2000 年 Bonhoeffer 及其同事、2002 年 Cribier 及其同事在臨床上引入了經皮肺動脈瓣和主動脈瓣植入術。這種治療瓣膜疾病的新方法取得了顯著進展。最近，Bonhoeffer 及其同事 1 強調了經皮帶瓣支架植入對右心室流出道 (RVOT) 再幹預的潛在影響。這種方法被證明是一種有前途的附加和補充方法，可以成功實施外科手術。盡管如此，先天性 RVOT 疾病手術幹預後肺動脈反流的解剖範圍很廣。目前可用的支架無法治療所有相關患者。到目前為止，寬或嚴重鈣化和扭結的 RVOT 不適合經皮治療。正在研究新的支架設計以及手術和介入混合方法以克服這些問題。我們小組證明了使用自膨脹鎳鈦合金支架在綿羊模型中進行全經皮經股動脈肺動脈瓣植入的可行性。然而，帶瓣支架的整體尺寸應該減小。對於較年輕的患者，尤其是兒童，應使用較小的輸送系統外徑（<18F）。為了規避經皮心臟瓣膜的尺寸限制，我們設計了一種新型低輪廓帶瓣支架，由聚氨酯制成，可裝入 14F 裝置。 （富臨塑膠供套用於支架瓣膜的有機矽聚碳酸酯聚氨酯共聚物）
本研究的目的是評估經皮植入的自膨脹支架在肺動脈位置攜帶聚氨酯瓣膜的功能。這項研究在 1 個月期間對幼年綿羊進行，使用血管造影、心臟超音波、血流動力學和宏觀分析以及組織學評估。
一、材料和方法動物模型和植入程式
報告了九項針對體重 32 至 40 公斤的綿羊的研究。動物按照「實驗室動物護理原則」和「實驗室動物護理和使用指南」（美國國立衛生研究院，出版物編號 85-23，1985 年修訂）接受人道護理。基爾大學動物研究倫理委員會批準了該方案。
麻醉和植入按先前描述進行。將七法國鞘管插入 7 只綿羊的左股動脈和靜脈以進行血流動力學測量。新型低調瓣膜支架由聚氨酯制成，可裝入 14F 輸送裝置（圖 1）。經皮將其插入右腹股溝，並在熒光透視控制下將瓣膜支架直接置於原生肺動脈瓣上。按照前面所述移除輸送系統，並對動物進行各種參數分析，如下所述。之後，將綿羊送回動物設施，每天檢查它們的總體健康狀況。它們沒有接受抗凝或抑制血小板聚集的治療。一個月後，對這些動物進行重新分析（見下文）並處死。
圖 1. A，自膨脹鎳鈦合金支架的頂檢視（長度，28 公釐；直徑，22 公釐；Nitinol Devices & Components, Inc），包含 3 葉聚氨酯瓣膜。B，包括聚氨酯帶瓣支架的輸送系統頂部的側檢視。
二、支架設計
本研究使用徑向自膨脹鎳鈦合金支架（Nitinol Devices & Components,Inc，加利福尼亞州弗裏蒙特）。支架絲柔軟且可塑性強，可成型為 2 排，每排 14 個菱形。裸支架完全膨脹時長度為 28 公釐，直徑為 22 或 24 公釐。我們使用了浸塗技術。用有機溶解劑溶解聚氨酯，溶劑蒸發後，閥門固化。
三、血管造影
使用血管造影儀（Optimus M 200；德國漢堡 Philips Medizin Systeme）進行熒光透視評估聚氨酯瓣膜的位置和功能。
四、心臟超音波和血流動力學測量
如前所述，在第 4 周隨訪時進行經胸心臟超音波 (TTE)。如前所述，測量動脈壓、右心室壓和肺動脈壓。
五、宏觀檢查
對瓣膜支架進行大體檢查，並拍照。特別註意確認瓣尖回縮或檢測瓣膜的任何變形或硬化部份。暴露心房和心室腔以及肺動脈以尋找導管引起的損傷或支架支柱的穿透。
六、組織學分析
將肺動脈周圍組織在 4% 福爾馬林中固定 72 小時，在自來水中浸泡 2 小時，在分級酒精中脫水，最後嵌入石蠟中（Merck，德國達姆城）。將每個組織樣本的切片（1-2 公釐）脫蠟並重新水化。對於一般形態，連續切片用蘇木精和伊紅染色（細胞成分和細胞核）染色。為了辨識鈣化，進行了馮·科薩染色。徹底沖洗載玻片，染色過程中反復翻轉載玻片以避免邊緣效應偽影。使用常見的明場光學顯微鏡（Axiovert S 100；Zeiss，耶拿，德國）對切片進行分析和記錄。
