心臟由右心房、右心室、左心房以及左心室四個(gè)彈性腔室組成。心房與心室之間及心室與動(dòng)脈之間依次有三尖瓣、肺動(dòng)脈瓣、二尖瓣及主動(dòng)脈瓣。這四個(gè)瓣膜作為血液形成單向流動(dòng)的生物閥門，對(duì)心臟正常地推動(dòng)血液循環(huán)起著極其重要的作用。可見，只有心臟瓣膜準(zhǔn)確而有效地執(zhí)行而不發(fā)生返留。若心臟瓣膜發(fā)生障礙或病變，將會(huì)逐漸發(fā)生粘連、增厚、變硬，從而出現(xiàn)瓣膜口狹窄、縮小等癥狀，導(dǎo)致嚴(yán)重的血液循環(huán)障礙，甚至?xí)C(jī)人的生命。

早在20世紀(jì)初期，心臟瓣膜疾病的外科治療就已經(jīng)開始。但早期的瓣膜成形手術(shù)并不能徹底改變瓣膜的病理?yè)p害，療效有限。1953年，Gibbon成功地運(yùn)用人工心肺機(jī)進(jìn)行心內(nèi)直視手術(shù)，為置換人工心臟瓣膜創(chuàng)造了條件。1960年，Harken醫(yī)師首先用人造球籠式機(jī)械瓣，置于主動(dòng)脈瓣生理位置，即冠狀動(dòng)脈開口下方、主動(dòng)脈瓣環(huán)上，獲得成功，引起人們的重視。同年，Starr用改進(jìn)了的球籠式機(jī)械瓣為患者施行二尖瓣膜提換術(shù)，同樣取得成功。從此，開創(chuàng)了用人工心臟瓣膜替換術(shù)治療心臟膜病的新時(shí)代。

目前，臨床上應(yīng)用的人工心臟膜主要有機(jī)械瓣和生物瓣兩大類。機(jī)械瓣的主體用非生物人工材料制成，也就是應(yīng)用金屬（如鈦合金、不銹鋼、低溫?zé)峤馓肌⒏叻肿硬牧系龋┌礄C(jī)械原理設(shè)計(jì)、加工制成，具有單向閥血流功能，縫置于心臟瓣膜區(qū)，可代替已病損、喪失功能的原有人體自然心臟瓣膜功能的器件。應(yīng)用機(jī)械瓣置換心臟瓣膜后必須長(zhǎng)期存活的重要因素。生物瓣的主體采用生物組織材料，并按照人類半月瓣的結(jié)構(gòu)原理制成。利用生物薄膜制成的三個(gè)瓣葉，或直接將人或動(dòng)物的主動(dòng)脈瓣（包括瓣葉及瓣環(huán)）剝出并鑲在特制的瓣架上。生物瓣所使用的生物材料有動(dòng)物的半月瓣或僅適用其他種的組織薄膜（牛心包、豬主動(dòng)脈等）。從流體學(xué)性能來看，由于生物瓣口中心無任何活動(dòng)提阻擋，血流最近似生理流型，加之生物膜材料與血液的接觸而不易形成血栓，因此，生物瓣收到廣泛的重視。但當(dāng)時(shí)生物瓣的耐久性察，直到1968年，CARPENTIER使用戊二醛處理生物組織材料之后顯著增加了使用壽命，生物瓣在臨床上才得到廣泛地應(yīng)用。但生物瓣置換術(shù)后，盡管無需長(zhǎng)期的抗凝治療，但術(shù)后一番生生物瓣鈣化和衰敗，導(dǎo)致植入的生物瓣發(fā)生功能障礙，而需再次手術(shù)置換。隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，應(yīng)用生物課降解的聚合物支架構(gòu)建組織工程心臟瓣膜。隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，應(yīng)用生物可降解和聚合物支架構(gòu)建組織主要應(yīng)解決如支架材料的選擇與構(gòu)建和種子細(xì)胞的選擇等問題。DoFnnen等報(bào)告應(yīng)用組織工程心臟瓣膜為施行Ross手術(shù)的病人置換肺動(dòng)脈瓣成功，而且經(jīng)過超聲動(dòng)圖觀察1年，瓣膜活動(dòng)良好，沒有鈣化。組織工程瓣膜是近年來在發(fā)達(dá)國(guó)家研究的新課題，在我國(guó)幾個(gè)醫(yī)療中心也已經(jīng)起步。

無論哪一種瓣膜，在設(shè)計(jì)制造時(shí)都應(yīng)重視以下幾個(gè)問題：

• 材料與基體組織相容性要好，不易凝血，對(duì)血球破壞性要小；

• 堅(jiān)固耐用，能保持其生物性能和幾何學(xué)特性數(shù)十年；

• 要符合血流動(dòng)力學(xué)規(guī)律，對(duì)前進(jìn)血流不產(chǎn)生阻礙，壓力差要小；

• 瓣膜開閉迅速，閉合要相對(duì)完全；

• 瓣環(huán)縫制固定時(shí)，要易于操作，使縫合安全、可靠；

• 瓣膜開閉的聲音要小，不刺激病人。