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心脏瓣膜病的发展史及手术方法
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心脏瓣膜病的发展史及手术方法
第一章  瓣膜历史
一. 体外循环前时代的心脏瓣膜手术
心脏瓣膜手术的第一次尝试是在1913年7月13日由Theodore Tuffier 进行的。Tuffier试图用他的手指将升主动脉壁压陷以够到狭窄的主动脉瓣从而达到扩张的目的。传说他的手术获得了成功，而且他的病人顺利恢复出院。
    1923年5月20日，Eliott Cutler 应用一种特殊的瓣膜刀为一个12岁的小女孩施行了二尖瓣狭窄交界切开术并获得了成功。不幸的是，此后Cutler 的病人中很多死亡，不久他放弃了这种术式。1925年，一位名叫Suttar的英国医生通过用手指撕裂交界的办法，成功地为一名年轻女性病人施行了二尖瓣交界切开术。但此后他没有再做这种手术。
1954年Hufnagel 在Surgery上发表了一篇论文，报道了从1952年12月开始为23位主动脉瓣关闭不全的病人施行人造球笼瓣替换主动脉术。在前10例病人中有4例死亡，后13例中2例死亡。Hufnagel将球笼瓣用多点固定环固定在主动脉上以确保人工瓣膜不脱落。该术式是在体外循环和将人造瓣膜缝在主动脉瓣环位置上的方法出现之前，唯一的治疗主动脉瓣关闭不全的外科术式。图1

    最早用外科手术治疗多瓣膜疾病的是Trace等人。1952年5月2日Trace先为一名24岁的女性病人行二尖瓣交界切开术，由于病人右房严重扩大，术后恢复不好，遂于2周后又行三尖瓣交界切开术，术后病人恢复良好，并且术后一年随访仍保持良好。
    Brofman 于1953年行二尖瓣和三尖瓣交界切开术。Likoff等1955年发表了74例主动脉瓣和二尖瓣交界切开术及术后2年随访情况的论文。Lillehei是第一位报道在体外循环下行多瓣膜损伤修复术的人。他于1956年5月23日成功地为一位52岁患有二尖瓣狭窄和主动脉瓣狭窄并关闭不全的男性病人行二尖瓣交界切开术和主动脉瓣成型术。Borman1973年10月为一个所有四瓣膜狭窄的12岁以色列小女孩行四瓣膜交界切开术。
二. 体外循环时代的心脏瓣膜手术
直视下心脏瓣膜修复术及置换术是在人工心肺机出现之后才发展起来的。第一例成功的主动脉瓣置换术是由Dwight Harken和他的同事们实施的，他用一个球笼瓣置换病人的病变主动脉瓣，并将其安放在冠状动脉窦下的位置。Harken的1960年的报道中所描述的许多技术与我们今天的主动脉瓣置换技术有很多相似之处。同一年，Starr和Edwards成功地用他们自己设计的球笼瓣实施了二尖瓣置换术。到1967年，大约移植了2000个Starr-Edwards球笼瓣，这种瓣膜成为了当时所有其他人工机械瓣的参照标准。图2
    1964年，Starr和同事们报道了13例多瓣膜置换术，其中一个病人在1963年2月21日进行了主动脉瓣、二尖瓣和三尖瓣置换术。Cartwright等于1961年11月1日用他们自己设计的球笼瓣成功地实施了第一例主动脉瓣和二尖瓣置换术。Knott-Craig等成功地为一名类癌患者实行了四瓣膜置换术。
       60年代，Binet开始研究组织瓣，1964年Duran和Gunning在英格兰用异种猪主动脉瓣为一位病人行主动脉瓣置换术。用甲醛固定的异种瓣早期效果是好的，但几年后由于组织退化和钙化，这些异种瓣开始衰毁。Carpentier和同事们用戊二醛固定异种猪主动脉瓣，并将瓣膜固定在支架上，从而出现了生物瓣。Carpentier-Edwarts猪瓣和Angell-Shiley生物瓣变得流行开来，并移植给了大量的病人。
随着体外循环技术的发展，能够在直视下直接接触到病变的瓣膜，第一次使得二尖瓣关闭不全的外科治疗成为可能。二尖瓣成型术是由Wooler 、Reed和Kaye等提出来的， Carpentier和Duran在前者的基础上发展出二尖瓣人工瓣环成型术。70年代，很少有人涉足瓣膜修复术。慢慢地，随着技术的进步和临床的验证，二尖瓣成型术经受住了时间的考验。Carpentier在这一领域中处于领先地位。他强调了仔细分析瓣膜病理分型的重要性，并详细描述了几种瓣膜修复技术及良好的近期和远期效果。
