微创主动脉瓣置换术最新进展

经导管主动脉瓣置换术微创器械的最新进展

1. 引言

主动脉瓣狭窄是一种非常常见的瓣膜性心脏病[1]，并且随着人口老龄化，其发病率可能会增加。对于血流动力学显著的主动脉瓣狭窄患者，主动脉瓣置换术可显著改善生存率和症状，同时也能改善无症状但左心室射血分数受损患者的生存率。主动脉瓣置换术已成为有症状患者的首选治疗方法。若不进行手术，生存率通常在2–3年之间[2]。

本文重点介绍需要接受主动脉瓣置换术（AVR）的患者所使用的瓣膜生物假体及其相关结果方面的最新进展。我们阐述了外科手术方法的发展，特别是微创入路，以及为满足 AVR 患者需求而不断进步的瓣膜技术。此外，我们还提出了改进未来项目的建议。

首例主动脉瓣置换术（AVR）由 Harken 等人于 1960 年报道[3]，自那时起，AVR 已成为继冠状动脉旁路移植术后第二常见的心脏外科手术。手术技术与假体类型均经历了逐步演变。科斯格罗夫（Cosgrove）和萨比克（Sabik）首次描述了通过右胸骨旁开胸术进行 AVR 的替代方法 1996[4]。自从微创主动脉瓣置换术技术（mini‐AVR techniques）问世以来，人们已明确减少手术创伤可改善结果[5]。目前，微创主动脉瓣置换术（Mini‐AVR）主要通过部分胸骨切开或右前小开胸术（RAT）进行。在多项关于 Mini‐AVR 与传统正中胸骨切开术的直接比较研究中，Mini‐AVR 的结果更优[6,7]。

多项研究继续表明，该方法具有更短的机械通气时间、更少的失血量和输血需求，以及更快的住院期间和术后恢复[7–9]。尽管该手术视野有限，但并不仅限于单纯主动脉瓣置换术。已有若干研究表明，该方法在同时进行的[8,10,11]和再次手术[12,13]中也能安全实施，使更高风险人群受益。

经导管主动脉瓣置换术（TAVR 或 TAVI）作为一种微创介入方式，已成为既往被认为无法手术的主动脉瓣狭窄患者瓣膜置换领域的一项重大突破。随着持续发展，TAVR 已从仅适用于高危患者的治疗手段，演变为在中低危患者中同样安全有效的治疗方法。然而，TAVR 在某些患者中的应用仍存在限制，取决于其解剖结构。主动脉瓣狭窄的干预方式选择依赖于多种因素，最终必须为患者提供现有治疗方案之间充分知情的比较[14]。近期，美国食品药品监督管理局（FDA）已将 TAVR 的适应证扩展至低风险患者，预计该技术在此类人群中的广泛应用将成为趋势[15]。至关重要的是，必须继续推进用于微创外科手术方法的相关器械以及瓣膜植入物的研发，以确保外科手术方法仍具临床价值。

2. 微创主动脉瓣置换术

外科微创主动脉瓣置换术在所有年龄组患者中的益处已有充分记录[16–18]。多种手术方法已实施的手术包括右小切口开胸术、采用 J 形或 T 形胸骨横断的上半胸骨切开术、下半胸骨切开术、胸骨柄入路以及右旁胸骨切口。其中，上半胸骨切开术是最常采用的微创主动脉瓣手术入路（图1）。该术式的手术视野接近完全胸骨切开术，可使用传统器械设备完成操作。尽管如此，RAT 入路是唯一真正的保胸骨手术（图2）。证据表明，较小的切口并保留胸骨和肋软骨可减少术后疼痛，改善呼吸功能，并降低术后房颤的发生率[7]。

RAT 入路未能得到广泛采用，主要是由于担心术野暴露受限，以及需要使用长柄器械和打结推送器。此外，一些解剖学情况会进一步增加手术难度（例如主动脉左偏、二叶式主动脉瓣、漏斗胸、肌肉发达的胸壁、钙化的主动脉）。

升主动脉置换可作为单独或同期手术，通过任一种方法进行[19]。此外，合并冠状动脉再植入的主动脉根部置换也是可行的，尽管这需要丰富的经验。两项手术的报道均显示了良好的术后结果和零 30 天死亡率[20,21]。

微创右前小开胸术的唯一绝对禁忌证包括：瓷化主动脉、需要保留主动脉瓣的手术操作，以及无法进行动脉插管以建立体外循环。需要注意的是，上半胸骨切开术也存在类似的禁忌证，但经验丰富的术者可实施保留主动脉瓣的手术操作[22]。

