yī)生對經(jīng)編疝修補片的評價：

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

(2) 不同網(wǎng)眼大小的同種結構的經(jīng)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(yī)生更青睞于硬度大且質量小的經(jīng)編疝修補片，因為硬度大醫(yī)生手術操作方便，質量小可減輕患者的異物感。

最后，張醫(yī)生優(yōu)選出三種經(jīng)編疝修補片，分別是牽拉密度為9橫列/cm的菱形網(wǎng)眼經(jīng)編疝修補片、牽拉密度為9橫列/cm的圓形網(wǎng)眼經(jīng)編疝修補片、牽拉密度為10橫列/cm的六角形網(wǎng)眼經(jīng)編疝修補片。

4結論

(1) 經(jīng)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(jīng)編疝修補片的縱向抗彎剛度呈二次函數(shù)關系，且三種結構經(jīng)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(nèi)，都存在一最小值。

(3) 縱橫向受力部位不同導致經(jīng)編疝修補片縱橫向抗彎剛度差異明顯。

(4) 不同結構的經(jīng)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(jīng)編疝修補片，更受醫(yī)生青睞。

參考文獻

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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(yī)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(chuàng)新資助項目(EG2015003)；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金項目(2232015D3-01)；大學生創(chuàng)新性實驗項目(201410255024、201510255118)