第4章　人工心脏瓣膜建模仿真与应用

心脏瓣膜疾病主要包括瓣膜狭窄和瓣膜反流，严重的瓣膜疾病都会导致心脏衰竭，而随着人口老龄化，心脏瓣膜疾病的发病风险会越来越高。治疗严重心脏瓣膜疾病最有效的方式就是人工心脏瓣膜置换。虽然近年来国内人工心脏瓣膜置换发展迅速，以介入式人工心脏瓣膜为代表的新产品和新术式层出不穷，但是人工心脏瓣膜置换或者瓣膜修复中仍然存在大量的问题需要去研究和解决。本章首先介绍人工心脏瓣膜建模的方法及瓣膜流固耦合仿真的方法，然后以此为基础综合运用建模仿真、台架力学测试和统计分析方法，对可能影响人工心脏瓣膜血液动力学特性的材料、结构等因素进行系统的分析，以期对目前的临床手术方案给出定量评价并提出可行的优化方案。本章所使用的人工心脏瓣膜建模仿真的方法同样也可以用于其他外科生物瓣、介入式生物瓣及聚合物瓣膜的研究中。(https://www.daowen.com)

本章的主要内容包括：基于CT影像构建患者个体化的主动脉根部几何模型，根据现有手术操作步骤虚拟模拟瓣膜修复术的过程并通过经食道三维超声心动图（threedimensional transesophageal echocardiography，3D-TEE）的验证，通过对包括有效开口面积（effective orifice area，EOA）、瓣叶上最大应变、血管内流场分布等特征分析，评估现有手术方法的鲁棒性及心包膜各向异性对血液动力学特性的可能影响；设计并制作平均形状的主动脉根部硅胶模型，在该模型上利用人工心包膜模拟主动脉瓣修复术的手术过程并通过体外流体力学测试验证其有效性；同步构建该主动脉瓣修复术的流固耦合（FSI）有限元模型，对数值仿真结果和体外流体力学测试结果进行校验。