七、統計
值以平均值標準差表示。使用配對學生 t 檢驗對數據進行分析，以比較相關的正態分布數據，並使用 SPSS 10.1 軟體（SPSS，Inc，芝加哥，伊利諾斯州）對非正態分布數據進行分析。小於 0.05 的 P 值被認為具有統計學意義。
八、結果
研究中的 9 只綿羊中有 8 只在整個 4 周的觀察期記憶體活。一只綿羊在植入過程中因室性心律不整而死亡，1 只綿羊患有心內膜炎。分析了所有其他綿羊（n =7）的數據。血管造影顯示肺動脈環的平均直徑為 17.7±0.6 公釐（範圍為 17.0–18.0 公釐）。植入的帶瓣支架的最大外徑為 22.1 至 24.2 公釐。從將套用裝置插入鞘管到部署的平均時間為 56 秒。
九、心臟超音波
TTE 顯示在所分析的病例中，帶瓣支架上有層流血流。檢測到一個輕度中心功能不全，沒有瓣周漏。左心室和右心室功能和尺寸看起來正常。帶瓣鎳鈦合金支架的平均收縮內徑為 16.5±1.5 公釐，平均舒張內徑為 19.6±0.7 公釐。
十、血管造影
血管造影顯示所有動物在植入時支架均處於原位位置。相反，所有動物都表現出原位位置，只有 1 只動物除外，其中支架在 4 周後顯示位於肺動脈中，距肺動脈瓣底部約 1 厘米處。一個月後的血管造影顯示良好的開合特性。
血管造影顯示 4 周後所有 7 只存活綿羊的瓣膜支架均正常（圖 2）。未觀察到瓣周漏。
圖 2. 綿羊模型中聚氨酯瓣膜支架在肺動脈位置的正確位置。4 周後，未評估反流。
十一、血流動力學測量
在部署過程中，所有動物均出現節律紊亂。瓣膜支架的峰峰梯度最初為 2.3±1.2 公釐汞柱，隨訪時為 4.1±2.4 公釐汞柱。血流動力學數據如表 1 所示。
表 1. 血流動力學數據。
十二、宏觀檢查
1 個月後的屍檢證實 7 只綿羊中有 6 只的瓣膜支架位置正確（圖 3，A）。在 1 只綿羊中，在距肺動脈瓣基部約 1 cm 處發現帶瓣支架。
圖 3. 聚氨酯肺動脈瓣支架的大體形態。A，可以看到天然肺動脈瓣（箭頭）。B，在支架遠端，植入支架處觀察到輕度纖維化。 （富臨塑膠供套用於支架瓣膜的有機矽聚碳酸酯聚氨酯共聚物）
未見瓣周缺損。帶瓣支架柔韌，瓣葉薄而無硬結。在 7 例病例中的 3 例中，帶瓣支架的流出部份可見輕微纖維過度生長（圖 3，B）。心臟結構未受損傷。未發現宏觀損傷。特別是，沒有任何支架支柱穿透。宏觀上看不到周圍區域的炎癥。
十三、組織學
肺動脈周圍組織蘇木精和伊紅染色正常（圖 4，A），馮·科薩染色後未見鈣化（圖 4，B）。
圖 4. 組織學分析。A，透過蘇木精和伊紅染色可看到周圍組織的正常結構和細胞。B，對周圍組織進行 Von Kossa 染色以檢查鈣化情況。未檢測到鈣化。
十四、討論
先天性心臟缺陷兒童的右心室流出道手術重建，包括肺瓣置換術，與低發病率和死亡率相關，而肺同種移植的植入被認為是黃金標準。然而，移植物惡化非常常見，因此青少年往往不可避免地需要再次手術。相比之下，經皮肺瓣植入術正成為成功手術方案的替代或附加選擇，最近被引入臨床實踐。Bonhoeffer 及其同事成功進行了 155 例手術，無早期死亡，僅有 4 例手術並行癥。這 155 名患者在 83 個月後的存活率為 96.9%。微創手術的優勢顯而易見（即切口更小、術後疼痛更少、住院時間更短、費用更低）。因此，球囊擴張式瓣膜支架已在臨床實踐中使用。異種移植的優點是無需抗凝，化石相容性高。對於同種移植物，具有相對的抗感染能力和較高的化石相容性。兩者的缺點是它們沒有生長潛力，耐久性和退化性有限。經導管瓣膜是在熒光透視控制下植入的，這種植入程式對患者更有利。
之前已經討論過鎳鈦合金支架在瓣膜保存和部署方面的潛在優勢。
