研究人员开发可随孩子成长调节的人工心脏瓣膜 可避免侵入性手术

摘要:

对于一些患有先天性心脏病的孩子来说,维持健康血液流动的人工心脏瓣膜是他们幼年生活的残酷现实。这不仅需要进行心脏直视手术以最初植入该设备,而且还需要随着其身体的成长每隔几年重复进行高风险手术来更换它们。波士顿儿童医院的研究人员一直在努力开发一种全尺寸的全能解决方案,并提出了他们认为可以在各种直径下工作的设计,并且可以根据需要进行调整,而无需进行侵入性手术。

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根据美国心脏协会的数据,每千名婴儿中大约有九个患有先天性心脏病,这使其成为最常见的先天性畸形之一。这可能意味着心脏壁,附近的动脉和静脉或调节器官内外血液流动的瓣膜异常。

当孩子出生时患有心脏瓣膜缺损时,外科医生可以植入人工心脏瓣膜以使器官恢复健康功能,但是这些心脏瓣膜的直径固定,这意味着他们需要定期更换。据波士顿儿童医院称,那些在两岁之前接受人工瓣膜手术的儿童,至少要在成年之前进行五次心脏直视手术。

当今使用的人工心脏瓣膜具有一组三个瓣,它们一起工作以控制任一方向的血流。为了寻找更好的方式,研究人员分析了在深静脉中发现的瓣膜,该瓣膜只有两个瓣,即使在静脉因血液量增加而扩张时也能够保持血流。

负责这项研究的Sophie C. Hofferberth说道:“静脉携带着我们大约70%的血液。静脉的尺寸可能会根据人体位置而发生巨大变化,但是瓣膜必须保持功能正常。我们模仿了人体静脉瓣膜的几何外形,设计了一种程控尺寸的双叶瓣膜,该瓣膜瓣膜适应于生长而不会失去单向血流控制。”

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该团队在实验室测试和动物模型中对该瓣膜进行了评估,在扩展到各种尺寸后,它在完全适应各种压力和血流的情况下被证明具有完整的功能。在人类患者中,科学家认为,可以通过气囊导管方法根据需要扩展假体,他们将其描述为微创技术。

除了持续、健康的血流外,实验还证明了人工瓣膜可以将血栓的风险降到最低。研究人员在成长中的绵羊模型中进行了测试,他们未观察到通常在使用传统人工瓣膜接受者使用的血液稀释药物的情况下,在10周内没有血液凝结的迹象。

Hofferberth说道:“许多现有设备的缺点是存在流动中断,导致血液凝块形成和早期瓣膜恶化。我们的设计实现了良好的流动特性,似乎有助于有效地冲洗瓣膜使流动停滞最小化,这很可能是长期设备耐用性的重要决定因素。”有了这些令人振奋的早期结果,该团队现在将目光投向了可能在一两年内开始的人体试验。

波士顿儿童医院心血管外科主席Pedro J. del Nido医师表示:“我们希望将这种新设备迅速投入临床测试。如果我们的临床前结果在人体测试中得到验证,这可能会改变这一领域。”

该研究发表在《科学转化医学》杂志上。

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