支架型人造心脏瓣膜经胸置换肺动脉瓣的实验研究

摘要

一、背景和目的： 在出现明显右心功能损害的肺动脉瓣关闭不全患者中，肺动脉瓣膜置换被认为是唯一能改善病人的症状和体征，延长寿命的治疗手段。然而，目前经典肺动脉瓣置换需要在体外循环下进行，手术风险大、并发症多。为了解决这个问题，人们一直试图探索一种无需体外循环、创伤小、并发症少的手术方法替代传统的肺动脉瓣置换手术。 2000年，Bonhoeffer等报道了第一例使用带瓣膜支架成功进行肺动脉瓣置换，开创了非体外循环下瓣膜置换的新时代，在此之后Zhou和Feinstein先后成功完成了经胸植入支架型肺动脉瓣的动物实验和临床研究。在我国，大多数肺动脉瓣关闭不全患者经历过右室流出道跨瓣补片拓宽手术，右室流出道存在扭曲、瘤样膨出及不同程度钙化，这决定了在我国探索经胸植入支架型肺动脉瓣的手术方法具有重要的现实意义。为了推动支架型肺动脉瓣的国产化，降低费用，使该技术在我国得以开展和推广，我们与上海微创公司合作，设计一种新型支架型肺动脉瓣及其输送装置，完成经胸支架型瓣膜植入置换肺动脉瓣的实验研究。 二、研究方法 第一部分：支架型肺动脉瓣设计的应用解剖学研究： 一、生理状态下肺动脉瓣及其周围解剖结构研究 1．健康志愿者接受常规经胸心脏超声检查，分别测定右室流出道直径、肺动脉瓣瓣环直径、主肺动脉直径和主肺动脉长度(肺动脉瓣环至左右肺动脉分叉处的长度)。 2．健康清洁级实验山羊接受常规经胸心脏超声和肺动脉瓣环上造影检查分别测定右室流出道直径、肺动脉瓣瓣环直径、主肺动脉直径和主肺动脉长度(肺动脉瓣环至左右肺动脉分叉处的长度)； 3．新鲜的健康山羊心脏标本测量①肺动脉瓣环的周径；②肺动脉瓣游离缘、附着缘长度，计算出瓣叶的面积，以及窦底到瓣叶游离缘的最大距离；③主肺动脉开口到肺动脉分叉的距离。 二、病理状态下肺动脉瓣及其周围解剖结构研究 法洛氏四联症根治术后患者20人接受常规经胸心脏超声和64排螺旋CT检查：分别测定右室流出道直径、肺动脉瓣瓣环直径、主肺动脉直径和主肺动脉长度。 第二部分：支架型肺动脉瓣及其输送装置的设计与试制 1．设计与研制 选择国产镍钛合金丝作为支架型肺动脉瓣材料，利用镍钛合金的热弹性获得支架口径的可调节性(便于术中植入)，利用镍钛合金的超弹性获得移植物的良好贴壁性(确保不移位)；根据右室流出道形态设计一种喇叭口状支架，确保心脏收缩期支架不向肺动脉远端移位，大大降低生物瓣膜承受的压力负荷；引入猪心包材料制成三叶心包瓣作为瓣膜材料；设计出两种不同的支架输送装置，分别满足经胸右室切口和右房切口所需。 2．体外测试 支架型肺动脉瓣体外推送试验：每种规格的支架型肺动脉瓣完成10次推送、释放试验，观察释放是否顺畅，支架有无变形，瓣膜有无损伤。 支架型肺动脉瓣体外注水试验：将支架型肺动脉瓣置于半空，50ml注射器抽取生理盐水在20cm高度对准瓣膜注水，观察瓣膜有无漏水。 第三部分：国产镍钛合金的生物学评价 1．细胞毒性试验：应用细胞形态学观察法观察2～7天人内乳动脉血管内皮细胞在受试材料边缘的生长情况及细胞形态变化。 2．皮下包埋试验：将国产镍钛合金片、阴性对照材料(316L不锈钢片)和阳性对照材料(铜片)埋置于SD大鼠皮下，分别于术后3天、2、4、6、8、12周观察材料周围组织炎性细胞浸润程度、包裹组织厚度，以评价其组织相容性。 第四部分：支架型肺动脉瓣经胸植入的动物实验研究 选取山羊为大动物实验对象，分别完成开胸右心室和右心房路径支架型肺动脉瓣植入手术，通过对带瓣膜支架植入后6个月的随访，包括通过心脏彩超、64排螺旋CT、心导管检查以及血管造影等手段对植入后的支架型肺动脉瓣进行评估，了解在体内环境下支架型肺动脉瓣的实际性能，以评价其安全性和有效性，为其临床应用提供实验依据 三、结果： 第一部分：支架型肺动脉瓣设计的应用解剖学研究： 一、生理状态下肺动脉瓣及其周围解剖结构 1．