动脉插管方式包括股动脉、腋动脉和中心主动脉。静脉插管通常通过股静脉进行，可采用直接暴露或经皮通路。负压静脉引流有助于静脉引流和右心减压。

与传统正中全胸骨切开术相比，微创主动脉瓣置换术显示出更低的术中出血、输血、心房颤动发生率以及更短的机械通气时间。

术中主动脉瓣环暴露图像；(b)小切口半胸骨切开术的切口大小。经安德烈亚斯医生许可用于发表。)

无缝合瓣膜在植入前的术中图像；(b)小切口开胸术的切口大小。)

时间、重症监护时间和住院时间在几项倾向评分–匹配研究中[7,23]。由于恢复时间更短，大多数患者能更快地恢复正常活动。另一个好处是美观效果。

尽管经导管主动脉瓣置换术（TAVR）已得到广泛应用，但在复杂的再手术病例、多瓣膜手术、严重钙化的左心室流出道、二叶式主动脉瓣、冠状动脉开口低以及心内膜炎的情况下，外科瓣膜置换术仍是首选方案。这些病理情况在经验丰富的医生操作下均可通过微创方法进行处理。

一系列显露装置以及快速部署和无缝合瓣膜已被开发出来，以促进手术操作并提高应用率。

3. 瓦尔夫选择

机械瓣、生物瓣（组织瓣）和同种异体瓣膜是可用于置换的假体瓣膜。机械瓣因抗凝需求而伴随出血风险，而生物瓣则由于长期耐久性有限存在退化风险。据报道，生物瓣假体的耐久性在 10 年时为 70–90%，在 15 年时为 50–80%[24]。目前正在进行的 COMMERCE 试验将评估新型 Resilia INSPIRIS 瓣膜（爱德华生命科学公司，加利福尼亚州尔湾市），该瓣膜采用最新的组织技术，旨在提高其耐久性。

对于年轻患者，由于机械瓣具有长期耐久性，因此仍是一种可行的选择。然而，在 1997 年至 2006[25]年的十年间，主动脉位置的生物假体瓣膜与机械瓣膜的比例增加了 33%。

此外，新型生物假体瓣膜正在被设计用于扩张并适配更大的经导管主动脉瓣。

随着瓣膜设计、抗凝治疗和手术方法的不断发展，瓣膜的选择及其风险获益比将发生变化。新型假体设计旨在缩短外科医生的学习曲线，从而降低植入的技术复杂性，扩大其在微创手术方法中的应用。此外，缩短主动脉阻断（XC）和体外循环（CPB）时间可能会改善老年和高危患者的结果[26,27]。

3.1. 快速部署/无缝合主动脉瓣置换术

快速部署和无缝合瓣膜的设计旨在简化植入过程，并促进微创手术方式的广泛应用[28]。这些瓣膜与较短的阻断钳持续时间和体外循环时间相关，这可能与更好的结果相关[26,27,29–31]。对于需要同期手术以及解剖结构复杂（例如小主动脉瓣环或钙化瓣环）的患者，这些瓣膜是明确的选择[32]。需要再手术的患者也可能从这些瓣膜中获益。对于这些高风险病例，建议进行术前影像学检查，以分析钙化的部位和范围，从而实现恰当的患者选择[32]。快速部署/无缝合主动脉瓣膜的真正禁忌证包括 0 型二叶式主动脉瓣（无脊）以及伴有广泛瓣环受累[32,33]。这些瓣膜与较高的瓣周漏（PVL）和永久起搏器植入发生率相关。尽管如此，植入技术的改进已减少了这些并发症[34]。

3.1.1. 爱德华兹 INTUITY 瓣膜（爱德华生命科学公司，美国加利福尼亚州）

Edwards INTUITY 是一种快速部署瓣膜，由三叶式牛心包瓣膜组成，瓣膜流入端带有一个可球囊扩张的、织物覆盖的可展开框架[33]。它采用低轮廓的环上设计。裙架在左心室流出道呈喇叭状展开，并通过位于窦基底部的 3 根缝线固定在环上位置（图3）。此外，它还采用了与 PERIMOUNT 系列瓣膜相同的抗钙化技术，以提高耐久性。

3.1.2. Perceval S 瓣膜（LivaNova 公司，英国伦敦）

Perceval S 是一种真正的无缝合瓣膜，由安装在镍钛合金支架上的牛心包组织构成。牛心包经过特殊处理以降低钙化的风险[33]。瓣膜的上方部分集成了自膨胀镍钛合金支架，兼具支撑作用和确保瓣膜在瓣环及主动脉根部正确定位的双重功能。这是目前市场上唯一真正的无缝合外科瓣膜，可实现最有限的微创手术切口进行植入。

