新型心脏瓣膜可能是唯一的更换儿童需求
目前用于先天性心脏病儿童的人工心脏瓣膜的大小是固定的，需要在儿童时期反复进行心内直视手术，以更换一个较大的瓣膜。但波士顿儿童医院的一项令人惊讶的新设计可以让儿童在成年前使用相同的人工瓣膜，也可以使心脏瓣膜缺陷的成年人受益。介绍了这种新装置科学转化医学，于2月19日在网上发布。
Benchtop研究，计算机模拟和大型动物模型的广泛测试表明，新的假肢设计在各种尺寸范围内，并且当通过微创球囊导管程序扩展时，阀门在扩展时保持其功能。
“我们希望将这个新设备带入临床测试，”波士顿儿童医院和纸上高级作家的心血管手术董事长MDRE J. Del Nido说。“如果我们的临床前结果在人体测试中抑制，这可能会改变该领域。”
少即是多:两个瓣叶相对于三个
全球超过330,000名儿童出生心瓣膜缺损，以及数以百万计的其他发展为风湿性心脏病，需要早期瓣膜置换。目前的人工心脏瓣膜的直径是固定的，所以通常需要每几年更换一次;在2岁之前接受第一次心脏置换的儿童在成年之前需要多达5次高风险的心内直视手术。
市售的假肢心脏瓣膜有三个小叶，微小的襟翼，为血液提供单向入口或出口，以保持其在右方向方向流动。新设计的灵感来自人类静脉阀，位于腿部深静脉中。与我们的心脏“本地流出阀不同，我们的静脉阀只有两个传单，并且即使当静脉扩张直径以容纳通过通过的较大体积的血液，也具有优化的几何形状。
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科学家们使用计算模型来预测他们的瓣膜置换如何扩大以应对血液流动的压力。资料来源:S.C. Hofferberth等人，《科学转化医学》(2020) -
阀门更换膨胀以适应植入绵羊的不同长度。信用：S.C. Hofferberth等，科学转化医学（2020） -
在容积负荷下的静止和扩张过程中人体静脉阀几何形状的艺术渲染。资料来源:苏菲·c·霍弗伯斯、劳拉·汤姆霍尔特
“静脉携带大约70％的人血容量Sophie C. Hofferberth医学博士说，她是布里格姆妇女医院的外科住院医师，她领导了波士顿儿童医院del Nido实验室的这项研究。静脉的尺寸会因身体位置的不同而发生巨大变化，但瓣膜必须保持功能。我们模拟了人类静脉瓣膜的几何轮廓，设计了一种可编程尺寸的双瓣瓣膜，它可以适应生长而不会失去单向流量控制。”
在台式和大型动物模型的多轮测试中，具有仿生双瓣设计的瓣膜原型能够扩展以适应心脏内的生长和结构不对称。这些阀门在不同的尺寸、不同的压力和流量下都保持了完整的功能。
研究人员说，由于这种瓣膜的设计是在不需要框架和传单拉伸或放大的情况下进行扩张，因此它与一系列现成的材料兼容。该研究表明，该设备可以在生长动物模型的多个时间点有效扩展，使用微创球囊导管方法。
血栓较少的可能性
研究人员还观察到，他们的“几何适应性”设计通过阀门鼓励有利的血液流动型材，可能降低了现有阀门更换装置经常看到的血凝块形成的风险。在越来越多的绵羊模型中，即使在不使用通常给予假肢瓣膜受体的血液稀释药物，也没有超过10周的血凝块形成的证据。
“许多现有设备的缺点是存在导致的流动中断血液这篇论文的第一作者Hofferberth说。“我们的设计获得了一个良好的流动曲线，似乎可以促进有效的阀门冲洗，并减少流量停滞，这可能是设备长期耐用性的一个重要决定因素。”
研究团队认为，他们的数据支持在一到两年内启动临床研究。
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