生物瓣膜二尖瓣置换老年心脏瓣膜病患者血清炎性因子及血流动力学的变化

doi:10.12307/2022.204

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (10): 1561-1565.doi: 10.12307/2022.204

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生物瓣膜二尖瓣置换老年心脏瓣膜病患者血清炎性因子及血流动力学的变化

张杨，赵巧燕，翟继卫，厉菁

郑州市第七人民医院，河南省郑州市 450000

收稿日期:2021-03-22 修回日期:2021-03-24 接受日期:2021-05-27 出版日期:2022-04-08 发布日期:2021-10-25
通讯作者: 厉菁，主任医师，博士，郑州市第七人民医院，河南省郑州市 450000
作者简介:张杨，女，1984年生，河南省郑州市人，汉族，主管护师，主要从事心脏移植手术室消毒及感控研究
基金资助:
河南省医学科技攻关计划(LHGJ20191109)，项目负责人：赵巧燕；河南省医学科技攻关计划(LHGJ20191112)，项目负责人：厉菁

Changes in serum inflammatory factors and hemodynamics of biological mitral valve replacement for elderly patients with cardiac valve disease

Zhang Yang, Zhao Qiaoyan, Zhai Jiwei, Li Jing

The 7th People’s Hospital of Zhengzhou, Zhengzhou 450000, Henan Province, China

Received:2021-03-22 Revised:2021-03-24 Accepted:2021-05-27 Online:2022-04-08 Published:2021-10-25
Contact: Li Jing, Chief physician, MD, The 7th People’s Hospital of Zhengzhou, Zhengzhou 450000, Henan Province, China
About author:Zhang Yang, Nurse-in-charge, The 7th People’s Hospital of Zhengzhou, Zhengzhou 450000, Henan Province, China
Supported by:
the Medical Science and Technology Research Plan of Henan Province, No. LHGJ20191109 (to ZQY), No. LHGJ20191112 (to LJ)

摘要/Abstract

摘要： 文题释义：
生物瓣膜二尖瓣置换：是一种利用生物组织材料制成的生物瓣膜替换原有病变或异常心脏瓣膜的一种胸心血管外科手术，二尖瓣狭窄或反流为其适应证。
炎性因子与血流动力学：心脏瓣膜病是一种慢性炎症浸润性疾病，白细胞介素6、肿瘤坏死因子α可通过诱导心肌表面细胞黏附因子损害心肌功能，白细胞介素10可通过拮抗炎性细胞内源性反应抑制炎性因子合成与释放。二尖瓣关闭不全与二尖瓣狭窄也会导致血流动力学紊乱、引发心肌缺血，抑制炎症应激反应、调节血流动力学已成为治疗心脏瓣膜病的“靶点”。

背景：保留全瓣及瓣下结构的二尖瓣置换是治疗心脏瓣膜病的有效方法，其中人工瓣膜材料的选择起到至关重要的作用。
目的：探讨生物瓣膜二尖瓣置换在老年心脏瓣膜病患者中的应用效果。
方法：回顾性分析郑州市第七人民医院2017年5月至2019年4月收治的老年心脏瓣膜病二尖瓣置换患者96例的临床资料，根据患者病情及意愿分为生物组62例、机械组34例。生物组进行保留全瓣及瓣下结构的生物瓣膜二尖瓣置换，机械组进行保留全瓣及瓣下结构的机械瓣膜二尖瓣置换，比较两组心功能及临床疗效、血清炎性因子、血流动力学、并发症等指标。研究已获得郑州市第七人民医院伦理委员会批准(20170315)。
结果与结论：①术后随访12个月，生物组心功能美国纽约心脏病协会分级Ⅰ级占71%、临床治疗成功率为77%，机械组心功能美国纽约心脏病协会分级Ⅰ级占47%、临床治疗成功率为53%，两组间心功能分级与临床治疗成功率比较差异有显著性意义(P < 0.05)；两组均未发生人工瓣膜结构性衰坏所致再次手术及死亡病例，生物组患者血栓栓塞、心内膜炎、瓣周漏的发生率均低于机械组(P < 0.05)。②术后3 d，生物组患者血清白细胞介素6、肿瘤坏死因子α的质量浓度均低于机械组(P < 0.05)，血清白细胞介素10的质量浓度高于机械组(P <0.05)。③术后随访12个月，生物组患者的二尖瓣口E峰峰值速度、平均跨压差检测结果低于机械组(P < 0.05)，人工瓣有效瓣口面积检测结果大于机械组(P < 0.05)。④结果表明，生物瓣膜二尖瓣置换有助于改善老年心脏瓣膜病患者心功能、提高手术成功率、降低并发症，可能与拮抗炎症应激反应、改善血流动力学等因素有关。

