小切口开胸经导管肺动脉瓣置换术实验研究

陈翔，张志钢，朱玉峰，王飞宇，储国俊，张本，赵仙先，秦永文，葛均波

·实验研究Experimental research·

小切口开胸经导管肺动脉瓣置换术实验研究

陈翔，张志钢，朱玉峰，王飞宇，储国俊，张本，赵仙先，秦永文，葛均波

目的探讨小切口开胸经导管植入自膨胀式带瓣膜支架置换动物肺动脉瓣的可行性和有效性。方法使用国产自主研发的酒杯状镍钛合金自膨胀支架，将新鲜的猪心包经脱细胞、防钙化等处理后裁剪成人工瓣膜，缝合在自膨胀支架上，制成自膨胀式带瓣膜肺动脉瓣支架。选择健康山羊8只，非体外循环下右侧小切口开胸暴露右室前壁，穿刺右心室前壁送入加硬钢丝建立右心室-肺动脉轨道，X线引导下沿加硬导丝通过18 F输送鞘管将自膨胀式带瓣膜支架送至羊肺动脉瓣原位，释放支架置换动物原肺动脉瓣，术后即刻和术后6个月，通过DSA和心脏彩色多普勒超声（彩超）检测人工瓣膜的功能。结果8只羊手术均获成功，无明显手术并发症。术后即刻DSA显示带瓣膜支架植入位置理想，人工瓣膜无明显反流。术后6个月，心脏超声和DSA证实支架在位，人工瓣膜启闭正常，无明显返流，代替原瓣膜工作。结论非体外循环下小切口开胸经导管植入国产自膨胀式带瓣膜支架置换肺动脉瓣方法可行，有效。

肺动脉瓣；带瓣膜支架；瓣膜置换

一些复杂先天性心脏病（先心病）手术需要使用人工或生物带瓣膜管道重建右室流出道，生物瓣膜使用寿命通常小于10年，患者一生中需要进行多次人工瓣膜置换手术，而多次开胸手术的并发症和病死率会明显上升［1］。自从2000年Discigil等［2］成功地实施了首例经皮肺动脉瓣置换术（percutaneous pulmonary valve replacement，PPVR）以来，PPVR术在全球得到了快速发展，至今已有超过3 000例患者成功地实施了这一手术。PPVR术避免了开胸，且创伤小、并发症少、疗效确切，已成为此类患者的首选治疗方法。本课题通过小切口开胸经导管完成肺动脉瓣膜置换动物实验研究，探讨非体外循环下开胸经导管肺动脉瓣膜置换的可行性和安全性，并观察术后6个月的实验效果，为进一步临床研究提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 自膨胀式带瓣膜支架带瓣膜支架及其输送装置由本课题组与乐普（北京）医疗器械股份有限公司共同研制开发。支架材料为镍钛合金，为酒杯型网状结构，支架高35 mm，分为20 mm、23 mm、 26mm 3种型号。人工瓣膜取材新鲜的猪心包，去除表面脂肪组织，在0.01%胰蛋白酶溶液中震荡脱细胞处理24 h，后在0.625%戊二醛溶液中浸泡36 h，置于2%L-谷氨酸溶液中浸泡24 h。将处理好的猪心包裁减成3片瓣叶，使用7-0的医用缝合线将瓣膜缝合至自膨胀支架上制成带瓣膜支架（图1）。

图1 带瓣膜自膨胀支架图

1.1.2 支架输送系统支架输送装置由输送外鞘、预载内鞘和操作手柄组成。输送鞘管直径为18 F。带瓣膜支架可通过支架压缩机压缩至预载内鞘后回收至输送外鞘中（图2）。输送装置后端为操控手柄，通过固定预载内鞘回撤输送外鞘可释放支架。1.2方法

