凌國興，何 巍，鄭寶石（廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心臟外科，廣西 南寧 530021）

目前我國風濕性心臟病患者數(shù)量龐大，2016年我國風濕性心臟病患者數(shù)約250萬人[1]。瓣膜置換術是治療風濕性心臟病的重要手段之一[2]。常見的機械瓣膜類型為雙葉機械瓣。近幾年來，我科每年瓣膜置換例數(shù)約600例。其中，2012年至2017年再次瓣膜置換的患者例數(shù)為96例，且機械瓣占多數(shù)。第二次與第一次換瓣的手術時間間隔為2～22年。近年來，需要再次瓣膜置換的人數(shù)逐年上升，此類患者心臟彩超均提示左房增大，術前心電圖均合并房顫。對于風濕性心臟病的患者，無論是二尖瓣或主動脈瓣置換術，術后患者隨著時間的推移，左房、室會逐漸增大，伴發(fā)房顫。本論文重點從流體力學的角度評價雙葉機械瓣的利與弊。

1 目前機械瓣的優(yōu)點

對于患有嚴重和有癥狀的心臟瓣膜病的患者，瓣膜置換手術可改善生存情況和降低死亡率。目前常用的心臟人工瓣膜有生物瓣和機械瓣。生物瓣從血流動力學的性能來看，瓣口中心無任何遮擋，為中心血流，近似人體生理狀態(tài)，且其材料與血液接觸不易形成血栓。但生物瓣瓣膜容易發(fā)生撕裂及鈣化，影響其壽命。機械瓣為金屬瓣葉，在自然條件下耐久性理論上較生物瓣強，再次手術率較生物瓣低，應用較為廣泛。一項大型的隨機對照研究表明機械瓣的耐久性優(yōu)于生物瓣[3]。機械瓣的問世，從最初的球籠機械瓣到目前的雙葉機械瓣，經過了幾十年的發(fā)展，其拯救了大量瓣膜病患者的生命，性能也獲得了臨床醫(yī)生的認可，全球雙葉機械瓣生產成為時代潮流。不可否認其對于瓣膜病患者是一個時代的福音。但隨著臨床應用的增加，機械瓣的血栓和抗凝出血問題也隨著出現(xiàn)，也驗證著目前雙葉機械瓣是不完美的，是存在缺陷的。

2 目前機械瓣存在的問題

從1970年以St. Jude Medic為代表的雙葉機械瓣問世至今，已經歷了四十余年的發(fā)展，其生物膜、血栓形成、卡瓣及左房增大等并發(fā)癥仍未得到解決，并沒有從根本上改變雙葉機械瓣的整體構造。其一，目前雙葉機械瓣材料組織相容性尚不完美，表面與血液接觸易形成微栓、生物膜。且瓣架與瓣葉之間的間隙以及鉸鏈結構，容易導致血流在其停滯，從而形成血栓。其二，機械瓣的瓣口是三股不等量血流，雖然說在發(fā)展的過程中已盡量減少側瓣血流的面積，但仍不是自然瓣膜一樣的中心血流。通過側瓣血流部分容易形成渦流。并且機械瓣在關閉的過程中會產生反向血流，由于該反向血流的存在，會產生較高的剪切應力和反向噴射性血流，與肺動脈血流相撞形成渦流，這會導致血栓的形成。當反流量過高時，反向血流與正常左房至左室血流相撞，形成渦流，同時反向血流也會使左房壓力增加。在術后早期會影響心功能恢復，長期則會增加左房室大小，增加房室顫的發(fā)生。且隨著左房壓力的增加，肺動脈壓力也逐漸升高，接著就會導致右房增大而引起三尖瓣關閉不全。隨著左房的增大及房顫的出現(xiàn)，易產生血栓沉淀，從而形成惡性循環(huán)。國外報道人工梗阻性瓣膜血栓（prosthetic valve thrombosis，PVT）發(fā)生率0.7%～7%。經常規(guī)食道超聲發(fā)現(xiàn)的非梗阻性瓣膜血栓高達10%，阻塞性PVT死亡率高達10%[4]。

