4.2　计算机辅助设计与数值仿真方法

对于患有心脏瓣膜疾病的患者，用各种自体或者异体的植入物对病变瓣膜或周围组织结构进行手术修复或者替换，仍然是主要的临床治疗选择。由于优秀的血液动力学特性，更好的生物相容性和更少依赖终生抗凝药物，目前各类生物瓣假体已经取代原有的机械瓣，成为最主流的原生瓣替代植入物。然而当前生物瓣假体还存在疲劳寿命较短（5～12年）、植入后患者个体间临床效果和血液动力学特性差异较大等问题，这显然需要瓣膜的设计者和使用者对原生瓣和各种瓣膜假体替代物的物理、生化和机械特性有更深入细致的了解，以促进瓣膜假体的开发和优化，以及更好地指导瓣膜假体正确的临床运用。在这方面，计算机辅助设计（computer aided design，CAD）和计算机辅助工程技术（computer aided engineering，CAE）可以发挥重要作用，因为它们可以定量和细致地评估各个设计参数对某些性能的潜在影响，并同时对多种设计方案进行直观的比较分析。在瓣膜的设计开发中应用数值仿真方法首先可以帮助了解那些通过普通台架试验很难获得的信息，例如假体上的应力和应变分布等；其次，许多研究表明计算机辅助设计和仿真的综合应用有助于帮助设计人员和临床工作者进行假体的形貌优化，实现定制化的设计并降低发病率和死亡率；更重要的是，通过计算机辅助设计和仿真可以通过有限的试验即得出对假体优化最有帮助的参数，大幅降低真实世界中的台架试验、疲劳试验、动物试验的例数，从而有助于降低设计开发的时间成本和物料成本。(https://www.daowen.com)

本节将主要讨论主动脉瓣设计开发中的计算机辅助研究方法。