人工生物瓣膜的应用及策略

生物材料在人工器官制造中的应用随着科技的不断进步，生物医学工程领域也取得了显著的发展，其中生物材料的应用在人工器官制造中发挥着重要的作用。

生物材料是一种能与生物体相互作用并能用于医疗用途的材料，其应用范围涵盖了人工器官、组织工程、药物传输等领域。

本文将探讨生物材料在人工器官制造中的应用，以及这些应用对于改善人类健康和生活质量的重要性。

一、心脏起搏器与人工心脏瓣膜心脏起搏器和人工心脏瓣膜是生物材料在人工器官制造中的重要应用。

心脏起搏器通过电信号的传导帮助心脏维持正常的心律，对于心脏病患者来说，起搏器是一种重要的生命支持装置。

起搏器的材料必须具备良好的生物相容性，能够与心脏组织相互作用而不引起排斥反应。

常用的心脏起搏器材料包括钛合金和聚合物，它们的特殊性能使其能够承受心脏蠕动和人体的其他运动。

人工心脏瓣膜的制造同样依赖于生物材料。

人工瓣膜需要具备高度的可靠性和长期使用的耐久性，同时必须具备与人体血液和心脏组织相适应的特性。

常用的人工心脏瓣膜材料包括生物材料（如瓣膜的动物来源和人源材料）和合成材料（如金属和陶瓷）。

这些材料在人工心脏瓣膜的制造中发挥了重要的作用，帮助患者重获健康。

二、人工关节与骨科植入物人工关节是生物材料在人工器官制造中的又一重要应用。

随着人口老龄化程度的加剧，关节疾病的发病率不断上升，而人工关节成为了治疗关节疾病的有效手段。

人工关节需要具备与人体骨骼相匹配的特性，以实现良好的运动功能。

常用的人工关节材料包括金属合金（如钛合金和钴铬合金）和聚乙烯（如超高分子量聚乙烯），它们具备耐久性和生物相容性。

除了人工关节，骨科植入物也是生物材料的重要应用之一。

骨科植入物主要用于骨折修复和骨缺损修复。

传统的骨科植入物包括金属板和螺钉，然而，这些植入物存在着与人体骨骼相不匹配的问题，而生物材料的应用则能够解决这一问题。

生物材料植入物可以与骨骼逐渐融合，提供稳定的支持和修复功能。

生物陶瓷、聚合物和可降解材料等都是常用的骨科植入物材料。

人造心脏瓣膜的选择
人造瓣膜分两大类：生物瓣膜和机械瓣膜。

一、生物瓣膜有良好的血液动力学，血栓栓塞率低，可不需要长期抗凝治疗，但是生物瓣膜的最大缺点是耐久性差。

因此生物瓣膜主要用于以下患者：
1.希望妊娠的育龄妇女；
2.就年龄而言，60岁以上患者应首选生物瓣，50岁以下宜选择机械瓣，这样可以保证其耐久性，并避免生物瓣在青少年中发生钙化而需二次换瓣手术；
3.有出血性素质和出血性疾病以及其它原因而不能接受长期抗凝治疗的患者；
4.根据病人的经济条件和保健条件，在农村无法进行抗凝治疗者宜选用生物瓣；
5.三尖瓣是所有瓣膜置换栓塞中血栓栓塞率最高的部位，这可能与此部位压力低，血流缓慢有关。

临床观察在三尖瓣部位血栓栓塞率以碟瓣最高，球瓣次之，生物瓣膜最低，因此三尖瓣部位的瓣膜置换采用生物瓣膜比较理想。

二、机械瓣的耐久性好，可终生使用，适用人群广泛，缺点是需终生服用抗凝药物，蔡松旺主治医师
中山大学附属第三医院胸心外科
【注意事项】
大家在用药的时候，药物说明书里面有三种标识，一般要注意一下：
1.第一种就是禁用，就是绝对禁止使用。

