研究背景:Symbas PJ等统计的资料显示,各种闭合或开放性的创伤引起的心血管损伤发生率可高达30%,常见的损伤类型包括心肌挫伤血肿、大动脉破裂离断、心脏瓣膜撕裂以及一些心内交通性分流如瓦氏窦破入心室等等。在因创伤引起的心脏瓣膜损伤中,主动脉瓣最常受累及,经常导致急性主动脉瓣返流(Acute Aortic Regurgitation,AAR)。由于这类患者多为急性重度主动脉瓣返流且合并其他外伤,常常掩盖了瓣膜撕裂伤,因而在救治过程中,往往容易忽视对心脏瓣膜的检查,从而造成误诊和漏诊,延误救治时机,最终危及生命。根据资料统计,这类患者如不及时进行救治,死亡率高达80%,有部分患者即使渡过急性创伤期后,仍可因心源性因素死亡。对于这部分患者即使发现了重度主动脉返流导致的急性左心功能不全,外科急诊换瓣手术仍无法开展。虽然经导管瓣膜置换技术在临床上的应用逐年增多,但较难用于急性主动脉瓣返流患者的紧急救治。目前,经导管主动脉瓣植入术已成为主动脉瓣膜疾病介入治疗的热点话题,但该技术主要用于重度主动脉瓣狭窄的高风险患者,对于急性主动脉瓣返流,尚不推荐在原位植入瓣膜支架。在我们前期经皮主动脉瓣置换的动物实验研究中意外将瓣膜支架放置在升主动脉发现,经导管在急性主动脉瓣返流动物的冠脉开口上缘植入人工瓣膜(“瓣上瓣”)后,动物可存活3个月,这提示“瓣上瓣”的方法和理论有可能在急性主动脉瓣返流的患者过渡至外科手术前起到“桥梁”作用,但研究尚未对“瓣上瓣”术后的心肌供血进行定量评估。本课题拟在此基础上,对急性重度主动脉瓣返流动物“瓣上瓣”植入后的心肌供血状态进一步研究。探讨采取科学的可行的方法来建立不同返流程度的急性主动脉瓣返流模型,并且在重度主动脉瓣返流模型的动物的冠脉开口上缘经导管植入大小形态合适的新型瓣膜支架,再采用影像学研究“瓣上瓣”植入后冠脉血流及心肌灌注的变化,从而为将来建立一种可靠的稳定的介入治疗急性重度主动脉瓣返流的方法提供实验依据。研究目的:根据实验犬升主动脉的血管大小及形态取得合理数据,研制经导管自膨式主动脉瓣上瓣支架系统,建立科学可行的主动脉瓣返流动物模型,并使用该系统对主动脉返流模型动物进行主动脉瓣上瓣植入,评价瓣上瓣对冠脉血流和心肌灌注的影响,为进一步的临床研究提供依据。研究方法:(1)主动脉瓣及主动脉的解剖研究对6只健康犬的离体心脏标本进行解剖,观察主动脉瓣膜的形态及采用卡尺测量主动脉瓣右冠瓣的大小。实验犬12只,采用经胸超声心动图,在x线下行主动脉造影检查。经胸超声心电图切面选取左室长轴切面,主动脉瓣上造影的投照体位为左前30°,测量冠脉开口上方至主动脉弓的距离以及升主动脉直径,从而得到正常实验犬心脏升主动脉以及主动脉瓣区的影像学测量资料。测量犬升主动脉、主动脉弓、胸主动脉、腹主动脉、股动脉的血管直径。(2)升主动脉自膨式瓣上瓣支架系统的研制支架框架的材料选择镍钛合金,经过雕刻和热处理后用模具定型,支架的形态为头部和体部组成的类corevalve支架。瓣膜选用新鲜的猪心包,经过抗钙化处理后,按照支架的大小裁剪成相应的三叶瓣,使用无损伤线将瓣叶连续缝合在支架上。输送系统主要由支架输送鞘、支架释放控制器、鞘管内芯组成。(3)主动脉瓣返流动物模型的建立实验犬共12只。首先将其分为小球囊组(2.5x15mm)、中球囊组(3.0x15mm)、大球囊组(4.5x15mm),每组4只试验犬。实验犬麻醉后,备皮、消毒、铺单后,穿刺右侧股动脉,置入6f防漏鞘。将6f多功能导管沿导丝逆行送至右冠窦。行主动脉根部非选择性造影明确右冠窦位置。经导管送入runthrough导丝硬头,穿刺瓣叶成功后,沿导丝送入球囊扩张穿刺部位,使用超声心动图和血压监测来评价三组建模前后主动脉瓣返流的程度以及的血流动力学变化。然后,12只实验犬都采用4.5x15mmptca球囊扩张右冠瓣,建立重度主动脉瓣返流模型。(4)急性重度主动脉瓣返流对冠脉血流和心肌灌注的影响采用超声心动图来评价正常状态下及急性重度主动脉瓣返流状态下的冠脉血流动力学指标:cpv、at、dt、vti。采用心肌声学造影技术检测心肌显影时间和心肌显影达峰时来返映心肌灌注的情况。(5)主动脉瓣急性重度返流状态下经导管主动脉“瓣上瓣”植入的动物实验研究经腹主动脉途径,采用tavi技术,将瓣膜支架植入到重度返流模型动物的冠状动脉开口上方的升主动脉。术后进行左心室造影评价支架对冠脉血流的影响。超声心动图检查评价主动脉瓣返流量、自身瓣膜的工作情况。(6)“瓣上瓣”植入对冠脉血流和心肌灌注的影响采用超声心动图评价瓣上瓣对冠脉血流的影响,检查指标:cpv、at、dt、vti。采用心肌声学造影技术检测心肌显影时间和心肌显影达峰时来返映心肌灌注的情况。超声心动图评价瓣上瓣术后左室大小,左室射血分数。