文献引用格式：龚达开,谭鹏飞,吴鹏飞,等.医用压力袜的应用研究现况与未来发展[J].纺织科学研究,2024,(12):37-41.
医用压力袜的应用研究现况与未来发展
龚达开1ab,2，谭鹏飞1ab,2，吴鹏飞3,4，谭淋1ab,2*
（1. 四川大学 a.轻工科学与工程学院; b. 纺织行业医护用生物质纤维重点实验室，四川 成都 610065；
2. 宜宾四川大学产业技术研究院，四川 宜宾 644000；3. 中国纺织科学研究院有限公司，北京 100025；4. 生物源纤维制造技术国家重点实验室，北京 100025）
摘要：慢性静脉疾病（CVD）的广泛流行使其成为一个重大的公共卫生问题。医用压力袜作为治疗与护理该疾病的有效手段之一，近年来受到研究人员、医护人员以及患者群体的广泛关注。文章对医用压力袜的发展与应用现况进行了简要综述，对比了传统压力袜和功能压力袜的不同，并基于此提出了适用于CVD患者的功能压力袜未来发展的初步建议。
关键词：慢性静脉疾病；医用压力袜；形状记忆压力袜
基金项目:国家自然科学基金（52073186）、生物源纤维制造技术国家重点实验室开放课题（SKL202320）
前言
慢性静脉疾病（Chronic Venous Disease，CVD）当前在国内外已经非常普遍，尤其在中老年人中的发病率极高。据报道，全球18~64岁年龄段的人群中，约2%患有CVD；而对于65岁以上的老人，这一比例高达4%[1]。因此，CVD患者的护理与治疗早已是一项沉重的社会经济负担和重大公共卫生问题。CVD患者若不及时进行有效的护理和治疗，将会引发非常严重的静脉曲张、静脉性溃疡、慢性功能不全等多种症状[2]（见图1）。
目前，针对CVD患者的日常护理主要有4种方式：物理运动、缺陷静脉消除、药物干预以及压力治疗。毋庸置疑，静脉结扎术虽然能有效缓解病情，但可能会引发一系列并发症，同时手术过程也会给患者带来更多痛苦[3]。药物对静脉疾病有治疗作用，但潜在的副作用无法忽视[4-5]。因此，方便快捷、疗效显著的压力疗法被患者普遍接受，在缓解慢性疾病症状方面发挥着举足轻重的作用[6-7]。
在压力治疗中，可提供的压力大小是治疗成功的关键，施加压缩的主要方法是绷带、长袜和间歇气动压缩（IPC）[8]。对于需要频繁换药的患者，建议在治疗静脉溃疡和控制水肿的治疗阶段使用绷带[9]。绷带对于那些不能使用压缩袜或皮肤脆弱的患者更为实用。在治疗周围性水肿时，压缩绷带通常比局部敷料更有用。然而，绷带压迫的缺点是，即使由经验丰富的专业人员施加压力，患者仍会因不适感而降低治疗依从性[10]。医用压力袜则与绷带不同，长袜产生的压力几乎不依赖于使用它的人，但患者必须根据自身病情选择适当压缩等级的压力袜进行治疗[11]。IPC适用于不能忍受压迫包扎、小腿肌肉功能降低或踝关节活动受限，以及其他形式的与压迫治疗相矛盾的患者[12]。在这项技术中，装置依次充气和放气，以模拟小腿肌肉正常循环的动作。然而，该技术也存在一些缺点，包括成本高、体积大、噪音大，需要外加电源等[13]。因此，压力袜成为在压力疗法中最受青睐的方式。压力袜的性能主要由其纤维材料与织物结构决定，故而，性能优异的纤维材料、优化的编织结构是新型压力袜开发的重要基础[14]。
1 压力袜的研究进展
1.1 压力袜的组成
目前医用压力袜的制造过程中使用了多种纤维材料，主要包括：1）具有良好耐磨性和弹性的聚酯纤维，常用于压力袜的外层；2）具有较高强度和韧性的尼龙，能够给压力袜提供必要的支撑力[15]；3）弹性极佳的氨纶，能够使压力袜贴合腿部，保证有效的压力分布；4）提供舒适感和透气性的棉纤维，主要用于紧贴皮肤的内层，同时还可减少皮肤刺激；5）具备抗菌特性的银离子纤维，能够减少异味和不适[16]。
1.2 传统压力袜
