人工心脏瓣膜置换是严重瓣膜病变的主要外科治疗手段之一。机械瓣膜因耐久性好、无需再次手术等优点而广泛应用。随着医疗技术的进步，生物瓣膜因无需终身抗凝、使用寿命长等优势冲击着机械瓣的应用地位。然而，如何正确地选择人工瓣膜种类，尤其是对于55～65周岁的患者如何把握生物瓣的使用仍是困扰外科的一大难题，本文就如何理性选择人工瓣膜种类提供更有效、更科学的依据。
引用本文： 江文, 周成斌, 郭惠明. 理性选择机械瓣膜和生物瓣膜. 中国胸心血管外科临床杂志, 2015, 22(4): 361-365. doi: 10.7507/1007-4848.20150096 复制
心脏瓣膜是维持血液循环定向流动的阀门，若出现严重瓣膜病损将危及生命安全。瓣膜置换是解决这一问题的手段之一，因此人工心脏瓣膜应运而生[1-2]。理想的人工心脏瓣膜在流体力学性能上接近自然瓣膜，跨瓣压力阶差近于零；瓣口闭合快而严密，没有反流；具有耐久性，在植入后的整个生命过程中人造瓣膜的材料和结构都能长期保持稳定；此外，人工心脏瓣膜与机体有良好的相容性，不破坏血液成份，没有明显的排异反应，不影响患者的生活质量[3-4]。
长期以来，机械瓣膜应用普遍而成熟，而生物瓣膜因其能够弥补传统机械瓣膜易导致血栓的风险，而作为替补方案被广泛应用[5]。现今，国内外关于机械瓣和生物瓣的长期有效性和安全性的对比研究不胜枚举，然而如何正确地选择人工瓣膜，尤其是对于55～65周岁的患者如何把握生物瓣的使用是值得我们认真考虑的问题。因此，本文对这一问题进行综述。
1 心脏瓣膜的主要类型
1.1 机械瓣膜
机械瓣膜具有悠久的历史，主要分为周边血流式和中心血流式，前者包括球笼瓣和碟笼瓣，后者包括斜碟式机械瓣和双叶式机械瓣。现今，球笼瓣和碟笼瓣已基本被淘汰，而以双叶式机械瓣最为常用。机械瓣膜的耐磨损性强，且比生物瓣膜牢固，使用寿命长，原则上可以用30～50年，这是它的最大优点。然而，机械瓣膜易形成血栓，需要终身抗凝，并可能因抗凝带来多种并发症[6-7]。
1.2 生物瓣膜
生物瓣膜最早应用于1965年，是一种以同种或异种瓣膜制成的心脏假体。据Society of Thoracic Surgeons数据显示，机械瓣膜的使用率由2000年的68%降为2007年的37%，而生物瓣膜使用者的平均年龄由2000年的77岁降到2007年的71岁，逐趋年轻化[8]。由于无需终身抗凝，越来越多的患者选择生物瓣膜。随着经导管瓣膜置换术（valve-in-valve，VIV）的兴起，生物瓣膜在较年轻患者中的使用日益增多[9-10]。
生物瓣膜的形状、血流方式与人体瓣膜十分相似，并且不需要针对生物瓣膜的植入长期服用抗凝药物，因而没有药物引起的并发症危险。与瓣膜相关的并发症如血栓形成、血栓栓塞的发生率也较机械瓣膜低。但其寿命有限，使用10～15年左右时，瓣膜将逐渐出现退行性病变，常需要第二次手术，这是生物瓣膜的最大缺点[11-14]。
2 机械瓣膜和生物瓣膜的应用比较
瓣膜置换术结果的好坏由生存率、并发症、瓣膜功能、心脏功能等多方面因素来衡量，而瓣膜类型的选择也要根据患者年龄、心脏功能等级、综合情况，结合手术方式及术前、术后的健康护理等方面综合考虑[15-19]。
2.1 生存率