有创血压监测收缩压、双瓣之间的舒张压、心率。心电图定性评价有无心肌缺血情况。统计学处理:使用spss18.0软件进行统计学处理。计量资料以均数±标准差表示。两组之间的均数间比较采用t检验,各组之间的均数间比较采用方差分析,以p<0.05为差异具有统计学意义。结果:(1).右冠瓣瓣膜展开的直径为(1.03±0.10)cm,实验犬左室大小为(24.58±2.27)ml;ef为(68.75±3.31)%;收缩压为(150.83±7.49)mmhg;舒张压为(101.92±7.11)mmhg;心率为(120.67±9.55)次/分。经猪尾巴导管行主动脉瓣上造影。并依次测量冠脉开口上方的升主动脉直径(a线)为(24.6±1.1)mm,升主动脉长度(从冠状动脉开口至头臂干开口近侧缘的距离,b线)为(38.5±2.2)mm,主动脉弓直径(头臂干开口近侧缘至对侧主动脉壁的距离,c线)为(33.0±1.0)mm。股动脉直径为(2.41±0.17)mm,腹主动脉下端直径为(6.07±0.21)mm,胸主动脉直径为(21.80±1.03)mm。12导联心电图检查结果为窦性心律、正常心电图。(2).瓣膜支架整体分为升主动脉下段(体部)、升主动脉上段(头部)两个部分,按体部直径分为22、24、26mm三种规格。各种规格的瓣膜支架均能返复通过预载装置顺利压缩进入输送鞘管,通过支架释放控制装置释放瓣膜支架。支架释放后,形态及瓣膜功能良好。(3).主动脉瓣返流的动物模型制作,手术时间为(24.5±3.7)min,x线曝光时间(5.7±1.2)min。小球囊组主动脉瞬时返流量为(1.50±0.58)ml,可达到轻度主动脉瓣返流。中球囊组主动脉瞬时返流量为(3.00±0.00)ml,可达到中度主动脉瓣返流。大球囊组返流量为(4.25±0.50)ml,可达到重度主动脉瓣返流。(4).所有实验犬建模前均进行冠脉造影检查,结果提示均无严重冠脉血管异常。心电图结果显示窦性心律,主动脉瓣重度返流状态下与术前正常状态下比较v1-3导联t波略低平,心室率明显增加。与正常状态下超声心动图下的冠脉血流指标cpv、at、dt、vti相比较,差异具有统计学意义。心肌声学造影检查,视觉评分法对节段性心肌显影情况进行评价显示心肌灌注区域造影剂均匀分布,均为1分。实验犬正常状态下与重度返流状态下心肌显影时间、心肌达峰时间相比较,差异有统计学意义。(5).12只实验犬中,术中4只失败即刻死亡,8只犬即时成功。术中2只实验犬(1号及2号犬)支架植入过低,堵住冠脉开口即刻死亡。4号犬由于瓣膜支架装返,实验失败,术中死亡。7号犬实验犬术中麻醉过浅,挣脱呼吸机导致死亡。术中造影测算升主动脉直径(24.57±1.09)mm、瓣膜支架平均直径(23.17±1.59)mm手术时间(54.50±4.89)min,曝光时间为(12.58±1.62)min。导丝进入左室后返复刺激心室,心电监测可见短暂室速,支架释放后,退出导管和导丝后可恢复正常。2只实验犬在实验结束后,缝合腹主动脉时大出血死亡。最终实验存活动物为6只。主动脉瓣膜支架植入后,血流动力学稳定,超生心动图和左室造影检查可见升主动脉支架瓣膜功能正常,未见明显狭窄及关闭不全,瓣膜支架对冠状动脉及自身主动脉瓣无影响,自身瓣膜返流量显著减少。(6).8只即刻成功实验犬支架术后的左心室容积(30.00±1.77)ml,左室射血分数(64.75±1.67%),分别与正常状态下左心室容积(24.88±2.42)ml及左室射血分数(74.38±2.50%)比较,差异有统计学意义。支架术后的收缩压(115.50±7.07)mmhg,舒张压(33.75±3.11)mmhg,分别与正常状态下收缩压(150.50±7.13)mmhg及舒张压(101.38±8.16)mmhg比较,差异有统计学意义。支架术后的CPV、AT、DT、VTI与正常状态下比较均显著降低,差异有统计学意义。与重度返流状态比较,CPV、DT均有显著增加,差异有统计学意义。AT及VTI虽然有所增加,但无统计学意义。心肌声学造影结果显示心肌显影时间及心肌显影达峰时间均较正常状态下显著延长,较重度AR状态显著缩短,差异具有统计学意义。支架术后心电图检查结果提示窦性心律,V1-3导联T波高度恢复到术前正常状态。结论:多功能导管引导下主动脉瓣膜穿刺及球囊扩张术的方法建立急性主动脉瓣返流模型可行,具有可控性和重复性。根据升主动脉形态和大小研制的瓣膜支架可经腹主动脉途径植入到升主动脉,其方法较TAVI技术简单、可行。急性重度主动脉瓣返流时植入瓣上瓣可显著减少主动脉瓣返流量,虽然对冠脉血流和心肌灌注有影响,但是较单纯急性重度主动脉瓣返流时有明显改善,且完全能代偿,心功能状态较重度返流状态下有所改善。