    从1966到1968年，在海洛因成瘾者中爆发了一次感染性心内膜炎的小流行，病人死于难以控制的革兰氏阴性菌感染，通常是铜绿假单胞菌感染。长期的抗生素治疗加上三尖瓣置换的死亡率是100%。从1970年开始Arbulu为55名病人进行了手术，其中他切去了53名病人的三尖瓣而没有置换人工瓣膜，另外2名病人他还切去了肺动脉瓣而没有置换，25年后，这些病人的实际生存率是61%。
三. 我国瓣膜外科发展史
    1954年2月，兰锡纯首先在国内施行二尖瓣狭窄闭式交界分离术成功，标志着我国心脏外科由心外手术进入心内闭式手术阶段，推动了心脏外科的迅速。1957年3月，石美鑫等改用右胸切口经房间沟作二尖瓣狭窄分离术，对伴有心房纤颤及左房血栓、左心耳过小或再次手术的病人有一定的优越性。1960年12月，顾恺时与上海手术器械厂协作制成二尖瓣扩张器，并首先施行了经左心室途径作二尖瓣狭窄扩张术，提高了分离术的效果，并在全国获得了迅速的推广和普及。
    从1963年开始，上海第二军医大学和上海医疗器械研究所、上海硅橡胶制品研究所协作，研制国产球笼型心脏瓣膜，并于1965年6月蔡用之首先在国内施行二尖瓣替换术成功，开创了我国人造心脏瓣膜研制与临床应用的历史，扩大了心脏瓣膜病的手术治疗范围，促进了我国瓣膜外科的发展。1976年5月，郭加强、朱晓东等研制成用戊二醛处理的牛心包生物瓣膜，并首先用于替换主动脉瓣成功。1977年，罗征祥、方大维等研制成异种猪主动脉瓣，并应用于临床，推动了生物瓣膜在我国的进展。1978年，蔡用之与上海医疗器械研究所和兰州碳素厂合作，研制成国产侧倾碟形瓣膜，经临床应用与鉴定，在国内推广应用。在此基础上，又与兰州有关单位协作，在瓣架结构及加工工艺等方面进行了较大的改进，制成改良型侧倾碟瓣（简称C-L瓣），并大批生产，供全国应用，解决了国产机械瓣长期供不应求的局面。1985年5月，朱晓东等与航天部703所共同研制成钩孔型斜碟式机械瓣膜，首先在北京阜外医院临床应用，并在全国推广。1987年7月，肖明弟等应用抗生素灭菌与液氮冷藏保存同种主动脉瓣与肺动脉瓣，保留瓣叶和动脉壁的活性，用于重检心室流出道及瓣膜的功能，以及复杂先天性心脏瓣膜病的矫正手术。1992年，罗征祥报告研制成St.Vincents机械瓣膜，经临床应用，性能良好。1992年11月，田子朴等研制成双叶机械瓣，临床应用10例，早期效果良好。标志着我国生物瓣膜与机械瓣膜的发展，推动了我国瓣膜外科的进步与普及。
    关于瓣膜成型术，在我国也逐步开展起来，应用涤纶软环，可塑性金属环、Carpentier环及弹性金属环施行二尖瓣关闭不全成型者，均有报告。1984年以来，庄士才等对161例二尖瓣病变施行综合性修复术，对瓣环扩大应用软质环环缩术，最长随访7年，效果良好。1987年以来，刘维永等应用研制的可塑性人工瓣环，施行二尖瓣关闭不全成型术90例，取得了良好的手术效果。1992年5月，张新来等报告风湿性二尖瓣成型术80例，采用特制的瓣膜刀，削薄增厚的瓣叶，剔除钙斑，恢复瓣叶的活动度，纠正瓣下结构的病变，其中80%的病人应用改良Carpentier环进行综合成型术，术后早期疗效良好。

第二章 瓣膜病手术指征
一. 二尖瓣病变的手术指征
（一）二尖瓣狭窄
     二尖瓣狭窄可分为先天性及后天性两大类，后天性二尖瓣狭窄在我国几乎全是由风湿热引起的，在风湿性心脏病中，二尖瓣受到侵犯发生率达65%-90%，单纯二尖瓣狭窄约占25%。
1. 先天性二尖瓣狭窄手术指征 
    先天性二尖瓣狭窄可分为三型；Ⅰ型：狭窄位于瓣环及瓣叶；Ⅱ型狭窄位于腱索平面，称降落伞型二尖瓣；Ⅲ型狭窄位于乳头肌平面，腱索缩短相互融合，与粗大的乳头肌相连接。
    先天性心脏瓣膜病尽可能用内科治疗，维护心功能，控制心衰，待病儿长大后再手术。但对心衰反复发作，难以控制者，瓣膜手术则可为病儿提供生存机会。频发的充血性心力衰竭是先天性二尖瓣狭窄的最常见手术指征，原则上Ⅰ型狭窄可先试作二尖瓣球囊扩张或直视成型术，直视成型术效果不理想者（如二尖瓣桥）选择瓣膜置换。Ⅱ型及Ⅲ型狭窄，在直视下尽可能作成型手术，成型失败者作瓣膜置换手术。
2. 后天性二尖瓣狭窄手术指征
（1）二尖瓣狭窄病人，在稍有负荷的情况下，即有症状加重，意味    
     着心功能代偿已处于临界状态，应该予以手术，以阻止病情的 
     发展。
