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1、1.引言2.人工心脏瓣膜的分类（1）机械瓣膜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Biological valve (human or porcine)Mechanical vatve生物瓣和机械瓣【图02-生物瓣和机械瓣】人工心脏瓣膜(Heart Valve ProsthQsis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
2、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 纟宗合症等。【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
3、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。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。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
4、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）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
5、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4C保存或液氮-196C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。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
6、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
7、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 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
8、，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人工瓣膜的进步，才能减少瓣膜病患者的痛苦， 才能减少瓣膜术产生的费用。目前看来，人工瓣膜器械以及瓣膜手术方法的发展 潜力是巨大的，相信以后患者的治愈率会随着科技的发展而不断提高。从网上自己收集资料后整理的，插了两张图。生物工程选修课的作业Wen chengGD-DG 2011/11/24