2.第二种就是慎用，就是药物可以使用，但是要密切关注患者口服药以后的情况，一旦有不良反应发生，需要马上停止使用。

3.第三种就是忌用，就是说明药物在此类人群中有明确的不良反应，应该是由医生根据病情给出用药建议。

如果一定需要这种药物，就可以联合其他的能减轻不良反应的药物一起服用。

大家以后在服用药物的时候，多留意说明书，留意注意事项，避免不良反应的发生。

本文到此结束，谢谢大家!。

心脏瓣膜替代治疗指南介绍心脏瓣膜替代治疗是一种手术方法，用于修复或替换心脏瓣膜的功能。

本指南旨在提供心脏瓣膜替代治疗的相关信息和建议，以帮助医务人员进行适当的诊断和治疗。

适应症心脏瓣膜替代治疗适用于以下情况：- 心脏瓣膜发生严重狭窄或关闭不全，导致心功能不全或心脏功能下降的患者。

- 心脏瓣膜损坏或受损，且无法通过其他治疗方法修复的患者。

治疗方法心脏瓣膜替代治疗有两种主要方法：1. 人工瓣膜替代：将损坏的瓣膜完全替换为人工瓣膜，可选择机械瓣膜或生物瓣膜。

- 机械瓣膜：由金属和塑料制成，耐用但需要服用终身抗凝药物以防止血栓形成。

- 生物瓣膜：由动物组织或人工材料制成，不需要长期服用抗凝药物，但寿命相对较短。

2. 自体瓣膜替代：使用患者的自体组织修复或替换损坏的瓣膜。

- 这种方法可以采用不同的技术，如自体组织修复、膜片重建或阀扩张。

术后护理心脏瓣膜替代手术后，患者需要密切关注，因为手术后的康复过程需要时间和恢复。

- 医务人员应监测患者的心脏功能、疼痛程度和血液指标，并及时处理任何并发症。

- 患者应遵循医生的建议，进行恢复训练和药物治疗，并定期进行复查和随访。

风险和并发症心脏瓣膜替代治疗虽然可以带来良好的效果，但也存在一些风险和并发症，包括：- 术后感染- 出血或血栓形成- 心律失常- 阀口狭窄或关闭不全- 麻醉反应或过敏反应结论心脏瓣膜替代治疗是一种常见且有效的治疗方法，可以帮助改善心脏瓣膜疾病的症状和功能。

然而，在决定进行手术之前，医务人员应仔细评估患者的病情和手术风险，并与患者进行详细的讨论和沟通。

国产人工心脏瓣膜综述
王睿李海平郑光明马利川
北京思达医用装置有限公司
人工心脏瓣膜是指可植入心脏内
代替心脏瓣膜，具有天然心脏瓣膜功
能的人工器官。

当心脏瓣膜病变严重
而不能采用瓣膜分离手术或修补手术
来恢复或改善瓣膜功能时，则须采用
人工心脏瓣膜置换术。

人造心脏瓣膜主要分为２大类：一
是机械瓣，二是生物瓣。

我国机械瓣使
用量在９０％以上，生物瓣的使用量不到
１０％，造成这种情况的主要原因是我国
瓣膜以风湿性心脏病应用为主，病人多
为２０～４０岁的青壮年。

由于生物瓣耐
久性差（７～１０年即损坏），１０多年后需
进行第２次换瓣手术，而机械瓣可终身
植入，因此机械瓣更适合我国国情。

本
文就国内机械瓣膜市场、产品性能比较
及发展趋势做一评述，以期对我国机械
心脏瓣膜产业的推进发展有所裨益。

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国产人工心脏瓣膜综述
作者：王睿， 李海平， 郑光明， 马利川
作者单位：北京思达医用装置有限公司
刊名：
新材料产业
英文刊名：Advanced Materials Industry
年，卷(期)：2011(8)
本文链接：/Periodical_xclcy201108003.aspx。