Weber研究组[20]对行主动脉瓣置换术的60岁以下患者进行中期随访，结果显示机械瓣置换术后患者的生存率高达98%，显著高于生物瓣的90.3%。Brown等[21]报道了行主动脉瓣置换术（AVR）的50～70岁患者的中长期随访结果，机械瓣置换术后5年生存率为87%而生物瓣为72%，机械瓣置换术后10年生存率为68%而生物瓣为50%。相反，Kulik等[22]报道一组659例行主动脉瓣和（或）二尖瓣置换的50～65岁患者，平均随访24年（生物瓣131例vs.机械瓣528例），AVR术后机械瓣置换组的10年生存率为73.2%±4.2%，显著低于生物瓣置换组（75.1%±12.6%）；二尖瓣置换术（MVR）后机械瓣置换组的10年生存率为74.1%±4.6%，生物瓣置换组为77.9%±7.4%。有报道[23]称，57岁患者行主动脉瓣置换术时，使用生物瓣和机械瓣的预期生存率相同，在> 57岁组生物瓣置换组预期生存率高于机械瓣置换组，而在< 57岁组时则相反，生物瓣置换组的预期生存寿命短于机械瓣置换组。
2.2 出血和血栓事件发生率
Brown等[21]对50～70岁行主动脉瓣置换术患者进行中长期随访发现，机械瓣出血事件发生率为15%，显著高于生物瓣的7%。Kulik等[22]报道机械瓣的出血事件和血栓事件发生率均显著高于生物瓣。一项15年随访资料[24]显示，机械瓣和生物瓣AVR术后出血发生率分别为51%±4%和30%±4%，机械瓣和生物瓣MVR术后出血发生率分别为53%±7%和31%±6%。van Geldorp等[25]进行一项多达3 934例患者的大规模研究显示，55岁以上患者使用机械瓣行AVR出血事件发生率高于使用生物瓣，而50～55岁之间的患者则相反。Suri等[16]研究认为，对65岁以下患者进行生物瓣膜植入的一个重要原因是为了降低抗凝相关出血事件的风险，分担患者因服用华法林导致的生活方式限制。
2.3 再次手术
Brown等[21]报道了50～70岁行AVR患者的中长期随访，发现机械瓣10年免于再手术率高达98%，而生物瓣为91%。Kulik等[22]报道生物瓣行AVR和MVR的10年再手术率分别为35.4%和21.3%。Hammermeister等[24]报道机械瓣和生物瓣在AVR术后15年再次手术率分别为10%±3%和29%±5%，机械瓣和生物瓣在MVR后再手术率分别为25%±6%和50%±8%。有大样本研究[25]显示，机械瓣和生物瓣的再手术率为3%和25%。Carrel等[26]对768例65周岁以下行MVR的患者术后及长期预后情况（包括卒中、出血、栓塞、再次手术、生存率、死亡率等指标）进行回顾性分析发现，置换生物瓣比机械瓣的再手术率更高且预期生存寿命更短（11.3年vs. 13.5年），两组间出血和中风或栓塞的发生率差异无统计学意义，该回顾性研究的资料未排除患者的个体差异，并且生物瓣膜置换术在病情严重的患者使用较多，这可能是导致其预期寿命更短的原因。
2.4 总死亡率和瓣膜相关死亡率
Rahimtoola [27]的16年随访资料显示，在进行主动脉瓣置换术后，生物瓣膜的晚期死亡率显著高于机械瓣膜。Hammermeister等[24]进行的一项前瞻性随机对照试验发现，机械瓣和生物瓣AVR术后15年总死亡率分别是66%±3%和79%±3%，机械瓣和生物瓣MVR术后总死亡率分别为81%±4%和79%±4%。Badhwar等[28]对469例患者进行随访发现，机械瓣置换术后7.5年死亡率低于生物瓣，但生物瓣的出血和血栓事件发生率更低，因此在年轻患者valve-in-valve介入术中选择生物瓣应更加慎重。美国一项多中心研究[29]称，生物瓣置换术后总死亡率和瓣膜相关死亡率均随着手术年龄增长而升高，这可能与生物瓣的再手术率高有关。
2.5 其他
