经编疝修补片工艺参数对其刚柔性的影响*

邵　洪　刘鹏碧　蒋金华,2　陈南梁,2

1. 东华大学纺织学院，上海 200021；2. 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心，上海 200021



经编疝修补片工艺参数对其刚柔性的影响*

邵洪1刘鹏碧1蒋金华1,2陈南梁1,2

1. 东华大学纺织学院，上海 200021；2. 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心，上海 200021

摘要：探讨三种结构经编疝修补片编织过程中牵拉密度对其纵向、横向及45°方向抗弯刚度的影响，拟合出牵拉密度对纵向抗弯刚度的变化曲线，分析影响经编疝修补片刚柔性的主要因素，并结合医生对经编疝修补片的主观评价，确定合适的指标，用以评价经编疝修补片的刚柔性、明确经编疝修补片的设计方向。

关键词：经编疝修补片，牵拉密度，抗弯刚度

疝，即指人体内某个脏器或组织离开其正常解剖位置，通过先天或后天形成的薄弱点、缺损或孔隙，进入另一部位[1]。常见的疝有脐疝、腹股沟直疝、斜疝等。疝作为普外科常见疾病，每年都有近百万的病例，他们通过不同的手术方式进行治疗，其中疝修补片无张力修补法因复发率小于1.5%，目前被普遍应用[2-5]。

本文所叙疝修补片是通过织造方法制得的、用于无张力疝修补的一种网片，其质量轻、厚度均匀、孔隙率合适，同时强度和刚度能满足人体内植入补片的要求。目前，经编网片织物最为常见[6-7]。国内外对疝修补片的研究主要集中在机械性能和临床应用方面，但从生产源头探讨其工艺参数和性能关系的较少。

刚柔性是经编疝修补片的一项重要性能参数，而生产工艺会显著影响这项性能。本文就经编疝修补片工艺参数对其刚柔性的影响进行了探讨，以期能为经编疝修补片的生产提供参考依据，进而提高经编疝修补片的设计水平[8]。

1研究现状

1.1经编疝修补片的刚柔性

织物弯曲刚度和柔软程度统称为织物的刚柔性。其中，织物弯曲刚度是指织物抵抗其弯曲方向形状变化的能力。

图1是腹膜前疝修补术的示意图。在腹壁切口疝手术中，经编疝修补片会放置于腹直肌前鞘与腹直肌之间，以及腹外斜肌筋膜与腹内斜肌之间[9]。手术后，植入的经编疝修补片会在腹内压的作用下变形。因此，为减轻病患体内的异物感和疼痛感，经编疝修补片需要有较好的刚柔性，以顺应腹壁活动及腹内压力。

图1　腹膜前疝修补术示意

但经编疝修补片的刚柔性并非越小越好。一般来说，织物的厚度越小，其刚柔性越小，但强度也会随之变小。此外，过于柔软的经编疝修补片也不利于手术操作。因此，研究经编疝修补片的刚柔性十分重要。

1.2刚柔性的评价

实际应用中还没有统一的经编疝修补片刚柔性评价标准，且多数都是通过主观感受来判断其能否达到手术的手感要求，这使得当前经编疝修补片的市场较为混乱。

本文利用织物的抗弯刚度来评价经编疝修补片的刚柔性，具体测试方法为斜面悬臂法(图2)。再根据织物抗弯刚度所得的具体数值，结合走访医院医生的主观感受，得出一套评价方案。

图2　斜面悬臂法测试织物抗弯刚度示意

2材料与试验

2.1客观试验

本文使用菱形网眼、圆形网眼和六角形网眼结构的经编疝修补片作为测试样，它们皆为双梳栉一穿一空的变化经缎组织。各自的垫纱运动和线圈结构分别如图3～图6所示。原料皆为0.15 mm的进口医用级PP单丝，并于机号为E12的润源拉舍尔经编机上进行编织。每种结构都改变机上牵拉密度(分别为8、9、10、11、12横列/cm)，各织出5种不同纵密的网眼结构织物，并在TOOTEN小型面料拉幅定型机上以140 ℃的温度定型10 min。