生物材料在医学上的应用前景生物材料在医学领域的应用前景可谓广阔，其中包括人工心脏瓣膜、组织工程、药物缓释以及生物传感器等方面。

本文将就这些方面一一进行探讨。

一、人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜主要用于修复和替代患者心脏中出现的瓣膜疾病。

目前广泛应用的人工瓣膜分为机械瓣膜和生物瓣膜两种，而生物瓣膜中的主要材料就是生物材料。

生物瓣膜采用动物组织制成，具有与人体组织相似的外形和生物学特性，能够减少血栓形成和感染的风险，同时也降低了使用机械瓣膜所带来的血栓形成和出血的风险。

因此，生物瓣膜被认为是一种更好的选择，具有更广阔的应用前景。

二、组织工程组织工程是一门借助生物材料和细胞技术来修复和再生人体组织的学科。

目前，生物材料在组织工程中扮演着重要的角色。

通过将细胞与生物材料结合起来，可以制造出具有细胞活力的人工组织，如人工骨骼、软骨和皮肤等。

这些人工组织的应用可以帮助重建患者的受损组织，提高治疗效果和生活质量。

同时，生物材料的设计和改良也可以促进细胞的生长和分化，有助于加速人工组织的形成和恢复。

三、药物缓释生物材料在药物缓释方面也有着广泛的应用。

通过将药物包裹在生物材料中，可以实现药物的缓慢释放，延长药物的作用时间，减少用药频率。

例如，一些医用植入物如钛合金支架常用于修复骨骼缺损。

在这些支架材料中，可以添加药物，如抗生素，以预防感染。

同时，生物材料还可以作为药物传递的载体，将药物运送到特定的治疗部位，提高治疗的准确性和效果。

四、生物传感器生物传感器是一种可以检测和测量生物体内生理状态和病理变化的装置。

生物材料在生物传感器中具有重要的作用。

例如，利用生物材料制成的生物传感器可以检测血液中的葡萄糖含量，帮助糖尿病患者监测血糖水平。

此外，还有利用生物材料制作的生物传感器可以检测生物分子、细胞和细菌等，用于早期疾病的诊断和治疗。

综上所述，生物材料在医学上的应用前景广泛且多样化。

人工心脏瓣膜的使用可以帮助患者恢复心脏功能，组织工程可以帮助重建受损组织，药物缓释可以提高药物的治疗效果，生物传感器则可以帮助检测和监测生理状态和病理变化。

说话瓣膜的原理及应用1. 什么是说话瓣膜说话瓣膜是一种存在于人类喉咙中的生物组织，是喉头内部的一部分，具有重要的语音功能。

它是由肌肉、韧带和膜组成的弹性结构，位于声门上方，能够控制气流通过，产生不同的声音。

2. 说话瓣膜的结构•声带–声带是说话瓣膜的主要部分，位于喉咙的前部。

每个人都有两个声带，它们呈’V’型排列，通过共振与震动产生声音。

•会厌–会厌是一块位于口腔后部的软组织，可以阻挡固体食物进入气道。

在发声时，会厌会协助控制气流的路径。

3. 说话瓣膜的工作原理当我们说话时，空气从肺部被推送到喉咙中。

喉咙中的气流通过说话瓣膜产生声音。

1.发声：空气通过声门，声带接触并振动，产生声波。

2.共振：声波经过喉头和口腔的空腔，与舌头、牙齿等共同作用，改变音调和声音的色彩。

3.造音：喉头的肌肉运动调整声带的张力和长度，产生不同的音调和音质。

4. 说话瓣膜的应用说话瓣膜在日常生活中有着广泛的应用，特别是在语音和语言领域。

4.1 语音治疗对于一些由于声带功能障碍而导致言语障碍的人来说，语音治疗是帮助他们恢复正常发声能力的重要手段。

在语音治疗过程中，通过训练和练习，患者可以学会正确利用说话瓣膜并调节气流，从而改善发音和语音流畅性。

4.2 语音识别技术说话瓣膜的研究也对语音识别技术的发展起到关键作用。

通过对说话瓣膜的运动和振动进行分析，可以提取出一系列特征，用于语音识别算法。

这些特征可以帮助计算机系统准确识别和理解人类的语音指令和对话。

4.3 语音合成技术在语音合成技术中，说话瓣膜的运动和振动模式被模拟和重建，从而产生逼真的合成语音。

这对于需要人机交互的应用场景非常重要，比如自动语音导航、智能音箱等。

4.4 发声艺术说话瓣膜的运动和振动是发声艺术的基础。

戏剧、歌唱、电影配音等领域都在一定程度上依赖说话瓣膜的运动和控制。

艺术家们通过训练和技巧，可以灵活地运用说话瓣膜，创造出令人动容的声音效果。

结论说话瓣膜是人类声音产生、语言交流的重要组成部分。

生物材料在人工器官和人工组织上的应用生物材料是指人工制造的一种类似于人体组织的物质，可以用于人工器官和人工组织的制造。

