健康腹壁的生物力学——一种纤维化合物赋予结构功能

腹壁疝是生物材料工程最常见和长期存在的外科应用之一。然而，尽管疝修补材料的标准使用已超过 50 年，但仍有近三分之一的患者因疝复发而需要进行翻修手术。迄今为止，疝网设计的重点是最大限度地提高抗拉强度，以防止植入物的结构失效。然而，大多数复发发生在生物材料-组织界面。在理解疝修复材料和宿主组织之间的机械不匹配导致该界面失败的程度方面存在根本性的差距。本综述总结了当前与人和动物腹壁组织的解剖学和力学有关的文献，以及许多常用疝修补材料的力学性能。这里回顾的研究报告说，与横向相比，当组织在纵向上加载时，白线的顺应性更高，完整腹壁的应变更大，直肌鞘和脐筋膜的刚度更大。此外，与纵向相比，在横向加载时，白线中观察到更大的应力。鉴于这些趋势，可以就网格的方向提出一些建议。生物材料最顺应的轴应朝向头尾（纵向）方向，而生物材料最强的轴应朝向内侧-外侧（横向）方向。人类腹壁也是各向异性的，各向异性比率与人类白线报道的一样高。当前的生物材料设计表现出在 范围内的各向异性比率，并且尚不清楚是否存在理想的比率以实现网格和组织之间的最佳匹配。这可能取决于植入位置，因为腹壁的白线、直肌鞘和其他组织表现出不同的特征。鉴于人类腹壁研究尚未解决的未知数，目前任何单一的生物材料设计都不太可能包含所有已确定的理想特征。需要更多关于腹壁力学性能的数据来建立一套完整的理想网格力学指南，包括强度、顺应性、各向异性、非线性和滞后性。