国外有大量研究[30-33]对采用生物瓣行AVR和MVR的患者预后情况进行调查，随访时长12～20年不等，研究结果显示对于65岁以下患者发生生物结构瓣膜退行性变（SVD）风险仍普遍偏高[34-35]。15年随访发现，机械瓣和生物瓣的瓣膜故障发生率在AVR患者中分别是0%和23%±5%，在MVR患者中发生率分别为5%±4%和44%±8% [15]。van Geldorp等[25]研究发现生物瓣和机械瓣在没有相关并发症时的预期寿命分别为9.8年和9.3年，尽管生物瓣再手术率高于机械瓣，但其出血风险却低于后者，加之无并发症预期寿命较佳，在心脏瓣膜置换术中具有更好的前景。研究[29]发现，生物瓣在术后7.5年瓣膜退化发生率显著高于机械瓣。
3 瓣膜类型选择的参考依据
3.1 根据国际指南进行选择
美国及欧洲的最新指南对人工心脏瓣膜种类的选择进行了讨论，对于65岁以上患者临床应用生物瓣似乎已达成共识，但对于55～65岁年龄组患者应该如何界定生物瓣的应用，是目前临床上面临的主要问题[36-40]。
3.1.1 ClassⅠ（已证明或公认正确）
（1）患者不能使用华法林、或有明显的华法林禁忌证适合使用生物瓣（证据级别：C）。（2）二尖瓣或三尖瓣置换机械瓣同时进行的主动脉瓣置换术，推荐患者使用机械瓣膜（证据级别：C）。（3）在任何年龄需要置换主动脉瓣但不愿意使用华法林，或者存在华法林禁忌证的患者推荐置换生物瓣（证据级别：C）。
3.1.2 ClassⅡa（获得多数意见或证据的支持）
（1）年龄< 65岁，合并有长时间持续性心房颤动的患者用机械瓣膜更合理（证据级别：C）。（2）年龄≥65岁的患者适合使用生物瓣（证据级别：C）。（3）年龄< 65岁的窦性心律患者在详细讨论过抗凝治疗的风险和接受二次二尖瓣瓣膜置换手术的可能后，为生活方式可以选择生物瓣（证据级别：C）。（4）急性人工瓣膜植入致感染性心内膜炎需二次瓣膜置换的患者可考虑同种异体瓣膜植入（证据级别：C）。
3.1.3 ClassⅡb（证据尚不充分）
育龄妇女需主动脉瓣置换可以推荐使用生物瓣（证据级别：C）。
3.2 结合临床具体情况进行选择
人工瓣膜种类在主动脉瓣和二尖瓣置换术中的选择标准是把并发症和不良事件的发生率降到最低[41]。国外文献显示，机械瓣在15～20年的随访中均有较好的预后。此外，在一些特殊情况下，比如说在主动脉根部疾病必须要进行主动脉根部置换术的情况下，一般不主张采用生物瓣。但活动性感染性心内膜炎伴脓肿或无法控制的感染的同种移植是一个例外，生物支架（猪的或心包的）是一种可供选择的生物瓣膜[27]。总之，对于55～65岁患者生物瓣应用仍存在争议，在目前的文献中仍表现年龄是生物瓣毁损的最关键因素，但主动脉瓣位生物瓣应用年龄似乎可以趋于60岁以上，二尖瓣位生物瓣选择要严于主动脉瓣位，65岁以下患者不推荐应用生物瓣[42-45]。在临床工作中，可以参考患者和医师具体情况。人工瓣膜种类选择模式图见图 1。
图1
人工瓣膜种类选择模式图
3.2.1 根据患者个体情况进行选择
（1）病情、年龄、全身情况和生活要求；（2）慢性消耗性疾病、代谢性疾病、肾功能等对生物瓣耐久性的影响；（3）是否存在心房颤动等需要长期应用华法林等药物的疾病；（4） 是否是脑卒中和血栓栓塞危险分级的高危人群 ；（5）抗凝治疗和自我抗凝监测的依从性；（6）患者意愿与要求。
3.2.2 医师选择时需要考虑的问题
（1）人工瓣膜置换的部位（主动脉瓣位或二尖瓣位）；（2）对瓣膜修复技术的掌握与经验 ；（3）对不同种类人工瓣膜相关知识、植入技术和对手术技术发展的了解。
4 总结与展望