在本研究中，我們使用了經皮聚氨酯瓣膜支架植入物，它適合 14F 輸送裝置。聚氨酯在所有聚合物中表現出最佳的化石相容性、耐久性和抗血栓栓塞性，因此它也被用於各種醫療器械。然而，到目前為止，盡管人造聚氨酯在體外具有足夠的機械強度和柔韌性，可用於心臟瓣膜瓣葉，且具有可接受的長期疲勞效能，但在體內植入時的表現卻令人失望。聚氨酯是用於短期和長期血液接觸醫療套用的最重要的合成聚合物類別之一。聚合物心臟瓣膜替代品的開發可以追溯到 20 世紀 50 年代末，當時 Roe 和 Moore 在人體中植入了由矽橡膠制成的主動脈義肢。許多聚合物心臟瓣膜進行了體外和體內測試，包括由矽酮、聚四氟乙烯（Teflon；Mecora，德國阿亨）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（Dacron；Mecora）、聚氯乙烯和聚氨酯制成的瓣膜。這些瓣膜均被證明不適合人體植入，因為材料降解和血栓形成仍然是未解決的問題。在 20 世紀 80 年代和 90 年代，人們獲得了新的見解，表明耐久性不僅取決於瓣膜聚合物，而且主要受制造工藝和設計的影響。目的是制造所謂的生物機械瓣膜，一種僅由人造材料制成的義肢。盡管如此，由於聚氨酯的材料特性，該瓣膜具有柔韌性。現在希望結合兩個優點：長期耐用性和無需永久抗凝。
在本研究中，血管造影檢查主要顯示了正確的定位和肺直徑、環大小和帶瓣支架直徑的良好調整。軟鎳鈦合金支架適應周圍結構的能力有利於大動脈的生理血流：新的帶瓣支架不會對右心室或左心室功能產生負面影響，這透過血流動力學測量顯示出來。心臟超音波顯示植入聚氨酯瓣膜前後左心室和右心室的收縮性和松弛特性相同。植入前和 1 個月隨訪後觀察到跨瓣膜梯度較低。宏觀和組織學評估未發現鈣化。
在這項研究中，我們確認了新型聚氨酯帶瓣支架的可植入性。在 4 周的觀察期內，未檢測到瓣葉缺陷。血管造影顯示原位位置，並顯示出良好的開合能力。沒有觀察到免疫反應和血栓形成。相反，在帶瓣支架的遠端部份觀察到輕度纖維化。因此沒有必要使用任何抗凝或免疫抑制藥物。
Wheatley 及其同事在研究中使用了聚氨酯、雙葉機械瓣膜（ATS Medical, Inc，明尼蘇達州明尼亞波利斯）和 Carpentier–Edwards 豬瓣膜（Edwards Lifesciences，加利福尼亞州厄文）。這些瓣膜被植入正在生長的綿羊的二尖瓣位置，並在 6 個月後取出，未使用抗凝藥物。它們研究表明，與機械瓣膜相比，聚氨酯瓣膜的血栓形成性較低。此外，該研究小組還指出，二尖瓣位置的聚氨酯瓣膜優於生物義肢。
Daebritz 及其同事分析了柔性聚合物主動脈瓣的植入，該瓣膜在正在生長的小牛動物模型中進行了長期體外和體內測試。這些聚氨酯主動脈心臟瓣膜在 20 周後表現出優異的體外和體內血流動力學。他們能夠證明，手術植入的柔性聚合物心臟瓣膜義肢在動物試驗中優於目前的生物瓣膜。我們在帶瓣支架研究中使用了相同型別的聚氨酯瓣膜。聚氨酯膜的厚度為 100 至 150 公釐，牛頸靜脈的厚度為 230±50 公釐。
此外，Hashimoto 及其同事使用了一種傘狀聚氨酯瓣膜，該瓣膜連線到新設計的可重新定位支架瓣膜的尖端，處於主動脈位置。他們分析了 2 個不同的組，一組使用聚氨酯瓣膜，第二組使用無支架瓣膜。在他們的研究中，第一組的主動脈造影分析顯示功能良好，舒張壓沒有明顯變化。另一組（無瓣膜）顯示大量主動脈瓣反流，隨後出現原生瓣膜功能障礙。這些實驗是在豬身上進行的，並在植入後 1 小時將其處死。屍檢顯示第 1 組的聚氨酯傘內有少量血栓。
在本研究中，我們證明了聚氨酯瓣膜在綿羊模型中 4 周後在肺動脈位置的良好效果。我們的研究結果表明，聚氨酯瓣膜可以在 4 周內用作新的支架心臟瓣膜。
十五、結論
在綿羊模型中，在 1 個月內對經皮植入的聚氨酯瓣膜進行了評估。綿羊心臟表現出良好的結構和功能效果。
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