3.1.3. 3f Enable（美敦力，明尼苏达州，美国）

3f Enable 是一种基于镍钛合金和马心包组织的自膨式无缝合瓣膜。它由三个相等部分的马心包组织缝合在一个自膨式镍钛合金支撑架上构成[33]。该瓣膜尚未在美国进行研究；然而，它曾在欧洲获得商标注册，但随后于早期被停产 2015[35]。第一代 3f Enable 报告的瓣膜快速植入时间少于 10 分钟，且未观察到手术死亡病例。第二代的早期死亡率为 3.5%，并伴有 18.5%（5/28）的起搏器植入率[36]。

3.1.4. 快速部署主动脉瓣置换术：临床结果

下一代外科主动脉瓣（TRITON）试验研究了爱德华兹 INTUITY 瓣膜的安全性、可行性和有效性。除死亡率外，其他终点还包括血流动力学和瓣周漏、血栓栓塞事件、瓣膜血栓形成以及心内膜炎。在接受主动脉瓣置换术的前 146 例患者中，30%（44/146）为微创主动脉瓣置换术（n=1 小切口开胸术，n=43 半胸骨切开术）。微创主动脉瓣置换术与全胸骨切开术患者的交叉钳夹时间分别为 41.9 分钟和 40.3 分钟，体外循环时间分别为 65.9 分钟和 66.7 分钟[36]。术后 30 天和 1 年随访时的瓣膜相关死亡率分别为 1.4% 和 1.9%。在 1 年随访时，瓣周漏发生率为 1.4%，起搏器植入率为 5.0%[37]。严重患者‐假体不匹配（PPM）的发生率在术后 3 个月时为 3%，3 年随访时为 2%[38]。

另一项多中心随机试验比较了通过上半胸骨切开术植入 INTUITY 瓣膜与通过全胸骨切开术植入传统缝合瓣膜的结果（CADENCE‐MIS）[39]。采用 INTUITY 瓣膜的微创主动脉瓣置换术的交叉钳夹时间为 41 分钟，显著低于通过全胸骨切开术进行的传统主动脉瓣置换术的 54 分钟，但体外循环时间相似，分别为 68.8 分钟和 74 分钟[38]。术后 3 个月起搏器依赖的发生率在微创主动脉瓣置换术组为 0.0%，传统主动脉瓣置换术组为 15.0%。两组均无严重瓣周漏发生，起搏器植入率分别为 4.3% 和 0.0%（p = 0.14）。

分析 Perceval 瓣膜的研究报告显示，术后 1 年生存率为 86.4% 至 91.7%，2 年生存率为 82.4% 至 87%，5 年生存率为 71.3% 至 85.5%。Perceval 瓣膜的术后血流动力学特征也十分优异，有效开口面积为 1.4 ± 0.4 至 1.6 ± 0.4 cm²[40]，平均梯度为 10 ± 5 至 14 ± 6 mmHg，平均峰值梯度为 19 ± 8 至 27 ± 11 mmHg。在 CAVALIER 试验中，Perceval 瓣膜的平均和峰值压力梯度分别从术前的 44.8 mmHg 和 73.2 mmHg 下降 至出院时的 10.2 mmHg 和 19.3 mmHg[41]。

Powell 等人的一项荟萃分析显示，Perceval 假体与较短的体外循环时间和交叉钳夹时间相关；与标准带支架生物假体相比，体外循环时间为 61.4 分钟 vs. 84.9 分钟（95% 置信区间：−27.4 至 −18.3，p < 0.00001），交叉钳夹时间为 38.6 分钟 vs. 63.3 分钟（95% 置信区间：−24.8 至 −16.6，p < 0.001）[42]。然而，一些研究表明，使用 Perceval 瓣膜的永久起搏器植入率为 6% 至 9%[43]。近期研究中 Perceval 与 Edwards INTUITIY 的结局比较总结于表1。

无缝合 Perceval 植入物与标准主动脉瓣置换术（PERSIST‐AVR）研究是规模最大的试验之一，目标入组人数为 1,243 名患者[48]。

一项前瞻性随机试验将 Perceval 瓣膜与其他带支架生物瓣膜进行比较。其主要终点为术后 1 年免于重大心脑血管不良事件的发生率。次要终点包括手术时间、住院时间、术后生活质量、起搏器植入率以及超声心动图参数。

