劉 藝，王永榮，b，劉銀星，倪 軍

(東華大學(xué) a.服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院; b.現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051)

在現(xiàn)代臨床應(yīng)用中，醫(yī)療襪是治療下肢靜脈曲張的重要輔助醫(yī)療器械，其能夠?qū)o脈曲張起到手術(shù)和藥物作用以外的治療效果，并且能顯著預(yù)防下肢靜脈曲張的病發(fā)[1]。其經(jīng)過科學(xué)設(shè)計(jì)的漸進(jìn)式壓力，由腳踝處向上漸次遞減，以收縮小腿肌肉并對(duì)血管腔加壓，加快血流速度，減少或驅(qū)走靜脈血在肢體遠(yuǎn)端的淤滯和積聚，從而通過防止血液向下逆流而改善靜脈充血，保護(hù)靜脈瓣膜，以達(dá)到預(yù)防及治療的目的[2-3]。

壓力服裝的尺寸若小于人體的凈體尺寸，穿著到人體后將產(chǎn)生不同程度的拉伸變形。人體相應(yīng)部位由于被束縛而產(chǎn)生一定的壓縮及形態(tài)變化，壓力服裝在與人體緊密貼合、相互作用中達(dá)到一種共同的形變程度，即定義為共偶變形[4]。醫(yī)療襪屬于壓力服裝范疇，其與人體腿部產(chǎn)生的共偶變形不僅與醫(yī)療襪的面料性能、結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與人體形態(tài)、解剖學(xué)結(jié)構(gòu)以及皮膚和皮下組織的力學(xué)性能有關(guān)。

人體動(dòng)作與身體運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出的不同程度的骨骼、肌肉、皮膚變化都會(huì)直接影響服裝在人體上的附著形態(tài)，特別是作為第三運(yùn)動(dòng)特征的皮膚會(huì)隨著人體各部位形變產(chǎn)生不均勻的伸縮，并最終將這些形變傳遞到服裝上。因此，測(cè)量計(jì)算腿部各部位圍度的形變量，從而尋求適應(yīng)這種變化的醫(yī)療襪的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和面料是醫(yī)療襪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[5]。對(duì)醫(yī)療襪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化并選用適當(dāng)?shù)拿媪?，能夠有效地提高醫(yī)療襪的治療功能和穿著舒適性[6]。

醫(yī)療襪在壓力性能方面的研究，主要可以分為三類：一是從面料角度研究醫(yī)療襪的壓力性能; 二是通過人體形變表征醫(yī)療襪的壓力性能; 三是通過生理指標(biāo)或靜脈變化來研究醫(yī)療襪的壓力性能。在第一類研究中，面料與人體體表接觸面的粗糙程度會(huì)影響到醫(yī)療襪與腿部的相對(duì)滑移量，進(jìn)而會(huì)影響醫(yī)療襪對(duì)人體下肢的壓力大小[7]。醫(yī)療襪的面料屬于針織面料，從腳踝到大腿，線圈的排列密度逐漸降低，穿著中會(huì)產(chǎn)生38%～72%的變形[8]。從面料的張力、剪切剛度和彎曲度等方面分析估測(cè)接觸壓力[9]。第二類研究中，文獻(xiàn)[10]從表面壓強(qiáng)和形變來表征醫(yī)療襪人體共偶變形或醫(yī)療襪的壓力性能，文獻(xiàn)[11]則通過三維人體掃描非接觸式法研究醫(yī)療襪的壓力分布情況。文獻(xiàn)[12]研究發(fā)現(xiàn)，醫(yī)療襪的壓力與人體下肢表面的曲率呈正相關(guān)，且在相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下穿著相同等級(jí)的醫(yī)療襪，當(dāng)拉伸條件相同時(shí)，曲率越大，則皮膚表面受到的壓力越大。在第三類研究中，針對(duì)穿著醫(yī)療襪下人體生理指標(biāo)(如深耳道溫度、心率和血壓等)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，穿著醫(yī)療襪時(shí)除了心率和血壓在不同的壓力作用下發(fā)生變化，其余指標(biāo)無明顯變化[13]。