健康志愿者测量右室流出道直径(25.0±0.3)mm；肺动脉瓣膜环直径(18.2±1.3)mm；主肺动脉直径(20.2±1.4)mm；人的主肺动脉长度(33.5±8.2)mm。 2．健康清洁级实验山羊测量右室流出道直径(22.1±1.1)mm；肺动脉瓣膜环直径(14.9±1.1)mm；主肺动脉直径(16.5±1.1)mm；山羊主肺动脉长度(28.3±3.2)mm。 二、病理状态下肺动脉瓣及其周围解剖结构 法洛氏四联症根治术后患者右室流出道直径(33.4±3.6)mm；肺动脉瓣膜环直径(23.6±1.9)mm；主肺动脉直径(25.5±2.0)mm；主肺动脉长度(31.2±3.7)mm。 第二部分：支架型肺动脉瓣及其输送装置的设计与试制 1．设计与研制 支架分为头部和体部，头部为近心端，稍膨出，呈喇叭状，与右室流出道形状相匹配，喇叭口直径大于肺动脉开口处直径，两者相差3mm；体部为直管状，外径略大于肺动脉内径。设计出模仿正常肺动脉瓣环的带有三个半月状弧形结构的人工肺动脉瓣环结构，心包片裁剪后直接缝合在金属瓣坏上。 2．体外测试 支架型肺动脉瓣体外推送试验后肉眼观，支架无变形，瓣膜无损伤，与试验前无明显差别；支架型肺动脉瓣体外注水试验瓣膜均无漏水，瓣叶对位良好。 第三部分：镍钛合金的生物学评价 1．细胞毒性实验显示国产镍钛合金材料基本无细胞毒性，其结果与临床上使用的316L不锈钢材料相仿。 2．皮下包埋实验证实新型镍钛合金材料具有良好的组织相容性，满足临床应用标准。 第四部分：支架型肺动脉瓣经胸植入的动物实验研究 新型支架型肺动脉瓣可以通过开胸右心室路径和右心房路径成功植入到山羊肺动脉瓣膜处，置换肺动脉瓣膜。手术无需体外循环，安全、简便。术后即刻及随访6个月，瓣膜功能、心脏功能良好，瓣膜支架内皮化完全，未见支架移位、断裂，未见瓣膜钙化、穿孔。 四、结论： (一)通过对山羊、健康志愿者和法洛氏四联症术后患者肺动脉瓣膜区及其周围解剖结构的超声、DSA和64排螺旋CT影像学资料分析，获得了用于设计支架型肺动脉瓣和动物实验研究相关的解剖学数据。为支架型肺动脉瓣设计和制造提供了解剖形态学基础。 (二)自行生产的国产镍钛合金材料具有良好的组织相容性，满足临床应用标准。 (三)新型支架型肺动脉瓣可以通过开胸右心室路径和右心房路径成功植入到山羊肺动脉瓣膜处，置换肺动脉瓣膜；手术无需体外循环，安全、简便；术后随访6个月，瓣膜功能、心脏功能良好，支架内皮化完全，具有很好的临床应用前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要英文缩写

声明

前言

第一部分 支架型肺动脉瓣设计的应用解剖学研究

材料

方法

结果

讨论

小结

参考文献

第二部分 支架型肺动脉瓣及其输送装置的设计与试制

材料

方法

结果

讨论

小结

参考文献

第三部分 国产镍钛合金材料的生物学评价

实验一细胞毒性试验

方法

结果

实验二皮下包埋试验

方法

结果

讨论

小结

参考文献

第四部分 支架型肺动脉瓣经胸植入的动物实验研究

材料

方法

结果

讨论

小结

参考文献

全文总结

心脏瓣膜病介入治疗进展

致谢

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