后天性心脏瓣膜病是最常见的心脏病之一,瓣膜置换术是治疗中、重度心脏瓣膜病有效的手段。目前应用于临床的人工心脏瓣膜主要有机械瓣和生物瓣两种。机械瓣膜耐久性优越,植入操作相对方便,但需终生抗凝,且植入后流体力学性能不理想。生物瓣采用改性的生物组织制作而成。具有良好的生物相容性,植入后不需长期抗凝。血流通过瓣口为中心流,没有中心阻塞体、血液动力学性能好。但是由于生物瓣容易钙化、撕裂、衰败等原因,使得它的使用寿命较短,限制了它的临床应用范围。现有的生物瓣膜主要分为有支架和无支架两种。有支架瓣膜方便了手术操作,容易植入,术后发生关闭不全的可能性小,但是这种瓣膜并没有很好的模拟天然瓣膜。生物瓣膜活动时其最大的变形位置为瓣膜附着根部,应力集中作用于此,易引起机械疲劳和胶原断裂,而导致瓣叶的撕裂穿孔。无支架瓣膜在设计中去除了硬质的瓣架,可减轻血流冲击对瓣叶的损害,同时去除硬质瓣环后手术时可以植入口径更大的瓣膜,改善了血流动力学。但无支架生物瓣膜植入手术操作时间长、术后长期临床效果及耐久性尚有待进一步观察和探讨。瓣膜置换术中使用的缝合方法是影响手术操作时间的主要因素之一。现有的缝合方法主要包括间断缝合、连续缝合,无支架瓣的单层缝合、双层缝合以及各种方法的结合。目前临床上无支架瓣膜置换术的瓣膜植入方法,多采用流入-流出道双层缝合法,但该方法瓣膜植入的操作时间相对较长。目的:为了缩短瓣膜植入时间,进一步改善瓣膜性能,在参考猪主动脉根构型优化瓣膜设计的基础上,开发一种新型单层缝合无支架猪主动脉瓣膜。方法:1单层缝合无支架猪主动脉瓣的制备:应用环氧氯丙烷改性戊二醛处理第一代无支架瓣膜的方法处理猪主动脉瓣。分别于流入道和流出道邻近瓣环附着的上下缘组织剪裁,妥善保存瓣膜和瓣环天然构型,剪裁后用牛心包包裹于猪瓣瓣环的外侧,以增加强度,同时方便置换手术时的缝合操作。使瓣膜植入后更加符合天然主动脉根部构型,具有更好的流体力学性能。2单层缝合无支架猪主动脉瓣植入缝合方法:采用自行设计的新型单层缝合方法,每针均经流出道进针穿过瓣环,然后由流出道出针,使人工瓣环缝合于受体瓣环上。3体外比较模拟两种主动脉瓣缝合方法:采用单层缝合法将新型无支架瓣膜体外植入离体猪心的主动脉根内,共6次;采用双层缝合法将XJ无支架瓣膜植入离体猪心主动脉根内,共4次。对比了两种模拟缝合方法的操作时间、可行性和缝合质量。4单层缝合无支架猪主动脉瓣的体外流体力学测试:选取6枚无支架猪主动脉瓣,根据植入缝合方法不同而分为2组,无论是单层缝合新型无支架猪主动脉瓣组,或双层缝合的XJ支架猪主动脉瓣组,每一组各取23mm、25mm和27mm大小的瓣膜各1枚。分别植入牛心包缝制的测试管道内,装配到体外脉动流测试仪测试。实验条件按照ISO5840与GB-12279-2000瓣膜检测标准设定。统计学分析用SPSS 11.5统计软件进行统计处理,结果中数据用均数±标准差( x±s)表示,统计学方法采用独立样本t检验。5单层缝合无支架猪主动脉瓣的体外疲劳性能实验:测定实验瓣膜的体外流体力学数据。然后进行体外加速疲劳实验,实验条件严格按照ISO5840与GB-12279-2000瓣膜检测标准设定。测试后将瓣膜取下观察外观并再次进行体外脉动流测试。结果:1模拟主动脉瓣置换术瓣膜植入情况采用体外模拟的单层缝合法移植新型无支架猪主动脉瓣,平均耗时50min;模拟双层缝合移植XJ无支架猪主动脉瓣平均耗时70min。模拟实验结束后,观察显示采用新型单层缝合方法进行瓣膜植入结果满意。2流体力学体外测试结果(1)跨版压差测试结果两组瓣膜跨瓣压差测试结果显示,跨瓣压差随CO增加而增大。单层缝合组23mm瓣膜和27mm瓣膜在CO为5.0L/min时的跨瓣压差均小于双层缝合组(23mm为P=0.001、27mm为P=0.008,P<0.01);其余不同的条件下两组瓣膜的跨瓣压差比较差异无统计学意义(P>0.01)。(2)有效瓣口面积测试结果两组瓣膜EOA测试结果显示,EOA随CO增加而增大,单层缝合组23mm瓣膜和27mm瓣膜在CO为5.0L/min时的EOA均大于双层缝合组(23mm为P=0.001、27mm为P=0.001,P<0.01);其余不同的条件下两组瓣膜的EOA比较差异无统计学意义(P>0.01)。(3)反流百分比测试结果两组瓣膜的反流百分比在所测试CO的4个流量条件下均小于5.12±0.22%,符合瓣膜标准(ISO5840)的要求(<10%)。3体外疲劳性能实验疲劳测试经5千万(50×106 )次循环后的瓣膜,无明显结构损坏:无穿孔、撕裂、瓣叶膨大分离、磨损、不完全吻合、破裂、过度变形、瓣膜个别组件破坏,瓣膜与管道分离等;测试前后体外流体力学测试结果显示实验瓣膜在2.0L/min心排量下疲劳性能测试后跨瓣压差大于测试前跨瓣压差(P<0.01),其余条件下改良瓣膜测试前后跨瓣压差和有效瓣口面积的差别均无统计学意义(P>0.01),符合(ISO5840)的要求。结论:改进后的单层缝合无支架猪主动脉瓣的结构在模拟植入术后保持了受体主动脉根良好的血流动力学理念,缩短了植入时间,体外脉动流测试显示其平均跨瓣压差、EOA、返流百分比等体外流体力学数据与双层缝合法比较无统计学差异。本项研究为下一步的动物实验创造了条件。