https://orcid.org/0000-0001-5945-6836 (张杨)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 老年, 心脏瓣膜病, 生物瓣膜, 机械瓣膜, 二尖瓣置换, 炎性应激, 血流动力学

Abstract: BACKGROUND: Mitral valve replacement with reserved subvalvular structure is an effective method for the treatment of valvular heart disease. The selection of prosthetic valve material plays an important role.
OBJECTIVE: To explore application effect of biological mitral valve replacement in elderly patients with valvular heart disease.
METHODS: Clinical data of 96 elderly patients with valvular heart disease who received mitral valve replacement from May 2017 to April 2019 in The 7th People’s Hospital of Zhengzhou were retrospectively analyzed. According to their conditions and wishes, the patients were divided into biological group (n=62) and mechanical group (n=34). The biological group received mitral valve replacement with reserved subvalvular structure biological valve. The mechanical group received mitral valve replacement with reserved subvalvular structure mechanical valve. Cardiac function, clinical efficacy, serum inflammatory factors, hemodynamics, and complications were compared between the two groups. This study was approved by the Ethics Committee of The 7th People’s Hospital of Zhengzhou (approval No. 20170315).
RESULTS AND CONCLUSION: (1) In follow-up for 12 months, New York Heart Association class I was 71%, and clinical success rate was 77% in the biological group. New York Heart Association class I was 47%, and clinical success rate was 53% in the mechanical group. There was significant difference of New York Heart Association class I and clinical success rate between two groups (P < 0.05). There were no cases of reoperation or death caused by structural failure of artificial valve in the two groups. The thromboembolism, endocarditis and perivalvular leakage were lower in the biological group than those in the mechanical group (P < 0.05). (2) At 3 days after surgery, mass concentrations of serum interleukin 6 and tumor necrosis factor α were lower in the biological group than those in the mechanical group (P < 0.05). The mass concentration of serum interleukin 10 was higher in the biological group than that in the mechanical group (P < 0.05). (3) In follow-up for 12 months, early diastolic inflow velocity and maximun transvalvular pressure gradient were lower in the biological group than those in the mechanical group (P < 0.05). Effective orifice area was higher in the biological group than that in the mechanical group (P < 0.05). (4) The results show that biovalvular mitral valve replacement helps to improve cardiac function of elderly patients with heart valve disease, increases the clinical success rate, and reduces complications, which may be associated with antagonistic inflammatory stress response and improving hemodynamics.

Key words: elderly, valvular heart disease, biological valve, mechanical valve, mitral valve replacement, inflammatory stress, hemodynamics

中图分类号:

张杨, 赵巧燕, 翟继卫, 厉菁. 生物瓣膜二尖瓣置换老年心脏瓣膜病患者血清炎性因子及血流动力学的变化[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(10): 1561-1565.

Zhang Yang, Zhao Qiaoyan, Zhai Jiwei, Li Jing . Changes in serum inflammatory factors and hemodynamics of biological mitral valve replacement for elderly patients with cardiac valve disease[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(10): 1561-1565.

图/表（结果） 5

2.1 参与者数量分析 96例患者均完成术后12个月随访，进入结果分析。
2.2 试验分组流程见图1。

2.3 两组患者术前基线资料比较两组患者术前一般资料比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2，具有可比性。

2.4 两组患者使用的瓣膜型号比较生物组患者应用25#瓣膜11枚(18%)、27# 瓣膜37枚(60%)、29# 瓣膜 14枚(22%)。机械组患者应用25#瓣膜6枚(18%)、27#瓣膜17枚(50%)、29#瓣膜1枚(32%)。两组间瓣膜型号比较差异无显著性意义(Z=1.171，P > 0.05)。
2.5 两组心功能及临床疗效比较生物组患者心功能NYHA分级Ⅰ级、成功率分别为71%，77%，机械组患者心功能NYHA分级Ⅰ级、成功率分别为47%，53%，两组间心功能分级及成功率比较差异有显著性意义(χ2=6.813，6.124，P < 0.05)，见表3。

