王顥 朱達(dá) 盧志騫 賀照明 劉麗 潘湘斌，6

二尖瓣反流（mitral regurgitation，MR）是一種臨床上常見(jiàn)的心臟瓣膜?。?］，據(jù)估計(jì)國(guó)內(nèi)需要干預(yù)治療的MR患者達(dá)700余萬(wàn)例［2］。對(duì)于中、重度MR患者來(lái)說(shuō)，手術(shù)治療的方法有瓣膜置換或修復(fù)，后者最大限度地保留了天然瓣膜結(jié)構(gòu)，術(shù)后并發(fā)癥少，具有更好的遠(yuǎn)期效果［3-5］。近年來(lái)，隨著介入手術(shù)方法的發(fā)展和普及［6-8］，經(jīng)導(dǎo)管緣對(duì)緣修復(fù)（transcatheter edge-to-edge repair，TEER）以創(chuàng)傷小、恢復(fù)快、良好的中遠(yuǎn)期治療效果等諸多優(yōu)點(diǎn)迅速成為研究熱點(diǎn)領(lǐng)域［9-12］。其適應(yīng)證已經(jīng)覆蓋高外科風(fēng)險(xiǎn)的重度退行性二尖瓣反流（degenerative mitral regurgitation，DMR）和在最優(yōu)藥物治療下仍具有癥狀的中-重度及以上功能性二尖瓣反流（functional mitral regurgitation，F(xiàn)MR）患者［13］。

自首款T E E R 器械M i t r a C l i p（雅培公司，美國(guó)）成功通過(guò)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）、歐盟（Conformite Europeenne，CE）認(rèn)證及我國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）批準(zhǔn)上市以來(lái)，已經(jīng)取得了較好的臨床效果［13-14］。隨著TEER的廣泛應(yīng)用，近年來(lái)諸多國(guó)產(chǎn)二尖瓣TEER器械應(yīng)運(yùn)而生［15］。由于二尖瓣解剖結(jié)構(gòu)的特殊性，TEER器械臨床前評(píng)價(jià)除了動(dòng)物載體研究以外，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)諸如介入主動(dòng)脈瓣膜產(chǎn)品臨床前驗(yàn)證所必須的體外脈動(dòng)流測(cè)試。如何離體建立二尖瓣病理模型以及驗(yàn)證器械，目前尚未有定論。體外脈動(dòng)流測(cè)試可以精準(zhǔn)再現(xiàn)瓣膜置換/修復(fù)前、后的運(yùn)行狀態(tài)，精確測(cè)量各種流體力學(xué)參數(shù)，被公認(rèn)是表征瓣膜血流動(dòng)力學(xué)性能的“金標(biāo)準(zhǔn)”［16-17］，也是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《ISO 5910-2018 Cardiovascular implants and extracorporeal systems - Cardiac valve repair devices》所規(guī)定的必測(cè)項(xiàng)目。TEER器械受其適應(yīng)證的限制，目前臨床仍需對(duì)患者進(jìn)行甄選，特別是非A2-P2區(qū)域反流的FMR研究較少，且存在較大爭(zhēng)議［9，13-14］。

本研究的目的是建立一套適用于離體二尖瓣體外測(cè)試的方法，定量評(píng)價(jià)T E E R 對(duì)F M R 病理（非A 2-P 2反流）的修復(fù)效果。利用完整的離體豬二尖瓣組織，通過(guò)瓣環(huán)擴(kuò)張和乳頭肌移位，建立非A 2-P 2反流的F M R病變模型，并通過(guò)國(guó)產(chǎn)T E E R 器械對(duì)其進(jìn)行緣對(duì)緣修復(fù)。通過(guò)測(cè)試病理瓣膜修復(fù)前、后，在不同生理和病理?xiàng)l件下的流體力學(xué)性能，定量評(píng)價(jià)TEER器械的修復(fù)效果，為T(mén)EER器械的設(shè)計(jì)、優(yōu)化及可靠性和有效性的驗(yàn)證、評(píng)價(jià)提供全面的數(shù)據(jù)和有效的測(cè)試方法。

1 材料與方法

1.1 離體二尖瓣脈動(dòng)流測(cè)試系統(tǒng)（圖1）

離體二尖瓣脈動(dòng)流測(cè)試系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，用以模擬脈動(dòng)血液周身循環(huán)的循環(huán)系統(tǒng)和控制脈動(dòng)流、檢測(cè)流體力學(xué)參數(shù)的測(cè)控系統(tǒng)（型號(hào)MPD，上海心瓣測(cè)試設(shè)備有限公司，中國(guó)上海）。