生物材料在临床医学中应用广泛，如牙科修复、器官移植、组织修复等领域。

本文将围绕生物材料在人工器官和人工组织上的应用展开探讨。

一、生物材料在人工器官上的应用人工器官的制造是医学界长期以来的一个难题。

人工器官的成功制造需要具备丰富的生物材料经验和深厚的医学知识。

生物材料在人工器官上的应用，可以减轻患者的痛苦，提高生命质量。

以下是一些典型的应用情况：1. 人工心脏瓣膜随着人口老龄化和心血管疾病的高发率，世界各地的医院越来越多地选择使用人造心脏瓣膜进行手术。

现在，用于瓣膜制造的生物材料主要有牛、猪的心脏瓣膜和人工材料，其中牛和猪的心脏瓣膜是最具常见性的原料。

这些瓣膜可以与患者的组织相容，从而降低排异反应的风险。

人造心脏瓣膜的应用，使得传统的心脏手术相比得以实现更加轻便、安全、易于上手。

2. 人工听力系统人工听力系统是一种由生物材料组成的有机物质，它能够取代人类耳鼓、塞进中耳。

人工听力系统由三部分组成：一是外部音源，是一个可穿戴、类似于耳机的仪器，可以把声音输入到分离开的电容微麦克风中；二是处理器，把声音转变为数字信号，并通过电线或无线方式传送到组成听觉神经的电子控制器中；三是人工耳蜗，是真正的人工器官，直接接触听觉神经，能够把数字信号转化为语音并发出声音。

这种听力系统可以更精确、更高效地处理多种声音信号，能够让使用者在各种音频情境中轻松听取所需声音。

3. 人工生殖器官生殖健康是人类生命的重要组成部分。

对于那些由于遗传疾病或感染病毒等原因导致生殖系统损伤的人来说，人工生殖器官已成为改善生命质量的可行方法。

生物材料已被广泛应用于人工生殖器官的制造中。

人造海绵体和阴茎部分通过外科手术被植入，恢复男性性功能。

而在女性方面，则已经研制出了具有自主功能的人工卵巢，可以恢复女性生殖功能，并保证了患者的生命健康。

人工心脏瓣膜
基础解释
人工心脏瓣膜是指能使血液单向流动而不返流,具有天然心脏瓣膜功能的人工器官。

当心脏瓣膜病变严重而不能应用其他简单手术来恢复或改善瓣膜功能时,须将病变的瓣膜切除,更换人工心脏瓣膜,以保持瓣膜的功能,有效地维持血液循环。

目前临床使用的人工心脏瓣膜主要分为生物瓣和机械瓣两大类。

前者是全部或部分使用生物组织,并经特殊处理形成的人工心脏瓣膜,常用的生物瓣主要有:异种(猪)主动脉、同种硬脑膜和中心包瓣。

其血液动力学功能良好、血栓发生率低,一般无需长期抗凝。

目前应用的机械瓣有:笼球瓣、笼蝶瓣、侧倾蝶型瓣膜和二叶瓣。

机械性较为耐用,血液动力学效果好,但有发生血栓的危险,需长期使用抗凝剂。

适用于二尖瓣狭窄合并关闭不全、主动脉狭窄等。

北工大心血管项目组（隶属于北京工业大学），致力于心力衰竭的相关研究，其研究方向主要包括引起心衰的血流动力学因素、不同心衰治疗方式的血流动力学机理和人工心脏辅助装置的相关研究。

该中心建立了心衰病人的生理模型，并研发了BJUT-II系列的人工心脏辅助装置、针对心衰患者不同生理的需求的人工心脏控制系统等等。

其中，该中心研发的人工心脏控制系统已经应用于临床治疗中。

主要研究成果已发表在国内外相关领域的知名核心期刊上。

出处：中国卫生管理辞典。

专题、人工心瓣膜瓣膜相当于单向阀门，人的心脏中有四个心瓣膜，保证血液向一个方向流动。

在这四个心瓣膜中，左心室的两个瓣膜容易失效，其中又以主动脉瓣最易失效。

（？）这类病例可以通过置换人工心瓣膜继续生存。

目前，临床上使用机械型和生物型两种人工心瓣，各有特点和适应症。

机械式瓣膜的特点：（1）使用寿命长，适合年轻的患者使用；（2）尽管瓣膜涂层有较好的血液相容性，但是瓣膜的抗凝血能力仍然低，患者需要长期服用抗凝血药物以抵抗表面凝血。

生物瓣膜的特点和适应症：(1) 生物瓣膜使用寿命较短，血液回流比机械瓣大；(2) 相对来讲，生物瓣膜抗凝血性能优于机械瓣，因此适合于年老的患者，或不能长期服用抗凝血药物的患者。

机械式瓣膜和生物瓣膜的特点是如何形成的呢？是因为制作材料不同。

机械式瓣膜材料选用金属钛、聚合物、碳纤维等制作，表面有涂层，比如各向同性热解碳涂层，以改善血液相容性，坚固结实寿命长，尽管瓣膜涂层有较好的血液相容性，但是瓣膜的抗凝血能力仍然偏低，患者需要长期服用抗凝血药物以抵抗表面凝血，老年人肝肾等器官老化，无法承受药物负荷。

