人工心脏瓣膜HeartValveProsthesis

1、人工心脏瓣膜（Heart Valve Prosthesis）1. 引言人工心脏瓣膜是可植入心脏内代替心脏瓣膜（主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣、二尖瓣），能使血液单向流动，具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时，则须采用人工心脏瓣膜置换术。换瓣病例主要有风湿性心脏病、先天性心脏病、马凡氏综合症等。 【图01-瓣膜置换手术】人工心脏瓣膜产生至今，经过几代的发展和临床验证，取得了很好的效果。但固有的缺陷依旧存在，即机械瓣膜易致栓，需终生抗凝;生物瓣膜易钙化，使用寿命短。自进入本世纪后，人工心脏瓣膜的研发又有了新的进展。首先是组织工程的兴起，自

2、体生物心脏瓣膜的研制，其次是高分子复合材料引入人工心脏瓣膜领域。但不论是组织工程还是高分子复合材料的应用都还处在起步阶段，若要大规模的应用，还需长期的临床验证，在一定时期内广泛应用的还将继续是传统的机械心脏瓣膜和生物心脏瓣膜。    现今广泛应用的机械心脏瓣膜和生物心脏瓣膜中，前者占全世界整个市场的70%左右，而在发展中国家几乎是100%。主要是机械心脏瓣膜的使用寿命长（设计为100年以上），适用于青壮年患者，而生物心脏瓣膜主要是用于老年人。因而发展和完善机械心脏瓣膜还应是现阶段的当务之急。2. 人工心脏瓣膜的分类（1）机械瓣膜   

3、   人工机械瓣膜自从诞生之日起，经历了3代产品。      第一代人工机械瓣膜：笼球瓣和笼碟瓣。这一代瓣膜是由金属笼架和硅橡胶球型瓣阀组成，属周围血流型，跨瓣压差大，血流动力学性能较差，血栓栓塞率较高，目前基本已被弃用。     第二代人工机械瓣膜：侧倾碟瓣。碟片具有各向同性热解碳涂层、瓣架由金属整体加 【图02-生物瓣和机械瓣】工而成、瓣柱无焊接，属于半中心血流型，跨瓣压差较小，血栓栓塞较低，血流动力学明显优于第一代机械瓣，目前应用较少。   

4、0; 第三代人工机械瓣膜：双叶瓣。双叶瓣有2个叶片，瓣叶打开合理，开口面积大，为中心血流型，是目前应用最广泛的机械瓣。由于不同公司的设计不同，双叶瓣在材料选择和结构设计上稍微有所差别，有的是金属瓣环配合热解碳瓣叶、有的是瓣环瓣叶全为热解碳涂层、有的是瓣环瓣叶为全热解碳、有的是瓣叶为含钨热解碳。      机械瓣膜作为目前应用最为广泛的瓣膜置换假体之一，存在一个较严重的缺点，就是在置入了机械瓣膜后，病人需要终生服用抗凝血栓药物；不过机械瓣膜的优点是经久耐用，一般的设计是50100年。     （2

5、）生物瓣膜     生物瓣膜分为同种生物瓣和异种生物瓣，一般具有非常好的生物相容性和血液动力学特点，因此在人工瓣膜市场中占有很重要的地位。     同种生物瓣膜的应用比异种瓣要早10年，采用移植新 鲜的人体瓣膜来达到治疗病变瓣膜的目的。目前，临床应用的同种生物瓣膜包括主动脉瓣、肺动脉瓣和二尖瓣，均采用抗生素灭菌及营养介质4保存或液氮-196冰冻保存方法，其优点主要为接近正常解剖、血流动力学特性优良、可成功重塑心室、具有抗感染性、血栓栓塞并发症发生率低、无需抗凝治疗，但取材限制及远期狭窄问题使其使用受到限制。

6、0;     临床主要应用的生物瓣膜为异种生物瓣膜，此种瓣膜是把牛心包或猪心包组织提取出来，经过化学处理脱去细胞组织，以防止排异反应，经戊二醛处理过的心包组织还能够使胶原纤维绞链增加组织强度。50年来，随着瓣膜固定技术及抗钙化处理的不断发展改进，新型生物瓣不断涌现。       由于机械瓣膜存在不可克服的缺点，即易于产生血栓栓塞等，病人在植入机械瓣膜后需终生服用抗血栓药物，给病人带来很多痛苦。而生物瓣作为人造心脏瓣膜的第二大系列，为完全中心血流，血流动力学性能优良，血栓栓塞发生率低，病人在置入生

7、物瓣后只需服用3个月左右的抗凝血药物即可，为患者减少了很多痛苦。但是生物瓣的寿命相对于机械瓣膜要短得多，一般的生物瓣服役年限为10年，最好的也只有15年左右，因此多数病人面临二次手术的危险。     基于2种瓣膜的特点，生物瓣多用于60岁以上的老年人或者特殊的病人，目前国外一般生物瓣的使用率占30%40%。另外生物瓣膜的造价较机械瓣膜要贵很多，加上生物瓣衰坏病例增多，目前我国的生物瓣使用率尚不足10%。虽然生物瓣较机械瓣的市场占有率要少得多，但是，生物瓣的临床应用地位是无法被替代的。3.人工心脏瓣膜的发展前景    

8、;  自进入本世纪后，人工心脏瓣膜的研发又有了新的进展。首先是组织工程的兴起，自体生物心脏瓣膜的研制，其次是高分子复合材料引入人工心脏瓣膜领域。但不论是组织工程还是高分子复合材料的应用都还处在起步阶段，若要大规模的应用，还需长期的临床验证，在一定时期内广泛应用的还将继续是传统的机械心脏瓣膜和生物心脏瓣膜。组织工程心脏瓣膜是按照组织工程学原理，首先构建具有心脏瓣膜形态的支架，然后在支架上种植自体活细胞，自体细胞在支架上生长并产生细胞外基质，逐渐对原来的支架进行改建，最终形成完全由自体细胞和基质所构成的活性瓣膜组织。由于这种新型人造心脏瓣膜具有自我更新和改造能力，生物力学和血液

9、动力学性能优良、耐久性好、无需抗凝，从而克服了现有人造心脏瓣膜的不足，可望成为理想的瓣膜替代物。组织工程心脏瓣膜的研制已取得很大进展，研制的瓣膜已经成功植入动物体内，其功能在不断提高，部分学者已开始将其用于人体，近期效果良好。但目前也存在着较多问题，因此受到限制，比如：支架材料不理想，细胞来源方面无法有效保存细胞的生理功能，体外预调技术复杂、难度较大，由于高压血流下细胞的黏附性得不到保证，植入试验只能应用在低压血流的肺动脉瓣位置。     4、结语     人工瓣膜的发展牵扯到材料的进步、生物科学以及医学等多学科的发展，只有当各学科高度融合时才能带来