（2） 心房纤颤  心房纤颤在二尖瓣混合病变（狭窄合并关闭不全）发生率最高，其次是二尖瓣狭窄病人，二尖瓣关闭不全病人较低。心房纤颤给病人带来几个严重问题：①心房纤颤使左房收缩功能丧失，导致心排量降低20%-25%左右；②房颤的出现，使临床症状恶化，尤其在房颤发生早期，快速心率可以引发肺水肿；③房颤增加了发生左房血栓及栓塞的机会，与窦性心率相比约递增7倍。在临床可见多发性房早出现往往是房颤发生的先兆，适时进行手术治疗，可以避免房颤的发生及有关并发症的出现。
（3） 栓塞合并症  在二尖瓣狭窄病人中发生率较高，是二尖瓣关闭不全病人的4倍。故二尖瓣狭窄病人有左房血栓或有栓塞病史者，应该手术，即使无症状。
（4） 肺动脉高压  大部分肺动脉高压的病人，术后虽然不能立即恢复至正常，但能逐步下降，其程度取决于肺血管病变。手术必须于肺血管严重病变之前进行。尚有一部分二尖瓣狭窄病人，伴严重肺动脉高压，从未经历过肺静脉高压的症状，却存在肺动脉高压的体征和右心室肥厚，静息时存在低心排出量，这样的病人，即使无症状，也应该手术。
3. 手术方式的选择 
（1）经皮房间隔穿刺二尖瓣球囊扩张术：一般单纯二尖瓣狭窄的病
     人，瓣膜无钙化、无明显的瓣下病变及二尖瓣关闭不全、瓣膜   
     的活动度良好，尤其是有响亮的第一心音和二尖瓣的开瓣音
     时，有指征进行二尖瓣球囊扩张术。但左心房有血栓者不宜采
     用此种方法。
（2）二尖瓣分离术：包括闭式二尖瓣分离术和直视分离术。其手术指征为：单纯的二尖瓣狭窄没有瓣膜的钙化、重度的瓣下病变和明显的二尖瓣关闭不全。
（3）二尖瓣置换术的指征：①体检显示没有开瓣音和响亮的第一心音；②存在二尖瓣关闭不全；③超声心动图提示存在二尖瓣钙化，瓣叶或瓣下结构的斑痕、纤维化和增厚；④年纪大伴有房颤，有过体循环栓塞的病人；⑤二尖瓣分离术后发生的再狭窄。

（二）二尖瓣关闭不全
    二尖瓣关闭不全最为常见的病因是风湿性心脏病，二尖瓣脱垂及乳头肌功能不全，心内膜炎等。在我国，任何年龄组仍以风心病为主，但非风心病的病人亦逐年增多。先天性二尖瓣关闭不全多见于合并房室管畸形等。
    二尖瓣关闭不全可分为器质性、功能性两类。功能性二尖瓣关闭不全多为轻至中度，很少有重度，在原发病得到纠治后，绝大多数可自行消退，但重度二尖瓣关闭不全者，则需行二尖瓣成型术，不必做换瓣手术；器质性二尖瓣关闭不全者则应根据病因、病变程度而选择瓣膜成型术或瓣膜置换手术。
一般的手术指征原则为：
1.     无症状的中度二尖瓣关闭不全病人，符合以下任何一种情况即应手术：
(1)心功能有减退存在，EF<0.55；
(2)左室扩大，LVESD>50mm，LVEDD>70mm；
(3)活动受限，活动后肺嵌压出现异常升高；
(4)静止状态下肺动脉高压；
(5)心房纤颤。
2.     有症状出现，不论正常或异常心功能，应予手术。当EF<0.3，是否手术，应视病人具体情况个别处理。
3.     无症状，反流量中度严重的病人，心腔大小LVESD<50mm，LVEDD<70mm，EF，FS正常，应该每6个月随访一次，一旦出现异常情况，应进行手术治疗。

二.主动脉瓣病变的手术指征
（一）主动脉瓣狭窄
    主动脉瓣狭窄分为先天性及后天性两种。先天性主动脉瓣狭窄约占主动脉瓣狭窄病人中的2/3，以二叶瓣畸形为多见，占成人主动脉瓣狭窄的50%以上。后天性则以风湿性主动脉瓣狭窄为多见，占整个主动脉瓣置换病人的30%-40%。年龄60岁以上，则以退行性主动脉瓣狭窄为多见。
1.先天性主动脉瓣狭窄的手术指征
（1） 婴幼儿主动脉瓣狭窄病人，瓣口面积<0.4cm2，主动脉瓣跨瓣收缩期峰压差>10kpa(75mmHg)，称为重度狭窄，应该予以急诊手术，作瓣叶交界切开术。否则极易发生心力衰竭与猝死。
（2） 轻度或中度狭窄，出现下列情况应该手术。
①临床上反复出现昏厥或心绞痛者；
②有运动性心悸、气短，心电图有左心肥厚和劳损，胸骨右缘第二肋间扪及收缩期震颤，测量主动脉瓣压力阶差>6.7kpa(50mmHg)；
③瓣膜钙化或细菌性心内膜炎，合并关闭不全者。
2.后天性主动脉瓣狭窄的手术指征
（1） 当有效瓣口面积<0.7cm2，跨瓣压力阶差>6.7kpa(50mmHg)，不论有否症状，左心功能是否受损，应予手术。
（2） 主动脉瓣狭窄病人检查确立以下情况，应限期手术。
①因瓣口严重狭窄，跨瓣压力阶差>10kpa(75mmHg)；
