На сегодняшний день все доступные клапанные протезы делятся на два основных вида: механические и тканевые (биологические). Основная функция любого устройства такого рода — обеспечить однонаправленный ток крови.

При этом идеальный протез должен отвечать некоторым условиям:

— иметь прочную и надежную, но достаточно простую конструкцию, обеспечивающую длительное непрерывное функционирование в течение десятков лет;

— обладать хорошими гемодинамическими характеристиками, т.е. обеспечивать ламинарный ток крови, максимально приближающийся к физиологическому, и не создавать градиента давления между разделяемыми им камерами сердца, а также не давать регургитации;

-обладать биологической инертностью;

-быть атромбогенным;

— легко имплантироваться;

— иметь хорошую радиографическую видимость;

— обладать низкими шумовыми характеристиками.

Искусственный клапан сердца состоит из корпуса и запирающего механизма. Все клапанные протезы делятся на два основных типа: механические с жестким запирательным механизмом и биологические (тканевые) с гибкими створками из тканей животных или человека. Обработанные по специальной технологии тканевые клапаны, становятся биоприемлемыми за счет разрушения их антигенной структуры. Термин биопротез используется для инертной в антигенном отношении ткани биологического происхождения .

Многочисленные искусственные клапаны нашли свое клиническое применение, но ни одна из существующих на сегодняшний день моделей не отвечает требованиям идеального протеза. Различные характеристики протезов диктуют необходимость дифференцированного подхода к выбору клапанного протеза для конкретного больного. Создано большое количество новых клапанов, а многие старые модели были усовершенствованы в целях снижения частоты встречаемости осложнений.

 Некоторые модификации привели к улучшению функции клапанов, а некоторые, несмотря на жесткий контроль за соблюдением всех требований, предъявляемых к искусственным клапанам сердца — к повышению частоты встречаемости осложнений. К сожалению, все проблемы и осложнения, связанные с искусственными клапанами не могут быть выявлены сразу, что не позволило исключить такие из них, как поломки протезов, заклинивание запирательных элементов, повышенную опасность тромбоэмболий и т.д.

Существующее на сегодняшний день большое количество разнообразных протезов клапанов сердца создает значительные трудности и для врачей, и для пациентов при выборе оптимальной модели и требует хотя бы краткого описания основных имеющихся вообще и применяемых в нашей стране типов.

Для удобства восприятия можно привести следующую схему:

Биологические протезы:

-по наличию каркаса: каркасные ( stented ) и бескаркасные ( stentless );

-по виду тканей: аутографты, гомографты (аллографты), гетерографты (ксенографты;

-по виду обработки (свежие, криообработанные, фиксированные глютаральдегидом, обработанные эпоксисоединениями и т.д.).

 К механическим лепестковым относят устройства, в которых запирающий элемент представлен створками, связанными с седлом клапана.

К вентильным относятся протезы, в которых запирающий элемент свободно движется в каркасе с ограничителями движения. Это: 1) истинно шаровые протезы: Hufnagel , М agovern — Cromie , Starr-Edwards, Smeloff — Cutter , 2) полушаровые: Cross — Jones ; 3) с чичевицеобразным запирательным элементом – типа Beal . К поворотно-дисковым относятся: Bjork-Shilley, Monostrut , Sorin — Monocast , Medtronic Hall, Omniscience , Bicer , Aortech UltaCor и др.

Двустворчатые протезы представлены моделями: St . Jude,  СarboMedics, Sorin BiC arbon , ATS и др.

Трехстворчатые протезы в клинической практике пока не применяются

Среди биологических протезов к аутографтам относятся клапаны, взятые у того же индивидуума, которому они имплантируются. Например, при операции Росса (Ross), пульмональный клапан перемещают в аортальную позицию. Под аутологичным клапаном подразумевается протез, созданный из собственных тканей пациента, например, из перикарда.

К гомографтам (аллографтам) относятся трансплантаты от донора того же биологического вида, например, когда донорский аортальный или пульмональный клапан, взятый от трупа, имплантируется в аортальную или пульмональную позицию реципиенту. Гомографт многими рассматривается как предпочтительный вариант протезирования клапана аорты у молодых пациентов, особенно тем, для которых нежелательна антикоагулянтная терапия (например, при беременности). При этом достигаются физиологич­ность кровотока, обеспечивающая превосходную гемодинамику, низкая тромбогенность (нет необходимости в использовании антикоагулянтов), естественная резистентность к инфекции, в том числе при эндокардите, возможность имплантации в условиях узкого корня аорты, медленное развитие дисфункции. Клиническое применение аллографтов ограничено большой технической сложностью операции, низкой доступ­ностью донорских органов и высокой стоимостью. Несмотря на ряд существующих проблем, в США аллографты используются в 5% случаев всех проте­зи­рований аортального клапана. В Медицинском Центре Шеба работает крупнейший в Израиле Банк Гомографтов  под руководством доктора Леонида Стерника. Клапаны из банками используются также кардиохирургами других больниц Израиля.