图3　经编疝修补片的垫纱运动

图6　六角形网眼经编疝修补片线圈结构

再参照GB/T 18318—2001标准，沿纵横向裁剪出25 mm×250 mm的经编疝修补片测试样，采用斜面悬臂法测量经编疝修补片的纵向、横向及45°方向的弯曲长度(图2)。测试用斜面角度θ设定为41.5°，并根据式(1)计算出被测经编疝修补片的抗弯刚度：

G=mc3×10-3

(1)

式中：G——单位宽度经编疝修补片的抗弯刚度，mN·cm；

m——经编疝修补片的面密度，g/m2；

c——经编疝修补片的平均弯曲长度，其数值为l0的一半，cm。

此外，对经编疝修补片测试样恒温恒湿24 h后进行质量称量，并使用YG141N型数字式织物厚度仪测量其厚度。

2.2主观试验

邀请上海市长征医院普外科副主任医师张剑就下列问题对这些经编疝修补片进行主观评价：

(1) 相同牵拉密度的三种结构的经编疝修补片，刚柔性(即手感)有无区别，并优选出一种结构。

(2) 不同网眼大小的同种结构的经编疝修补片，刚柔性(即手感)有无明显区别。

(3) 市场更欢迎何种类型的经编疝修补片。

3结果与讨论

3.1客观试验

图7为不同牵拉密度下所得菱形网眼、圆形网眼、六角形网眼结构的经编疝修补片正反面的抗弯刚度情况。

由图7可知：

(1) 经编疝修补片的纵向抗弯刚度一般都大于横向和45°方向的抗弯刚度，其中菱形网眼经编疝修补片反面的纵向抗弯刚度最高(可达9.5 mN·cm)。

(2) 除圆形网眼经编疝修补片纵横向抗弯刚度相近外，其余两种结构的经编疝修补片皆为纵向弯曲刚度大于横向。这是因为，当织物的原料和厚度一致时，织物纵横向抗弯刚度差异主要与纵横向受力部位的不同有关。通常，纵向强力主要由成圈纱柱和衬纬纱承担，而横向强力仅由成圈纱的延展线和衬纬纱承担。菱形网眼和六角形网眼结构的经编疝修补片，其成圈纱柱的承受力都大于成圈纱延展线的承受力，故而纵向弯曲刚度大于横向。

图7　经编疝修补片的抗弯刚度曲线

(3) 三种结构的经编疝修补片45°方向的抗弯刚度较纵横向小，且正反面都在4 mN·cm以下。

(4) 经编疝修补片正面(即圈柱压住圈弧和延展线的一面)和反面(延展线和圈弧压住圈柱的一面)的纵向抗弯刚度值差异较大，且都为反面的纵向抗弯刚度大于正面，原因与反面存在延展线和圈弧，其粗糙程度大于正面有关。

3.1.1纵向抗弯刚度

对图7中纵向抗弯刚度值进行曲线拟合，得到三种结构的经编疝修补片正反面纵向抗弯刚度的二次函数(表1)。

表1　经编疝修补片纵向抗弯刚度拟合所得二次函数

结合图7中拟合的纵向抗弯刚度的二次函数曲线可知：三种结构的经编疝修补片的反面纵向抗弯刚度在相似的牵拉密度范围(10～12 横列/cm)内有最小值；曲线先下降与圈柱长度减小有关，后增加与织物厚度增加有关。

3.1.2横向抗弯刚度

观察图7中三种结构的经编疝修补片的横向抗弯刚度值发现，其整体均随牵拉密度的增加而增加。

图8为三种结构的经编疝修补片横向抗弯刚度与厚度之间的关系，可以看出：横向抗弯刚度基本随经编疝修补片厚度的增加而增加，这说明织物延展线的长度是影响横向抗弯刚度的主要因素，且近似呈线性关系。

