压力袜保健及防护功能的研究与进展

郑玉婕，覃 蕊,2

(1.青岛大学 纺织服装学院，山东 青岛 266071； 2.生态纺织省部共建协同创新中心，山东 青岛 266071)

压力袜作为功能保健纺织品，在医疗领域与体育运动领域已经得到广泛应用。调查资料表明，欧美地区下肢静脉曲张的患病率接近30%，在中国，患慢性下肢静脉疾病的人数将近1亿，患病率高达8.89%，且每年新增发病率为0.5%～3.0%[1]。治疗下肢静脉疾病多采用加压疗法。1986年，Unna使用固定施压、压力袜和压力绷带疗法对慢性下肢静脉疾病进行治疗[2]。除了应用在医疗领域，穿着压力袜可在运动过程中减轻肌肉损伤和跟腱的牵引，对运动员起到较好的保护作用，Bovenschen等[3]测量了人体腿部在穿着梯度压力袜时体积尺寸变化，验证了运动者在运动后的腿部水肿及疲劳感可以通过穿着梯度压力袜得到缓解。Kévin Baige等[4]通过对穿着下肢紧身衣的运动员进行一系列实验，得出压力袜可提高身体的平衡能力。

虽然压力袜易于操作，治疗效果显著，然而仍存在一些问题，比如：压力袜梯度压力设计的合理性通常是在腿模上进行测试和判定，与实际人体下肢的肌肉压力分布有一定差异[5]。研究表明，市面上98%的医疗压力袜都不能产生令人满意的压力梯度分布，且其中54%以上的产品会产生倒梯度分布[6]，除此之外，压力袜的压力舒适性以及热湿舒适性也有待进一步改善。

近年来，国内外对压力袜的研究主要聚焦在压力袜的功能效果及医用辅助治疗、静态压力的分布以及压力模型的建立等方面，对压力袜动态压力分布研究较少[7]。本文通过对国内外有关压力袜的研究文献进行综述，概括了压力袜压力测量的方法，总结国内外对压力袜的研究进展，分析目前压力袜研究中存在的问题和不足，并提出进一步的研究方向。

1 压力袜概述

压力袜是一种具有保健和防护功能的纺织品，与我们平常所穿的袜子不同的是，压力袜有着更高的设计要求，如压力分布、舒适性能。压力袜的作用原理是在脚踝处建立最高支撑压力并逐渐往上压力递减，在小腿肚位置减到其压力最大值的70%到90%，在大腿处减到其压力最大值的25%到45%，即循序减压[8]。利用压力袜对下肢的这种作用方式，在医学中可利用其来改善和预防慢性下肢静脉疾病，在体育运动中则可以对脚踝、肌腱等处产生防护作用。

1.1 压力袜的压力等级与压力分布

压力袜的压力等级是根据施加于踝部的压力而定，通常分为轻、中、强、很强4个等级，穿着者可依据自身条件选择不同等级的压力袜。2009年，我国制定了有关压力袜的行业标准FZ/T 73031—2009《压力袜》，其中对压力袜的压力进行了规定，如表1所示。

表1 FZ/T 73031—2009规定的压力袜各测试部位压力值

FZ/T 73031—2009中有关压力的规定描述较简单，对压力袜的压力等级也没有进行划分，之后出台的YY/T 0853—2011《医用静脉曲张压缩袜》不仅对压力袜的等级进行了划分，而且对各压力等级下的压力范围进行了规定，这2个标准的压力测试都是在腿模上进行的。对于不同等级的压力袜，压力等级越高，对腿部施加的压力越大，人体所受到的压迫感和酸痛感也越明显。

压力袜的压力分布可分为静态压力分布和动态压力分布，标准的压力分布是由底端向上逐渐递减，以促进远端血液向心脏的回流。宫鲁蜀等[9]通过对中筒压力袜进行穿着实验，发现人体在静止时压力袜的压力分布符合规定的压力分布标准，但是当人体处于运动状态时，压力分布规律不再符合压力袜的压力梯度要求。Partsch H等[10]在2006年研究得出，压力袜选择的依据应该由人体所受到的实际压力分布和大小来确定，而不是压力等级，2012年又提出，不同生产商供应的产品，即使标注为同一压力等级，不同的人穿着后也会形成不同的的压力分布，因此穿着压力袜后的压力分布状态必须明确。

1.2 压力袜压力测量方法

对紧身服装进行压力测试可以为服装结构优化以及着装舒适性改良提供基础数据。压力袜产生的压力可以借助压力测量设备对模型或人体直接进行测量，还可采用理论推断以及数字模拟方法获得压力值[11]。测量压力的实验设备主要分为气压式和压力传感器式，2种测试方法操作简单，但是只能对某一点的压力值进行测试，无法测试具体某一接触面的压力值，且在压力点的选取方面具有一定的操作要求[12]。随着传感技术的发展，传感器与现代计算机辅助软件相结合，借助软件产生信号完成压力的测试功能，从而在服装压力测试过程中来实现对其控制和数据处理[13]。Ning J等[14]在测量绷带对人体产生的压力时采用了最新研制的智能套筒压力监测器，并比较了3种类型仪器的准确性。直接测量法操作方便、简单，但容易受到操作者及受试者生理和心理因素的影响，而且很难在多次重复实验下得到相同的结果。

