机械瓣膜与生物瓣膜的特点与比较

机械瓣膜与生物瓣膜的特点与比较

上海理工大学于通

【摘要】

人的心脏主要有4 个心脏瓣膜，通过它们的正常启闭来使血液循环全身，维持正常的生命活动。然而由于先天性的畸形和风湿性心脏病、心脏退化以及细菌感染等疾病所造成的后天性心脏瓣膜疾病将会导致心脏瓣膜功能异常，从而严重威胁人的生命。治疗这一疾病最后的办法就是置换人工心脏瓣膜。传统上将人工心脏瓣膜按制造材料分两大类。一类是生物瓣，瓣的主体用生物组织材料制成。另一类是机械瓣，瓣的主体用生物人工材料制成。几十年来经过不断改进，两类瓣膜不论是性能还是质量都有了很大的改和提高。本文主要论述目前市场主要的心脏瓣膜各自的特点及互相之间的比较。

【关键词】

机械瓣膜，生物瓣膜

The characteristics and compare between mechanical valves and biological valves

Tong-Yu

University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, China 【Abstract】

There are four heart valves in people’s heart, through their normal opening and closing to make the blood circling in body and maintain normal life activities. However, due to congenital malformation and rheumatic heart disease, heart degradation and bacterial infection caused by diseases will lead to abnormal heart valve function, then make a serious threat to human life. The most useful way to cure this disease is heart valve replacement. According to the manufacturing materials the heart valves is divided traditionally into two broad categories. One kind’s body is biological disc, flap with biological tissue material. Another kind is mechanical disc, the body of the valve with a biological artificial materials. For decades after continuous improvement, two types of valve both performance and quality has a great change and improve. This paper mainly discusses the market at present the main heart valve characteristics and the comparison between each other.

【Key words】

Mechanical valves , Biological valve,

1、人工机械瓣膜的分类及特点

人工机械瓣膜（机械瓣）经历了笼球瓣、笼碟瓣、侧倾碟瓣及双叶碟瓣四代变迁，性能不断提高。以下是四种机械瓣膜的特点。

由于笼球瓣和笼碟瓣自身的明显的缺陷以及术后的效果，这两种瓣膜现在已经基本不用，而侧倾碟瓣则仍然有一部分患者使用，目前使用最多的机械瓣膜是双叶瓣。双叶瓣的性能较其他类型的机械瓣膜更加优良，从材料选择到术后效果方面，双叶瓣明显的优势更加符合病人需求。

2.生物瓣膜的研究进展

近年来，机械瓣膜的发展已经度过高峰期，改进空间已经非常有限。由于机械瓣膜在生物相容性，血流动力学性能，血流状态以及并发症发生率方面的缺陷，人们制造了另外一种与之对应的瓣膜，即生物瓣膜。生物瓣膜因其明显的优势及巨大的发展空间，迅速受到人们的重视。

生物瓣膜是按照人类半月板的结构原理制成，采用生物薄膜制成三个瓣叶，或直接将人或动物的主动脉瓣固定在特定的瓣架上，植入人体，替代病变或者发生功能障碍的瓣膜，完成瓣膜功能的一种全新的瓣膜技术。以下是目前主要生物瓣膜的类型及其特点

表2

3.机械瓣膜与生物瓣膜置换术后15年结果比较

使用机械心脏瓣膜主要问题是血栓栓塞，生物瓣膜的主要问题是瓣膜退变而不耐用。下面的实验材料是对使用机械瓣膜和生物瓣膜的患者术后生活的跟踪比较。

1977年至1982年间，美国某机构对接受了机械瓣膜和猪生物瓣膜的患者进行跟踪随访。在术后一年两次的随访中，获得了死亡，并发症，心脏功能状态，抗凝情况等方面的资料。研究终点是任何原因所致的死亡及任何与瓣膜有关的并发症的最早出现。

结果表明：对幸存者15年的研究，用机械瓣膜进行主动脉瓣膜置换（AVR）的病人，各种原因所致的死亡率低于使用生物瓣的病人(66％比79％，P=0．02)，在二尖瓣置换（MVR）的病人则相似。瓣膜失灵主要发生在年龄小于65岁的病人，在AVR的病人，生物瓣膜对机械瓣膜为26％比O％；而在MVR的病人来说则为44％比4％。对于年龄超过65岁的病人，在AVR 术后，瓣膜失灵生物瓣比机械瓣为9％±6％比0％(P=O．16)。使用生物瓣膜做AVR的病人须再次手术治疗率显著较高。使用机械瓣膜者出血率较高。在这两组随机的人群中，其他的并发症，包括血栓栓塞及所有与瓣膜有关的并发症在统计学中没有明显区别。

下表是机械瓣膜及生物瓣膜的特点及比较

表3

4.心脏瓣膜修复材料钙化和抗钙化的研究进展

生物瓣膜能给患者更好的术后生活质量，但因其钙化问题严重影响了生物瓣膜的使用寿命和效果，生物瓣膜的钙化和抗钙化是目前研究的主要方向。

4.l钙化的决定因素、发生机理和调节因素

导致生物瓣膜钙化的相关因素包括：受体、植入材料、力学变性、钙盐晶体在残余细胞内和细胞骨架中成核聚集；其中较为关键是细胞膜磷脂和核酸内已存的有机磷，决定了钙磷酸盐晶体成核聚集的最初位点；力学变形则可能加速晶体成核及增大。

4.1.1决定因素

生物材料植入体内的效果取决于：①受体代谢。②植人物组织结构和化学性质。③机械应力。④其他促进因素和抑制因子。

受体低龄、戊二醛固定和过度的力学变形均可促进钙化。生物瓣在老年患者体内lO年毁损率约为10％，但儿童和青少年在4年时即可有10％毁损率。幼龄动物实验模型也证实了移植物钙化进程快，然而年龄对于钙化的影响机制尚不清楚。

研究表明，70岁以上的患者植入生物瓣膜后的瓣膜钙化率较中年人较高，是瓣膜钙化的主要群体之一。

4.1.2钙化发生的机理

初始阶段，钙化主要发生在生物材料的结缔组织细胞，这些细胞经戊二醛预处理后已失活。正常情况下，血浆／细胞外液内钙离子浓度为l mg／ml)；细胞膜可泵出钙离子，细胞质钙离子浓度仅为胞外1／103，l／104，戊二醛可破坏细胞膜钙离子泵功能。细胞膜及胞内质膜等很多结构均富含磷酸盐，如膜磷脂、磷脂酰肌基丝氨酸和核酸的磷酸盐主链，这些结构可与钙离子结合启动成核聚集，缓慢增大、融合，逐渐形成较大的钙盐沉积结节，使得生