生物瓣膜技术创新：挑战与机遇

生物瓣膜技术创新：挑战与机遇

魏春燕

上海大学管理学院，上海 200444

摘要：心脏瓣膜病是心脏外科中的常见病，而人工心脏瓣膜置换手术是症状性瓣膜疾病的规范治疗。生物瓣膜是心脏瓣膜置换手术中常用的医疗器材，主要用于替换病变的人体心脏瓣膜，以恢复心脏的正常功能。随着医学技术的不断进步，生物瓣膜技术也在不断发展和创新，以适应临床需求和患者的健康需要。本文将从生物瓣膜技术创新的角度，探讨当前面临的挑战和机遇。

关键词：技术创新；创新管理；生物瓣膜；

1生物瓣膜技术创新的意义

瓣膜性心脏病是影响患者生理功能、生活质量和寿命的主要因素。风湿性心脏病至今仍是世界范围内最为常见的心脏瓣膜疾病，每年约有4000万人受其影响并导致30万死亡病例；退行性二尖瓣病变和钙化主动脉狭窄的病患数也分别高达2400万和900万[1]。由阜外医院主持的一项研究[2]表明，我国瓣膜性心脏疾病同样主要包括风湿性心脏病和钙化性主动脉瓣疾变，在35岁以上人群中的合计发病率为3.8%，约有2500万瓣膜性心脏病患者。生物瓣膜技术创新对于提高患者的生活质量和促进医学科技进步具有重要意义。首先，随着人口老龄化的加剧，心脏瓣膜疾病的患者数量不断增加，对生物瓣膜的需求也不断增长。通过技术创新，可以提高生物瓣膜的性能和耐久性，延长其使用寿命，减少患者再次手术的风险。其次，生物瓣膜技术创新可以推动医学技术的进步，促进相关领域的发展，为更多的患者带来福音。生物瓣膜技术创新的意义在于为心脏病患者提供更加持久和自然的替代品，以解决机械瓣膜等传统治疗方式的局限性和不足。相比机械瓣膜，生物瓣膜能够更好地适应患者的心脏生理功能，减少并发症和副作用，提高患者的生活质量和生存率。

首先，生物瓣膜技术采用了先进的生物材料和组织工程学原理，能够模拟自然瓣膜的结构和功能，具有更好的耐久性和适应性。这使得生物瓣膜可以在更长的时间内保持良好的性能，减少了患者接受再次手术的风险和痛苦。

其次，生物瓣膜技术的出现为心脏病患者提供了更加个性化的治疗方案。不同的患者具有不同的心脏生理特点和需求，生物瓣膜可以根据患者的具体情况进行定制，以更好地适应患者的心脏生理功能。这不仅提高了治疗效果，还降低了并发症和副作用的发生率。

此外，生物瓣膜技术还有助于推动医学领域的创新和发展。生物瓣膜技术的研发和应用需要涉及多个学科领域的合作和创新，如生物学、材料学、医学等。通过研究和探索，医学界可以不断推动技术的进步和创新，为心脏病等重大疾病的治疗提供更多更好的解决方案。

总之，生物瓣膜技术创新对于心脏病患者具有重要意义，不仅可以提高治疗效果和生活质量，还能推动医学领域的创新和发展。随着技术的不断进步和完善，相信生物瓣膜技术将会在未来的心脏病治疗中发挥更加重要的作用。

2生物瓣膜技术创新面临的挑战

虽然生物瓣膜技术创新取得了很大的进展，但仍面临着一些挑战。生物瓣膜的材料和结构设计需要不断改进和完善，以提高其耐久性和功能性。生物瓣膜的制造工艺和质量控制需要进一步加强，以确保产品的安全性和可靠性。生物瓣膜的临床应用和术后管理也需要进一步规范和优化。

首先，生物瓣膜的制造需要高精度的工艺和技术，以确保其结构和功能的稳定性。生物材料的选择和处理也是关键，需要确保其生物相容性和耐久性，以避免免疫排斥反应和瓣膜衰败等问题。主动脉瓣置换术是目前治疗重度主动脉瓣狭窄（aortic stenosis，AS）确切有效的方法。在过去的几十年中，置换瓣膜的选择已明显从机械瓣膜向生物瓣膜转变。这种显著转变的主要原因包括AS患者高龄化、主动脉生物瓣膜血流动力学性能改善以及经导管主动脉瓣置换术（transcather aortic valve replacement，TAVR）的崛起。但是，主动脉瓣置换术的终极目标是为主动脉瓣膜疾病患者提供有效、持久的解决方案，因此瓣膜的耐久度就成为了临床高度关注的问题。目前TAVR已成为老年患者以及 SAVR 高危患者的首选治疗方法，并有望进一步扩展至手术中低危的患者中。过去一段时间，各国的临床注册登记数据均显示 TAVR年手术数量稳步增长，同时患者的平均年龄逐年下降。基于此，TAVR在具有更长预期寿命的患者中的应用势必加剧研究者以及医患双方对经导管心脏瓣膜（transcatheter heart valve，THV）长期耐久度的担忧。患者预期寿命与 THV 耐久度之间的平衡成为 TAVR 技 术发展所必须直面的核心问题。虽然目前关于 THV 中期耐久度的研究效果令人鼓舞，但 5~10 年以及 超过 10 年的数据与外科生物瓣膜相比仍十分稀缺[3]。