利用软体假人测试压力是近几年兴起的服装压力测试方法，与直接测量法相比，软体假人间接测试方法可以避免由于受试者的心理因素和个体情况差异产生的影响，并可进行多次重复实验，提高结果的准确性。然而，软体假人在制作过程中只是模拟人体的构造和弹性，不同材料的使用容易使实验结果产生偏差。Swantko等[15]以男性短筒袜子为研究对象，使用压力测试仪分别测量短筒袜子对人体脚和模型脚的压力，并得出结论：穿在人脚上的短筒袜子的压力小于穿在模型脚上的短筒袜子的压力。因此，为了使软体假人更接近人体，还需不断改进软体假人的制作材料。

除了以上实际测量方法外，理论研究法和有限元法也是模拟服装压力及其分布的常用方式。这2种方式都以三维人体建模为基础，再通过计算机模拟或数学建模进行压力分布运算。其中，有限元法可将复杂的压力问题转化为简单的位移变化问题，是目前常用的压力模拟方法。Dai等[16]建立三维实体模型，用有限元法精确预测人体下肢与压力袜相互作用，结果表明，有限元模拟实验与客观测量的结论基本保持一致，证明了有限元模拟的有效性。

2 压力袜的功能性应用

2.1 压力袜在医疗保健方面的应用研究

公元前4世纪有资料记载，行军数天的罗马士兵意识到在腿部绑上紧箍可以减轻腿部疲劳[17]。中世纪时，医生们发现了压迫对身体产生的有益效果，他们使用压缩绷带、石膏敷料和狗皮制成系带长袜，并用来缓解腿部水肿[18]。随着19世纪中期弹性长袜的发展，以及Charles Goodyear于1839年发现了一种可以增加橡胶弹性和耐用性的硫化工艺，弹性压缩袜的使用越来越普及。1839年，医学博士Watson[19]提到一种弹性长袜在治疗一名患有特雷诺综合征的23岁妇女的静脉曲张时具有显著效果。然而，这种完全由橡胶线制成的长袜舒适性不佳，长期穿着会导致皮肤上汗液存留，穿脱困难。直到Jonathan Sparks申请了一种将棉花和丝绸缠绕在橡胶线上的方法的专利，弹性丝袜才变得舒适和流行[20]。

压迫疗法是慢性静脉功能不全患者的基本治疗方式。在日常工作活动中，低压弹性加压长筒袜可显著减少患者的心血管疾病症状。Gniadecka M等[21]研究发现，患有慢性静脉功能不全(CVI)和脂肪性皮肤硬化症的患者穿着压力袜时，用20 MHz超声波测量发现其皮内水肿有减少趋势。Arpaia G等[22]研究发现，压迫疗法可以改善静脉功能不全患者的生活质量。在临床上，患有下肢静脉曲张的病人可以通过穿戴压力袜来缓解病情，降低腿部溃疡复发的风险[23]，减轻患者的疼痛症状。据Anes等[24]研究，压力袜可以减少站立姿势下隐静脉的直径，可以预防浅表血栓性静脉炎，改善伤口愈合，减少疼痛、瘀伤和血肿。Granberry等[25]研究得出医用压力袜有助于腿部溃疡愈合，在腿围没有明显减少的情况下，应用轻度和中等程度的压迫可从脂肪皮肤硬化症患者的真皮中去除部分水肿，减少溃疡的产生。

压力袜增加了深静脉系统的血液流动，可迅速清除任何无意中进入深静脉系统的硬化溶液，从而防止深静脉系统的瓣膜受损[26]。对于静脉血栓栓塞症患者，长筒梯度压力袜可以和药物治疗相配合，来预防血栓后综合征[27]。在怀孕期间穿戴压力袜已被证实可以减少孕妇心率的体位变化，防止子宫血管综合征[28]。根据这些研究可以得出，怀孕期间穿着紧身衣可以预防或减少静脉功能不全疾病的发生。在妊娠30至40周的孕妇中，使用3 325 Pa分级压力袜可将主观不适感从82%降低至13%，并将水肿从75%降低至14%[29]。压力袜对于经常从事站立职业的人来说很有帮助，利用压力袜进行压迫治疗能够改善由于长期站立导致的腿部肿胀[30]，恢复正常的淋巴引流[31]。压力袜不仅可以在人体久站时发挥作用，Kinoshita 等[32]通过对人体久坐进行实验研究，得出压力袜能降低久坐引起的肌肉血容量减少、氧合水平下降等负面问题的产生。