 К гетерографтам (ксенографтам) относятся биологические клапаны, взятые от доноров другого биологического вида, например, свиной аортальный клапан или клапан, созданный из гетерологичной ткани, например, бычьего перикарда. Бескаркасные аорталь­ные ксенографты были разработаны для имитации формы аллографтов и обеспечения неограниченных возможностей в получении клапанов любых размеров. В последнее десятилетие активно стали применяться бескаркасные ксенографты Medtronic-Freestyle.

Для полноты информации нельзя не упомянуть о преимуществах и недостатках каркасных и бескаркасных протезов. Пожалуй, главное преимущество каркасных устройств – простота имплантации. Однако по мере усовершенствования методов интраоперационной защиты миокарда и отработки хирургической техники, это преимущество становится все менее значимым, по сравнению с достоинствами, свойственными бескаркасным протезам. Гемодина­ми­ческие и биомеханичес­кие характеристики бескаркасных протезов лучше аналогичных показателей каркасных. В отличие от каркасных биопротезов бескаркасные имеют большую площадь эффективного отверстия и лучшие потоковые характеристики, что может обеспечить им большую износоустой­чивость и низкую тромбогенность.

Возврат бескаркасных биопротезов в начале девяностых годов в виде «второго поколения» был представлен тремя типами конструкций, выпускаемыми в настоящее время несколькими фирмами ( Medtronic , Baxter , Biocor , St . Jude Medical , Cryolife , Shelhigh , Sorin ). Протез с двумя или тремя иссеченными синусами предназначен для субкоронарной имплантации, протез в виде цилиндра с частично иссеченными коронарными синусами для имплантации по технике «вставки корня» (" root — inclusion ") или в субкоронарную позицию, а протез в виде цельного корпя аорты, предназначен для его полного протезирования. Последний может быть использован для имплантации по любому варианту техники. К такому типу ксеноаортального бескаркасного протеза относится, в частности, " Medtronic Freestyle " .

Общепризнанны определенные преимущества биопротезов перед механи­чес­кими искусственными клапанами, среди которых наиболее близкий к физиологическому центральный ток крови, менее жесткие требования к режиму антикоагулянтной терапии, бесшумность и др. Однако, у них есть и весьма существенные недостатки – меньшая долговечность, сложность техники имплантации бескаркасных протезов и др. Кроме того, некоторые модели требуют длительного времени специальной обработки биопротеза перед имплантацией (отмывание в физиологическом растворе хлорида натрия в течение часа и более). Это вынуждает хирурга заранее точно определять посадочный размер имплантата до иссечения клапана (а вернее – еще до операции, что не всегда возможно в принципе), т.к. после отмывания неиспользованный протез нельзя просто так вновь поместить в консервирующий раствор для дальнейшего хранения.

Результаты, полученные в экспериментальных условиях, трудно перенести в клинику. Отсутствие корреляции между данными, полученными in vitro и in vivo , отчасти объясняется малоизученными сложными взаимо­действиями между сывороточными белками, электролитами, клетками реципи­ента и тканью биопротеза. Кроме того, до сих пор представляет определенные трудности конструирование приборов, которые могли бы достаточно точно воспроизвести условия гемодинамики, воздействующие на клапан в организме больного.

Механические протезы значительно более долговечны, но требуют пожизненной антикоагулянтной терапии, менее физиологичны. В общем, проблема выбора протеза – действительно большая проблема как для хирурга, так и для пациента. До настоящего времени идеального протеза не удалось создать никому, однако идет постоянное совершенствование конструкции и материалов, из которых изготавливаются комплектующие части протеза. Среди классов материалов, близких по физико-химическим и механическим свойствам к тканям человека, можно выделить углеродные материалы и некоторые металлы, прежде всего титан, наиболее полно удовлетворяющие как биохимическим, так и техническим требованиям, предъявляемым к искусственным клапанам сердца.

Требования предъявляемые к искусственным клапанам сердца

-отсутствие токсичности и канцерогенности;

-стойкость к воздействию сред различной активности;

-отсутствие коррозионной активности и усталостных разрушений;

-низкие величины износа;

-безусловность и быстрота стерилизации любым способом;

-возможность получения поверхности практически любого класса чистоты;

-простота изготовления и применения.