目前我国心脏外科生物瓣应用率仅处于10%～20%左右水平，与欧美国家追求生物瓣的应用比率存在差异。有学者提出“所有患者皆用生物瓣”，也有人根据尚未被循证医学证实的信息（如valve-in-valve治疗）推荐低于65周岁的患者使用生物瓣膜。目前，我国没有推荐在65周岁以下患者使用生物瓣膜而不导致相关伴随症状的证据。尽管患者生存方式是重要的考虑因素，但不应该凌驾于科学证据之上。临床工作中依照上述的一些重要原则，并依照患者个体的具体情况，正确选择应用生物瓣或机械瓣才能使患者达到最大程度的受益。
心脏瓣膜是维持血液循环定向流动的阀门，若出现严重瓣膜病损将危及生命安全。瓣膜置换是解决这一问题的手段之一，因此人工心脏瓣膜应运而生[1-2]。理想的人工心脏瓣膜在流体力学性能上接近自然瓣膜，跨瓣压力阶差近于零；瓣口闭合快而严密，没有反流；具有耐久性，在植入后的整个生命过程中人造瓣膜的材料和结构都能长期保持稳定；此外，人工心脏瓣膜与机体有良好的相容性，不破坏血液成份，没有明显的排异反应，不影响患者的生活质量[3-4]。
长期以来，机械瓣膜应用普遍而成熟，而生物瓣膜因其能够弥补传统机械瓣膜易导致血栓的风险，而作为替补方案被广泛应用[5]。现今，国内外关于机械瓣和生物瓣的长期有效性和安全性的对比研究不胜枚举，然而如何正确地选择人工瓣膜，尤其是对于55～65周岁的患者如何把握生物瓣的使用是值得我们认真考虑的问题。因此，本文对这一问题进行综述。
1 心脏瓣膜的主要类型
1.1 机械瓣膜
机械瓣膜具有悠久的历史，主要分为周边血流式和中心血流式，前者包括球笼瓣和碟笼瓣，后者包括斜碟式机械瓣和双叶式机械瓣。现今，球笼瓣和碟笼瓣已基本被淘汰，而以双叶式机械瓣最为常用。机械瓣膜的耐磨损性强，且比生物瓣膜牢固，使用寿命长，原则上可以用30～50年，这是它的最大优点。然而，机械瓣膜易形成血栓，需要终身抗凝，并可能因抗凝带来多种并发症[6-7]。
1.2 生物瓣膜
生物瓣膜最早应用于1965年，是一种以同种或异种瓣膜制成的心脏假体。据Society of Thoracic Surgeons数据显示，机械瓣膜的使用率由2000年的68%降为2007年的37%，而生物瓣膜使用者的平均年龄由2000年的77岁降到2007年的71岁，逐趋年轻化[8]。由于无需终身抗凝，越来越多的患者选择生物瓣膜。随着经导管瓣膜置换术（valve-in-valve，VIV）的兴起，生物瓣膜在较年轻患者中的使用日益增多[9-10]。
生物瓣膜的形状、血流方式与人体瓣膜十分相似，并且不需要针对生物瓣膜的植入长期服用抗凝药物，因而没有药物引起的并发症危险。与瓣膜相关的并发症如血栓形成、血栓栓塞的发生率也较机械瓣膜低。但其寿命有限，使用10～15年左右时，瓣膜将逐渐出现退行性病变，常需要第二次手术，这是生物瓣膜的最大缺点[11-14]。
2 机械瓣膜和生物瓣膜的应用比较
瓣膜置换术结果的好坏由生存率、并发症、瓣膜功能、心脏功能等多方面因素来衡量，而瓣膜类型的选择也要根据患者年龄、心脏功能等级、综合情况，结合手术方式及术前、术后的健康护理等方面综合考虑[15-19]。
2.1 生存率
Weber研究组[20]对行主动脉瓣置换术的60岁以下患者进行中期随访，结果显示机械瓣置换术后患者的生存率高达98%，显著高于生物瓣的90.3%。Brown等[21]报道了行主动脉瓣置换术（AVR）的50～70岁患者的中长期随访结果，机械瓣置换术后5年生存率为87%而生物瓣为72%，机械瓣置换术后10年生存率为68%而生物瓣为50%。相反，Kulik等[22]报道一组659例行主动脉瓣和（或）二尖瓣置换的50～65岁患者，平均随访24年（生物瓣131例vs.机械瓣528例），AVR术后机械瓣置换组的10年生存率为73.2%±4.2%，显著低于生物瓣置换组（75.1%±12.6%）；二尖瓣置换术（MVR）后机械瓣置换组的10年生存率为74.1%±4.6%，生物瓣置换组为77.9%±7.4%。有报道[23]称，57岁患者行主动脉瓣置换术时，使用生物瓣和机械瓣的预期生存率相同，在> 57岁组生物瓣置换组预期生存率高于机械瓣置换组，而在< 57岁组时则相反，生物瓣置换组的预期生存寿命短于机械瓣置换组。