图2 经心尖支架输送系统

1.2.1 实验动物及术前准备健康清洁级实验羊8只，体质量（25.5±3.5）kg，雌雄不限，由上海海军医学研究所提供。术前心电图、X线胸片、心脏彩色多普勒超声（彩超）检查均无异常。术前禁水、禁食8 h，氯胺酮（10 mg/kg）肌内注射麻醉诱导，术中静脉注射丙泊酚（0.2mg·kg-1·min-1）维持麻醉。接心电监护和氧饱和度监测。维库溴胺2mg静脉推注，行气管插管，呼吸机辅助呼吸。所有实验动物的处置均符合国家科学技术委员会于1988年颁布的《实验动物管理条例》。

1.2.2 手术过程穿刺实验羊右侧股静脉，置入6 F鞘管，经鞘管送入6 F猪尾巴导管。通过猪尾巴导管行肺动脉瓣上造影，确定最佳造影体位并测量肺动脉瓣环直径。根据测量的瓣环直径大小选择合适的带瓣膜支架，所选支架直径应大于所测瓣膜直径2～5 mm，通过支架压缩机（Edwards公司生产）将带瓣膜支架压缩至预载鞘后收入外鞘内。

实验羊取左侧卧位，采用右胸骨旁第3肋间4 cm小切口，逐层切开皮肤及皮下组织，撑开器撑开肋骨，暴露心脏，切开心包，心包吊篮悬吊心脏，用5～0 PROLENE线在右室前壁缝合荷包。穿刺针从荷包中心向右室流出道方向刺入右室，沿穿刺针送入导引钢丝进入肺动脉，沿导丝送入7 F鞘管，沿鞘管送入多功能导管至左或右肺动脉远端，交换加硬钢丝至肺动脉分支远端，退出多功能管和7 F鞘管。在DSA透视下沿加硬钢丝送入18 F预装有带瓣膜支架的输送鞘管动脉至肺动脉远端，猪尾巴行肺动脉瓣上造影，确定支架位于肺动脉瓣原位。撤回猪尾巴导管于右心室。固定输送内鞘，回撤外鞘管，逐步释放支架，支架释放一半需再次行右心室造影，确定支架位于肺动脉瓣原位。缓慢回退外鞘，释放自膨胀带瓣膜支架。支架完全释放后，退出输送外鞘、预载鞘和导丝，收缩并结扎好荷包。术后即刻行肺动脉瓣上及右心室造影观察支架位置及人工瓣膜工作情况（图3）。检查胸腔内无活动性出血后关胸。退出猪尾巴导管，拔除股静脉的鞘管，压迫止血5min。

图3 经导管肺动脉置换手术过程

1.2.3 术后处理手术结束前10 min停止使用丙泊酚。手术结束后静脉注射阿托品0.5mg、新斯的明1mg拮抗肌松，青霉素160万u预防感染。待羊自主呼吸、角膜反射恢复，血压、心律稳定后拔除气管导管，自然体位下观察30 min。术后给予青霉素预防感染5 d，低分子肝素每日2 500 u皮下注射3 d，服用阿司匹林每日3 mg/kg共30 d，伤口每日以碘酒消毒。2周后拆线。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 手术情况

术中造影测量实验羊的肺动脉瓣瓣环直径为（22.3±3.1）mm，分别选择直径23 mm支架3枚，26 mm支架5枚。8只实验羊手术均获得成功。手术时间为（88.3±15.2）min，X线透视时间为（8.3± 5.7）min。

2.2 术后即刻行DSA影像学评价

8只手术成功的实验羊术后即刻行人工肺动脉瓣上造影，见支架张开充分，人工瓣膜代替原瓣膜工作，无明显返流。

2.3 术后6个月行经胸心脏超声及DSA复查

超声心动图示支架在位，无明显返流，跨瓣膜血流速度正常，三尖瓣未受影响（图4）。人工肺动脉瓣上及右心室造影显示人工瓣膜位置良好，瓣膜启闭功能正常，人工瓣膜无明显的返流。

