心脏由右心房、右心室、左心房以及左心室四个弹性腔室组成。心房与心室之间及心室与动脉之间依次有三尖瓣、肺动脉瓣、二尖瓣及主动脉瓣。这四个瓣膜作为血液形成单向流动的生物阀门，对心脏正常地推动血液循环起着极其重要的作用。可见，只有心脏瓣膜准确而有效地执行而不发生返留。若心脏瓣膜发生障碍或病变，将会逐渐发生粘连、增厚、变硬，从而出现瓣膜口狭窄、缩小等症状，导致严重的血液循环障碍，甚至会危机人的生命。

早在20世纪初期，心脏瓣膜疾病的外科治疗就已经开始。但早期的瓣膜成形手术并不能彻底改变瓣膜的病理损害，疗效有限。1953年，Gibbon成功地运用人工心肺机进行心内直视手术，为置换人工心脏瓣膜创造了条件。1960年，Harken医师首先用人造球笼式机械瓣，置于主动脉瓣生理位置，即冠状动脉开口下方、主动脉瓣环上，获得成功，引起人们的重视。同年，Starr用改进了的球笼式机械瓣为患者施行二尖瓣膜提换术，同样取得成功。从此，开创了用人工心脏瓣膜替换术治疗心脏膜病的新时代。

目前，临床上应用的人工心脏膜主要有机械瓣和生物瓣两大类。机械瓣的主体用非生物人工材料制成，也就是应用金属（如钛合金、不锈钢、低温热解碳、高分子材料等）按机械原理设计、加工制成，具有单向阀血流功能，缝置于心脏瓣膜区，可代替已病损、丧失功能的原有人体自然心脏瓣膜功能的器件。应用机械瓣置换心脏瓣膜后必须长期存活的重要因素。生物瓣的主体采用生物组织材料，并按照人类半月瓣的结构原理制成。利用生物薄膜制成的三个瓣叶，或直接将人或动物的主动脉瓣（包括瓣叶及瓣环）剥出并镶在特制的瓣架上。生物瓣所使用的生物材料有动物的半月瓣或仅适用其他种的组织薄膜（牛心包、猪主动脉等）。从流体学性能来看，由于生物瓣口中心无任何活动提阻挡，血流最近似生理流型，加之生物膜材料与血液的接触而不易形成血栓，因此，生物瓣收到广泛的重视。但当时生物瓣的耐久性察，直到1968年，CARPENTIER使用戊二醛处理生物组织材料之后显著增加了使用寿命，生物瓣在临床上才得到广泛地应用。但生物瓣置换术后，尽管无需长期的抗凝治疗，但术后一番生生物瓣钙化和衰败，导致植入的生物瓣发生功能障碍，而需再次手术置换。随着生物医学工程的发展，应用生物课降解的聚合物支架构建组织工程心脏瓣膜。随着生物医学工程的发展，应用生物可降解和聚合物支架构建组织主要应解决如支架材料的选择与构建和种子细胞的选择等问题。DoFnnen等报告应用组织工程心脏瓣膜为施行Ross手术的病人置换肺动脉瓣成功，而且经过超声动图观察1年，瓣膜活动良好，没有钙化。组织工程瓣膜是近年来在发达国家研究的新课题，在我国几个医疗中心也已经起步。

无论哪一种瓣膜，在设计制造时都应重视以下几个问题：

• 材料与基体组织相容性要好，不易凝血，对血球破坏性要小；

• 坚固耐用，能保持其生物性能和几何学特性数十年；

• 要符合血流动力学规律，对前进血流不产生阻碍，压力差要小；

• 瓣膜开闭迅速，闭合要相对完全；

• 瓣环缝制固定时，要易于操作，使缝合安全、可靠；

• 瓣膜开闭的声音要小，不刺激病人。