3.2. 经导管主动脉瓣置换术（TAVR 或 TAVI）：结果及与外科手术的比较

2002 年，Cribier 等人描述了首例人类使用 TAVR 的病例[49]。最初，TAVR 的发病率和死亡率是针对因症状性 AS 而无法接受手术的患者进行评估的[50]。与接受标准药物治疗的患者相比，TAVR 显示出更好的结果（1 年死亡率分别为 30.7% 与 50.7%[51]）。在高危患者中，TAVR 也显示出不劣于外科 AVR 的效果（1 年时为 14.2% 与 19.1%，5 年时分别为 67.8% 与 62.4%[52,53]），在中危患者中也是如此（1 年时为 12.6% 与 14.0%，2 年时为 19.3% 与 21.1%[54,55]）。由于 TAVR 出色的结果，其植入量呈指数级增长。在低风险试验表明 TAVR 在治疗重度 AS 方面不劣于外科 AVR 后，TAVR 近期已获得 FDA 批准用于低风险 AVR 患者。在使用美敦力自膨式装置的 Evolut 低风险试验中[56]，TAVR 与传统 AVR 相比，卒中发生率更低（0.5% 与 1.7%）、出血（2.4% 与 7.5%）、肾损伤（0.9% 与 2.8%）以及心房颤动（7.7% 与 35.4%）的发生率也更低。

另一方面，TAVR 的中度或重度主动脉瓣反流发生率更高（3.5% 与 0.5%），起搏器植入率也更高（17.4% 与 6.1%）。

值得注意的是，Evolut 低风险试验中的外科组患者有 33.9% 接受了微创入路。

4. 结论

Mini‐AVR 与疼痛减轻、失血量减少、心房颤动发生率降低、美观效果改善以及更快的恢复和恢复正常活动相关，从而带来更好的结果；然而，其在患者中的应用比例却令人失望地偏低。需要进一步开展前瞻性随机试验，以直接比较新型瓣膜技术下 Mini‐AVR 与 TAVR 的风险和获益。此外，TAVR 不容忽视。目前 TAVR 已被视为高危患者的首选手术方式，并已在中危和低风险患者群体中显示出非劣效性。外科手术方法的优势在于能够完整切除整个瓣膜并对瓣环钙化进行彻底清创，而瓣环钙化已被发现是 TAVR 在瓣周漏、永久起搏器植入、中风及长期生存率降低方面的“Achilles 之踵”[59–61]。然而，随着 Mini‐AVR 手术技术的不断优化和创新技术的应用，应继续保持并进一步发展外科主动脉瓣置换术在主动脉瓣狭窄患者中的应用。

5. 专家意见

自首次报道主动脉瓣狭窄治疗以来，主动脉瓣疾病的治疗方法已发展到心脏外科医生和心脏病学家都未曾想象的地步，始于 1960[3]。微创主动脉瓣置换术已应用超过 20 年，尽管在过去 10 年中主动脉瓣置换术的病例数量稳步增加，但其应用仍然有限。在过去 16 年中，为了促进和简化经右胸小切口的微创主动脉瓣置换术（AVR），主要作者 JL 采用了多种不同的技术和器械。近年来器械的发展显著改善了术野暴露和瓣膜输送，有助于实现快速且安全的手术。

主动脉瓣病变的当前和未来的管理将主要涉及微创和血管内技术。这些专业领域的未来很可能会呈现不同的面貌，心脏外科医生与介入性和结构性心脏病学家之间将产生协同效应。最终，这种融合将催生新一代的“综合瓣膜专家”。

目前，我们的培训项目中尚缺乏正式的结构性心脏病课程。这些专家将决定该课程的构建。无论是外科医生还是心脏病学家，都缺乏能够实质性参与对方专业领域所需的综合技能。为了让心脏外科医生能够参与结构性心脏病领域，他们需要掌握基于导管的技术。而对于心脏病学家来说，要发展外科技术将更具挑战性，除非培训项目包含联合专科培训项目。

然而，真正的心脏外科医生永远不会消失，因为对于合并多种病变的患者，手术仍将继续发挥重要作用。仍有大量患者需要在主动脉瓣置换术的同时接受冠状动脉旁路移植术。目前，升主动脉病变只能通过开胸心脏手术进行治疗。此外，还有一些与主动脉瓣狭窄和关闭不全相关的解剖和血管特征，使得无法进行经导管干预[66]。尽管心脏外科领域已发生巨大变化，开胸手术主动脉瓣置换的病例数量下降，经导管主动脉瓣置换术已成为结构性修复的首选方案，但微创主动脉瓣手术正迎来新的发展。其真正的优势来自于右前外侧小切口入路，该方法避免了任何胸骨损伤。这是对主动脉瓣最微创的外科手术方法，具有多种已证实的益处和应用价值[17,18,23,67]。专注于微创心脏手术的专科外科医生将需要建立全新的思维模式，并掌握额外的技术能力，以达到熟练水平。

