對於一些患有先天性心臟病的孩子來說，維持健康血液流動的人工心臟瓣膜是他們幼年生活的殘酷現實。這不僅需要進行心臟直視手術以最初植入該設備，而且還需要隨著其身體的成長每隔幾年重複進行高風險手術來更換它們。波士頓兒童醫院的研究人員一直在努力開發一種全尺寸的全能解決方案，並提出了他們認為可以在各種直徑下工作的設計，並且可以根據需要進行調整，而無需進行侵入性手術。
根據美國心臟協會的數據，每千名嬰兒中大約有九個患有先天性心臟病，這使其成為最常見的先天性畸形之一。這可能意味著心臟壁，附近的動脈和靜脈或調節器官內外血液流動的瓣膜異常。
當孩子出生時患有心臟瓣膜缺損時，外科醫生可以植入人工心臟瓣膜以使器官恢復健康功能，但是這些心臟瓣膜的直徑固定，這意味著他們需要定期更換。據波士頓兒童醫院稱，那些在兩歲之前接受人工瓣膜手術的兒童，至少要在成年之前進行五次心臟直視手術。
當今使用的人工心臟瓣膜具有一組三個瓣，它們一起工作以控制任一方向的血流。為了尋找更好的方式，研究人員分析了在深靜脈中發現的瓣膜，該瓣膜只有兩個瓣，即使在靜脈因血液量增加而擴張時也能夠保持血流。
負責這項研究的Sophie C. Hofferberth說道：「靜脈攜帶著我們大約70％的血液。靜脈的尺寸可能會根據人體位置而發生巨大變化，但是瓣膜必須保持功能正常。我們模仿了人體靜脈瓣膜的幾何外形，設計了一種程控尺寸的雙葉瓣膜，該瓣膜瓣膜適應於生長而不會失去單向血流控制。」
該團隊在實驗室測試和動物模型中對該瓣膜進行了評估，在擴展到各種尺寸後，它在完全適應各種壓力和血流的情況下被證明具有完整的功能。在人類患者中，科學家認為，可以通過氣囊導管方法根據需要擴展假體，他們將其描述為微創技術。
除了持續、健康的血流外，實驗還證明了人工瓣膜可以將血栓的風險降到最低。研究人員在成長中的綿羊模型中進行了測試，他們未觀察到通常在使用傳統人工瓣膜接受者使用的血液稀釋藥物的情況下，在10周內沒有血液凝結的跡象。
Hofferberth說道：「許多現有設備的缺點是存在流動中斷，導致血液凝塊形成和早期瓣膜惡化。我們的設計實現了良好的流動特性，似乎有助於有效地衝洗瓣膜使流動停滯最小化，這很可能是長期設備耐用性的重要決定因素。」有了這些令人振奮的早期結果，該團隊現在將目光投向了可能在一兩年內開始的人體試驗。
波士頓兒童醫院心血管外科主席Pedro J. del Nido醫師表示：「我們希望將這種新設備迅速投入臨床測試。如果我們的臨床前結果在人體測試中得到驗證，這可能會改變這一領域。」
該研究發表在《科學轉化醫學》雜誌上。