由于可以采用不同的包覆方法（如单包覆、双包覆、包芯、针覆、扭芯和喷气包覆）进行生产，传统的压力袜制备大多采用异质纱线，而具有芯鞘结构的复合弹性体纱线是确保织物具有医用压缩功能的关键要素。该方法通常是将天然或合成长丝纤维（如棉、聚酰胺、聚酯）包裹在可拉伸芯（如乳胶或聚氨酯）周围，以此制备出具有特定厚度、张力和刚度的压缩织物。然而，传统压力袜仅能提供单一的压缩功能，随着人们对身体健康重视程度的提升，已无法满足当前的发展需求。因此，具备更多功能性的压力袜逐渐被开发出来[8]。
Nichifor等人通过β-环糊精和曲克芦丁与丙烯酰氯的反应合成了丙烯酰单体，并将其接枝在由尼龙66和聚氨酯纤维制成的针织材料上，开发出了一种既能提供优异压缩性，又能提供持续的静脉扩张和止血特性的多功能生物活性纺织品。然而，尼龙与聚氨酯组合的织物柔软性和吸湿性能不佳，对穿戴压力袜的舒适程度产生了一定影响。鉴于此，Nergis等人通过在弹性纤维/尼龙复合结构中引入棉纤维，制备出一种II级医用压力袜，有效地提升了压力袜的舒适度和透气性，显著提升了患者的穿戴体验[15]。Jamshaid等人通过改变编织方式得到了一系列不同结构的压力袜，并通过实验证实，不同的编织结构对织物的人体工程学、舒适性和功能性均会产生显著的影响。该研究为生产厂家优化压力袜的性能提供了一种实用的方法[17]。
目前大部分压力袜基本都只能提供一次性压力，不能根据实际情况满足多样化需求。此外，已报道的压力袜压力变化范围较窄（20~40 mmHg），对于部分轻症与重症患者并不适用，其原因在于压力袜主要采用普通弹性纤维或锦纶等织造，本身不具备压力调控性能，仅可通过单纯的尺寸与厚度来定向赋予特定压力[18]。同时，随着腿部肿胀的消退，压力会随着时间的推移而减少，压力袜材料的内应力也是如此[19]。绷带应力的松弛和肢体肿胀的减轻，会使界面处的压力减小。此外，压力袜中的纤维或纱线的粘弹性都会影响织物结构中内应力的松弛，几乎所有压力袜的压力下降都是不可避免的。因此，一旦压力降至所需水平以下，就必须更换新的压力袜[20-21]。基于此，Moein等人设计出了一种由形状记忆合金（SMA）丝构成的压力袜，其可通过外加电流的方式按需调节压力的大小，但其压力增加量十分有限，且在调节过程中还需要外加电源，这极大地增加了压力袜使用过程中的繁琐程度，所以将SMA引入压力袜应用并非是最佳选择[22]。
1.3 形状记忆压力袜
压力记忆是形状记忆高分子（Shape Memory Polymers，SMPs）近年来备受关注的一种独特现象。常规的SMPs研究重点主要在于材料形状的记忆，如单一形状记忆循环，包括环境因子刺激后的形变、刺激因子撤出后的形状固定以及再刺激后的形状回复[23]。压力记忆则是基于SMPs的赋形与定形，更强调形变产生和压力储存，而压力的变化可通过刺激形状的环境因子来调控，即遵循开关-弹簧框架模型[24]。若可通过外在刺激开关的闭合与打开（如温度的降低与升高）来控制弹簧的形变量（压力储存量）及其形变速度（压力响应速率），进而可实现SMPs储存的弹性压力以不同的速率和强度进行动态控释（Laplace定律），无疑能够更好地满足CVD护理在压力方面的需求[25]（见图2）。更重要的是，SMPs在纺织应用中有许多突出的优势。例如，开关温度可以定制，并且可以通过分子设计设定在体温附近；具有优越的可加工性；具有可控制的机械性能；具有高形变性和可恢复性[26]。