②发生左心衰竭；
③频繁出现晕厥、心绞痛等症状。
因为上述情况，病人容易猝死。
（3） 中等度瓣口狭窄  心电图示左室进行性肥厚劳损，超声检查证明心室壁肥厚进行性加重，应该进行手术治疗。
（4） 主动脉瓣狭窄病人合并瓣叶钙化，关闭不全或心内膜炎，应及时手术。
（5） 左心肥厚劳损，并伴肺静脉高压，左室收缩功能以出现减退者，应予手术。
（6） 因其他瓣膜手术，即使轻度主动脉瓣狭窄或瓣也有病理性损害，主动脉瓣亦应予手术。

（二）主动脉瓣关闭不全
主动脉瓣关闭不全的病因主要为两大类：
1. 瓣膜病变为主：风湿病为最常见，非风湿病中有心内膜炎、二  
     叶瓣、VSD伴瓣叶脱垂等。
2. 主动脉病变：如马凡综合征、梅毒、主动脉炎、夹层动脉瘤、
     Valsalva窦瘤破裂等。
     在发展中国家，风湿病最为常见；而在发达国家，以主动脉病变为主，占因主动脉瓣关闭不全进行AVR手术的50%，而风湿病仅占25%。
3. 主动脉瓣关闭不全的手术指征:
（1）有症状主动脉瓣关闭不全，病人出现呼吸困难，劳力性疲倦、心绞痛、胸痛等症状，是绝对手术指征。但对于LVESD LVESD>60mm，EF<30%，ESVI>90ml/m2的病人，必须慎重决定。
（2）无症状主动脉瓣关闭不全，有如下指标应该予以手术：
①LVESD接近55mm（超声检查）；
②    LVPSWS<80.0kpa(600mmHg) （超声检查）；
③    LVPSWS<30.1kpa(235mmHg) （超声检查）；
④    FS接近25%（超声检查）；
⑤    EF接近50%（超声检查）；
⑥    出现活动后气短。
（3）无症状主动脉瓣关闭不全，检查并未达到上述指标，如何处理。一般主张，LVESD50-54mm，应每半年随访一次，LVESD45-49mm，则每年随访一次，<45 mm则每两年随访一次，如果左室大小达标或出现左室功能不全者，应予以手术。
三. 三尖瓣的换瓣指征
1.     严重的三尖瓣狭窄，右心房与右心室之间的舒张期平均压差>5mmHg或三尖瓣瓣口面积<2cm2；
2.     严重的器质性三尖瓣关闭不全，难以施行成型术者；
3.     感染性心内膜炎引起的三尖瓣关闭不全，无法作局部病灶切除，或大块瓣叶已缺如，可以切除三尖瓣，消除感染病灶，同时行生物瓣置换术。
4.     三尖瓣下移畸形：如瓣叶发育不良，特别是前瓣叶，应作瓣膜置换术治疗。如前叶增大，发育良好，则可作瓣环成型术治疗。
四. 肺动脉瓣疾患
肺动脉瓣疾患包括肺动脉瓣狭窄和肺动脉瓣关闭不全。
（一）肺动脉瓣狭窄：由于肺动脉瓣狭窄往往是先天性心脏畸形的一部分，所以肺动脉瓣扩张术常常是在心脏畸形纠正的同时进行。单纯肺动脉瓣狭窄可以经右心导管行肺动脉瓣球囊扩张术。在部分重度肺动脉瓣狭窄中，由于狭窄口非常小，以致球囊扩张导管很难通过，所以对此类患者仍需选择开胸直视扩张术。
（三）肺动脉瓣关闭不全：肺动脉瓣关闭不全往往无需特殊治疗。对于那些重度肺动脉瓣关闭不全导致不能用药物控制的右心功能不全时，有学者认为应当行肺动脉瓣置换术。

第三章  人工瓣膜的分类简介
人工瓣膜根据使用材料而分为两大类：一类是全部用人造材料制成的称机械瓣；另一类是全部或部分用生物组织制成的称生物瓣。
一. 机械瓣膜
所有机械瓣膜按其血流方式可分为周边血流式（球笼瓣和碟笼瓣）和中心血流式（斜碟式和双叶式）。
（一）球笼式机械瓣
这是一种最早的机械瓣。它用不锈钢作瓣架，由4根（或3根）支柱固定于瓣环上构成封闭式球笼，笼内有一圆形硅胶（金属或热解碳）球，球体大于瓣环口，球在笼内上下活动而启闭瓣环口。此型机械瓣最初为Starr-Edwards瓣，在应用过程中曾设计出不少改良型号。1964年以后更有多种改进的型号产生，如Smeloff-Cutter球笼瓣、Magovern-Cromie球笼瓣，以及Braunwald-Cutter球笼瓣。这些球笼瓣均在结构设计上略有改动，但仍各有较大缺点，目前均已被弃用。而Debakey-Surgitool球笼瓣则使用了新的材料——同性碳作为球体与支架表面的镀层，以降低血栓发生率。该瓣的二尖瓣未普及应用，主动脉瓣分1-3型，分别于1969、1971、1972年应用于临床。前两型因有溶血及消毒方面的问题而被弃用。第3型为钛钢的笼架，热解碳构成的瓣座及阀体球，这些材料的改进，降低了术后栓塞的发生率。但由于坚硬的热解碳球与笼柱架相碰，引起磨损导致折断，另外，关闭声响较大。因此，亦已弃用。