TAVR 技术创新及质量提升对目前的 TAVR 耐久度相关文献的解读仍需要保持审慎的态度，原因在于许多因素干扰了对 THV 耐久度的评估。首先，TAVR 人群高龄、合并症多、预期寿命短，导致了明显的生存偏倚以及缺少可用于评估

THV 长期耐久度的患者人群。其次，从 2002 年首例 TAVR 成功实施开始，器械发展已经有了长足的进步，在材料、性能、技术方面都有了明显的提升。目前关于长期耐久度的数据来源于第一代瓣膜，早期植入时操作 者经验有限，瓣周漏、瓣膜-患者不匹配、瓣膜移位 的发生率较高，而早期的这些技术问题，由于多模态影像学的发展和术前评估手段的进步、操作者经验和技术的改进（包括支架技术的进步、抗钙化和抗免疫原性制备工艺的进展） 均得到了明显的改善。这不仅带来了TAVR 质量上的重大改进，最终也将有利于THV长期耐久度的提升。因此，在解读 THV 耐久度研究数据时，不仅应该关注研究终点的 定义，也应结合研究的时代和技术背景、受试者的 群体特点、所使用的 THV 等重要因素，并且还应在 尽可能广泛的背景下讨论研究的结果及其影响。

其次，生物瓣膜技术的研发和应用需要大量的临床试验和数据支持，以评估其安全性和有效性。这需要投入大量的人力、物力和财力，并需要医生和患者的积极参与和合作。

此外，生物瓣膜技术的推广和应用还需要克服一些政策和市场方面的障碍。例如，相关法规和标准的制定需要跟上技术发展的步伐，以确保生物瓣膜的安全性和有效性。同时，医生和患者对于新技术的认知和接受度也需要不断提高。

为了应对这些挑战和难点，需要加强跨学科的合作和创新，推动产学研用一体化发展。政府、企业、学术界和医疗机构需要共同努力，加强政策支持、资金投入、人才培养和国际合作等方面的措施，以推动生物瓣膜技术的持续发展和广泛应用。

总之，生物瓣膜技术创新在心脏病治疗方面具有广阔的应用前景，但需要克服多种挑战和难点。通过加强合作和创新，相信我们可以不断推动生物瓣膜技术的发展，为心脏病患者带来更好的治疗选择。

3生物瓣膜技术创新面临的机遇

虽然面临挑战，但生物瓣膜技术创新仍具有很大的发展机遇。随着新材料和新技术的不断发展，可以为生物瓣膜的研发提供更多的选择和支持。例如，新型高分子材料、纳米技术、组织工程等领域的进展可以为生物瓣膜的设计和制造提供新的思路和方法。随着医学研究的深入和临床实践的积累，对于生物瓣膜的性能和耐久性要求也越来越高，这为生物瓣膜技术创新提供了更大的动力和机遇。最后，随着全球老龄化的加剧和心脏瓣膜疾病患者的增多，对于生物瓣膜的需求也将不断增加，为生物瓣膜技术创新提供了广阔的市场和发展空间。

首先，生物瓣膜耐久度标准化定义的发布推动了近年来生物瓣膜中长期耐久度的数据的积累和规范化，证实了THV应用于老年AS患者中具有可靠的中长期耐久度。随着 TAVR 手术扩展至预期寿命较长的患者，关于THV长期耐久度的数据显得愈发关键。首批关于TAVR术后 5～10 年随访的研究结果 显示THV具有较为可靠的中长期耐久度，10年以上的长期耐久度评估仍需要更多的数据和循证支持。但可以相信，随着研究的深入、器械的更新和技术的发展，THV的长期耐久度也将进一步改善。[3]生物瓣膜技术创新有助于提高心脏病患者的治疗效果和生活质量。与传统机械瓣膜相比，生物瓣膜具有更好的耐久性和适应性，能够更好地适应患者的心脏生理功能，减少并发症和副作用。这不仅可以降低患者再次手术的风险和痛苦，还可以提高患者的生活质量和生存率。