随着研究的不断深入，更多类型的形状记忆压力袜被开发和使用，正在逐渐取代传统压力袜。Kumar等人研究了复合压力袜器件，其中包含一个SMPs织物致动器和一个加热层作为热治疗的热源和热触发器来控制器件。在外部程控加热装置的控制下，系统实现了动态压缩和释放[27]。与此同时，Kumar等人还使用SMPs和尼龙纱线的混合物设计了一款智能长袜。该长袜可通过温度变化来调节腿部压力和应力水平，并且由于形状记忆聚合物的存在，其在包裹位置可以产生超过50%的额外压力，从而有效补充应力松弛带来的压力损失[28]。Narayana等人也进行了类似的研究，通过形状记忆聚合物的合成和熔融纺丝制备形状记忆长丝，并将其整合到织物中，赋予织物较强的回复应力，从而产生更强的回复压力，这对于压力袜基线压力的维持非常重要[29]。基于形状记忆材料的压力袜能够有效弥补现有产品的缺点，使患者在压力治疗期间能够根据需要调节外部压力水平。因此，这类压力袜可以被视作一种有前途的智能护理器件。
2 压力袜的未来发展
压力袜在慢性静脉系统疾病的治疗中已经有很长的历史，而医用压力袜用于静脉曲张患者的治疗最早可追溯到20世纪初。随着医学技术的发展，压力袜经过了多次革新，逐渐形成了如今多样化的产品形态。但是，医用压力袜仍然存在一些亟待解决的问题，需要进一步深入研究[30]。
首先，压力袜在使用后常常会导致患者出现厌氧性细菌感染，特别是存在溃疡时，症状会进一步加重。同时，当前多数压力袜本身不具备抗菌性能，即便在覆盖腿部前对皮肤或创面进行了消毒，残留细菌或织物本身所携带的细菌同样会严重感染腿部皮肤，甚至扩大溃疡创面[31]。因此，研究人员采用纳米颗粒与SMPs复合获得的抗菌复合纤维，展现出了优异的抗菌性能，但其安全性（如重金属累积毒性）与持续性（如不耐洗、易滤出）较差，且部分纳米金属材料的成本也较高[32]。此外，研究者还通过在SMPs中引入抗菌小分子来赋予材料抗菌性能，但这种方法存在抗菌剂的突释问题，并且会严重破坏材料的加工性能，还会给环境和人类身体健康带来潜在的威胁[33]。鉴于此，通过分子设计将抗菌基团依托聚合的方式引入SMPs分子结构中，从而制备出具有本体抗菌的纤维材料，可能是解决压力袜抗菌问题的最佳途径。
其次，当前压力袜在穿戴过程中的舒适性还有待于进一步提高，主要包括皮肤敏感性、透气性、吸水性和柔软性等。这些压力袜的性质将直接影响压力治疗与伤口愈合的效果，必须引起足够重视。因此，从材料方面可以开发和使用更多高性能纤维（包括竹纤维、莫代尔）、微纤维和具备吸湿排汗的纤维材料（Coolmax®），以提升压力袜的舒适程度[34]。同时，从织法与设计上，还可以采用多孔织法、无缝设计以及合理编排弹性纤维等方式来提升压力袜的质感。最后，还可通过涂层的方式赋予压力袜亲肤柔软的性能[35]。
再次，目前关于压力袜的性能研究普遍采用圆柱管分析硬表面上的界面压力，这与实际使用过程中人体皮肤表面的情况尚存在一定偏差。因此，有必要进一步将研究扩展到柔软表面，模拟人体肢体的真实情况，并开展压力相关参数的研究，深入了解皮肤变形对施加压力的影响。同时，基于科学计算的方法，更加准确地优化记忆聚合物、长丝和织物中的记忆应力。
最后，当前压力袜的研究还停留于纤维的组成和结构层面，并未与当前科学技术的发展深度融合。因此，新型压力袜的研发还可结合当前的智能可穿戴技术，开发出具有传感性能的纤维材料，并将其用于医用压力袜的制备，实现对患者腿部压力的实时监测，进而针对不同的适用人群采用个性化的治疗方案。
3 结论
本文对医用压力袜的主要纤维构成、应用和研究进展进行了简要综述，并提出未来发展建议。随着研究的深入和诊疗护理水平的提高，已经有越来越多具有出色性能的压力袜正在被开发和使用。但同时应清醒地认识到，压力袜在使用过程中仍然有许多亟待解决的问题，包括安全性、有效性、使用性能以及成本等，未来研究需要结合实际应用场景与个体差异，通过纤维材料开发与结构的设计来更好地满足CVD患者的需求。
参考文献见《纺织科学研究》2024年12月刊。
编辑丨董雅琪
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