修补破碎的心脏瓣膜

一个可扩展的心脏瓣膜可以使数百万人免于多次危险的心脏手术……
2020年2月21日

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心脏和瓣膜的示意图

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美国研究人员发明了一种可扩展的心脏瓣膜,可以使数百万人免于多次危险的心脏手术。

人类的心脏包含四个控制血液流动的心脏瓣膜,确保血液只向一个方向流动。然而,全世界每年有超过一百万的儿童出生时就患有心脏病。估计其中25%与心脏瓣膜缺陷有关。

这些儿童通常使用假瓣膜进行治疗。但是,随着孩子们的成长,心脏也在成长,所以人工瓣膜需要更换,这就需要进行多次心脏直视手术。

在两岁之前需要做第一次手术的儿童,在他们成年之前通常需要再做四次手术。

心脏直视手术并非没有风险:死亡率在2%到30%之间,而且这个过程也给家属和病人带来了压力和担忧。

新的可扩展心脏瓣膜避免了重复手术的需要,只需要一次手术:第一次插入瓣膜。

波士顿儿童医院的索菲·霍弗伯斯(Sophie Hofferberth)开发了这种瓣膜,她的灵感来自于我们静脉中瓣膜的形状。当我们的身体运动时,这些瓣膜的形状会发生巨大的变化,但它们保持着它们的功能。因此,她和她的团队开始复制这种几何轮廓,并设计了一个具有相同两个“传单”的人工瓣膜。

为了使瓣膜中的仿生小叶生长,他们使用了一种叫做“气球膨胀”的技术。这包括通过一个小切口插入一根金属丝,通常在腿的顶部附近,并将金属丝穿过心脏瓣膜。连接在电线顶端的小气球暂时膨胀,将阀门拉伸到合适的尺寸。

这种新的心脏瓣膜还可以帮助许多没有足够小的心脏瓣膜而无法获得任何治疗的儿童,因为目前可用的最小尺寸为15毫米。

一旦在实验室测试了瓣膜膨胀的力学原理,就会在绵羊和羔羊身上进行试验。

绵羊被认为是开放心脏模型的黄金标准,因为它们的心脏解剖结构与人类最相似。绵羊瓣膜衰竭的机制比人类更快,这也使它成为人工心脏瓣膜成功或失败的一个很好的预测指标。

绵羊试验的结果非常有希望。对羊的血管和心脏声波进行成像,结果显示,7只羊中有6只羊对人工瓣膜的适应良好,其中只有1只羊有轻微的反流问题。

研究人员现在将在动物身上进行一些更长期的测试,但也要确保瓣膜在各种情况下都能工作,方法是在实验室里对瓣膜形状进行数百万次循环测试。但如果一切顺利,第一次人体试验将在18个月内进行!

这是更有可能的,因为该团队设法开发了一种使用现成材料的心脏瓣膜,这种材料可以在各种尺寸范围内工作。

正如霍弗伯斯所指出的那样,五年后出生时患有心脏瓣膜缺陷的孩子将很快能够“长大,拥有更积极、更健康的生活,在他们的一生中不会有那么多的心脏直视手术,因为他们将有一个可以陪伴他们成长到成年的替代瓣膜。”

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