生物瓣膜用猪或牛心包，采用生物固定技术，经交联处理后制得。

固定交联剂一般采用戊二醛。

因此存在戊二醛渗出的毒性问题和寿命短问题，优点是生物相容性优于机械式瓣膜的涂层，不用服抗凝血药物，适合于老年人。

生物瓣膜质量的关键是交联，目前临床用的生物瓣膜大多是经戊二醛交联制备的，20世纪60年代末开始用于临床。

戊二醛通过直接交联胶原纤维中的赖氨酸和精氨酸等碱性氨基酸残基使胶原纤维发生交联。

戊二醛交联的瓣膜因残余的戊二醛缓慢释放有一定的毒性。

近年来，在交联剂的开发上出现新的进展。

如：2001年T.J.Koob等发现从杂酚油灌木(Larrea divaricata)中分离提取出来的一种二元酚，3，4-二羟基愈创木酸（NDGA），是一种优良的胶原蛋白交联剂。

用NDGA交联的胶原纤维拉伸强度和弹性模量比用戊二醛交联的分别高出50%和20%。

国产人工心脏瓣膜综述国产人工心脏瓣膜综述人工心脏瓣膜是指可植人心脏内代替心脏瓣膜,具有天然心脏瓣膜功能的人工器官.当心脏瓣膜病变严重而不能采用瓣膜分离手术或修补手术来恢复或改善瓣膜功能时,则须采用人工心脏瓣膜置换术.人造心脏瓣膜主要分为2大类:一是机械瓣,二是生物瓣.我国机械瓣使用量在90%以上,生物瓣的使用量不到10%,造成这种情况的主要原因是我国瓣膜以风湿性心脏病应用为主,病人多为20～40岁的青壮年.由于生物瓣耐久性差(7～10年即损坏),l0多年后需进行第2次换瓣手术,而机械瓣可终身植入,因此机械瓣更适合我国国情.本文就国内机械瓣膜市场,产品性能比较及发展趋势做一评述,以期对我国机械心脏瓣膜产业的推进发展有所裨益.一机械心脏瓣膜市场目前,人工机械瓣膜可分为单叶式瓣膜及双叶式瓣膜.单叶瓣膜为第2代人工心脏瓣膜,已属于性能落■文/王睿李海平郑光明马利川北京思达医用装置有限公司后的产品,位于退出市场的地位.双叶式瓣膜为第3代人工心脏瓣膜,其血液流体力学性能优异,临床效果良好,自推出后即迅速获得了世界范围内临床医师的广泛认可,截至目前,双叶式瓣膜占全球机械心脏瓣膜市场的90%以上.目前心脏瓣膜市场上的双叶式瓣膜主要有以下几种:美国st.Jude~膜(SJM),美国Medtronic的ATS瓣膜,美国On-X瓣膜,意大~1]Sorin瓣膜(包括CarboMedics瓣膜)及北京思达医用装置有限公司(简称"北京思达")的GK型双叶式人工心脏瓣膜.除前4个国外企业以外,北京思达为国内也是亚洲唯一一家可以生产双叶式心脏瓣膜的企业. 二,国内外机械心脏瓣膜产品性能比较1.产品比较(1)产品结构比较双叶式瓣膜由瓣环,双瓣叶,加固圈,加固丝及外层缝合布构成,其中,瓣环和瓣叶为关键部件.不同厂家双叶式瓣膜的差别也集中于瓣环,瓣叶及两者如何相互配合的结构设计.美国St.Jude瓣膜,On-X瓣膜,意大~1]Sorin瓣膜的结构相同,均为凹陷式结构,即瓣环内壁有8字形凹槽[如图1(a)所示],瓣叶通过瓣叶侧壁的凸起球与凹槽相互配合[如图1 (b)所示]以构成瓣膜结构.凹陷式设计较简单,解决了双叶式瓣膜瓣环和瓣叶如何配合的问题, 但由于其结构本身限制,不可避免地带来了一些问题,其中最主要的是安全性及形成血栓问题.机械心脏瓣膜为终身植入式产品,凹陷式结构中瓣环和瓣叶的相互配合仅仅依靠瓣叶耳状凸起在八字凹槽内的转动,耳状凸起既是转动轴又是限位轴,在患者终身几亿次瓣膜的快速启闭过程中, 瓣膜启闭形成的应力始终集中于瓣叶耳状凸起上,从而使得瓣叶耳状凸起潜在断裂的几率变大,增大了产品的安全性隐患.同时,由于瓣环内壁新赢丑料产业NO.82011—日为凹陷式结构,血液流过瓣环和瓣叶的配合间隙时[如图1(b)中箭头所示]在凹陷处不可避免地会产生淤积现象,增大了对血细胞和血小板的潜在损伤,从而使得血栓发生的几率大大增加.