脈動(dòng)流循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括：驅(qū)使工作液周期脈動(dòng)流的脈動(dòng)流發(fā)生器；安裝待測(cè)離體豬二尖瓣和主動(dòng)脈輔助瓣膜（29M人工雙葉瓣，St.Jude Medical，美國(guó)），并連接脈動(dòng)流發(fā)生器的模擬心室腔；模擬心房低壓環(huán)境，調(diào)節(jié)心室前負(fù)荷的心房腔和蓄水槽；模擬主動(dòng)脈和周邊血管彈性的彈性腔；模擬血管阻性，產(chǎn)生并維持主動(dòng)脈血壓的阻尼器（圖1A）。循環(huán)系統(tǒng)中的工作液為0.9%生理鹽水。

測(cè)控系統(tǒng)可以控制脈動(dòng)流發(fā)生器產(chǎn)生預(yù)設(shè)頻率和收縮期占比的脈動(dòng)流，并同步采集心房、心室、主動(dòng)脈壓力和經(jīng)瓣膜流量，采樣率為1 kHz。3個(gè)壓力傳感器分別安裝在心室腔、心房腔和主動(dòng)脈處測(cè)壓孔（圖1B），精度＜0.1 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。超聲流量計(jì)（TS410型，Transonic公司，美國(guó)）的傳感器安裝在心房入口處（圖1B），精度＜0.1 L/min。心房腔由剛性材料（透明有機(jī)玻璃）制成，且充滿液體無(wú)氣泡，心房入口處流量可被視作經(jīng)二尖瓣流量。

1.2 瓣膜測(cè)試條件

測(cè)試參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《I S O 5 9 1 0-2 0 1 8 Cardiovascular implants and extracorporeal systems - Cardiac valve repair devices》和《ISO 5840-2021 Cardiovascular implants - Cardiac valve prostheses》體外脈動(dòng)流測(cè)試要求，模擬了13種生理和病理的脈動(dòng)流環(huán)境作為測(cè)試條件，其中條件1為標(biāo)準(zhǔn)人體生理環(huán)境。13種測(cè)試條件詳細(xì)參數(shù)如表1所示，其中模擬心輸出量（simulated cardiac output）被定義為瓣膜正向流體積與心率的乘積，專用于體外測(cè)試，與臨床的心輸出量（cardiac output）不同。

表1 瓣膜測(cè)試條件Table 1 The valve testing conditions

1.3 病理二尖瓣模型

從屠宰場(chǎng)獲取新鮮豬心，24 h內(nèi)用于測(cè)試。使用瓣環(huán)測(cè)量器（Edwards Lifescience LLC，美國(guó)）選取瓣環(huán)為34M的二尖瓣。將二尖瓣瓣葉、瓣環(huán)及瓣葉下組織，包括腱索、乳頭肌，完整解剖下來(lái)。通過(guò)瓣環(huán)擴(kuò)張和乳頭肌移位建立FMR病理模型。瓣環(huán)被縫合在特制的擴(kuò)張60%的固定環(huán)上，擴(kuò)張形態(tài)參考臨床病理瓣膜［18］，與生理瓣環(huán)相比，瓣環(huán)面積擴(kuò)張40%～60%（達(dá)到7 cm2），二尖瓣交界徑增加30%～40%（達(dá)到45 mm），二尖瓣前后徑增加50%～60%（達(dá)到40 mm；圖2A）。前、后乳頭肌固定在特制的夾持器上，調(diào)整夾持器位置，前乳頭肌保持生理狀態(tài)，后乳頭肌分別在Medial、Posterior和Apical方向各移動(dòng)5 mm［19-21］（圖2C）。病理瓣膜要求在測(cè)試條件1下，反流分?jǐn)?shù)達(dá)到40%～70%（臨床診斷中-重度及重度反流標(biāo)準(zhǔn)）。單側(cè)后乳頭肌移位在臨床上更為常見(jiàn)，會(huì)導(dǎo)致瓣膜反流區(qū)在A1-P1以及P1-P2天然裂隙區(qū)域［22-23］。模擬臨床置入手術(shù)，將某國(guó)產(chǎn)TEER器械（二尖瓣夾子：長(zhǎng)12 mm，寬6 mm）安裝于二尖瓣的A1-P1區(qū)，如瓣膜仍對(duì)合不良，則在A2-P2區(qū)域置入第二枚器械，用于改善P1-P2天然裂隙區(qū)反流。TEER器械按照最大夾合量（5 mm）對(duì)瓣葉進(jìn)行夾合，修復(fù)后效果見(jiàn)圖2B～C。

圖2 病理二尖瓣修復(fù)前、后 A.修復(fù)前心房側(cè)；B.修復(fù)后心房側(cè)；C.修復(fù)后心室側(cè)Figure 2 The pathological mitral valve pictures before and after repair