從血流動力學的觀點來看，雙葉機械瓣仍存在著一定的壓力傳導，雙葉瓣的瓣葉平面未在瓣環(huán)平面上方，在開啟過程中，瓣葉打開后有一部分瓣葉處于瓣環(huán)下方，有一個反血流方向的傳導，更加增加了跨瓣阻力，增加了壓力傳導，由于該壓力傳導的存在，會促使左房逐漸擴大。加上瓣葉反流及瓣葉本身質量，相對于正常自身瓣膜而言，左房后負荷更大，為保證充足的心排量，更易出現(xiàn)代償性左房增大，從而導致房顫等心律失常的發(fā)生。就如我們臨床上所見二次換瓣的部分患者，心臟超聲檢查提示心臟中的人工機械瓣膜啟閉良好，術中探查也發(fā)現(xiàn)人工瓣膜沒有問題，但卻因為右房增大導致三尖瓣關閉不全，或者新發(fā)房顫入院手術。機械瓣置換手術，雖解決了病變的瓣膜問題，但換瓣以后仍存在著心臟器質性的改變。

我國近十年來，機械瓣膜隨訪的文獻已越來越少，大多數(shù)隨訪文獻均停留在十年前。機械瓣隨訪率最高93.57%，最低為86%。平均隨訪年限最長6.59年，最短為2.23年[5-8]，隨訪15年生存率為（87.97%±1.13%）[6]。隨訪年限過短，15年生存率尚未達到理想值，加失訪患者的數(shù)量，實際15年生存率更低。這與我們平常跟患者家屬強調的機械瓣使用年限并不相符，并沒有達到理想使用年限。且國內基本無20年以上隨訪年限，證明機械瓣理論使用年限跟臨床并不相符，機械瓣尚不完美，存在缺陷。我們該如何去解決此類問題呢？

3 雙葉瓣的下一代瓣膜的構想

在機械雙葉瓣這幾十年的發(fā)展中，眾多廠家均在不同的方面改進機械瓣，使其組織相容性更高，降低血栓發(fā)生的概率，增加其使用壽命，但尚未有人從流體力學的角度去更改瓣膜的結構。

那么，什么是比較理想的機械瓣膜結構呢？我們認為，應該具有如下特性：

（1）血流動力學特性：正常瓣膜為中心血流，而雙葉機械瓣為三股不等大血流，并非真正意義上的中心血流，我中心構想的新一代瓣膜應該為真正的中心血流，更貼近人體正常瓣膜，沒有壓力傳導，沒有血流沉淀，瓣葉關閉在瓣環(huán)上。

（2）生物相容性：目前機械瓣植入體內易引起血栓形成，是一個非常嚴重的瓣膜置換術后并發(fā)癥。新一代瓣膜應盡可能降低血栓發(fā)生的風險。所以新一代機械瓣應具有更良好的組織相容性，中心血流的人造瓣膜不易在心臟內形成湍流，不易形成血栓。材料應耐久度更高、更輕便，使得人工瓣膜在心臟內的重量越低，心臟的做功越小。

在此基礎上，我中心已獲得國家知識產權局頒發(fā)的瓣膜專利：雙葉不等大機械二尖瓣瓣膜（圖1）。該瓣膜為中心血流，且更貼近人體的非對稱性瓣膜結構。中心血流能降低血栓發(fā)生風險，沒有壓力傳導，減少心臟做功，減少心臟能耗。希望在不久的將來能將該瓣膜投入臨床試驗，也希望借此機會能激發(fā)更多的醫(yī)務工作者或瓣膜結構研究者發(fā)明更適合人體、更加完美的機械瓣，興利避弊，更多地減少并發(fā)癥，延長患者的壽命，使得患者從瓣膜置換術中受益終生。

圖1 雙葉不等大機械瓣瓣膜示意圖