经过不断研究和创新,ATS公司于1992年推出开放式结构的双叶式瓣膜,北京思达也于2005年推出杵臼式结构的GKS瓣膜,从而解决了凹陷式结构瓣膜的上述2个难题.开放式结构和杵臼式结构的设计理念基本相同,其设计均为将瓣叶凸球变为凹球[如图1(d)所示],将瓣环内壁构建凸球与瓣叶凹球相互配合,同时增加凸起结构以控制瓣叶启闭和限制瓣叶转动角度[如图1(C)所示],即使得转动轴与限位轴分开设计.由于此2种结构增加了凸起结构来限制瓣叶转动,瓣膜启闭时形成的应力均匀分散于瓣叶(a)(c)整体,消除了凹陷式结构应力集中于瓣叶耳状凸起的缺陷,从而大大增强了产品的安全性.同时,由于凸起结构消除了凹陷式设计瓣环和瓣叶配合间隙中存在的凹陷,其凸起球稍稍凸出血流之中,血液流过瓣环和瓣叶配合间隙时[如图1(d)中箭头所示]可提供持续被动冲洗,减少了血液的淤积, 从而减小了血栓形成的几率.从凹陷式结构到开放式结构(杵臼式结构),虽然看似仅仅为瓣环和瓣叶凹陷与凸起的相互转换,十分简单, 但实际上牵涉到内壁复杂结构的加工,产品的抛光及相互配合等诸多难题,因此,虽然开放式结构推出甚久,但目前世界上仍只有美国Medtronic 的ATS瓣膜和北京思达的GK型双叶式人工心脏瓣膜解决了此结构带来的相关技术难题,采用了开放式结构设计(杵臼式结构).具有开放式(杵臼(b)(d)图1不同双叶式瓣膜瓣环设计(algc)及瓣环瓣叶配合方式(b和d) 唧AdvancedMaterialsIndustry式)结构的双叶瓣膜也被誉为第4代人工心脏瓣膜.(2)产品材料比较美国St.Jude瓣膜,美国Medtronic的ATS瓣膜,美国On—X瓣膜,意夫利Sorin瓣膜及北京思达的GK型双叶式人工心脏瓣膜的主体材料无差别,均为热解碳材料.热解碳材料是碳氢化合物气体(如丙烷,甲烷等)在高温炉内经热解,缩聚等复杂过程使碳沉积在基体(如石墨材料等)上而制成的.由于其血液相容性及耐久性均非常优异,热解碳材料已经是世界公认最适用于制作人工心脏瓣膜的材料.在加固圈和加固丝方面,上述公司产品均采用医用钛合金材料.在最外层缝合布方面,上述公司产品也均采用了医用涤纶编织布.其中,SOri12公司的医用涤纶编织布上蒸镀了一层碳原子涂层,但并无相关临床报道显示其具有更大的性能优势.2.产品性能比较(1)耐久性比较人工心脏瓣膜作为一种长期植入人体的人造器官,不仅要有优良的性能,更重要的是可靠性强,耐久性好,期望其能在人体内正常工作几十年.人工心脏瓣膜的疲劳寿命与患者的生命紧密相关.国内现行标准(GB12279—2008)规定人工机械心脏瓣膜压力测量系统应至少有1000Hz固有频率,连续进行试验直到破坏为止要至少循环380×106(3.8亿次)次,即相当于在正常生理条件下工作10年以上.对SJM双叶瓣膜,GK型双叶式人工心脏瓣膜进行体外加速试验,试验结果如图2,图3所示.因转动关节处和瓣环内部无法准确地观察和记录,仅能对瓣叶进行观察和对比分析.从图中可以看出SJM双叶瓣膜的瓣叶边缘瓣的跨瓣压差较大,而GK型双叶式人工心脏瓣膜,CarboMedics瓣膜,ATS瓣膜及SJM瓣膜的跨瓣压差均较小, 测量数值相互问相差不大.(3)返流量比较返流量是瓣膜完成一次启闭过程(个循环周期)内反向通过瓣膜的流体体积,它是关闭量和泄漏量之和.返流量是人工心脏瓣膜体外流体力学实验最重要的性能指标之一.返流量过大表明瓣膜间隙过大,导致反向泄漏量过大;返流量过小则表示瓣膜间隙过小,往往导致瓣膜卡死.这2种情况都会导致病人死亡,因此都是绝对不允许的. 