3.1.345°方向抗弯刚度

测试经编疝修补片45°方向的抗弯刚度发现，由于裁剪会破坏其成圈圈柱和延展线，导致它们无法提供原来的支撑力，故而抗弯刚度较纵横向小。

图8　经编疝修补片横向抗弯刚度、厚度与牵拉密度之间的关系

3.2主观试验

张剑医生对经编疝修补片的评价：

(1) 相同牵拉密度的三种结构的经编疝修补片，手感并无太大区别，且在实际应用中医生并不注重经编疝修补片的结构，而是更加注重经编疝修补片的硬挺度。

(2) 不同网眼大小的同种结构的经编疝修补片，当牵拉密度相差较大(如3横列/cm)时，手感会有明显的差异，但当牵拉密度相近时，手感无差异。

(3) 实际应用中，医生更青睐于硬度大且质量小的经编疝修补片，因为硬度大医生手术操作方便，质量小可减轻患者的异物感。

最后，张医生优选出三种经编疝修补片，分别是牵拉密度为9横列/cm的菱形网眼经编疝修补片、牵拉密度为9横列/cm的圆形网眼经编疝修补片、牵拉密度为10横列/cm的六角形网眼经编疝修补片。

4结论

(1) 经编疝修补片的结构对其抗弯刚度的影响较大。

(2) 牵拉密度与经编疝修补片的纵向抗弯刚度呈二次函数关系，且三种结构经编疝修补片的反面纵向抗弯刚度在10～12横列/cm的牵拉密度范围内，都存在一最小值。

(3) 纵横向受力部位不同导致经编疝修补片纵横向抗弯刚度差异明显。

(4) 不同结构的经编疝修补片，客观试验结果与主观评价基本一致，抗弯刚度能有效地评价织物的刚柔性。

(5) 刚柔性适合手术操作且质量相对轻便的经编疝修补片，更受医生青睐。

参考文献

[1] 陈刚，姜涛. 疝补片的外科应用[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2009, 13(34): 6785-6788.

[2] ARROYO A, PEREZ F, SERRANO P, et al. Is prosthetic umbilical hernia repair bound to replace primary herniorrhaphy in the adult patient[J].Hernia, 2002, 6(4):175-177.

[3] MEMON A A, SIDDIQUI F G, ABRO A H, et al. Management of recurrent inguinal hernia at a tertiary carehospital of Southern Sindh, Pakistan[J]. World Journal of Surgery, 2013, 37(3): 510-515.

[4] RIAZ A A, ISMAIL M, BARSAM A, et al. Mesh erosion into the bladder: A late complication of incisional hernia repair. A case report and review of the literature[J]. Hernia, 2004, 8(2): 158-159.

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[6] 姜慧霞，郭兴峰. 外科疝修补网及其材料[J]. 产业用纺织品, 2008,26 (4): 36-38.

[7] 赵帅权，李倩雯. 医用经编疝修补网片的设计与生产[J]. 产业用纺织品, 2014, 32(7): 33-38.

[8] 刘晓明，陈南梁，冯勋伟. 经编网格织物工艺参数对强力的影响[J]. 针织工业, 2007(6): 20-22.

[9] 骆衍新，黄奕华. 无张力疝修补技术进展[J]. 中国实用外科杂志, 2008，28(4): 295-296.

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

作者简介：邵洪，男，1990年生，在读硕士研究生，研究方向为医用纺织品 通信作者：陈南梁，E-mail:nlch@dhu.edu.cn

中图分类号:TS186.1,TS101.4

文献标志码：A

文章编号：1004-7093(2016)05-0016-05

*东华大学硕士研究生创新资助项目(EG2015003)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(2232015D3-01)；大学生创新性实验项目(201410255024、201510255118)