前言

心脑血管疾病是当前导致人类死亡最多的疾病。外科治疗和介入治疗是心脑血管疾病治疗最主要和最有效的方式。在治疗过程中需要使用各种植介入器械，包括血管支架、人工心脏瓣膜、心室辅助泵等器械。近年来，心脑血管植介入器械的临床应用发展迅猛，市场规模越来越大，各种创新性产品越来越多。如何准确地评估这些器械植入后的效果和风险是目前研发企业和器械审评中心非常关注的问题，计算机建模仿真为定量评估植介入器械治疗后的效果提供了一种方便、可行、成本低廉的方法。另外，随着精准医疗的发展，手术规划和预后评估也越来越成为临床上非常关心的问题，计算机建模仿真同样在这方面发挥着非常重要的作用。

心脑血管植介入器械的建模仿真是一个多学科交叉的研究领域，它涉及基础医学、临床医学、机械设计、加工制造、力学、计算方法、程序设计、图像处理等很多知识。复旦大学生物力学研究所心脑血管生物力学与植介入器械实验室长期从事相关问题的研究，开发了一系列心脑血管植介入器械建模仿真方法和平台。本书就是对前期相关研究工作的总结，主要包括编织型支架、覆膜支架、人工心脏瓣膜、轴流式血泵等植介入器械的计算机建模仿真方法及相关应用。

本书共5章。

第1章是基础知识简介，主要介绍与心脑血管植介入器械建模仿真相关的各种基础知识，包括心脑血管系统最常见的医学成像技术、计算机建模技术以及数值仿真方法。事实上，关于医学成像技术和计算机数值仿真方法的各种专著有很多，而且很多专著对相关内容介绍得更加深入和专业，有兴趣的读者可以根据需要查阅相关的专著进行更深入的学习。

第2章是编织型支架建模仿真与应用，介绍常用于颅内动脉瘤介入治疗的编织型支架的有限元建模和仿真，包括编织型支架的模型构建、基于有限元的编织型支架植入过程的有限元仿真，并以虚拟植入为基础研究血流导向装置在治疗颅内动脉瘤时“推密”手法对其血液动力学特性的影响等。

第3章是覆膜支架建模仿真与应用，介绍常用于主动脉夹层介入治疗的覆膜支架的有限元建模和仿真，包括覆膜支架模型构建以及虚拟植入过程的有限元仿真，并以此为基础分析同一款型不同植入位置、不同款型覆膜支架植入相同位置后支架丝对血管壁的应力分析，从而定量研究覆膜支架植入后引起的支架源性破口的生物力学机制，并进一步通过动物试验进行方法和结果的验证。(https://www.daowen.com)

第4章是人工心脏瓣膜建模仿真与应用，介绍使用计算机建模和仿真的方法研究自体心包心脏瓣膜修复技术，建立基于有限元仿真的虚拟手术方法和基于浸没边界法的心脏瓣膜流固耦合数值仿真方法，并以此为基础研究心包胶原纤维排列方向对自体心瓣主动脉瓣修复术的影响，从血液动力学性能和疲劳性能等角度讨论自体心包修复术中胶原纤维角度匹配的必要性。

第5章是心室辅助泵建模仿真与应用，介绍一种用于改善先天性心脏病患者TCPC结构动力不足问题的方案，通过虚拟手术将一种轴流血泵植入TCPC的下腔动脉，利用计算流体力学仿真研究轴流血泵植入后的压力-流量输出特性以及溶血风险和血栓形成风险，并比较单相流仿真和多相流仿真在结果方面的差异，对心室辅助装置的建模仿真和虚拟手术提出一套完整的解决方案。

本书编写过程中得到很多同事、合作伙伴、研究生等的支持和帮助。感谢首都医科大学附属北京天坛医院杨新健教授、复旦大学附属华山医院张晓龙教授、复旦大学附属中山医院董智慧教授和魏来教授、复旦大学附属儿科医院贾兵教授和张惠锋副主任医师等临床专家在相关研究工作中对于临床问题的指导，并且提供了大量的临床数据。感谢作者所在团队研究生勤奋努力而卓有成效的工作，使本书在编写时有充足的资料。本书的大部分内容来源于蔡云寒、孟庄源、冯勇、刘旭东等的硕士或博士毕业论文。感谢作者所在团队研究生在本书编写整理过程中的辛勤付出。感谢上海科学技术出版社为此书的成功出版所做的努力。本书所涉及的知识面广泛，由于作者学识有限，书中肯定存在不准确或错误之处，还请各位读者指正。

作　者

2023年9月