2.2 出血和血栓事件发生率
Brown等[21]对50～70岁行主动脉瓣置换术患者进行中长期随访发现，机械瓣出血事件发生率为15%，显著高于生物瓣的7%。Kulik等[22]报道机械瓣的出血事件和血栓事件发生率均显著高于生物瓣。一项15年随访资料[24]显示，机械瓣和生物瓣AVR术后出血发生率分别为51%±4%和30%±4%，机械瓣和生物瓣MVR术后出血发生率分别为53%±7%和31%±6%。van Geldorp等[25]进行一项多达3 934例患者的大规模研究显示，55岁以上患者使用机械瓣行AVR出血事件发生率高于使用生物瓣，而50～55岁之间的患者则相反。Suri等[16]研究认为，对65岁以下患者进行生物瓣膜植入的一个重要原因是为了降低抗凝相关出血事件的风险，分担患者因服用华法林导致的生活方式限制。
2.3 再次手术
Brown等[21]报道了50～70岁行AVR患者的中长期随访，发现机械瓣10年免于再手术率高达98%，而生物瓣为91%。Kulik等[22]报道生物瓣行AVR和MVR的10年再手术率分别为35.4%和21.3%。Hammermeister等[24]报道机械瓣和生物瓣在AVR术后15年再次手术率分别为10%±3%和29%±5%，机械瓣和生物瓣在MVR后再手术率分别为25%±6%和50%±8%。有大样本研究[25]显示，机械瓣和生物瓣的再手术率为3%和25%。Carrel等[26]对768例65周岁以下行MVR的患者术后及长期预后情况（包括卒中、出血、栓塞、再次手术、生存率、死亡率等指标）进行回顾性分析发现，置换生物瓣比机械瓣的再手术率更高且预期生存寿命更短（11.3年vs. 13.5年），两组间出血和中风或栓塞的发生率差异无统计学意义，该回顾性研究的资料未排除患者的个体差异，并且生物瓣膜置换术在病情严重的患者使用较多，这可能是导致其预期寿命更短的原因。
2.4 总死亡率和瓣膜相关死亡率
Rahimtoola [27]的16年随访资料显示，在进行主动脉瓣置换术后，生物瓣膜的晚期死亡率显著高于机械瓣膜。Hammermeister等[24]进行的一项前瞻性随机对照试验发现，机械瓣和生物瓣AVR术后15年总死亡率分别是66%±3%和79%±3%，机械瓣和生物瓣MVR术后总死亡率分别为81%±4%和79%±4%。Badhwar等[28]对469例患者进行随访发现，机械瓣置换术后7.5年死亡率低于生物瓣，但生物瓣的出血和血栓事件发生率更低，因此在年轻患者valve-in-valve介入术中选择生物瓣应更加慎重。美国一项多中心研究[29]称，生物瓣置换术后总死亡率和瓣膜相关死亡率均随着手术年龄增长而升高，这可能与生物瓣的再手术率高有关。
2.5 其他
国外有大量研究[30-33]对采用生物瓣行AVR和MVR的患者预后情况进行调查，随访时长12～20年不等，研究结果显示对于65岁以下患者发生生物结构瓣膜退行性变（SVD）风险仍普遍偏高[34-35]。15年随访发现，机械瓣和生物瓣的瓣膜故障发生率在AVR患者中分别是0%和23%±5%，在MVR患者中发生率分别为5%±4%和44%±8% [15]。van Geldorp等[25]研究发现生物瓣和机械瓣在没有相关并发症时的预期寿命分别为9.8年和9.3年，尽管生物瓣再手术率高于机械瓣，但其出血风险却低于后者，加之无并发症预期寿命较佳，在心脏瓣膜置换术中具有更好的前景。研究[29]发现，生物瓣在术后7.5年瓣膜退化发生率显著高于机械瓣。