國(guó)外對(duì)于壓力襪的研究始于20世紀(jì)90年代，而國(guó)內(nèi)開始得較晚，直至2000年后才出現(xiàn)關(guān)于這方面的研究報(bào)道，但研究的焦點(diǎn)都主要集中在壓力襪的治療效果上[14]，而對(duì)于醫(yī)療襪壓力分布和壓力對(duì)腿部皮膚和肌肉變形的研究尚處于起步階段。本文探究不同等級(jí)醫(yī)療襪在不同姿勢(shì)下對(duì)腿部不同部位圍度變化的影響，將有助于研究醫(yī)療襪的壓力分布及壓力襪對(duì)人體皮膚變形的影響，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和醫(yī)師在開發(fā)和臨床應(yīng)用醫(yī)療襪方面提供參考，為使用者選擇合適的醫(yī)療襪提供科學(xué)依據(jù)，還可為緊身類服裝的安全和舒適性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)測(cè)試對(duì)象

以6名在校女大學(xué)生為受測(cè)志愿者，標(biāo)準(zhǔn)的腿部測(cè)試位置如圖1所示。志愿者的身高為155～168 cm，體重為47～61 kg，其基本信息如表1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)腿部測(cè)試位置Fig.1 Standard test position of lower limb

表1 受測(cè)志愿者基本信息表Table 1 Anthropometric parameters of subjects cm

1.2 試驗(yàn)用醫(yī)療襪

本文試驗(yàn)選取醫(yī)院推薦的常用醫(yī)療襪品牌VARISAN，其為防滑型醫(yī)療襪，共分為3個(gè)壓力等級(jí)，基本信息如表2所示。

表2 醫(yī)療襪基本信息表Table 2 Basic information of medical stockings

1.3 測(cè)試方案

人體的姿勢(shì)變化和運(yùn)動(dòng)會(huì)使得某些部位發(fā)生變形和移位，導(dǎo)致局部受壓也發(fā)生變化[6]。此外，研究分析運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)以及在各種姿勢(shì)下身體皮膚的變形是設(shè)計(jì)具有良好適體性功能服裝的必要前提[8]。因此，穿著醫(yī)療襪時(shí)不同姿勢(shì)下腿部的形變程度是本次試驗(yàn)探究的重點(diǎn)。本文選取日常生活中的11個(gè)常用姿勢(shì)作為代表，測(cè)試志愿者穿著不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪時(shí)在這11個(gè)姿勢(shì)下腿部不同位置的圍度尺寸變化。腿部測(cè)試姿勢(shì)以及姿勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示[9]。

表3 腿部測(cè)試姿勢(shì)及姿勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Schematic illustration of different body postures

每名志愿者隨機(jī)穿著3個(gè)壓力等級(jí)的醫(yī)療襪，測(cè)量每名志愿者裸腿以及穿著3個(gè)不同等級(jí)的醫(yī)療襪的情況下11個(gè)姿勢(shì)、6個(gè)測(cè)量位置的圍度尺寸。

2 結(jié)果與分析

2級(jí)醫(yī)療襪下不同腿部位置在不同姿勢(shì)下的圍度變化如圖2所示。由圖2可知：當(dāng)受測(cè)志愿者穿著2級(jí)醫(yī)療襪時(shí)，不同姿勢(shì)中膝圍的波動(dòng)最大，其在靜臥屈膝時(shí)最大；膝下圍在踮腳站立時(shí)最大，正坐(即大腿與小腿的夾角為90°)時(shí)最小；小腿肚圍靜臥屈膝時(shí)最大，俯臥時(shí)最??；中腿圍、腿肚下圍、踝骨圍在不同姿勢(shì)下沒有明顯波動(dòng)。