1.4 測(cè)試計(jì)劃

共測(cè)試6個(gè)二尖瓣FMR病理模型。每個(gè)瓣膜修復(fù)前、后均在13種不同條件下完成測(cè)試。每項(xiàng)測(cè)試采集并保存連續(xù)10個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)，包括心房、心室、主動(dòng)脈壓力和經(jīng)瓣膜流量。計(jì)算獲得瓣膜的有效孔口面積（effective orifice area，EOA）、正向跨瓣壓差（positive differential pressure）、反流體積（regurgitant volume，RV）和反流分?jǐn)?shù)（regurgitant fraction，RF）。EOA計(jì)算公式參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5840。正向跨瓣壓差為1個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)正向流階段瓣膜兩側(cè)正向壓差的平均值。RV和RF包含關(guān)閉體積和泄漏體積，與臨床僅包含泄漏體積不同。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

統(tǒng)計(jì)結(jié)果以均數(shù)±1倍標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

6個(gè)病理瓣膜均使用了2個(gè)TEER器械進(jìn)行修復(fù)，分別安裝于A1-P1和A2-P2區(qū)域。在測(cè)試條件1下，其中1個(gè)二尖瓣修復(fù)前、后1個(gè)心動(dòng)周期的心房、心室壓和經(jīng)瓣膜流量曲線見(jiàn)圖3（連續(xù)10個(gè)心動(dòng)周期的平均值）。與修復(fù)前相比，修復(fù)后心室壓力在收縮期幅值略有增大，收縮期時(shí)長(zhǎng)由345 ms增加到368 ms，心房壓沒(méi)有明顯變化（圖3A）。瓣膜修復(fù)前、后對(duì)比，關(guān)閉流量峰值由-11.1 L/min減少到-10.3 L/min，關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)由127 ms縮短到118 ms，平均泄漏流量由-5.3 L/min減少到-1.9 L/min，泄漏時(shí)長(zhǎng)由257 ms增加到274 ms（圖3B）。

圖3 在測(cè)試條件1 下，二尖瓣修復(fù)前、后1 個(gè)心動(dòng)周期的壓力和流量曲線 A.心房和心室壓；B.經(jīng)瓣膜流量Figure 3 The pressure and flow before and after repair under condition 1

13種測(cè)試條件下，6個(gè)二尖瓣修復(fù)前、后EOA、正向跨瓣壓差、RV和RF見(jiàn)圖4。表征瓣膜正向流性能的EOA［（3.8±1.6）cm2比（2.2±0.5）cm2，P＜0.001］和正向跨瓣壓差［（1.8±1.3）mmHg比（3.8±1.8）mmHg，P＜0.001］修復(fù)前、后比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。修復(fù)帶來(lái)一定程度上的瓣膜狹窄，EOA顯著降低約40%（P＜0.001），同時(shí)正向跨瓣壓差顯著升高約110%（P＜0.001）。表征瓣膜關(guān)閉性能的RV［（44.7±19.5）ml比（22.6±6.0）ml，P＜0.001］和RF［（60.2±17.5）%比（34.7±12.0）%，P＜0.001］修復(fù)前較修復(fù)后顯著降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖4 13 種測(cè)試條件下，6 個(gè)二尖瓣修復(fù)前、后的結(jié)果 A.EOA；B.正向跨瓣壓差；C.RV；D.RFFigure 4 The results of 6 mitral valves before and after repair under 13 conditions

3 討論

本研究建立了一套適用于離體二尖瓣體外測(cè)試的方法，定量評(píng)價(jià)了TEER對(duì)非A2-P2區(qū)域反流的FMR病理瓣膜的修復(fù)效果。通過(guò)對(duì)比修復(fù)前、后的測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)瓣膜由修復(fù)前的中-重度及重度反流改善為修復(fù)后的輕度及輕-中度反流（參考臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)：重度反流RF＞50%、中度反流RF 30%～50%、輕度反流RF＜30%），瓣膜正向流性能維持在正常生理范圍內(nèi)，修復(fù)未造成瓣膜的醫(yī)源性狹窄（參考臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)：二尖瓣輕度狹窄水平，EOA＜2.0 cm2、跨瓣壓差＞5 mmHg），以上結(jié)果表明該修復(fù)方法對(duì)于非A2-P2區(qū)域反流的FMR病理具有良好的修復(fù)效果。

此外，上述研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，修復(fù)后二尖瓣的關(guān)閉流量和泄漏流量均有減少，后者更為明顯。修復(fù)后，瓣膜關(guān)閉流量峰值和時(shí)長(zhǎng)的減少是由于緣對(duì)緣修復(fù)限制了瓣葉運(yùn)動(dòng)的范圍，而非瓣葉關(guān)閉速度增加。瓣葉關(guān)閉速度與關(guān)閉流量的變化率相關(guān)［21］，本研究中修復(fù)前、后關(guān)閉流量的變化率較為接近（圖3B）。瓣膜關(guān)閉后，TEER使得前、后瓣葉更有效地對(duì)合，大幅度減少了泄漏流量。