3 瓣膜类型选择的参考依据
3.1 根据国际指南进行选择
美国及欧洲的最新指南对人工心脏瓣膜种类的选择进行了讨论，对于65岁以上患者临床应用生物瓣似乎已达成共识，但对于55～65岁年龄组患者应该如何界定生物瓣的应用，是目前临床上面临的主要问题[36-40]。
3.1.1 ClassⅠ（已证明或公认正确）
（1）患者不能使用华法林、或有明显的华法林禁忌证适合使用生物瓣（证据级别：C）。（2）二尖瓣或三尖瓣置换机械瓣同时进行的主动脉瓣置换术，推荐患者使用机械瓣膜（证据级别：C）。（3）在任何年龄需要置换主动脉瓣但不愿意使用华法林，或者存在华法林禁忌证的患者推荐置换生物瓣（证据级别：C）。
3.1.2 ClassⅡa（获得多数意见或证据的支持）
（1）年龄< 65岁，合并有长时间持续性心房颤动的患者用机械瓣膜更合理（证据级别：C）。（2）年龄≥65岁的患者适合使用生物瓣（证据级别：C）。（3）年龄< 65岁的窦性心律患者在详细讨论过抗凝治疗的风险和接受二次二尖瓣瓣膜置换手术的可能后，为生活方式可以选择生物瓣（证据级别：C）。（4）急性人工瓣膜植入致感染性心内膜炎需二次瓣膜置换的患者可考虑同种异体瓣膜植入（证据级别：C）。
3.1.3 ClassⅡb（证据尚不充分）
育龄妇女需主动脉瓣置换可以推荐使用生物瓣（证据级别：C）。
3.2 结合临床具体情况进行选择
人工瓣膜种类在主动脉瓣和二尖瓣置换术中的选择标准是把并发症和不良事件的发生率降到最低[41]。国外文献显示，机械瓣在15～20年的随访中均有较好的预后。此外，在一些特殊情况下，比如说在主动脉根部疾病必须要进行主动脉根部置换术的情况下，一般不主张采用生物瓣。但活动性感染性心内膜炎伴脓肿或无法控制的感染的同种移植是一个例外，生物支架（猪的或心包的）是一种可供选择的生物瓣膜[27]。总之，对于55～65岁患者生物瓣应用仍存在争议，在目前的文献中仍表现年龄是生物瓣毁损的最关键因素，但主动脉瓣位生物瓣应用年龄似乎可以趋于60岁以上，二尖瓣位生物瓣选择要严于主动脉瓣位，65岁以下患者不推荐应用生物瓣[42-45]。在临床工作中，可以参考患者和医师具体情况。人工瓣膜种类选择模式图见图 1。
图1
人工瓣膜种类选择模式图
3.2.1 根据患者个体情况进行选择
（1）病情、年龄、全身情况和生活要求；（2）慢性消耗性疾病、代谢性疾病、肾功能等对生物瓣耐久性的影响；（3）是否存在心房颤动等需要长期应用华法林等药物的疾病；（4） 是否是脑卒中和血栓栓塞危险分级的高危人群 ；（5）抗凝治疗和自我抗凝监测的依从性；（6）患者意愿与要求。
3.2.2 医师选择时需要考虑的问题
（1）人工瓣膜置换的部位（主动脉瓣位或二尖瓣位）；（2）对瓣膜修复技术的掌握与经验 ；（3）对不同种类人工瓣膜相关知识、植入技术和对手术技术发展的了解。
4 总结与展望
目前我国心脏外科生物瓣应用率仅处于10%～20%左右水平，与欧美国家追求生物瓣的应用比率存在差异。有学者提出“所有患者皆用生物瓣”，也有人根据尚未被循证医学证实的信息（如valve-in-valve治疗）推荐低于65周岁的患者使用生物瓣膜。目前，我国没有推荐在65周岁以下患者使用生物瓣膜而不导致相关伴随症状的证据。尽管患者生存方式是重要的考虑因素，但不应该凌驾于科学证据之上。临床工作中依照上述的一些重要原则，并依照患者个体的具体情况，正确选择应用生物瓣或机械瓣才能使患者达到最大程度的受益。