图4 术后6个月经胸超声心动图检查结果

2.4 术后即刻解剖学评价

术后6个月处死实验羊1只，解剖心脏后可见植入带瓣膜支架位置准确，支架形态良好，动物自身肺动脉瓣膜被支架挤贴至血管壁上，人工瓣膜形态正常，瓣膜未见明显血栓。

2.5 存活情况

8只实验羊在术后6个月正常存活，进食正常，活动自如，无明显气喘，无行为异常。

3 讨论

临床上一些复杂性先心病如法洛四联症和肺动脉闭锁等手术中，需要采用人工或生物带瓣管道来重建右室流出道，术后数年人工或生物带瓣膜管道易出现钙化、变形，导致管道及人工瓣膜狭窄和（或）关闭不全，最终导致严重的右心衰竭［1］。此外生物瓣膜的使用寿命通常小于10年，年轻患者一生通常需要经历多次开胸人工瓣膜置换手术，而多次开胸的手术病死率会明显上升［2］。PPVR术的出现为这类患者提供了一种更合适的选择，PPVR的临床应用和随访已证明了其安全性和有效性［3-5］。PPVR术的另一个优点在于当若干年后经导管植入的肺动脉瓣衰败后，还可以通过瓣中瓣技术（valve in valve），在原衰败的瓣膜基础上再次通过导管植入一个人工瓣膜，无需开胸［6］。

国内PPVR术起步较晚，目前有多家机构正在进行经导管肺动脉瓣置换器械及临床应用的相关研究［7-9］。本研究采用的是国产自主研发的带瓣膜支架及支架输送系统完成经导管肺动脉瓣植入术。国外临床应用主要为经外周静脉的途径完成PPVR术，尚未见小切口开胸经导管完成PPVR的报道。但对于年龄较小的患者而言，由于其外周血管偏细，插入较粗的支架输送鞘管（至少需要18 F）有损伤周围血管的可能。另外输送鞘管需要经过下腔静脉-右心房-右心室-肺动脉的途径将带瓣膜支架送入肺动脉瓣，其输送途径的弯曲角度较大，输送鞘管易对于小儿心脏造成损伤。

本研究模拟临床小切口开胸，在杂交手术室DSA影像下经导管完成人工肺动脉瓣的植入，是典型的微创“Hybrid”技术。小切口侧开胸穿刺右心室前壁通过直接右心室-肺动脉的输送途径较短，手术操作简单，无需正中切口，无需体外循环，时间短、创伤小、并发症少、恢复快，可以适合几乎所有的患者。因此通过小切口开胸经导管微创的方法进行肺动脉瓣膜置换无疑是一种可以选择的的治疗方法。

本研究成功完成8只实验羊小切口开胸经导管行肺动脉瓣膜置换术，以及术后6个月随访观察，初步证实小切口开胸经导管途径植入带瓣膜肺动脉支架技术可行、效果良好。目前国外应用最为广泛的为Melody支架，其取材于带完整静脉瓣的牛颈静脉，通过球囊扩张释放支架。其缺点为术后并发症的发生率较高，如支架断裂、hammock效应（静脉壁悬吊入支架内，使通道变窄）等［10］。另外因为主要来源于牛颈静脉，其瓣膜大小有限，只适合应用于直径为16～22mm的管道，限制了其的应用。近年来Edwards球囊扩张式支架也广泛应用于经导管肺动脉瓣植入术，取得了较好的临床效果［11］。

本研究中设计带瓣膜支架采用超弹性镍钛合金丝编织而成，有较好的顺应性和形状记忆功能，支架易于贴壁。另外镍钛合金丝为无磁材料，在磁共振中无信号，因此不影响患者以后接受磁共振检查，有良好的安全性。

