[科普中国]-人工瓣膜

人工心脏瓣膜（Heart Valve Prothesis）是可植入心脏内代替心脏瓣膜（主动脉瓣，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。

应用和发展人造心脏瓣膜的试制开始于二十世纪40年代后期，当时只是在试验阶段，并未实际应用。1960年美国俄勒冈州波特兰的外科医生斯塔尔和他的合作者爱德华兹首次为一名二尖瓣狭窄的心脏病患者用人造球形瓣——硅胶球人工心脏瓣膜植入一位风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者，术后长期存活，开创了人工心脏瓣膜置换的历史。到1981年，全世界置换人造瓣膜的病例已达35万人之多。

人造心瓣膜随着科学技术的进步经历了球型瓣、单叶碟型瓣、生物瓣、双叶碟型瓣（见下图）这样一个演进过程。现在人造心瓣膜的研究都以提高耐久性、减少合并症和改善瓣膜机能为目标。

目前在许多地方,瓣膜置换的死亡率甚至比腹部大手术还低。数百万例的临床实践证明,在一般情况下患者的寿命得到延长,健康也有显著改善。迄今为止,制成的人工心脏瓣膜已达100 余种,大部分已被淘汰,留下为数不多的瓣膜。人造心脏瓣膜分为机械瓣与生物瓣二大类。用作机械瓣的硬质金属材料主要的为钴-铬-镍合金及钛钢;非金属硬质材料主要为低温各向同性碳;弹性体材料由初期用于瓣膜球型阀体的硅酮橡胶发展至不易变性的“低硫化处理”的硅橡胶;缝环的纺织品则为聚四氟乙烯与涤纶长丝织物。生物瓣主要由同种瓣和异种瓣两种。同种瓣主要有同种主动脉瓣和同种硬脑膜两种;异种瓣主要有猪瓣和牛心包瓣两种。机械瓣的特点是强度好,但需终身抗凝;生物瓣的特点是无须抗凝,但寿命不及机械瓣。近年来人工心脏瓣膜研究主要仍集中在解决机械瓣抗凝和生物瓣的防钙化问题,但没有取得突破性进展。英国正在用软质的复合材料来制备仿生人工心脏瓣膜。不少国家也在研究组织工程心脏瓣膜,但尚处于实验室阶段。我国每年置换人工心脏瓣膜约2万例,其中进口瓣占70 %～80 %。国内北京思达医用装置公司和兰州飞控集团公司生产侧倾蝶瓣。最近,这两个公司和上海久灵医疗器械公司开发出双叶机械瓣，正处于临床研究阶段。同时北京佰仁思生物工程公司开发出中心包瓣和猪心瓣,努力改变我国生物瓣使用量很低(约5 %) 的现象。西南交通大学正在研究通过各向同性碳表面喷涂TiN2 和TiO来提高械瓣的抗凝血性能。

种类人工瓣膜根据使用材料而分为两大类：一类是全部用人造材料制成的称机械瓣；另一类是全部或部分用生物组织制成的称生物瓣。不论是机械瓣膜还是生物瓣膜，其基本结构都包括金属瓣架、阻塞体和缝合环三部份。金属瓣架一般用不锈钢、钛、钴镍合金或其它超硬金属等制成；缝合环是将人工瓣膜缝到人体心脏瓣环的部分，由针织材料缝制而成，曾用聚丙烯、涤纶、聚四氟乙烯、近年还有用碳纤维。生物瓣膜一般是用猪主动脉瓣和牛心包瓣为原料。

机械瓣机械瓣膜是全部由人工材料制成的，有球形瓣膜、倾斜圆板型瓣膜及两叶状瓣膜。球形瓣膜由球在支架中活动起到瓣膜的作用, 1952年Huf nagel最初应用于临床者即是球形瓣膜, 球形瓣膜构造简单，故障少，初期即可收到很好的临床效果。所以，人工瓣膜的临床应用, 可以认为是以球形瓣膜为起始的。可是60年代的后期，由于开发了倾斜圆板型瓣膜，进而70年代后期开发了两叶状瓣膜，现在几乎已不使用球形瓣膜了。

目前临床上使用机械瓣有双叶瓣和单叶瓣两种，均为碟瓣。进口瓣膜一般为双叶瓣，国产瓣膜为单叶瓣，即倾斜圆板型瓣膜。倾斜圆板型瓣膜是一枚圆板呈门样开闭，比球形瓣膜可多获得中心主流，流体抵抗也小，圆板由不能脱落不锈的轴栓巧妙的支撑着而进行开闭运动。圆板是由在石墨上涂碳处理的热碳抗血栓性能优异的材料制成，在抗血栓方面比球形瓣膜优异。倾斜圆板型瓣膜的代表是Bjork-Shiley 瓣膜，从60年代后半开始使用,经数次的模型实验，现在Monostrut 瓣膜是其主要代表, 另外这种瓣膜还有Omnicarbon瓣膜和Medtronic-Hall瓣膜。

双叶瓣是两枚半圆形瓣膜由折叶支持而开闭的，比倾斜圆板型瓣膜进一步增加了开口面积。双叶瓣的血流为平流，有效开口面积相对更大些，单叶瓣为偏心血流，另外双叶瓣的杂音普遍比单叶瓣要小。为了获得更接近中心主流, 1977年开始设计使用的St-Jude Medical ( SJM ) 瓣膜是其代表，其后又开发Edwards Duromedieus瓣膜、Carbomedics瓣膜并进行临床应用。