2.2 压力袜在运动防护方面的应用研究

如今，压力袜等压力服装已广泛应用于健身和体育领域，运动员和健身爱好者穿着压力袜等紧身服装可以有效减少肌肉拉伸，进而防止受伤[33-34]。Ambaher等[35]研究发现，在踝关节处穿着压力服装热身后会导致皮肤温度升高，并且可使皮肤保持这个温度。此外，研究发现，压力袜有助于降低血乳酸，提高运动能力，并显著降低自主和诱发肌肉收缩特性的疲劳相关损伤，减少疲劳恢复时间[36-38]。MacRae等[39]研究发现，压力袜等压力服装在体育运动中可减弱肌肉振荡，提高关节意识，改变运动期间的最大耗氧量，改变局部血流和蛋白质或代谢物的清除率，减轻肌肉肿胀，减少运动后恢复期间的肌肉酸痛。Espeit[40]通过研究踝关节肌肉的H反射，进一步确定穿着压力袜对脊髓兴奋性的影响，结果表明压力袜可通过压迫皮肤有效降低脊髓运动神经元的兴奋性。

3 压力袜在应用过程中存在的问题及发展趋势

3.1 存在的问题

现有研究表明了压力袜具有医疗保健、运动防护等功能，其操作简单，功能效果明显，但压力袜在使用时还存在一些问题会使其防护功能及着装舒适性受到影响。

比如：①应用于医疗与运动方面的压力袜目前没有最佳的压力标准，缺乏科学的指导来实现安全有效的压迫疗法[41]；②压力袜在湿热条件下的舒适性差，在身体出汗后存在压力袜穿脱较困难；③压力袜对身体施加过大的压力会影响生理平衡和骨骼发育；④穿着压力袜时会导致行动不便，行动受到限制[42]；⑤压力袜大多为批量化生产，未能根据人体体型变化进行个性化生产，且大多数压力袜在着装后短时间内会出现应力衰竭现象。这些存在的问题及缺陷需要在压力袜的研发、设计和生产过程中不断完善。

3.2 压力袜发展趋势

3.2.1 定制化生产

压力袜想达到较好的保健防护效果需要在人体上有合适的压力分布。目前，压力袜的生产方式主要分为批量化生产和定制化生产，定制化即依据个体尺寸差异制作压力袜，可以解决消费者购买的压力袜与人体所能承受压力不匹配的问题。随着计算机技术的发展，压力袜的定制逐渐实现数字化，可通过3D虚拟设计建立人体着装模型[43]，运用仿真算法计算出具有规定压力分布的压力袜纸样参数。

由于个性化定制需要投入大量的人力、物力和财力，操作较复杂，目前，压力袜数字化定制技术尚不成熟，想要投入生产仍有待于研究人员进一步开发探索。

3.2.2 压力袜舒适性能的提升

压力袜的舒适性主要包括压力舒适性、热湿舒适性、接触舒适性。压力袜舒适性的改善可以通过材料创新、纱线编织工艺改良等来实现，如压力袜的热湿舒适性主要由织物面料液态水的传输功能决定，主要表现在润湿能力和芯吸能力，因此，织物面料的液态水传输功能越好，压力袜的热湿舒适性则越好[44]；压力袜的压力舒适性还受到纱线材料、结构以及拉伸性能等影响，从纱线微观结构方面进行深入研究，尝试解决压力袜随着多次拉伸产生应力衰竭的问题，可以有效改善其压力舒适性能。

近几年，新型材料的研发可改善压力袜的舒适性，如美国杜邦公司的Coolmax，此类纤维的吸湿排汗性能优异，未来在纤维原料研制方面不仅要考虑舒适性还要兼具良好的弹性。

3.2.3 压力袜动态压力分布的深入研究

压力袜的动态压力分布是进行压力袜研究和改良的重要方向，穿着压力袜时人体的压力分布不是一成不变的，当人体着装后处于运动状态或下肢姿势发生变化时，压力袜的压力分布也在变化，明确压力分布变化的机制才能使压力袜的结构设计更加合理，同时最大限度地发挥压力袜的防护性能。

压力袜动态压力的研究未来会更多的借助有限元建模法精细模拟着装后的人体动态压力分布，更好地解决在动态压力下如何使压力袜符合压力分布规律的问题，同时还要加大对动态压力测试装置的开发。

4 结束语

本文对压力袜的研究进展进行梳理，通过文献查阅可知，近年来学者们对压力袜、压力服装等方面的研究较关注。目前，有关压力袜的研究多集中在压力分布、不同姿势下压力袜的压力变化、利用有限元模拟穿着压力袜时下肢压力分布及变化等方面。研究表明，压力袜在医疗保健方面可以有效改善下肢疾病，在运动防护方面能减少运动后的恢复时间，减少肌肉拉伤。

压力袜目前仍存在一些不足之处需要进一步优化完善。如，有关压力袜的梯度压力分布还需要进行科学的设计，防止压力袜出现倒梯度压力分布；为了改善压力袜的热湿舒适性，需要对压力袜材料进行优化，以便于人体出汗时的穿脱；如脚踝等某些特定部位的压力分布还需进一步研究。