所有经导管瓣膜置换手术中支架准确定位是关键技术，在本实验也一样，由于瓣膜是“顺行法”植入，即支架首先释放的部分是不带瓣膜的部分，带瓣膜的支架底部是最后释放的，这意味着如果瓣膜位置不理想将没有再次调整的机会。如何确保支架“准确”定位释放，采取以下措施，首先是输送鞘管的改进，输送鞘管在X光下为半透明状，透视下可清楚看见输送鞘管中支架底端的位置，支架释放前肺动脉瓣上造影的定位为支架底端位于肺动脉瓣环以下2～4mm即可。其次是操作方法，当支架头端部分（即支架的一半）释放后需要再次行右心室造影以确定支架的位置，如果支架位置偏高，可以轻微回拉输送鞘管将支架部分回撤，待位置准确后完全释放；如果支架位置偏低，将支架回收至输送鞘管内，重复进行一次支架的释放过程。支架完全释放后通过解剖、DSA造影、经胸心脏超声等检查发现，支架位置理想、固定牢靠，人工瓣膜无返流。实验结果初步证实了带瓣膜支架设计合理，输送系统使用方便，手术操作安全可行。

本研究是使用国产自主研发带瓣膜支架完成了微创经导管肺动脉瓣置换大动物体内实验。实验结果初步证实了使用国产新型支架系统完成PPVR的可行性和有效性。为获得更为全面的实验数据还需要更大的样本量和更长的随访时间，为进一步临床应用提供实验依据。

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［8］宗刚军，白元，吴弘，等.经导管肺动脉瓣膜植入的实验研究［J］.介入放射学杂志，2007，16：623-626.

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M ini-thoracotomy transcatheter pulmonary valve im plantation：an experimental study

CHEN Xiang， ZHANG Zhi-gang，ZHU Yu-feng，WANG Fei-yu，CHU Guo-jun，ZHANG Ben，ZHAO Xian-xian，QIN Yong-wen，GE Jun-bo.Department of Cardiology，Affiliated Zhongshan Hospital，Fudan University，Shanghai200032，China

GE Jun-bo，E-mail：gjb20130901@sina.com

ObjectiveTo evaluate the feasibility and effectiveness of transcatheter implantation of a new-type domestic self-expandable valve stent to replace the pulmonary valve in experimental goats. Methods The authors have designed a new cup-like self-expandable nitinol valve stent.Fresh porcine pericardium was treated with cell extracting and anti-calcification，then the treated porcine pericardium was trimmed into artificial leaflets and sutured into the nitinol alloy stent by hand.Eight goats were included in this study.A right anterolateralmini-thoracotomy was performed at the 4th intercostal space.After opening the pericardium，the right ventricle was punctured through anterior wall，and a stiff guidewire was then placed across the outflow tract of right ventricle and anchored in the left or right pulmonary artery.The delivery catheter（18 F）was then introduced through the stiff guidewire into the pulmonary artery under fluoroscopic guidance.After correct valve position was confirmed by digital subtration angiography（DSA），the catheter was slowly withdrawn and the valve stentwas released.The immediate outcome of the function of the valve stent was evaluated with angiography and echocardiography after implantation was completed. Results Eight devices were successfully implanted into pulmonary valve position in experimental goats. Immediate observation with angiography and echocardiogram after the procedure showed that the valve stent was in the desired position in all eight goats.No moderate or severe aortic regurgitation was observed. Angiographyand echocardiography confirmed that the valve stent remained in correct position with good functioning in all theeight animals 6months after the procedure.ConclusionIt is feasible and effective to replace the pulmonary valve with a new-type domestic self-expandable valve stent through rightmini-thoracotomy in experimental goats under non-extracorporeal circulation.（J Intervent Radiol，2014，23：978-982）

pulmonary valve；valve stent；valve rep lacement

R541.1

B

1008-794X（2014）-11-0978-05

2014-03-11）

（本文编辑：李欣）

10.3969／j.issn.1008－794X.2014.11.011

中国博士后科学基金面上资助项目（2014M 551330）；上海市重点科技攻关项目（10441902100）

200023上海复旦大学附属中山医院心血管内科（陈翔、葛均波）；第二军医大学长海医院心血管内科（张志钢、朱玉峰、王飞宇、储国俊、赵仙先、秦永文），心胸外科（张本）

葛均波E-mail：gjb20130901@sina.com