1.本发明涉及一种表面图案化的人工机械心脏瓣膜及提高血液相容性的方法，通过图案化织构提高人工机械心脏瓣膜血液相容性的方法，该机械瓣用于直视手术下病变瓣膜的置换，可以提高血液的相容性，属于心血管外科的无源医疗器械领域。
背景技术：
2.心脏瓣膜疾病仍然是常见的主要心脏疾病，目前心脏瓣膜置换手术约占心脏外科手术总量的近三分之一。人工心脏瓣膜分为生物瓣和机械瓣两大类，近年来比较活跃的介入瓣膜属于生物瓣类。生物瓣因采用生物组织材料制作瓣叶，组织顺应性好，因而瓣膜具有良好的血流动力学特性，无需终生抗凝，但耐久性差、使用寿命有限；机械瓣多采用热解碳等刚性材料制成，顺应性差，血流动力学特性较差，凝血与血栓发生率较高，需终生接受抗凝治疗，因而出血、凝血相关的并发症多，影响了患者的生活质量和远期生存率。改善机械瓣血液相容性，提高机械瓣治疗效果一直是医生和工程师们研究的重要方向和内容。曾经有国内外学者用不同材料做成表面涂层以提高机械瓣的血液相容性；也有学者采取增加机械瓣表面疏水性，减少血小板聚集的方法提高机械瓣的抗凝效果。
技术实现要素：
3.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种表面图案化的人工机械心脏瓣膜，并通过在人工机械心脏瓣膜表面织构图案化的方法，提高人工机械心脏瓣膜血液相容性。其原理是：通过在机械瓣瓣叶表面构建特定形状的图案结构，可以改变流经瓣叶表面血液的流场和界面特性，从而进一步减少溶血、凝血事件的发生，提高机械瓣膜整体血液相容性。
4.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
5.一种表面图案化的人工机械心脏瓣膜，所述人工机械心脏瓣膜的表面设置凸起和/或凹陷的图案。
6.进一步地，所述的图案为由多个直线或曲线的沟槽组成的阵列，所述的阵列由多个直线或曲线的沟槽排列组成，所述沟槽之间的间距为10～200微米；所述沟槽的深度为10～200微米，沟槽的宽度为10～200微米。
7.进一步地，所述的图案为由多个凸起组成的凸起阵列，所述的凸起阵列由多个凸起排列组成多个排和/或列，凸起之间的间距为10～200微米；所述凸起的形状为方形、圆形、三角形、水滴形或其他多边形，所述凸起的高度为10～200微米，单个凸起的底部面积在10～200微米
×
10～200微米范围内。
8.进一步地，所述的图案为由多个凹坑组成的凹坑阵列，所述的凹坑阵列由多个凹坑排列组成多个排和/或列，凹坑之间的间距为10～200微米；所述凹坑的形状为方形、圆形、三角形、水滴形或其他多边形，所述凹坑的高度为10～200微米，单个凹坑的底部面积在10～200微米
×
10～200微米范围内。
9.进一步地，所述的图案为直线或曲线沟槽或其阵列、凸起阵列和凹坑阵列中的两种以上形式的组合。
10.进一步地，所述人工机械心脏瓣膜与血液接触的表面设置图案。所述的图案分布在瓣叶的部分或全部表面范围内，优选在机械瓣瓣叶表面和/或瓣基座内侧与血液接触的表面设置图案，瓣叶表面包括瓣叶的心室面和/或主动脉面。
11.一种提高人工机械心脏瓣膜血液相容性的方法，通过在人工机械心脏瓣膜的表面构建上述的特定几何形状的凸起和/或凹陷的图案结构，改变流经瓣叶表面血液的流场和界面特性，从而进一步减少溶血、凝血事件的发生，提高机械瓣膜整体血液相容性。
12.所述图案的构建方法通常采用刻蚀或气相沉积等方法。刻蚀法包括激光刻蚀、等离子刻蚀、光刻蚀等减材制造方法；气相沉积法包括物理气相沉积和化学气相沉积两种增材制造方法。
13.本发明在机械瓣表面构建特定形状图案，可从三个方面改善机械瓣的血流动力学特性：1.优化血流速度分布，减少高速血流和极低速血流的比例，使血流更加平稳；2.减少流场中高剪切速率的比例，降低高剪切应力对血液成分造成的破坏；3.减少流场中高湍流应力区域的比例，降低高湍流应力对血液成分造成的破坏。这三个方面的改善可以保护血小析及相关凝血因子免于损伤、激活，进一步降低红细胞溶血的发生。