2.6 两组患者血清炎性因子比较术前，两组患者血清白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α水平比较差异无显著性意义(P > 0.05)。术后3 d，两组患者血清白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α均高于同组术前(P < 0.05)；生物组患者血清白细胞介素6、肿瘤坏死因子α水平低于机械组(P < 0.05)，白细胞介素10水平高于机械组(P < 0.05)，见表4。

2.7 两组患者手术前后血流动力学比较术前，两组患者二尖瓣口E峰峰值速度、平均跨压差、二尖瓣口面积比较差异无显著性意义(P > 0.05)。术后随访12个月，两组患者二尖瓣口E峰峰值速度、平均跨压差低于同组术前(P < 0.05)，人工瓣有效瓣口面积高于同组术前(P < 0.05)；且生物组患者二尖瓣口E峰峰值速度、平均跨压差低于机械组(P < 0.05)，人工瓣有效瓣口面积大于机械组(P < 0.05)，见表5。
2.8 瓣膜生物相容性与两组患者并发症发生比较术后随访12个月，两组均未发生人工瓣膜结构性衰坏所致再次手术及死亡病例。生物组出血3例，机械组出血4例，两组出血发生率比较差异无显著性意义(4.84% vs.11.76%，χ2=1.558，
P > 0.05)。生物组血栓栓塞、心内膜炎、瓣周漏的发生率分别为2%(1/62)、心内膜炎0%(0/62)、瓣周漏0%(0/62)，对照组血栓栓塞、心内膜炎、瓣周漏的发生率分别为12%(4/34)、9%(3/34)、9%(3/34)，两组间血栓栓塞、心内膜炎、瓣周漏发生率比较差异均有显著性意义(χ2=4.584， 5.647，5.647，P < 0.05)。

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析，数据采用t检验，卡方检验或秩和检验。
1.2 时间及地点试验于2017年5月至2019年4月在郑州市第七人民医院完成。
1.3 对象收集老年心脏瓣膜病二尖瓣置换患者96例的临床资料，其中男57例，女39例，年龄61-76岁，美国纽约心脏病协会(New York heart association，NYHA)心功能分级为Ⅱ-Ⅳ级。根据患者病情及意愿分为生物组62例、机械组34例。所有患者对治疗知情同意，并签署了知情同意书。研究经医院伦理委员会批准(20170315)。
纳入标准：均符合欧洲心脏病学会与欧洲心胸外科学会《2017年ESC/EASCT心脏瓣膜病管理指南》相关心脏瓣膜病诊断标准[8]，且经心脏彩超及心电图诊断确诊；年龄≥60岁；有明确手术指征且行择期二尖瓣置换；告知研究事项后，患者或家属签署知情同意书。
排除标准：合并严重感染性疾病者；严重肝肾功能障碍者；其他心脏疾病者；无完整病历及随访资料者。