其次，生物瓣膜技术创新还有助于推动医学领域的创新和发展。生物瓣膜技术的研发涉及多个学科领域的合作和创新，如生物学、材料学、医学等。通过研究和探索，医学界可以不断推动技术的进步和创新，为心脏病等重大疾病的治疗提供更多更好的解决方案。这不仅可以促进医学领域的发展，还可以带动相关产业的发展，推动经济的增长。对于严重瓣膜性心脏病患者，更换人工心脏瓣膜是最有效的治疗手段。目前临床上常用的人工心脏瓣膜依据材料可分为机械瓣（以热解碳制作）和生物瓣（以猪、牛等来源的生物组织制作）。但这些材料在一些方面存在限制，如生物瓣膜可能需要替换，而金属瓣膜可能需要长期抗凝治疗。高分子材料的引入为心脏瓣膜领域带来了新的选择，可以克服一些传统材料的局限性。随着材料科学的突破，已有创新企业研发出融合了机械瓣及生物瓣双重优势的高分子瓣膜。与传统机械瓣膜和生物瓣膜相比，高分子瓣膜具有优异的耐疲劳性，使用寿命长，血液相容性好，患者无需长期服用抗凝药。高分子心脏瓣膜也成为心脏瓣膜领域的一个重要发展方向，有望改善患者的治疗和生活质量。科学家和工程师也在不断寻求新的高分子材料和制造技术，以进一步提高瓣膜的性能和安全性。在过去十年中，众多研究报告了在开发理想聚合物心脏瓣膜方面的经验。然而，它们大都集中于描述聚合物心脏瓣膜的设计，对聚合物心脏瓣膜的要求和聚合物特性研究不足，限制了心脏瓣膜假体的发展。

对生物材料进行临床前评估的方法不多，对血液与生物材料相互作用的理解不足，也在很长一段时间内阻碍了这一领域的进展。现代聚合物制造和改性方法的成功，以及纳米技术的发展，促进了具有独特性能的生物材料出现，为高分子心脏瓣膜的发展奠定了基础，有助于提供更有效和个性化的治疗选择。由于动物心包组织的生产成本高，且需要手工缝合（爱德华、美敦力均为手工缝合）。随着高分子材料的应用，具备高分子瓣膜制备能力的

TAVR公司可能会成为行业翘楚。国内外对于聚合物瓣膜的研究大多处于临床前研究阶段，鲜有商品化转变。作为瓣膜市场的前沿探索方向，高分子瓣膜不仅具备耐久性和生物兼容性，而且制造过程不需手工缝制，采用激光进行裁剪封边，生产成本有望降低。随着国内心脏瓣膜置换及修复市场不断扩容，高分子瓣膜有望成为下一个掘金高地。

此外，生物瓣膜技术创新也为相关产业提供了商业机会和投资前景。随着生物瓣膜技术的不断成熟和广泛应用，相关的研发、生产和销售链条也将得到进一步的发展和完善。这为相关企业提供了商业机会和投资前景，也为投资者提供了新的投资方向和机会。

心脏瓣膜产业链上游参与者为原材料供应商，包括生物材料、化工原料、钢铁和有色金属等。其中，生物材料包括牛心包片、牛颈静脉、猪主动脉瓣，对于中游心脏瓣膜置换与修复方案提供商来说，动物组织采购金额较小;采购化学试剂种类繁多，但整体采购化学试剂金额较小;采购包装材料主要包括包装海绵盒、外包装袋、外包装盒、封口签、彩页、产品说明书、纸箱等，相对金额较大。心脏瓣膜产业中游环节主体为心脏瓣膜置换与修复方案提供商，包括TAVR/TAVI厂商、TPVr/TPVR厂商、TMVr/TMVR厂商和TTVr/TTVR厂商四大类;下游应用领域涉及医院和医药流通企业。

在心脏瓣膜产业链的参与者中，上游生物材料厂商有氨基酸有百优达、东潮生物等，化工原料厂商有国药集团，包装材料厂商与钢铁、有色金属厂商众多;中游心脏瓣膜置换与修复方案提供商有启明医疗、佰仁医疗、微创心通、心泰医疗等;下游医药流通企业主要有国药控股、上海医药等，而医院是心脏瓣膜置换与修复方案的主要应用场景。

总之，生物瓣膜技术创新在心脏病治疗领域带来了巨大的机遇和挑战。通过加强合作和创新，我们可以不断推动生物瓣膜技术的发展，为心脏病患者带来更好的治疗选择，同时也可以促进医学领域的创新和发展，推动相关产业的发展和经济增长。

3总结与展望

综上所述，生物瓣膜技术创新对于心脏瓣膜置换手术的发展和患者健康具有重要意义。虽然面临一些挑战，但通过不断改进材料、优化设计、加强制造工艺和临床应用等方面的研究和实践，可以推动生物瓣膜技术的不断创新和发展。未来，随着科技的不断进步和应用领域的拓展，相信生物瓣膜技术将为更多的患者带来福音。

参考文献

 [1] Roth GA, Mensah GA, Johnson CO, et al. Global burden of cardiovascular diseases and risk factors, 1990-2019: Update From the GBD 2019 study. J Am Coll Cardiol, 2020, 76(25): 2982-3021.

[2] Yang Y, Wang Z, Chen Z, et al. Current status and etiology of valvular heart disease in China: A population-based survey. BMC Cardiovasc Disord, 2021, 21(1): 339.

[3]张斌,李子昂,吴永健.经导管心脏瓣膜耐久度的研究进展[J].心电与循环,2022,41(01):19-25.

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