经编人造血管编织设备的研究现状

曹清林

摘要：对人造血管的研究涉及 4 个方面的问题，即人造血管的材料、结构设计、基础结构件的制造和后处理方法，其中，基础结构件的制造及相应编织设备的开发是生产人造血管的关键。文章对目前使用的几种人造血管基础结构件制备方法及相应设备进行了分析、比较，根据临床应用中的效果，经编人造血管在实际临床中应用得较为广泛。对国内两家生产经编人造血管厂家的产品进行了介绍，分析了各自的结构特点，并展示了编织的人造血管实物。

关键词：人造血管；经编；经编机；双针床

中图分类号：TS183.3 文献标志码：A

The Research Status of Warp Knitting Equipment for Artificial Blood Vessel

Abstract： The study on artificial blood vessel mainly takes four aspects into consideration， namely the material， structure design， manufacturing of fundamental elements and relevant post-processing method. The manufacturing of fundamental elements and the development of relevant knitting equipment are essential for producing artificial blood vessels. This paper analyzed and compared several kinds of manufacturing methods and relevant knitting equipment for making fundamental elements of artificial blood vessels. In view of the effect of clinical application， artificial blood vessels manufactured by warp knitting machines have been widely applied in actual clinics. Besides， this paper also introduced the products of two domestic artificial blood vessel producers， analyzed their structural characteristics and displayed some physical samples of artificial blood vessel.

Key words： artificial blood vessel； warp knitting； warp knitting machine； double bars

当人体血管发生各种病变，如动脉硬化、血管瘤、血栓、血管老化等，或者由于外在原因产生血管破损时，都需要进行血管移植。代用血管有生物血管和人造血管，生物血管又有自体血管、同种异体血管和异种血管。生物血管中的同种异体血管和异种血管容易产生排斥作用，所以临床上应用较少；自体血管需要对人体进行创伤性摘取，另外，受到自身来源的限制，无论是数量、尺寸等都受到较大限制。因此，在临床上进行人体血管移植时大多采用人造血管。

人造血管在发展过程中主要涉及 4 个方面：制造人造血管的材料、人造血管的结构形状和尺寸、人造血管的编织方法及设备以及后处理。本文主要探讨第 3 个方面的问题，即人造血管的编织方法及其编织设备，其中，将重点讨论经编人造血管编织设备的研究现状。

最初的人造血管采用金属、玻璃、聚乙烯、硅橡胶等材料，因其易产生血栓故未能在临床上得到广泛应用。纺织基人造血管利用纤维编织成具有一定组织结构形态的管状物，通过后期预凝处理，使预凝物在织物表面上的网孔得到预结，以阻止血液渗透；因此，该类人造血管成为现代临床应用得最广泛的类型。纺织基人造血管在编织方法上，经历了机织、针织、非织造及复合法等多种方法；在结构形态上，经历了直筒状、分叉型、多支型等结构；在结构尺寸上，经历了由大直径（10 mm以上）到小直径（3 mm以下）。临床使用效果表明，经编人造血管是各种纺织基人造血管中结构较优的结构，成为现代人造血管移植中使用的主要类型。

国内外对人造血管的研究主要集中于其结构、表面处理与其性能特点的关系等方面，但与之对应编织设备的研究与开发较少。这是由于人造血管整体的量与一般纺织品在服用、家居等方面的用量相比，显得很小，所以这类设备的市场需求量一般不会很大，一般的设备厂家对该类设备的开发也就不会很积极，经编人造血管编织设备也不例外。

1 人造血管制备设备的发展

纺织基人造血管的制备方法有机织、针织和非织造等方法，不同方法制备出的人造血管的结构特点不同。

1.1 机织人造血管

机织是最早采用也是应用较为广泛的人造血管织造方法，采用的编织设备最早是有梭织机，现大多采用剑杆织机，可以采用普通剑杆织机，有些经过特别改进以更好地适应编织人造血管。文献[1]和[2]研究了专门应用于人造血管编织的刚性剑杆织机，采用了 1 × 4 多梭箱机构，克服了普通剑杆织机上引入的纬纱不连续和 1 × 4 梭箱有梭织机精度不高且不能织造小直径血管的缺点。在这种多梭箱机构刚性剑杆织机上，可以分别引入独立运动的连续纬纱，实现多种类型人造血管的织造。

机织人造血管的主要特点为：管壁结构较为紧密，血渗透率低，整体变形较小，植入人体前无需预凝；刚度较大、结构硬挺、容易散边，与人体血管的顺应性差异较大等。

1.2 针织人造血管

为了克服上述机织人造血管的缺点，又发展出采用针织方法织造人造血管。与机织人造血管相比，针织人造血管整体更柔软而富有弹性，从而便于移植时的处理和缝合。

针织人造血管的加工方法分为纬编和经编两种。

由于纬编编织的织物是无缝的结构，所以，一般情况下不需要特别的横机结构，纬编横机就能编织出管状的人造血管结构。如文献[3]采用了普通纬编针织横机，针数为16，轨距为14，采用细度为50 D的涤纶和氨纶长丝编织出直径小于 6 mm的丝素聚氨酯人造血管。

纬编人造血管的缺点是容易卷边，缝合比较困难，容易发生纵、横向脱丝，缝合后容易开裂；弹性恢复性差，植入后会发生缓慢的径向和纵向的蠕变，导致假性动脉瘤。因此，目前这种编织方法应用的较少。