从图5可以看出,在选用同一型号(27M)的双叶式心脏瓣膜,不同心输出量的测量条件下,SJM瓣膜和ATS瓣膜的双叶瓣返流量相较于CarboMedics,Sorin和GK型双叶式人工心脏瓣膜的返流量稍大,但5种型号双叶式瓣膜的返流量均符合要求. 3.临床调查比较中国人民解放军成都军区总医院的张近宝等对北京思达机械瓣膜的临床血流动力学进行了比较,选取了90例符合病例要求的患者,以其中39 例应用北京思达机械瓣膜(其中单叶\嘲I增蝌瓣27例,双叶瓣l2例)替换术病人为研究对象,取同期接受ATS机械瓣膜(其中单叶瓣33例,双叶瓣18例)替换术的51例病人为对照组.通过术后体表心动超声和彩色多谱勒检查,观察比较2种人工心脏瓣膜的血流动力学情况.术后6个月心动超声随访结果表明,北京思达机械瓣膜与ATS机械瓣膜在最大跨瓣压差,平均跨瓣压差, 最大跨瓣流速和平均跨瓣流速方面无统计学差异,表明北京思达机械瓣膜具有优良的血流动力学特性.福建医科大学附属协和医院的曹华等分析和比较了21mm国产GK型双叶式人工心脏瓣膜与进口CarboMedics双叶机械瓣膜在主动脉瓣置换术后的心功能变化及临床疗效,对326例患者行主动脉瓣人工机械瓣膜置换术.其中,198例患者植GK 型双叶式人工心脏瓣膜,128例患者植入CarboMedics双叶机械瓣膜;主动脉瓣置换者l12例,主动脉瓣及二尖瓣置换者共214例.在术前和术后3个月,术后6个月及术后1年期间,采用彩色多普勒超声心动图检测2组患者的左心室射血分数(LVEF),主动脉瓣跨瓣压差,有效瓣口面积的变化,从而进行对比分析,术后随访的326例患者无一例死亡.同时分析比较2组瓣膜置换者术后34"月,术后64-月及术后1年的主动脉跨瓣压差及有效瓣口面积,结果表明GK型双叶式人工心脏瓣膜与CarboMedics双叶机械瓣膜相比无明显差异,术后恢复效果理想.河南弘大心血管病医院的王平凡等对国产GK型双叶式人工心脏瓣膜植入人体后的早期临床疗效和近中期疗效进行了随访,随访跟踪了412例应用GK型双叶式人工心脏瓣膜的患者,其中,二尖瓣置换23咧,主动脉瓣置换108fY~,二尖瓣置换+主动脉瓣置换74例.412例患者共植/GK型双叶式人工心脏瓣膜486枚,其中,二尖瓣30做,主动脉瓣l82枚.同期,选择应用进口ATS双叶机械瓣膜的618例患者为对照组,在相同条件下,术后监测血流动力学指标,心功能恢复程度,并定期随访是否发生与瓣膜相关的并发症,比较两者的差异.随访64-月～5年的结果表明,9～9的患者心功能由术前Ⅲ一Ⅳ级提高为I一Ⅱ级,表明国产GK型双叶式人工心脏瓣膜临床应用取得了良好的近中期疗效,与进口双叶瓣膜无明显差别,同时其平均住院花费低于进口瓣膜. AdvancedMaterialsIndust~23456图5从左肇右依次为;心输出量/(L/min)国产与进口双叶瓣膜(27M)不同心输出量时瓣膜关闭返流量较O9876S432tO此外,尚有多篇文献对国产GK型双叶式人工心脏瓣膜的临床效果进行了短期或中长期随访,通过与国外瓣膜对照组相互比较,结果表明国产GK型双叶式人工心脏瓣膜的临床使用效果良好,与国外瓣膜的临床应用无统计差异,为安全可靠的理想选择.三机械瓣膜发展趋势1.对机械瓣膜材料的研究在机械瓣膜材料方面,热解碳是截至目前公认最好的制作机械瓣膜的材料,其硬度和强度高,耐磨性好,生物相容性好,质量轻,加工性能好,因此很适合做机械瓣膜.所以,目前市场上的主要产品完全采用热解碳材料来制备.未来除非能研制成功各方面性能完全超越热解碳的新材料,否则热解碳作为机械瓣膜材料的主体地位不会发生变化.2.对机械瓣膜结构的改进机械瓣膜结构上的优化可以模拟分析,试验测试及临床统计分析为基础,调整优化瓣膜结构参数来改善原有的跨瓣压差,溶血,致栓等缺陷.