1.4 材料两组患者中应用的瓣膜材料介绍，见表1。

1.5 手术方法所有患者的二尖瓣置换手术均由同一组手术医生完成。中低温(27-28 ℃)手术室环境，静吸复合全身麻醉下胸骨正中切口，常规建立体外循环，经主动脉根部灌注冷血心脏停搏液。经右心房-房间隔路径，自二尖瓣前瓣12点处距瓣环2 mm切开，切口延伸至两侧前后交界处。切除大部分前瓣，保留连接前后乳头肌腱索的前瓣瓣叶。翻转保留前瓣瓣叶至前后交界处后瓣叶后方，采用间断水平褥式将其缝合固定在后瓣环。从保留后瓣叶游离缘3 mm处进针，心房面出针，缝于人造瓣膜缝合环上，使后瓣叶(包括残留前瓣叶)折叠缝合于后瓣环与人工瓣膜环之间。缝合完毕后使用测瓣器检查人造心脏瓣膜启闭功能。完成心内操作后开始复温(36-37 ℃)，肛温升至32 ℃自行复跳。术后72 h抗生素预防感染。人工瓣膜均根据病情及患者意愿选择。生物组使用生物瓣膜(25# 、27#、29# )，包括St.Jude Medical Epic猪瓣膜、Medtronic HancockⅡ生物瓣膜。机械组使用机械瓣膜(25# 、27#、29#)，包括St.Jude Master瓣膜、北京思达GK-2型瓣膜。
1.6 主要观察指标
临床疗效：随访12个月，参照EDMUNDS等[9]《心脏瓣膜手术后病态率及死亡率报告指南》，统计两组患者治疗的成功、病态、死亡情况。同时比较两组NYHA分级。
炎性因子：术前及术后3 d，采集患者空腹静脉血4 mL，3 000 r/min离心10 min取血清，采用日立全自动生化分析仪7600检测血清白细胞介素6、白细胞介素10、肿瘤坏死因子α水平。检测方法采用酶联免疫吸附法，试剂均购自深圳晶美生物工程有限公司。
血流动力学：术前及术后随访12个月，采用GE VIVID7彩色多普勒声像仪，彩色多普勒血流图像引导下检测二尖瓣口E峰峰值速度、平均跨压差。术前用压差半降时间估测二尖瓣口面积，术后用压差半降时间估测人工瓣有效瓣口面积。
并发症：随访12个月，统计两组患者的出血、心内膜炎、血栓栓塞、瓣周漏等并发症发生情况。
1.7 统计学分析采用SPSS 21.0软件进行统计学分析，计量资料用x±s表示，采用t检验；计数资料用n/%表示，采用卡方检验或秩和检验。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

心脏瓣膜病是因各种原因所致心脏瓣膜开放或关闭功能异常的一种心血管疾病，老年是心脏瓣膜病的高发人群，中国65以上人群心脏瓣膜病的发病率超过11%，严重影响患者身心健康和生命安全[10]。药物治疗仅能缓解患者临床症状，手术治疗治愈率高达90%以上[11]。老年心脏瓣膜病患者心功能较差，保留瓣下结构的二尖瓣置换能够改善术后血流动力学、恢复心室功能[12]。机械瓣膜是临床常用置换假体，多由金属、热解碳材料等合成，植入心脏内易产生凝血反应，导致瓣叶活动障碍，需要终身抗凝治疗[13]。
理想的人工瓣膜需要具有良好的生物相容性、符合心脏瓣膜生理流体力学特性、抗感染、无免疫原性、易植入且经久耐用等特点。生物瓣膜材料主要来源于人体大动脉瓣(同种瓣膜)、猪或牛主动脉瓣(异种瓣)，瓣叶柔软，有良好的组织相容性及接近生理瓣膜的血流动力学特征[14]。有文献研究报道，生物瓣膜有结构性毁损、使用时间较短的缺点，并非老年二尖瓣置换的最佳人工瓣膜材料[15-16]。也有文献研究认为，随着经济水平的提高，老年人的寿命逐渐延长，生物瓣膜二尖瓣置换会增加再次手术的风险[17]。
但更多文献研究表明，随着生物瓣膜合成技术的改善，生物瓣膜迭代进程加快，中国老年人生物瓣膜应用率远高于机械瓣膜(70% vs. 30%)[18]。王栋[19]的研究报道，术后随访6个月，老年心脏瓣膜病生物瓣膜置换患者(42例)的心功能、治疗成功率高于机械瓣膜组，术后并发症(7.14%)低于机械瓣膜置换术组(23.81%)。此次研究通过比较两组心功能、临床疗效、并发症，所得结论也支持上述文献观点。
老年心脏瓣膜病的发病机制较为复杂，各种学说很多，如衰老变性学说、代谢障碍学说、慢性炎症学说、粥样硬化学说等，但不论何种学说，均与炎症浸润有关[20]。无论是病变早期、终末期，均可在瓣膜表面观察到炎性细胞浸润性损害，炎性浸润程度与病变程度明显相关[21]。同时体外循环二尖瓣置换、植入人工瓣膜、麻醉药物同为强烈应激源，均可加剧炎症应激反应[22-23]。白细胞介素6、肿瘤坏死因子α可通过诱导心肌表面细胞黏附因子损害心肌功能，白细胞介素10可通过拮抗炎性细胞内源性反应等途径抑制炎性因子合成与释放[24]。相关研究表明，心脏瓣膜病二尖瓣置换患者术后白细胞介素6、肿瘤坏死因子α均升高，白细胞介素10降低，可能与手术操作、植入材质、细胞因子相关调节等有关[25]。生物瓣膜属于一种无生物活性衍生材料，植入人体后表面会覆盖纤维蛋白与血管内皮组织，与机械瓣膜比较有更好的抗感染能力[26-27]。相关研究表明，生物瓣膜有良好的生物相容性，对机体或种子细胞无毒性作用，能避免炎症与免疫排斥反应[28]，而且良好的结构相容性也有利于代谢产物的扩散[29]。此次研究中，生物组老年瓣膜病二尖瓣置换患者血清白细胞介素6、肿瘤坏死因子α低于机械组，白细胞介素10水平高于对照组，说明生物瓣膜能够减轻老年心脏瓣膜病二尖瓣置换患者的炎症应激反应。
二尖瓣关闭不全与二尖瓣狭窄是心脏瓣膜病的病理基础，也是诱发血流动力学改变的原因[30]。二尖瓣置换使用人工瓣膜替换病变或异常心脏瓣膜，可纠正血流动力学紊乱状态。机械瓣膜能够纠正患者病理生理状态，但难以保证人工心脏瓣膜-患者的匹配有效性，导致持续存在的跨瓣压差[31]。人工生物瓣膜可通过分析人工生物瓣膜结构-力学性线关系计算有效开口面积，借助仿真设计合成，能最大限度规避瓣膜-患者不匹配现象[32]。而且生物瓣膜选择同种或异种瓣膜材料，更接近瓣膜生理血流特征[33]。张浒等[34]的研究认为，生物瓣膜材料可增强瓣膜下流场均匀性，优化瓣下血流动力学指标。此次研究中采用彩色多普勒血流图像进行分析，结果显示生物组老年心脏瓣膜病二夹瓣置换患者二尖瓣口E峰峰值速度、平均跨压差低于机械组，人工瓣有效瓣口面积大于机械组，与张浒等文献报道基本相似。
综上所述，生物瓣膜二尖瓣置换应用于老年心脏瓣膜病患者中，能够减轻患者炎症应激反应，改善血流动力学及心功能，减少并发症的发生。但是，研究存在两组样本数量并不完全匹配可能会导致结论的偏倚、缺乏患者动态观察随访等问题。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