Starr-Edwards笼球瓣：它是世界上最早成功地用于临床的机械瓣，它是由经钡处理的硅球，固定硅球的钨铬钴合金制成的支柱球笼和支球笼相连的缝合丝构成。用于主动脉瓣置换的硅球是可以取出的，以便于外科置入。尽管以后性能更优的斜片式碟瓣和双叶式机械瓣相继问世并占据了临床应用的主要市场。但Starr-Edwards 改良型1260和6120球笼瓣仍在世界范围内的人工机械瓣应用市场占有一席之地。
球笼瓣的主要问题是：1.跨瓣压差高；2.过瓣血流为侧流，形成涡流区，血栓栓塞率高；3.溶血；4.瓣架偏高，引起左室流出道梗阻及室间隔刺激。
                   主要球笼型机械瓣
Hufnagel瓣
Stuckey瓣
Ellis瓣
Edwards瓣
Harken瓣
Starr-Edwards瓣
   塑料笼架-硅球型
   不锈钢笼架-硅球型
   合金笼架-硅球型
     主动脉瓣型号
       1000，1000，1260
     二尖瓣型号
       6000，6000，6120
       全包布瓣
         主动脉瓣
           2300，2310，2320，2400
         二尖瓣
           6300，6310，6320，6400
       金属念珠瓣
Smeloff-Cutter瓣
Braunwald-Cutter瓣
Magovern-Cromie瓣
DeBakey-Surgitool瓣
Cooley-Liotta-Cromie瓣
Serville-Arbonville瓣

（二）碟笼式机械瓣
由不锈钢制成的较矮的笼架内是一片由硅胶或Delrin制成的中心略厚的晶体样固片，从而缩小了机械瓣的体积，但其跨瓣压差很大，碟片的活动容易受一些小的因素所干扰，如血栓、瓣下结构、心内膜等，可以导致瓣膜机械障碍，由于碟片与笼架所选用的材料不合适，亦导致某些型号的碟片边缘磨损或支架断裂事故。历经10年左右，近20种包括几十种型号的碟笼瓣问世，尽管人们做了很大的修改，但先后均退出市场，没有一种能幸存至今。但是，这一代人造瓣膜开创了低瓣架设计的先例，为今后发展侧倾碟瓣，不论是单叶或双叶，奠定了基础。

                       碟笼瓣主要种类
Kay-Shiley瓣
Beall-surgitool瓣（改良102-106型）
Starr-Edwards瓣（6500型，6520型）
Cooley-Cutter瓣（碟型瓣，锥型瓣）
Cross-Jones瓣
Kay-Suzuki瓣
Barnard-Goosen瓣
Harken-Cromie瓣
Hufnagel-Conrad瓣
Cooley-Cutter瓣
Lillehei-Nakib瓣
Hammersmith瓣
Woodward瓣
Davila瓣
UCT-Barnard瓣
Serville-Arbonville瓣
Teardrop Discoid瓣
Pin Teardrop瓣

（三）斜碟式机械瓣
此瓣取消了笼架，再瓣环上有一个突出的曲轴，作为活门的圆形碟片悬挂在曲轴上而不与瓣环相连系，瓣口开放时碟片张开60度。此瓣体积小，瓣口阻力较小而有效面积较大。此型代表瓣是Bjork-Shiley斜碟瓣。此后改进的瓣膜有Lillehei-Kaster斜碟瓣、Hall-Kaster斜碟瓣、上海碟瓣、北京GK瓣和广州碟瓣。
1.Bjork-Shiley（BS瓣）侧倾碟瓣： 1969年开始应用于临床，为Shiley公司生产。它曾是临床使用最多的机械瓣，是由钨铬钴合金瓣架，以同性碳为基本材料的碟片和聚四氟乙烯缝合丝构成，其设计上先后改进经历了1971年的标准型；BS（Standard）1976年的凸凹型；CC（convovxconcane）;(Monostrut);前二种因其机械性能的不合理性及临床使用后较高的并发症发生率已先后淘汰，仅Monostrut型尚有少量临床使用。我国目前使用的兰州瓣其设计与此瓣类似。图3、4、5
2.Omniscience碟瓣：为Medical公司生产，1978年应用于临床。它是在70年代问世的Lillehei-Kaster碟瓣基础上改进后的一种低瓣架、中心血流型碟瓣，80年代开始用于临床。尽管设计新颖（碟片开口可达80度），但临床使用结果并未显示较其他碟瓣明显的优势，目前临床使用量并不大。图6
