Polymers in Medicine

Polim. Med.
Index Copernicus (ICV 2021) – 120.65
MNiSW – 70
Average rejection rate – 27.13%
ISSN 0370-0747 (print)
ISSN 2451-2699 (online) 
Periodicity – biannual

Download PDF

Polymers in Medicine

2013, vol. 43, nr 3, July-September, p. 183–189

Publication type: review article

Language: Polish

Rys historyczny, teraźniejszość i przyszłość biomateriałów wykorzystywanych w sztucznych zastawkach serca

History, Present and Future of Biomaterials Used for Artificial Heart Valves

Benita Kostrzewa1,B,D, Zbigniew Rybak1,A,C,E,F

1 Zakład Chirurgii Eksperymentalnej i Badania Biomateriałów, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Wrocław, Polska

Streszczenie

Sztuczne zastawki serca można podzielić na mechaniczne i biologiczne. Wyróżnia się trzy typy mechanicznych zastawek serca: kulowe, jednodyskowe oraz z podwójnym dyskiem. Są wykonywane z różnych materiałów: mechaniczne m.in. z metali, ceramiki i polimerów (np.: stali nierdzewnej, tytanu, silikonu oraz węgla pyrolitycznego), biologiczne natomiast z materiałów syntetycznych (np.: PTFE i Dacron) oraz tkanek biologicznych (np.: osierdzia wołowego i zastawek świńskich). Wyróżnia się również implantowane przezskórnie zastawki aortalne (TAVI). TAVI mogą być wykonane z metalu, ceramiki i polimerów (np.: stali nierdzewnej, tytanu, Dacronu) i materiału biologicznego (np.: zastawek świńskich). W pracy opisano zalety i wady różnych rodzajów sztucznych zastawek serca. Żywotność mechanicznych zastawek serca to 20–30 lat i mogą być wykorzystywane u pacjentów w każdym wieku. Mechaniczne zastawki serca mają również wady – konieczne jest stosowanie leków antykoagulacyjnych w celu zapobiegania zakrzepicy. Biologiczne zastawki serca są wykonywane z naturalnego materiału, dlatego nie potrzebują przedłużonego leczenia antykoagulacyjnego. Ich żywotność to 10–15 lat, dlatego są zalecane pacjentom po 40. roku życia. Inny problem to występowanie zwapniania.

Abstract

Artificial heart valves can be classified into mechanical and biological. We have three types of mechanical heart valves: caged ball, tilting disc and bileaflet. Mechanical heart valves are made from various materials. They may be produced from metals, ceramics and polymers, e.g.: stainless steel, titanium, silicone, pyrolytic carbon. Biological valves are made from synthetic components (e.g.: PTFE, Dacron) and materials of biological origin (e.g.: cow pericardium, pig heart valve). We have also identified transcatheter aortic valve implantation (TAVI). TAVI may be produced from metals, ceramics and polymers (e.g.: stainless steel, titanium, Dacron) and biological material (e.g.: pig heart valve). This paper describes advantages and disadvantages of different types of artificial heart valves. The lifespan of mechanical valves is 20–30 years and they can be used for patients of any age. Mechanical valves have also disadvantages – anticoagulants are required to prevent thrombosis. Biological valves are made from natural materials, so they do not require prolonged anticoagulation. Their lifetime is 10–15 years, so they are offered to patients over 40 years. Another problem is the occurrence of calcification.

Słowa kluczowe

zastawki serca, protezy zastawek serca, zastawka aortalna, zastawka mitralna

Key words

heart valves, heart valve prosthesis, aortic valve, mitral valve

References (19)

  1. Konturek S.: Fizjologia człowieka. Tom II. Układ krążenia. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2000.
  2. Solomon E.P., Berg L.R., Martin D.W., Villee C.A.: Biologia. MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2012.
  3. Rachwalik M., Biały D., Wawrzyńska M.: Mechaniczne protezy zastawek serca – historia i rozwój technologii. Acta Biooptica Inf. Med. 2010, 16(3), 265–267.
  4. Mohammadi H., Mequanint K.: Prosthetic aortic heart valves: modeling and design. Med. Eng. Phys. 2011, 33(2), 131–147.
  5. Rosenberg G.: Cardiac Valve Prostheses. [In:] Tissue Engineering and Artificial Organs. Ed.: Bronzino J.D. CRC Press 2006.
  6. Starr A.: The artificial heart valve. Nat. Med. 2007, 13(10), 1160–1164.
  7. Nair K., Muraleedharan C.V., Bhuvaneshwar G.S.: Developments in mechanical heart valve prosthesis. SADHANA – Academy Proceedings in Engineering Sciences 2003, 28, 575–587.
  8. Fiedler T.: A perfectible heart. Star Tribune 2002.
  9. Błażewicz S., Stoch L.: Biomateriały w kardiochirurgii. [W:] Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna. Tom 4. Biomateriały. Red. Nałęcz M. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2000.
  10. Nawrat Z.: The Polish heart prostheses investigation. Post. Technol. Biomed. 2008, 2, 119–123.
  11. Kouchoukos N.T., Dávila-Román V.G., Spray T.L., Murphy S.F., Perrillo J.B.: Replacement of the Aortic Root with a Pulmonary Autograft in Children and Young Adults with Aortic-Valve Disease. N. Engl. J. Med. 1994, 330(1), 1–6.
  12. Włodarska E.K., Rużyłło W.: Nowe metody w diagnostyce i terapii – Przezskórna implantacja zastawki aortalnej. Post. Kardiol. Interw. 2008, 4(3), 111–115.
  13. Nawrat Z., Missirlis Y.F., Motta A., Kowalczuk M., Glasmacher B., Mavrilas D., Fedel M., Nożyński J., Śliwka J., Łachecka L., Barbucci R.: Core Laboratories for the Improvement of Medical Devices in Clinical Practice from the Failure of the Explanted Prostheses Analysis (Fepa). Post. Technol. Biomed. 2008, 2, 92–109.
  14. Edwards Lifesciences: Edwards SAPIEN Transcatheter Heart Valve. http://www.edwards.com, dostęp 10.06.2013.
  15. Medtronic: CoreValve Evolut – Transcatheter Aortic Valve, http://www.corevalveevolut.com, dostęp 10.06.2013.
  16. Sinning Jan-Malte, Werner N., Nickenig G., Grube E.: Next-Generation Transcatheter Heart Valves: Current Trials in Europe and the USA. Methodist Debakey Cardiovasc J. 2012, 8(2), 9–12.
  17. Kopernik M., Nowak J.: Fizyczne i numeryczne modelowanie jednowarstwowego płatka zastawki aortalnej. Mechanik 2008, 81(11), 958–963.
  18. Sewell-Loftin M.K., Chun Y.W., Khademhosseini A., Merryman W.D.: EMT-inducing biomaterials for heart valve engineering: taking cues from developmental biology. J. Cardiovasc. Transl. Res. 2011, 4(5), 658–671.
  19. Samiei N., Kashfi F., Khamoushi A., Hosseini S., Ghavidel A.A., Taheripanah R., Mirmesdagh Y.: Pregnancy Outcome after Mechanical Mitral Valve Replacement: A Prospective Study. J. Tehran. Heart Cent. 2012, 7(3), 117–120.