生物瓣膜二尖瓣置换老年心脏瓣膜病患者血清炎性因子及血流动力学的变化

Changes in serum inflammatory factors and hemodynamics of biological mitral valve replacement for elderly patients with cardiac valve disease

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本文评价

[1]	刘伊依, 邱俊强, 衣龙燕, 周财亮. 接受抗阻训练中老年人白细胞介素6与C-反应蛋白变化的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(5): 804-812.
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[3]	戎毅, 於浩, 杨俊锋, 王兰, 张建楠, 邵阳. 老年髋部骨折患者术后并发下肢深静脉血栓的危险因素分析及风险预测[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(33): 5357-5363.
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[5]	杨椅, 王坤, 刘恒旭, 张庭然, 卢文云, 陈佩杰, 罗炯. 有氧运动对老年轻度认知障碍患者认知功能的改善[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(29): 4716-4722.
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[9]	宋慧芳, 谈佳音, 康毅, 李斌, 毕志斐, 龙女, 夏仲年, 郭蕊. 低氧预处理增强老年人骨髓间充质干细胞条件培养基对H9C2细胞氧化应激损伤的保护作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(1): 1-6.
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[12]	杨凤娇, 王芗斌, 侯美金, 喻娇, 李镇辉, 傅升星, 林紫玲, 刘本科. 三维步态分析比较青年人与老年人双任务下步态特征的差异[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 344-349.
[13]	成世高, 王万春, 蒋栋, 李腾飞, 李洵, 任炼. 标准柄与加长柄骨水泥型假体置换治疗高龄转子间骨折的比较[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 362-367.
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[15]	伍朝明, 孙君志. 下肢抗阻训练对老人步行能力及平衡能力影响的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(26): 4257-4264.