毫无疑问，随着心脏外科专业的不断发展，我们在治疗患者方面将迎来一场革命。患者偏好正推动着从开胸手术向微创方法的范式转变，无论是采用右侧有限切口开胸术还是经导管手术来治疗主动脉瓣疾病。为了改善患者预后，必须持续在瓣膜技术、设备、器械技术、外科技术、药理学以及诊疗路径方面取得进展。这些变革对于患者整体诊疗体验的各个环节都至关重要，从术前、术中，直至术后护理。缩短住院时间并实现成本节约将是关键。先进技术可能导致医疗成本上升，而这显然是不可持续的[68]。毋庸置疑，产业、卫生系统、政府、健康保险计划、医疗领导者、执业医师和医生之间必须开展联合协作，以控制成本。

心脏专科医生需要理解“创造性破坏”的概念，才能在我们的领域中保持相关性。为了创造新的事物，我们必须放弃一些旧的东西。“唯一不变的就是变化本身。”（——赫拉克利特）

外科和介入微创技术的迅猛发展促使外科医生和心脏病学家 alike 重新认真思考主动脉瓣疾病治疗的方式。受训者和心脏专科医生将需要明确自己在未来心脏医疗生态系统中应扮演的角色，并选择合适的平台。尽管如此，未来仍将包括传统‘大切口’心脏外科医生，他们最终可能需要解决新设备和技术带来的并发症。心脏外科医生需继续发展并培训微创小切口手术方法，以应对单瓣膜和多瓣膜疾病以及升主动脉病变。器械设备，以及辅助和显露器械，将持续推动更广泛应用的浪潮。此外，随着医疗科技公司的进步，瓣膜植入物将融合变革性和认知技术。这要求医生的思维方式必须随之发展以适应这些技术。介入心脏病学家也将继续与结构性心脏病介入心脏病学家共存。最终，我们在治疗主动脉瓣、二尖瓣和三尖瓣疾病方面的巨大变化，以及各专业间日益增强的合作，可能催生“综合性瓣膜专家”的诞生。

表1. 当前比较快速部署主动脉瓣结果的研究。	Gotzmann 等人 2019[44]	Hartrumpf 等人 2019[45]	D’Onofrio 等人 2019[46]	Berretta 等人 2019[47]
研究	Perceval‐S *	INTUITY **	Perceval‐S *	INTUITY **
N	21	33	80	39
XC (min)	73.4 ± 30.1	77.9 ± 22.6	56.5 ± 23.8	73.4 ± 21.0
CPB (min)	94.3 ± 38	98.8 ± 26.8	90.3 ± 36.0	113.0 ± 29.5
起搏器 (%)	23.8	9.1	12.5	2.6
PVL (%)	14.3	15.6	2.6	0
中风 (%)	0	0	8.8	5.1

表1（续）	Gotzmann 等人 2019[44]	Hartrumpf 等人 2019[45]	D’Onofrio 等人 2019[46]	Berretta 等人 2019[47]
研究	Perceval‐S *	INTUITY **	Perceval‐S *	INTUITY **
N	117	117	1011	407
XC (min)	51.2 ± 20.4	59 ± 22.6	76.1 ± 25.7	54.3 ± 21.1
CPB (min)	90 ± 32	81.2 ± 28.9	89.4 ± 30.1	97 ± 31.4
起搏器 (%)	6	6.8	10	7.6
PVL (%)	52 ± 14	62 ± 24	8	5.5
中风 (%)	2.6	2.6	2.2	1.7

表1（续）	Gotzmann 等人 2019[44]	Hartrumpf 等人 2019[45]	D’Onofrio 等人 2019[46]	Berretta 等人 2019[47]
研究	Perceval‐S *	INTUITY **	Perceval‐S *	INTUITY **
N	54	112	234	1418
XC (min)	64 (50–95)	64 (50–95)	53.4 ± 21.3	—
CPB (min)	87.4 ± 34.0	83.6 ± 30.4	—	—
起搏器 (%)	14.8	10.1	9	—
PVL (%)	15	2.6	7	—
中风 (%)	0	7	2.6	2

注 ：N，每项研究中的患者人数；XC，阻断钳持续时间；CPB，体外循环持续时间；起搏器，永久起搏器植入率；PVL，瓣周漏。* LivaNova 公司，英国伦敦。** 爱德华生命科学公司，加利福尼亚州尔湾市。