中腿圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化如圖3所示。由圖3可以看出，在所有姿勢(shì)下，中腿圍均在1級(jí)壓力醫(yī)療襪下最大，在2級(jí)和3級(jí)壓力醫(yī)療襪下比較相近，由此說明相比較于2級(jí)、3級(jí)壓力醫(yī)療襪，1級(jí)壓力醫(yī)療襪對(duì)中腿部位的共偶變形作用小。在大部分姿勢(shì)下，中腿圍在2級(jí)壓力醫(yī)療襪下大于3級(jí)壓力醫(yī)療襪，但是，在自然站立、右腳踮起、左腳踮起和彎腰站立姿勢(shì)中，中腿圍在3級(jí)壓力醫(yī)療襪下比穿著2級(jí)壓力醫(yī)療襪時(shí)反而稍大，說明醫(yī)療襪的壓力等級(jí)大到一定程度，對(duì)中腿部分的共偶變形作用不明顯。出現(xiàn)中腿圍在1級(jí)壓力醫(yī)療襪下比裸腿情況下還要大的原因可能有3個(gè)方面：(1)1級(jí)壓力醫(yī)療襪的厚度對(duì)圍度的影響大于醫(yī)療襪的壓力對(duì)中腿部共偶變形的影響; (2)受測(cè)志愿者穿著醫(yī)療襪方式的差異; (3)受測(cè)志愿者在穿著時(shí)向上拉拽醫(yī)療襪導(dǎo)致脂肪向上堆積。

圖2 2級(jí)醫(yī)療襪下不同腿部位置在不同姿勢(shì)下的圍度變化Fig.2 Circumferences of different sections along lower limbs comparisons beneath secondary medical stockings in different body postures

圖3 中腿圍在不同姿勢(shì)和不同等級(jí)醫(yī)療襪下的變化Fig.3 Medial thigh circumference comparisons beneath different pressure levels in different body postures

小腿肚圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化如圖4所示。從圖4可以看出：在大部分姿勢(shì)下(除自然站立、伸腿坐姿及彎腰站立外)，小腿肚圍在2級(jí)壓力醫(yī)療襪下最大；在靜臥屈膝和靜臥時(shí)，不同等級(jí)壓力醫(yī)療襪下小腿肚圍差異最大，表現(xiàn)為1級(jí)壓力醫(yī)療襪下最小，2級(jí)壓力醫(yī)療襪下最大。

踝骨圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化如圖5所示。從圖5可以看出，在足底用力(微蹲、自然站立、踮腳站立)的情況下，足與小腿間的角度為90°即自然站立時(shí)，在穿著同等級(jí)醫(yī)療襪下，踝骨圍最大。踝關(guān)節(jié)由距小腿關(guān)節(jié)和距下關(guān)節(jié)兩個(gè)獨(dú)立的關(guān)節(jié)組成，連接小腿與足部。距小腿關(guān)節(jié)由腓骨和脛骨下端與距骨的關(guān)節(jié)組成，脛骨和腓骨下端形成關(guān)節(jié)窩，以容納一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)—距骨滑車[10]。由于滑車關(guān)節(jié)面前寬后窄，當(dāng)足背屈時(shí)，較寬的前部進(jìn)入窩內(nèi)，關(guān)節(jié)穩(wěn)定; 但在跖屈(足尖下垂，足背向小腿前面遠(yuǎn)離為踝關(guān)節(jié)的屈，亦稱跖屈)時(shí)，如走下坡路時(shí)滑車較窄的后部進(jìn)入窩內(nèi)，踝關(guān)節(jié)松動(dòng)且能作側(cè)方運(yùn)動(dòng)。由于腳踝處相較于其他部位脂肪較少，基本由骨骼構(gòu)成，所以醫(yī)療襪對(duì)其共偶變形的作用微乎其微，因此醫(yī)療襪的厚度和姿勢(shì)的變化對(duì)踝骨圍的大小起主導(dǎo)作用。

圖4 小腿肚圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化Fig.4 Calf circumference comparisons beneath different pressure levels in different body postures

圖5 踝骨圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化Fig.5 Ankle circumference comparisons beneath different pressure levels in different body postures

