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背景人工双叶机械瓣在全世界范围内得到了广泛应用并取得了良好的治疗效果。然而,目前国内临床应用的双叶机械瓣仍以进口产品为主。由于国产双叶瓣长期缺乏相关的实验研究和临床证据,因此国产双叶瓣的体外实验研究和临床应用研究不仅对瓣膜设计者和临床工作者有潜在的参考意义,而且具有积极的社会效应和经济效益。国产CL-V全炭双叶型人工机械瓣膜（CL-V双叶瓣）于2015年上市,国内外尚无该瓣相关的体外实验和临床应用报道。目的通过体外实验探索影响CL-V双叶瓣流体动力学性能的相关因素及作用,临床应用评估CL-V双叶瓣的安全性和有效性,为国产双叶瓣的流体动力学性能研究和临床推广应用提供参考依据。方法第一部分:提出体外脉动流实验系统的设计方案,自行研制脉动流模拟装置（cardiac pulse duplicator,CPD）模拟生理性脉动流条件,参照现行国家标准GB12279-2008的要求,设计人工心脏瓣膜的体外脉动流实验方法。第二部分:利用本体外脉动流实验系统,设置CPD的模拟每搏输出量不变,在不同的模拟心率下,通过测量CPD的模拟左心室压力、模拟主动脉压力和流量数据,计算出不同型号CL-V双叶瓣的平均跨瓣压差（mean pressure gradient,MPG）和有效瓣口面积（effective orifice area,EOA）,采用组内差异检验法分析不同瓣膜型号和不同模拟心率对CL-V双叶瓣流体动力学性能的影响作用。利用高速摄像机直接观察受试瓣膜的运动情况。第三部分:回顾性分析2018年12月至2019年12月期间,在兰州大学第一医院心血管外科连续行主动脉瓣置换（aortic valve replacement,AVR）和二尖瓣置换（mitral valve replacement,MVR）患者的临床资料,根据术中应用的瓣膜类型不同,分为CL-V组和进口瓣组。收集两组患者围术期和随访期的临床资料进行统计分析,观察终点为围术期结果、不良终点事件、经胸超声心动图检查和血液相容性化验结果。通过回顾性队列研究,比较CL-V双叶瓣和进口双叶瓣的安全性和有效性。安全性的评价指标定义为患者的不良终点事件和血液相容性化验结果。有效性的评价指标定义为患者的围术期结果和经胸超声心动图检查结果。结果第一部分:实验设置模拟心率为60、80、100、120 bpm时,CPD的模拟心输出量分别为4.3、5.7、7.1和8.6L/min,平均左心室压力为81.17～148.46mm Hg、平均主动脉压力为78.39～138.15mm Hg。所有受试瓣膜在CPD的循环周期内均能正常启闭,受试瓣膜均未从CPD内滑脱,未发生受试瓣膜和CPD的结构性损伤。实验过程产生了生理相似性脉动波形。整个脉动流实验过程和CPD性能符合国家标准GB12279-2008的要求。第二部分:实验选用21mm、23mm、25mm、27mm四种型号的CL-V双叶瓣作为受试瓣膜。设置CPD的模拟每搏输出量为70ml不变,在模拟心率为60～120 bpm时,四种型号受试瓣膜的MPG均值分别为7.94～18.21mm Hg、8.58～16.50mm Hg、6.73～16.39mm Hg、7.37～15.94mm Hg、6.50～15.94mm Hg;EOA均值分别为0.71～0.97cm~2、0.75～0.99 cm~2、0.88～1.00 cm~2、0.92～1.02cm~2。在CPD连续模拟的心动周期中,高速摄像机直接观察受试瓣膜的工作状态正常良好。各受试瓣膜MPG和EOA的组内差异对比结果显示,瓣膜型号大小和心率的变化均会对受试瓣膜的流体动力学性能产生影响。其中,MPG随着瓣膜型号的增大而减小,随模拟心率的增快而增大。当心率为60～80bpm时,21mm、23mm和25mm瓣膜的MPG变化分别与27mm瓣膜对比,差异均有统计学意义（P＜0.001）;心率为80～100bpm时,对比四种型号瓣膜的MPG变化差异均无统计学意义（P＞0.05）;心率为100～120bpm时,25mm和27mm瓣膜MPG的变化分别与21mm和23mm瓣膜对比,差异均有统计学意义（P＜0.001）。EOA随着瓣膜型号增大和心率增快均增大。其中,25mm和27mm瓣膜的EOA在60～120bpm之间的变化差异均无统计学意义（P＞0.05）;21mm和23mm瓣膜的EOA在60～80bpm时,与100～120bpm之间对比,差异均有统计学意义（P＜0.05）。第三部分:研究最终连续纳入符合入选标准和排除标准的患者共282例,AVR患者153例（CL-V组79例,进口瓣组74例）,MVR患者129例（CL-V组100例,进口瓣组29例）。全组共应用CL-V双叶瓣179枚,进口双叶瓣103枚。术后随访时间1m～3y（中位时间6m）。分别对比两组患者的基线资料,差异均无统计学意义（P＞0.05）。对比AVR患者的围术期结果,主动脉瓣环大小、术前主动脉瓣压差、体外循环时间、阻断时间、手术时间和ICU时间,组间差异均有统计学意义（P＜0.05）;对比MVR患者的围术期结果,组间差异均无统计学意义（P＞0.05）。随访期AVR患者在CL-V组和进口瓣组分别发生终点事件16例、23例,终点事件免除率的组间对比差异无统计学意义（P=0.13）;MVR患者在CL-V组和进口瓣组分别发生终点事件26例、6例,终点事件免除率的组间对比差异无统计学意义（P=0.49）。末次随访174例患者的经胸超声心动图结果显示,主动脉瓣位CL-V双叶瓣23mm（n=11）、25mm（n=61）分别与相同型号进口双叶瓣（n=7,n=13）对比差异均无统计学意义（P＞0.05）。二尖瓣位CL-V双叶瓣25mm（n=6）、27mm（n=33）、29mm（n=27）分别与同型号进口双叶瓣（n=4,n=7,n=5）对比差异均无统计学意义（P＞0.05）。定期检测38例患者（CL-V双叶瓣18例,St.Jude双叶瓣20例）的血液相容性指标,结果显示均在正常值范围内且组间对比差异均无统计学意义（P＞0.05）。结论第一部分:实验结果显示本脉动流模拟装置的性能符合国家标准的要求,是能够完成对人工心脏瓣膜流体动力学性能研究的体外脉动流实验系统。第二部分:体外脉动流实验显示CL-V双叶瓣工作性能稳定良好,实验发现在模拟每搏输出量不变条件下,瓣膜型号大小和心率的变化均会对CL-V双叶瓣的流体动力学性能产生影响。当心率不变时,型号越大瓣膜的流体动力学性能相对越好;当心率变化时,型号越小瓣膜的流体动力学性能受心率变化的影响相对越明显。第三部分:临床研究结果证明CL-V双叶瓣的安全性和有效性与对照组进口双叶瓣类似,CL-V双叶瓣在围术期和随访期的临床效果满意,对国产双叶瓣的临床推广应用具有参考价值。