3.Medtronic-Hall侧倾碟瓣： 由Medtronic公司生产，1977年开始临床使用。又称Hall-Kaster碟瓣 它是70年代问世，现为使用最广泛的斜片型碟瓣。这一改以往碟瓣叶片翻动时的轴承原理，将中心有孔的叶片穿在一根弧形支柱内来回滑动，保持瓣的开启与关闭，使叶片倾斜可达70°以上，而获得更大的瓣的开放面积。北京“GK”瓣是类似改形的机械瓣。图7
4.Sorin瓣：于1978年开始临床应用，意大利Sorin公司生产。 该瓣瓣架应用铬-钴合金，利用微融合技术，整体加工而成，无焊接点；瓣片为热解碳涂层片，呈透镜状，有一圈钽丝密封在瓣叶内，以便进行x射线观察。缝环由聚四氟乙烯缝制成，表面有一层热解碳涂层，以增强血液相溶性，减少组织反应，避免过度纤维性生长。因镀层很薄，不改变缝环的柔软性及穿透性，因为仅是部分缝环镀层，不影响植入的细胞生长及纤维层覆盖。这种Sorin瓣称Carbocast瓣，是从原来的Monocast瓣发展而来。另一种Sorin瓣，将合金制成的瓣架全部应用一种物理蒸汽沉积（PVD）过程，将碳原子在一个超高真空仓内从热解碳靶上移到被镀的瓣环上，在常温条件下完成，因此，不会损害原瓣架的物理性能，其厚度仅几十微米，不会改变瓣架的形态，这种Sorin瓣称Allcarbon瓣。Sorin瓣由于开放60°，其跨瓣压差偏高，然而，体外测试中，返流量、能量耗损等优于单柱瓣。 
                     主要斜碟式机械瓣
Pierce瓣
Alvarez瓣
Wada-Cutter瓣
Bjork-Shiley瓣
  标准平面碟片瓣
  60°C-C瓣
  70°C-C瓣
  单柱瓣
Ultracor瓣
Cruz-Kaster瓣
Lillehei-Kaster瓣
OmniscienceⅠ瓣
           Ⅱ瓣
Omnicarbon瓣
Medtronic-Hall瓣
Sorin Biomedica瓣
Bice-Valve瓣
St.Vincents Mechanical瓣
Emiks Valve瓣

（四）双叶式机械瓣
瓣环中间是由同性碳制成的两个菲薄的叶片，瓣口开放时由两个叶片完全张开，血流几乎没有阻力，有效瓣口面积更大，血栓率比较低，这是目前最好的一种机械瓣，使用广泛。其代表瓣为St.Jude双叶瓣。
1. St.Jude双叶瓣  由美国St.Jude Medical公司生产，1977年应用于临床，它是目前世界上使用量最大的机械瓣，由碳为基本材料制成，叶片为薄的长方形，叶片的两端在瓣环的斜形槽沟滑支，叶片开口达到80°以上，几乎与血流平行，为中心形态式机械瓣。其特点：（1）开放角85°，跨瓣压差低，二瓣叶呈不完全关闭，因此，静态泄漏较大，但总返流量在允许范围以内；（2）瓣叶的枢轴部在隆起的两个耳状翼上，因此，瓣叶开放后，室内占有部很小，仅2.1-3.5mm，在二尖瓣位适用于保留瓣下结构的病例。
图8、9、10
2. Sorin Bicarbon双叶瓣：Sorin Bicarbon双叶瓣由Sorin Biomedica Cardio公司生产, 其结构分三部分: (1)瓣架: 由提高强度的钛合金制成, 可以防止植入后发生变形, 瓣架外有一层碳涂层薄膜, 这个涂层使得瓣架表面具有和热解碳一样的生物相容性, 瓣架内的两个沟槽容纳两个瓣叶的轴端, 可以减小磨损和血流对合叶的冲刷; (2)瓣叶: 两个由热解碳构成, 在瓣口平面, 两个瓣叶的开放角度为80°, 关闭角度为20°(3)缝环: 由合成纤维构成。Sorin Bicarbon双叶瓣的功能特点为: 在瓣膜开放相对血流的低阻抗, 最小号瓣膜为25mmHg, 最大号瓣膜为4 mmHg; 在瓣膜关闭相允许的返流量, 最大号瓣膜为16%, 最小号瓣膜为4%。
图11、12
3. Duromedics双叶瓣  该瓣曾被认为是一种很有前途的双叶瓣它将叶片由板式改成弧形瓣轴部亦有改进，但投入临床应用后由于有相对高的机械故障发生率和临床使用后亦未显示出良好的血液动力学性能，目前已面临弃用。图13