膝圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化如圖6所示。由圖6可知，在同等級(jí)壓力襪下，均有膝圍在自然站立時(shí)最小，微蹲時(shí)次之，正坐時(shí)最大。由此可得，雙腳均完全著地(自然站立、微蹲、正坐)時(shí)，膝圍大小與大腿和小腿夾角呈負(fù)相關(guān)，即夾角越小，膝圍越大。膝關(guān)節(jié)同踝關(guān)節(jié)類似，基本由骨骼構(gòu)成，所以醫(yī)療襪對(duì)其共偶變形的作用很小，醫(yī)療襪的厚度和姿勢(shì)的變化對(duì)膝圍的大小起主導(dǎo)作用。

圖6 膝圍在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下的變化Fig.6 Knee circumference comparisons beneath different pressure levels in different body postures

3 結(jié) 語(yǔ)

本文通過對(duì)腿部不同位置在不同姿勢(shì)和不同壓力等級(jí)醫(yī)療襪下圍度變化的探究，結(jié)果表明：2級(jí)和3級(jí)壓力醫(yī)療襪相對(duì)1級(jí)壓力壓療襪對(duì)中腿部分共偶變形作用明顯增大; 在足底用力的情況下(微蹲、自然站立、踮腳站立)，足與小腿間的角度為90°即自然站立時(shí)，踝骨圍越大; 雙腳均完全著地(自然站立、微蹲、正坐)時(shí)，膝圍大小與大腿和小腿夾角呈負(fù)相關(guān)，即夾角越小，膝圍越大。此次試驗(yàn)在不同姿勢(shì)下皮膚形變的基礎(chǔ)上分析醫(yī)療襪下腿部的共偶變形，可為產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和醫(yī)師在開發(fā)和應(yīng)用舒適的功能性的醫(yī)療襪提供參考，還可為緊身類服裝的安全和舒適性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李新陽(yáng). 保健壓力襪工藝與壓力分布的研究[D].杭州：浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，2015.

[2] 張斯雯，王文祖. 抗壓力襪的性能測(cè)試分析與試織[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，37(1): 46-50.

[3] 王永榮，李嘉怡，金枝，等. 不同路況中騎行者皮膚變形分析[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2016，37(9): 117-122.

[4] 東華大學(xué).基于非接觸式人體掃描的壓力服裝與人體共偶變形算法：104537183A[P]. 2015-04-22.

[5] 羅蘭，王建萍. 基于人體動(dòng)作捕捉的騎行運(yùn)動(dòng)腿部皮膚形變研究[J]. 浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，13(4): 39-43.

[6] 高雪梅. 女子貼體瑜伽運(yùn)動(dòng)褲結(jié)構(gòu)的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 上海：東華大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，2012.

[7] European Committee for Standardization (CEN).Non-active Medical Devices. Working Group 2 EVN12718: European Prestandard “Medical Compression Hosiery.” CEN TC 205. Brussels: CEN，2001.

[8] 王永榮，秦潔云，王敏，等. 壓力醫(yī)療襪的壓力性能測(cè)試與評(píng)價(jià)[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，41(1): 48-52.

[9] 王智，李紅. 壓力襪理論計(jì)算分析[J]. 國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2012，(12): 38-43.

[10] 朱力甦. 壓力襪的壓力性能測(cè)試與評(píng)價(jià)[D]. 上海：東華大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，2014.

[11] 東華大學(xué). 一種基于非接觸式三維人體掃描的服裝壓力分布預(yù)測(cè)方法：104376172A [P]. 2015-02-25.

[12] HAFNER J，BOTONAKIS I，BURG G. A comparison of multilayer bandage systems during rest，exercise，and over 2 days of wear time [J]. Arch Dermatol 2000，136(7): 857 -863.

[13] LIU R，T. LAO，KWOK Y. L，et al. Effects of compression legwear on body temperature，heart rate，and blood pressure following prolonged standing and sitting in women[J]. Fibers and Polymers，2010，11(1): 111-125.

[14] 周伏平. 著裝壓迫下的生理反應(yīng)研究[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，2009.