4.2.1　心脏瓣膜的计算机辅助设计

瓣膜假体的结构设计对其性能有关键作用，瓣膜的合理结构直接决定了其在心动周期内是否可以正确地打开和关闭，并对其耐久性也有很大的影响。与台架试验不同的是，对瓣膜假体做仿真时往往更多地将其设置在生理环境和生理载荷下，这可以帮助获得更多有用的信息，用以评估和改进设计。通过计算机来做虚拟验证还可以减少设计和优化过程中所需的体外测试数量。

原生瓣膜实际上是一种个体间差异可能很大、非对称、非均匀的由自由曲面构成的复杂结构，由于原生瓣膜可以在人一生中经受数十亿次高强度的往复运动而不发生破坏，也能满足给人体全身泵血、供氧的需求，往往被认为有更好的血液动力学特性。瓣膜假体的开发者和研究者们往往期望通过各种不同方法，让设计的瓣膜假体结构形态与原生瓣膜的结构形态尽可能接近，以期实现更自然的血液动力学特性和更长的疲劳寿命。目前主流的瓣膜假体的结构设计方法主要有基于影像的个体化逆向建模，以及基于各种规律控制参数的正向参数化建模两种。在心脏瓣膜假体的发展历程中，两种方法也随着影像学技术、测量技术和工程技术手段不断更新而交叠发展。(https://www.daowen.com)

基于医学影像的瓣膜设计方法一般是指通过CT或者MRI等影像学方法捕捉到的庞大坐标信息，逆向重建出测量瓣膜的精确几何模型。由于可以直接构建更为接近原生瓣膜的解剖形态，基于医学影像的瓣膜设计方法往往用于构建更准确的原生瓣叶计算机数值仿真模型，以研究其血液动力学特性，也可以帮助进行患者个性化瓣膜的设计，例如无架瓣等。

虽然原生瓣膜的自由曲面形态被认为有更好的血液动力学特性和更有利于远期疲劳的低应力特点，但出于制造工艺和材料的限制，目前市场上商业化的非定制化生物瓣假体还是很少采用直接构建瓣叶的复杂曲面，而是仍以从平面上裁切瓣叶，再通过低压、零压固定方式来制作为主。