同属于针织方法中的经编编织方法编织出的人造血管，具有机织和纬编人造血管的优点，成为目前临床中应用最多的一种人造血管编织方法。与纬编人造血管相比，经编人造血管的结构稳定性好，长期植入人体后不会发生过度扩张、脱丝、卷边和脱散等，易于手术处理和缝合。与机织人造血管相比，经编人造血管的顺应性较高、不易散边，有利于提高植入后的长期通畅性。另外，经编人造血管在编织好后，一般采用波纹化处理和高温热定形，经处理后，在人造血管的圆周方向产生波纹，从而可以增加血管的纵向延伸性和侧向挠曲性，改善了血管的顺应性。由于上述诸多优点，经编人造血管成为当今商品化的主要产品。

经编人造血管一般在双针床经编机上进行编织，但是，梳栉的组成与普通双针床经编机有所不同，需要有多把花梳栉和地梳栉。

1.3 非织造人造血管

非织造方法制造人造血管也是重要的生产方法。文献[4]研发出一种人造血管成型机，整个装置置于静电发生箱中，在收集杆上加电，静电喷嘴喷料，在收集杆上形成人造血管。这种非织造人造血管制造方法利用静电，使得材料沉积在圆柱形收集杆表面，进而形成柱状人造血管。显然，这种装置制造人造血管的材料已经不是一般的线材，而是可以预制成浆料的高分子材料，如聚四氟乙烯等。文献[5]开发出一种人造血管制备装置，由组合上、下盖和内、外模管等组成，内、外模管呈中空状。制备人造血管的聚氨酯母粒溶解在有机溶剂中，由上端盖的进料口进入到内、外模管的夹层之间，形成人造血管管壁。内、外模管的直径之差决定人造血管的壁厚，内模的直径决定人造血管的直径大小。另外，通过抽走组合下盖容器内的空气，在组合上、下盖容器之间产生气压差，从而使溶液在内、外模壁之间顺畅流动，制备出壁厚均匀的人造血管。

2 经编人造血管编织设备的开发现状

国内外开发经编人造血管编织设备的厂家主要有德国的Karl Mayer（卡尔迈耶）公司、上海汇舜针织机械有限公司和常州市润源经编机械有限公司，后两家公司在国内市场均有产品销售。

2.1 HCR16-EX型人造血管经编编织机

图 1 是上海汇舜针织机械有限公司生产的HCR16-EX型人造血管经编编织机，机号E32，织针采用舌针；共16把梳栉，分别为地梳 4 把、花梳12把；采用电子横移、送经、牵拉卷取。具体配置及参数见表 1。

2.2 RD16型经编人造血管专用编织设备

常州市润源经编机械有限公司与江苏理工学院通过产学研合作研究开发出了RD16型经编人造血管专用编织设备，如图 2 所示，机器配置参数见表 1。该设备现已销往澳大利亚CSIRO Materials Science and Engineering、微创医疗器械（上海）有限公司等，图 3 为澳大利亚CSIRO Materials Science and Engineering生产出的两分叉、直径 3 mm人造血管结构件。

上述两种经编人造血管编织设备，均为具有16把梳栉的双针床经编机，织针采用舌针。成圈运动装置包括舌针、沉降、梳栉运动装置，采用了平面多连杆机构或平面连杆-凸轮组合机构，使整机具有较高的运转速度和效率。梳栉横移部分采用了电子横移（EL），图 2 中梳栉横移的具体过程是，伺服电机的转动经过丝杆螺母运动变换后，输出为直线移动驱动梳栉横移，通过控制伺服电机的正反转实现梳栉的正反向横移运动，通过控制伺服电机的转角大小实现需要的横移量。由于16把梳栉（12把花梳、4 把地梳）中每把梳栉的横移运动都是由独立的伺服电机驱动横移，并由计算机系统控制，因此，人造血管的组织结构形态可以方便地变换，满足不同使用要求。送经、牵拉卷取系统也均采用伺服电机驱动、计算机系统控制。

3 结语

作为开发和生产人造血管的基础，相应编织设备的技术水平是关键。多年的应用实践表明，经编人造血管在各种不同的生产方法生产的人造血管中具有其独特的优点，因此，在临床中经编人造血管得到广泛应用。

目前，国内有两个厂家开发经编人造血管编织设备，它们的产品完全实现了由计算机控制自动编织，并能满足编织不同组织结构的人造血管。

未来经编人造血管编织设备的发展方向主要集中在 4个方面：

（1）能编织多叉型：即两叉以上的人造血管结构；

（2）不等径结构：即在血管不同长度方向上，编织直径不等的异性管结构，以进一步满足人体不同部位不同血管的特殊结构需要；

（3）更高机号：织针机号越高，人造血管的组织结构越细密，对后续预粘要求就越低；

（4）增加梳栉数：为编织组织结构更加复杂的人造血管提供可能。

参考文献

[1] 李毓陵，李刚，丁辛，等.刚性剑杆织机1 × 4多梭箱机构：中国专利，200710042827.9[P]，2007-11-28.

[2] 李毓陵，梅叶峰.刚性剑杆引入连续纬纱机构：中国专利，20071003 6884.6[P]，2007-08-01.

[3] 祝国成，杨红军，欧阳晨曦，等.纬编织物增强小口径丝素聚氨酯人造血管的力学性能研究 [J].透析与人工器官，2011，2（2）：5-9.

[4] 石刚.人造血管成型机：中国专利，201220462619.0[P]，2012-09-12.

[5] 杨红军，徐卫林，向艳丽，等.一种人造血管制备装置：中国专利，201310073079.6[P]，2013-03-07.