4. Carbomedics双叶瓣  为Carbo Medics公司生产，该瓣于1986年开始临床应用，1993年通过美国FDA认可，这种瓣膜不仅其叶片及瓣架均由热解碳材料制成，而且Dacron缝合丝亦用热解碳涂层，叶片于瓣架的幅可开放78度，是目前临床用量仅次于St jude的双叶瓣。1993年，Carbo Medics公司介绍一种CPHV Supra-annular “Top Hat”瓣，该瓣有一帽状袖边作为缝环，位于宿主瓣环上允许比标准瓣大2-4mm植入径，以扩大有效瓣口面积。CPHV至1995年2月，临床已使用11万只瓣植入人体。图14、15、16、17
5. ATS open pivot bileaflet瓣(ATS)：为ATS Medical公司生产，1992年开始临床使用。其特点：（1）瓣环为100%热解碳构成而瓣叶为石墨基体热解碳涂层，其中含20%钨，不透X线射线，便于临床检查。瓣环外层包一个钛合金的钢圈，在其中嵌一钢丝，但又保持瓣膜的自由旋转；（2）枢轴结构与所有的双叶瓣不一样，原位瓣环内的凹面呈突面，而瓣叶面呈凹面，且结构简单，控制瓣叶活动，无任何隐窝或沟槽，因此，被称为开放性枢轴装置，便于血流冲刷，降低栓塞率。瓣叶开放时，与瓣环成85°，关闭时呈25°，其跨瓣弧度为60°；（3）热解碳瓣环比一般双叶瓣为高，其16mm-33mm型瓣的总高9.3mm-15.4mm,其流入面为3.0-4.8mm，流出面为4.5-11.7mm。保证瓣环在安装缝环后其略高出缝环。缝环用钢丝圈固定于瓣环上，因此缝环本身不能旋转，拆除后不能再生。缝环袖边与环成90°（二尖瓣）及120°（主动脉瓣）。该瓣临床应用5000例左右，初步报告比较优良，尤其是血栓栓塞率低，最终评价尚需大组病例随访结果证实。图18

                         主要双叶瓣
Goatt-Daggett瓣
Kalde-Lillehei瓣
St.Jude Medical瓣
Duramedics瓣（原型）
Duramedics瓣（改良型）
Carbo Medics瓣
Jyros瓣
Sorin Bicarbon瓣
ATS Open pivot瓣
Medtronic-Parallel瓣
Edwards-Tekna瓣
CarboMedcs-KineTic瓣
对机械瓣的研制目前主要在二个方面进行：一是材料科学方面，要不断探索耐久而无致血栓作用的新材料。二是结构设计方面，要进一步改进血液流场及流体力学性能。
二. 生物瓣膜
由于机械瓣存在不可克服的缺点，如血栓栓塞率高，与抗凝有关的合并症以及长期存活率低等问题，生物瓣的研究作为人工心瓣的第二大系列，从未终止过。生物瓣为中心血流型，具有良好的血流动力学性能，多数病人不用终生抗凝；血栓栓塞率低，与瓣膜有关的合并症明显低于机械瓣，因此，尽管其寿命问题至今未能获得满意解决，多数病人面临二次手术的机会，但生物瓣在临床应用的地位，依旧无法用机械瓣替代。目前国外一般生物瓣使用约占30%，欧洲约占22%。我国于80年代一度因机械瓣短缺，生物瓣应用约占70%，但由于质量控制存在的一些问题，加之90年代后生物瓣衰坏病例增多，因此，目前以机械瓣使用占多数。
生物瓣可分为两大类，同种瓣与异种瓣。
（一）异种生物瓣
1. 猪主动脉瓣
自供体将主动脉瓣环、瓣叶连同一部分主动脉壁一并取下，经过仔细修剪、剔除不必要的组织，用抗生素液冲洗并经戊二醛溶液处理。早期自供体上取下的主动脉瓣并未镶于支架上，手术技术困难，故已被弃用。目前尚有应用的是用戊二醛处理的异种（猪）主动脉瓣。如Hancock瓣、Carpentier-Edwards瓣、Angell-Shiley瓣以及广州猪主动脉瓣和北京猪主动脉瓣。
（1）Hancock猪主动脉瓣  由Medtronic公司生产，包括70年代初问世的Hancock Ⅰ型和80年代初用于临床的HancockⅡ型。后者与标准Hancock 相比采用低压固定45分钟后高压（80mmHg）固定24小时，再用T6作抗钙化处理，支架材料采用Delrin, 它是目前用于主动脉瓣置换最多的生物瓣。根据Medtronic公司1994年向FDA提供临床报告，美国3个医疗中心共使用该瓣752例，平均随访7.86年，最长为17.11年，病人年龄10-87岁，其瓣膜结构衰坏发生率为2.12%pt-yr，其中瓣膜衰坏未发生率，在5、10、15年分别为98.2%±0.2%，84.4%±1.8%，55.3%±4.0%，然而，其未发生率与病人年龄密切相关；随访15年，≤35岁组为25.2%±11.9%，66-70岁为80.8%±6.2%，71-75岁为92.9%±3.9%，>75岁为98.0%±2.0%。随访15年，与瓣膜有关的死亡未发生率为81.8%±3.5%。