測(cè)試中發(fā)現(xiàn)TEER器械安裝的位置對(duì)于修復(fù)效果有較大影響。置入TEER器械后，如RF沒(méi)有顯著下降，會(huì)重新選擇器械安裝位置，有時(shí)少許位置的改變會(huì)對(duì)反流帶來(lái)較大影響。分析其原因在于瓣環(huán)擴(kuò)張導(dǎo)致前、后瓣葉有效對(duì)合長(zhǎng)度變小，修復(fù)器械的置入如有利于對(duì)合長(zhǎng)度的增加則可以獲得良好的修復(fù)效果，反之則無(wú)效果甚至更差。臨床上選擇器械合適的安裝位置是較為困難的，但已有研究嘗試在術(shù)前找到最佳的安裝位置［24-25］。

本研究修復(fù)對(duì)象為非A2-P2區(qū)域反流的FMR病理模型，6 個(gè)瓣膜均使用了2 個(gè)T E E R 器械進(jìn)行修復(fù)。研究發(fā)現(xiàn)僅安裝1個(gè)器械，無(wú)法顯著降低RF。由于二尖瓣后葉存在2個(gè)天然裂隙，位于P1-P2和P2-P3交界處，天然裂隙有益于瓣膜更充分地打開(kāi)，但乳頭肌的移位，尤其是非對(duì)稱移位，會(huì)導(dǎo)致裂隙不能完全閉合［22-23］。修復(fù)的6個(gè)瓣膜中有2個(gè)瓣膜，多次改變修復(fù)器械的安裝位置均無(wú)法使得裂隙完全閉合。筆者曾用同樣的修復(fù)器械，修復(fù)DMR病理模型（A2-P2反流），僅需在A2-P2區(qū)安裝1個(gè)修復(fù)器械，RF有顯著降低。由此可見(jiàn)，TEER技術(shù)對(duì)于FMR病理更具有挑戰(zhàn)性，需要更多、更深入的研究。

本研究采用離體豬二尖瓣構(gòu)建病理模型，與臨床人體病理瓣膜存在一定差異。離體二尖瓣的瓣環(huán)和乳頭肌是固定不動(dòng)的，而人體內(nèi)心臟收縮期，瓣環(huán)面積會(huì)減小，乳頭肌會(huì)靠近瓣環(huán)平面，這可以增加瓣葉的有效對(duì)合長(zhǎng)度。因此，與離體實(shí)驗(yàn)相比，同等條件下臨床上可能會(huì)獲得更佳的修復(fù)效果。

隨著國(guó)產(chǎn)瓣膜修復(fù)器械的興起，對(duì)離體瓣膜體外測(cè)試的需求更為迫切。本研究為T(mén)EER技術(shù)在臨床上拓展適應(yīng)證提供了體外評(píng)價(jià)方法，同時(shí)也為瓣膜修復(fù)技術(shù)的改進(jìn)提供了數(shù)據(jù)依據(jù)和驗(yàn)證手段。此外，我國(guó)關(guān)于自體瓣膜修復(fù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，目前尚無(wú)等同于ISO 5910的國(guó)標(biāo)或相關(guān)指導(dǎo)意見(jiàn)發(fā)布。本研究立足當(dāng)下需求，為我國(guó)瓣膜修復(fù)技術(shù)、瓣膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)提供了前期參考資料。

本研究建立了一套適用于離體二尖瓣體外測(cè)試的方法，測(cè)試了6 個(gè)F M R 病理瓣膜（非A2-P2反流）修復(fù)前、后，不同生理和病理?xiàng)l件下的流體力學(xué)特征，初步定量評(píng)價(jià)了國(guó)產(chǎn)TEER的修復(fù)效果。測(cè)試結(jié)果顯示，病理瓣膜由修復(fù)前的中-重度及重度反流改善為修復(fù)后的輕度及輕-中度反流，且未造成醫(yī)源性狹窄，這表明該修復(fù)方法對(duì)于非A 2-P 2區(qū)域反流的F M R 病理具有良好的修復(fù)效果。本研究為T(mén)EER技術(shù)拓展適應(yīng)證以及該技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)提供了體外驗(yàn)證手段和評(píng)價(jià)方法，同時(shí)也為瓣膜修復(fù)測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供了可參考的資料。

致謝 上海心瓣測(cè)試設(shè)備有限公司提供了測(cè)試設(shè)備和相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突