要合理地优化瓣膜参数,就必须清楚地了解瓣膜工作时的血流动力学特性.血流动力学是流体力学与生物工程学等多学科的交叉学科,随着流体力学相关分析软件的功能日趋强大和测试技术水平的提高,通过适当建立模型,合理设定边界条件可对瓣膜的血流流场及其特定部位进行精确的定性,定量分析,从而优化瓣膜的设计参数,缩短设计周期.据俄科学信息))杂志报道,俄长期从事人工心脏瓣膜研究的"三个石炭纪"公司在现有的双瓣叶人工机械心脏瓣膜基础上,开发出由3个瓣叶构成的人工机械心脏瓣膜.俄科学院精密机械研究所专家据对这种人工心脏瓣膜进行的试验结果称新式人工心脏瓣膜能保证正常的血液流动,接受移植的人其血压与正常心脏瓣膜产生的血压相差不超过5mmHg.理论上,三叶瓣与人体中的三尖瓣在形态上更接近,血流动力学更好, 但是与现有双瓣叶机械心脏瓣膜相比,三叶瓣多出一个叶片,即增加了2 个转动轴,瓣膜潜在的不稳定性和风险胜大大增加,同时,其血液动力学性能比双叶瓣并没有绝对性的提高,因此三叶瓣并没有进入市场.3.对瓣膜抗血栓性能的研究热解碳材料的血液相容性很好,但对人体而言始终是异物,很容易形成血栓,因此,植入机械瓣膜后需终生进行抗凝.一直以来,人们在不断针对热解碳材料进行改性,以提高机械瓣膜材料的血液相容性,避免患者终身服用抗凝药.对于生物医用材料,表面改性的目的是提高人体植入物的生物相容性,植入人体的生物医用材料的表面粗糙度,湿润度,化学组成,结晶度,异质和表面电荷等表面性能对其生物相容性有直接的影响.对于和血液相接触的植入体,由于血小板,血细胞和蛋白质带有负电荷,血管壁也呈现负电性(-8～13mV),因而在血栓形成中表面电荷是很重要的.研究发现,材料表面带有适量的负电荷会产生某种蛋白质的吸附,形成钝化层,使得材料对血液的毒害性减小,从而具有更好的血液相容性,例如二氧化钛(xio),氮化钛(TiN),碳化钛(TiC),TaN(氮化钽),碳化硅(SiC),三氧化二铝(AlO,),类金刚石膜,都可以提高植入体的抗腐蚀性和血液相容性.在材料表面改性处理方法中,表面改性镀膜与基体结合的紧密强度,防脱落程度,力学性能,工艺可行性及经济性是材料选择和优化的关键.但从目前的实验结果来看,以上研究仅停留在实验室阶段,未完全解决血栓的形成问题,更未进人工业化生产形成产品.四结语通过国产GK型双叶式人工心脏瓣膜与国外产品的产品设计,产品性能及临床调查结果等比较,可以发现: ①GK型双叶式人工心脏瓣膜设计理念先进,结构合理,与国外其它产品相比具有较大优势;②GK型双叶式人工心脏瓣膜的跨瓣压差及返流量等主要血液动力学性能参数达到了国外产品水平,耐久性更是超过国外产品水平;③GK型双叶式人工心脏瓣膜的临床使用效果良好,与国外瓣膜的临床应用无统计差异,为安全可靠的理想选择.此外,在临床费用方面GK型双叶式人工心脏瓣膜更占优势,其价格仅为进口瓣膜的1/2左右.保守估计,未来l0年国内需进行换瓣手术的患者将累计达到100万～200万人,心脏瓣膜市场价值约为150亿～2oo4L元,若全部采用国产机械瓣膜,将至少可节省外汇支出约数十亿美元.因此,国产心脏瓣膜的应用和推广具有非常广阔的应用前景和显着的经济效益.人工心脏滂嘲奠的发展牵涉到材料的进步,生物科学以及医学等多学科的发展,只有人工心脏瓣膜的进步,才能减少瓣膜病患者的痛苦,才能减少瓣膜手术产生的费用. 着眼未来,^工瓣膜器械以及手术方法的发展潜力巨大,相信以后人L脏瓣膜的性能会越来越优异,患者的治愈率会随着科技的发展而不断提高.嘲蝴10.3969//j.issn.1008-892X.2011.08.003 舒瓤斟产业NO.82011■国l。