生物瓣生物膜有同种瓣膜、异种瓣膜和组织瓣膜三种。同种瓣膜是冷冻保存的人体大动脉瓣膜，现在认为其抗血栓性，抗感染性较好；异种瓣膜是把猪的主动脉瓣膜用戍二醛固定,70年代起进行临床应用。临床随诊已证实，生物瓣膜比机械瓣膜抗血栓性优秀，但容易导致钙化，机械强度方面不如机械瓣膜。因此采用低压固定法、改良瓣膜安装方法、抑制钙化等措施而开发的第2代生物瓣膜也已临床应用。另一方面，组织瓣膜是把牛心包膜缝合到移植片固定模(stent)上的异种瓣膜，可获得优异的瓣膜机能，可是已知在耐用时间、瓣膜钙化等方面比异种瓣膜性能要低。

目前,临床上人工心脏机械瓣具有较好的耐用性但其容易形成血栓，患者术后需终生抗凝;生物瓣的患者虽不需服用抗凝药，但由于生物瓣的钙化问题，所以其使用寿命较短。这些问题的症结也正是寻找一种既无需抗凝又有较长的使用寿命的心脏瓣膜制作材料，而组织工程心脏瓣膜目前也仍仅处于动物实验过程当中其临床效果仍很难判定，所以对理想心脏瓣膜制作材料的研究仍有较长的路程要走。

优劣和选择在瓣膜置换时使用机械瓣膜或生物瓣膜是一个重要的选择，一般在瓣膜的功能方面两者间没有大的差异，在抗血栓性上，生物瓣膜显著优异，用轻度的抗凝疗法即可为其优点。可是生物瓣膜使用6-7年后可在瓣膜尖端发生破损和钙化。机械瓣膜耐久性优越，不用担心发生钙化，可如不使用严格的抗凝疗法，血栓形成的高发生率，也有因使用抗凝剂导致脑出血的危险。还有机械瓣膜因瓣膜构造的原因，在瓣膜闭锁时产生逆流，因此也有因溶血而发生进行性贫血的问题。

由此可见，机械瓣膜和生物瓣膜各有长短，现在临床上经常是根据患者状态进行选择使用。对希望分娩生产的年轻女性和70岁以上高龄者等不能进行充分抗凝疗法的患者，虽生物瓣膜是首选，但除此之外，机械瓣膜也是第一选择。现在日本每年使用5000个以上的人工瓣膜，其中94 % 以上是机械瓣膜。

手术注意事项人工瓣膜置换手术后头三个月是克服手术创伤，康复体质的重要阶段，应注意以下事项：

⑴继续按时服用医生所开的各种药物，常用的药包括抗凝药，强心利尿药，抗心率失常药等。

⑵学会自己调整服用抗凝药物的剂量。由于个体差异，每位患者需要的抗凝药剂量有所不同，出院时医生已经初摸索出患者的抗凝剂量，出院后应定期化验，进一步调整好自己的抗凝治疗。

⑶预防感染，尤其呼吸道炎症，牙周炎，皮肤疖肿，泌尿系感染等。一经发现应及时控制。对不明因的间歇或持续性发热，不可乱投医，乱用抗菌素。应及时就医，以免延误治疗。

⑷手术后应保持适当的活动量，以便在心功能恢复的同时，增强体质，提高生活质量。其活动量应注意量力而行，循序渐进，以不引起心慌气短为宜，不可整日卧床静养。

⑸安排好自己的早期修养生活，保持精神愉快，心情舒畅，乐观自信。

⑹饮食方面不忌食，注意增加营养，补充蛋白质和维生素。不宜吃太咸的食物。心功能较差的患者应限制饮水量，不宜进食大量稀饭和汤类以免液体入量过多，增加心脏负担，对抗凝药物治疗有影响的食物,如：菠菜，胡萝卜，猪肝等应注意不可过多或长期食用。

⑺术后三个月应到医院进行一次详细检查（包括体检，心电图，胸部X光片，超声心动图等），根据结果调整用药，做出今后生活和工作的健康指导。

扩展阅读[1] Baghai S. Mitral Valve Prosthesis. Cardiac Imaging. 2014:392.

[2] 樊庆福. 人工心脏瓣膜. 上海生物医学工程. 2005;25:47-51.

[3] 陈益和. 人工心脏瓣膜. 国际内科双语杂志: 中英文. 2007;7:97-100.

[4] 卢永要，崔振铎，杨贤金，朱胜利，李温斌. 各种材料在人工心脏瓣膜中的应用，金属热处理，2009,29（9）：23-26

[5] 王向晖，柳襄怀，张 峰，李昌荣。人工心脏瓣膜材料的抗凝血性能和使用安全性研究，中国科学E辑工程科学材料科学，2005, 35(3): 225-241

[6] Black M M, Drury P J, Tindale W B. Twenty-five years of heart valve substitutes: a review. J R Soc Med, 1983, 76: 667-68

[7] 王 睿，李海平，郑光明，马利川. 国产人工心脏瓣膜综述，新材料产业，2011,8:13-17

[8] 林 琳，唐应武，常 瑞，周建业，崔经纬，胡盛寿，张复。异体生物瓣膜的化学交联法---人工心脏瓣膜研究进展，中国医学科学院学报，2003,25（6）：735-737

[9] 仲 京，刘呖，解士胜，顾汉卿. 人工机械心脏瓣膜的发展与展望，透析与人工器官，2006,17（1）：22-26

[10] 苗青，刘鹏，丰波. 组织工程心脏瓣膜的研究进展，包头医学院学报，2013,29(2)：120-123

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奚廷斐 - 研究员 - 北京大学前沿交叉学科研究院顾汉卿 - 教授 - 天津医科大学天津市泌尿外科研究所万荣欣 - 助理研究员 - 天津医科大学天津市泌尿外科研究所