（2）Intact猪瓣：Medtronic公司生产。1984年应用于临床，Intact猪瓣的主要特点是瓣叶在无张力的条件下，用戊二醛固定，使固定后的瓣叶保持正常的解剖外形和组织结构，正常的瓣叶厚度，瓣叶内弹力纤维结构保持致密及波浪式排列而未被拉直，在瓣叶活动时富于良好的弹性及瓣叶间结合，从而增加了生物组织的耐久性。这种生物瓣支架用乙酰聚合物制成，用dacron织物覆盖；生物组织采用阳离子染色，以抗钙化处理，Intact瓣的二尖瓣型号为1705，其支架高度较主动脉瓣为低。但主动脉缝环直径小，开口面积一样。该瓣已植入人体12500只左右，Barratt-Boyer报告临床应用结果，随访6年，其瓣膜结构衰坏未发生率为99%，提示有优良好的耐久性。
（3）Carpentier-Edwards 猪主动脉瓣 由Baxter Healthcare Corporasthesis, Edwards CVS Division 生产。是目前世界范围内使用最多的生物瓣。1976年开始用于临床，1982年又有改进后的瓣环上猪瓣问世，即环上型猪瓣。环上型猪瓣瓣口较浅，呈敞开状，这样不仅增加了瓣膜有效口径，缩短伸向心室面瓣口脚，明显降低跨瓣压差，与标准Carpentier-Edwards 猪瓣比较血流动力学性能更好，开口面积增大20-30%。Jamieson等报告1167例病人应用环上型猪瓣，随访4年仅2只瓣发生结构衰坏，瓣膜有关合并症未发生率4年为85.9%±1.7%，早期结果优良，一般认为其预计寿命可达15-20年。
（4）Edwards无支架猪瓣：由Baxter Edward公司生产。1992年应用于临床。该瓣类似同种瓣，切下带瓣猪主动脉导管，流出口高出三个联合部的部分主动脉壁切断，便于移植，在两个冠状动脉开口部切去部分主动脉壁，成一个窗口，其内侧周围衬一层dacron补垫，在宿主的冠状动脉开口在窗口内贴近后，便于缝合，并加强牢度；沿着流入口瓣环位有一dacron编织成的缝圈固定，便于植入缝瓣；生物组织在0.26kpa(2mmHg)压力下用0.625%戊二醛醋酸缓冲液固定，该瓣型号为2500，可用的大小尺寸号有17-29mm共7种。
（5）Biolmplant猪瓣：由St.Jude medical公司生产。1978年开始临床使用。其主要特点是：猪瓣的选择非常严格，取材后8小时内即用低于0.53kpa(4mmHg)的戊二醛低压固定，强调保留猪瓣的自然结构及形态，保持瓣膜原有的弹性及应力分布，瓣架由delrin模压而成，瓣架座环为对称性扇形低瓣架，宽而膨起的袖式缝环，当瓣落座时，可以满足环上、环内或环下的各种位置，尤其对不规则或严重钙化的瓣环更为适用。该瓣已临床应用13年以上，而未做改型，此在生物瓣中亦属少见。
2. 牛心包瓣
取6-18个月小牛的心包片，清除附着的结缔组织，经Hanks液漂洗及戊二醛液浸泡等处理后镶在有3个瓣脚的钛合金瓣架上制成一个三叶瓣。一般认为，牛心包瓣的血流动力学及耐久性优于猪瓣，然而，牛心包瓣不为天然结构，长期处于非对称性循环交变应力的作用下，应力的多次交替重复后，瓣叶容易发生疲劳破坏，尤其在三个脚间的心包组织。由于缝针贯穿心包组织，破坏了材料的一致性，极易产生疲老损害而致撕裂。尤其是硬质瓣架，加重了这些损害。因此，新一代的牛心包瓣的支架全部改为弹性架，瓣架为低剖面，改善了血流动力学性能。其代表瓣是Lonescu-Shiley瓣，此外还有Carpenyier-Edwards牛心包瓣和北京BN牛心包瓣等。
（1）Ioneseu-shiley牛心包瓣：由Shiley公司生产。1971年开始用于临床的标准型，因耐久性差，目前已停用。1981年用于临床的低瓣架型，体外测试证明和标准型牛心包瓣相比，跨瓣压差减低10%-43%，有效瓣口面积增加10%-32%。但是非常不幸，这种瓣植入人体后，几乎半数病人发生瓣叶从其基部发生撕裂，故于1987年停止生产。另一种Ⅲ型牛心包瓣开始临床使用。
（2）Carpentier-Edwards牛心包瓣：此瓣由Baxter Edwards CVS Division公司生产。1980年已用于临床，它是目前唯一通过美国FDA并在美国临床使用的牛心包瓣，其瓣架材料以设计类似Carpentier-Edwards猪瓣。该瓣的特点是，应用0.