研究背景:随着我国人民生活水平的提高和人口结构老龄化,升主动脉扩张病为代表的血管疾病危害日益加重,目前血管腔内治疗已成为主动脉疾病开放手术之外的重要选择。升主动脉扩张病包括升主动脉夹层(Stanford A型)和(或)升主动脉瘤,是目前致死率很高的一类血管病症,扩张的血管一旦发生破裂,急骤致死。以夹层为例,其发生率在每10万人3.5～6.0人/年,而升主动脉夹层(占比约2/3)在发病后的第一个24h致死率每小时上升1–2%,一周的死亡率在50%左右。而主动脉瘤瘤腔破裂可致猝死,全主动脉均可发生病理性扩张,而主动脉最常发生的部位是升主动脉,约占45%。升主动脉扩张累及主动脉根部的病变导致瓣环扩大、瓣叶分离、撕裂瓣叶,引起重度主动脉瓣返流,造成心力衰竭甚至死亡的严重后果。传统观念,选用开放手术治疗。开放手术需要深低温、停循环,创伤大,高龄或有合并症患者难以耐受。近年来血管腔内微创治疗不断发展,正成为除开放手术之外的重要腔内微创治疗选择,而近段的升主动脉扩张病仍是腔内微创治疗的重点与难点。主动脉瓣腔内微创换瓣术在高风险者的广泛采用为升主动脉根部病变提供了关键动力。能否将主动脉瓣腔内微创换瓣术与升主动脉夹层微创治疗术联合起来,研制新型一体化移植物,探索能规避大手术创伤打击又能实施有效腔内隔绝的方法,已成为急需的临床重大课题。在前期基础上,根据人类升主动脉根部的特点,我们提出了新一代带瓣膜双开窗一体化直筒型的腔内移植物,该构型设计,更适应人长和弯的升主动脉形态,增加了锚定区,可有效推动升主动脉根部病变腔内微创治疗的发展。研究目的:(1)根据新型移植物腔内设计理念,研发满足实际要求的新型瓣窗型一体化腔内移植物及其适配输送系统。(2)通过该系统体外与体内实验,来探究该系统的早期可行性及安全性。(3)探究该新型移植物在人上的初步可行性。研究方法:(1)新型瓣窗型一体化腔内移植物系统的研制:三维重建家猪升主动脉根部结构,获取其形态学参数;混合采用“Z”型支架环与激光雕刻支架为主体架构,支架外覆涤纶膜,进行体外预开窗;移植物近端缝制牛心包三叶瓣;并研制适配的输送系统,探索该移植物的压缩、双向定位、释放、回撤等方法。(2)体外实验研究:通过猪心-主动脉体外实验,经心尖通路进新型瓣窗型一体化腔内移植物系统,完成双向定位、多步释放、瓣膜夹子与后释放等操作步骤,研究该系统的释放流程与方法,探索该新型腔内移植物系统各项最适参数;(3)动物模型体内实验:选择7只成年健康家猪作为实验动物,完成新型移植物的释放,验证体外实验获得的各项参数,术后进行CTA检查、经食道超声检查、大体标本以及病理学检查,评估该新型移植物系统的早期安全性。(4)人心体外实验:在人心标本进行体外实验,经心尖通路进新型瓣窗型一体化腔内移植物,完成双向定位、多步释放、瓣膜夹子与后释放等操作步骤,评价该系统的释放流程与方法,评估该移植物重建人升主动脉根部的初步可行性。(5)3D打印疾病模型体外实验:构建3D打印主动脉夹层模型进行体外实验,经心尖导入释放移植物进行干预,完成释放后,评价该移植物隔绝升主动脉近端破口与修复升主动脉累及根部病变的效能。结果:1.分析49只正常家猪CTA影像学结果,获得了实验动物的基线数据,排除一只先天性巨大升主动脉的猪影响。2.完成了新型移植物的制作及其适配输送系统的研制。3.通过体外实验30例猪心-主动脉标本模拟了新型瓣窗型一体化移植物的体外释放。猪心标本体外模拟释放成功率100%,当定位高度选用1cm、开窗直径不小于1.25cm时,冠脉流量不会减少。猪心标本术后解剖显示,新型移植物双冠开窗对位基本准确。4.对7只健康动物进行新型瓣窗型一体化腔内移植物可行性与早期安全性评价,在6只动物体内成功释放腔内移植物,术中DSA显示双侧冠脉对位良好,血流畅通,人工主动脉瓣功能良好,手术成功6只,并且通过动物实验验证了体外实验所得到的最适参数(定位高度1cm,开窗直径不小于1.25cm)。6只成功释放动物,5只存活。1只因感染在2周后死亡。随访主动脉CTA检查示移植物均在位良好;左、右冠脉等其他分支动脉血流通畅,随访TEE显示,人工瓣膜开关功能正常,未见瓣膜明显狭窄或返流。5.在10例人心标本模拟了新型瓣窗型一体化移植物的体外释放使的释放。技术成功次数为(8/10),探索了人心标本上该新型移植物的可行性。6.在3D打印夹层模型进行体外实验,技术成功次数为(9/10),发现该移植物可实现升主动脉夹层升主动脉近端破口的隔绝,具备修复升主动脉根部病变的效能。结论:从上述方面多个角度证明新型瓣窗型一体化腔内移植物系统重建升主动脉根部与主动脉瓣的早期可行性,在实践中不断改进该移植物构型、输送、对位及释放方法,动物实验效果早期安全性较好,动物随访存活。该新型瓣窗型一体化腔内移植物系统的实验研究可为治疗升主动脉根部病变提供一种潜在的腔内治疗策略。