14.本发明在机械瓣表面构建特定形状图案，还可能通过提高机械瓣表面疏水性、增加表面减阻性性能的机理增加血液流动的速度，减少血小板和纤维蛋白的粘附，从而减少血栓形成，提高机械瓣的抗凝血性能。
附图说明
15.图1-1为直线沟槽阵列示意图，图1-2为其截面图；
16.图2-1为圆形乳突阵列示意图，图2-2为其截面图；
17.图3-1为凹坑阵列示意图，图3-2为其截面图。
具体实施方式
18.本发明表面图案化的人工机械心脏瓣膜，包括人工机械心脏瓣膜，人工机械心脏瓣膜的表面设置凸起和/或凹陷的图案。图案包括四种类型：1.直线、曲线沟槽及其阵列，沟槽深度10～200微米；2.方形、圆形、三角形、水滴形或其他多边形凸起及其阵列，凸起高度10～200微米；3.方形、圆形、三角形、水滴形或其他多边形凹坑及其阵列，凹坑深度10～200微米；4.前述三种沟槽、凸起、凹坑阵列的组合。图案位置在机械瓣与血液接触的表面，多数情况下在瓣叶的心室面和/或主动脉面。优选的，图案的位置在机械瓣瓣叶表面和/或瓣基座内侧与血液接触的表面。直线或曲线沟槽的方向、凸起阵列和凹坑阵列中的排或列的方向可与血流方向垂直、平行或呈现任何角度。
19.本发明表面图案化的人工机械心脏瓣膜，在人工机械心脏瓣膜的表面设置凸起和/或凹陷的三维图案。图案为由多个直线或曲线的沟槽组成的阵列，阵列由多个直线或曲线的沟槽(优选等距离平行)排列组成，沟槽之间的间距为10～200微米；沟槽的深度为10～200微米，沟槽的宽度为10～200微米。
20.或者，图案为由多个凸起组成的凸起阵列，凸起阵列由多个凸起排列组成多个排
和/或列，凸起之间的间距为10～200微米；凸起的形状为方形、圆形、三角形、水滴形或其他多边形，凸起的高度为10～200微米，单个凸起底部面积在10～200微米
×
10～200微米范围内。
21.或者，图案为由多个凹坑组成的凹坑阵列，凹坑阵列由多个凹坑排列组成多个排和/或列，凹坑之间的间距为10～200微米；凹坑的形状为方形、圆形、三角形、水滴形或其他多边形，凹坑的高度为10～200微米，单个凹坑底部面积在10～200微米
×
10～200微米范围内。
22.或者，图案为直线或曲线沟槽(或其阵列)、凸起阵列和凹坑阵列中的两种以上形式的组合。
23.本发明采用机械瓣表面图案化提高人工机械心脏瓣膜血液相容性的方法，该方法通过在机械瓣瓣叶表面构建特定几何形状的图案结构，由四类图形阵列(沟槽、凸起、凹坑、及其组合)，构成以几何形状为基础的三维结构，改变流经瓣叶表面血液的流场和界面特性，从而进一步减少溶血、凝血事件的发生，提高机械瓣膜整体血液相容性。通常采用刻蚀或气相沉积等减材或增材制造方法构建而成。
24.实施例一：如图1-1和图1-2所示，用激光刻蚀的方法在机械瓣两个瓣叶、每个瓣叶心室面和动脉面分别构建直线沟槽阵列，方向与血液流动方向垂直，沟深50微米，沟宽50微米，周期70微米，沟槽数量9条。
25.实施例二：如图2-1和图2-2所示，用气相沉积的方法在机械瓣的两个瓣叶、每个瓣叶心室面和动脉面分别构建圆形乳突阵列结构，乳突底部直径50微米、高30微米，间距50微米，双向排列，布满瓣叶表面。
26.实施例三：如图3-1和图3-2所示，用激光刻蚀的方法在机械瓣的两个瓣叶、每个瓣叶心室面和动脉面分别构建方形凹坑阵列结构，凹坑长度50微米、宽度30微米、深度底部直径80微米，横向间距50微米，纵向间距80微米，布满瓣叶表面。
27.本发明通过构建特定图案的方法来提高机械瓣血液相容性，减少血栓和凝血的产生和形成。
28.以上实施方式仅用于说明本发明典型的几何图案，而并非对本发明所述图案的限制。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种形状、尺寸方面的变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。