4.3 心包纤维排列方向对自体心包主动脉瓣修复术的影响
主动脉瓣疾病的治疗手段已经发展了几十年，而主动脉瓣置换是最重要的也是最主流的一种疗法。目前针对成年人，特别是老年人的瓣膜置换手术中，机械瓣和生物瓣是最广泛使用的置换假体。然而，这两种瓣膜假体的问题也是明显的，例如前文所述的机械瓣需要终身服用抗凝药物，生物瓣容易发生钙化失效等，这两种瓣膜技术目前都存在的高并发症、高失效率及价格昂贵等缺点，严重阻碍了其在年轻患者，特别是儿童或是幼儿患者中的推广和使用。更重要的是，现在市场上商业可用的主流瓣膜假体基本都是为了成年人设计的，临床上很难找到尺寸上可以匹配儿童甚至新生儿主动脉根部尺寸的植入物，这让治疗先天性心脏病的医生深感力不从心。
近年来，利用自体心包进行主动脉瓣修复的修复术取得了不错的进展，这为低龄患者主动脉狭窄的治疗带去了新的希望。自体心包的主动脉瓣修复术最初也称为主动脉新瓣成形术（aortic valve neocuspidization，AVNeo），是日本心血管外科医生Ozaki发明的一种无须植入假体，而是通过术中裁切患者自身心包膜作为瓣叶，修复替换原有病变主动脉瓣的手术。该手术打破了瓣膜手术原有的心肌炎等禁忌症的限制，还有包括无须复用抗凝药物、排异反应小、瓣叶材料坚韧，以及价格相对低廉的优点。到目前为止，Ozaki教授已经对近1 000名患者进行了自体心包主动脉瓣修复手术并取得了非常满意的中期疗效，在全球范围内也有100多名医生跟进并在超过20个国家开展了3 000余例手术。复旦大学附属儿科医院于2013年率先将该技术引进国内，完成了吸收优化并逐渐发展成了一项专门针对儿童和婴幼儿的特殊手术。
虽然利用自体心包进行主动脉瓣修复的手术技术已经发展了十几年，但是其手术技巧和参数并没有完成标准化定义，其临床效果也缺乏更深入和更长期的评估。例如一个明显疑问是，如前文所述，原生主动脉瓣和自体心包膜各自的生理解剖研究都证明，它们是胶原纤维成束排列、按照优势方向定向增强的薄膜结构。它们在材料性能上也显示出很强的各向异性，如在与纤维束排列的方向相同的原生瓣叶的周向和自体心包膜正交于心底-心尖连线的环向上，材料的结构刚度和抗拉强度都要远超过其他方向。但是，在目前利用自体心包进行主动脉瓣修复的手术操作中，并不强调需要将自体心包沿着其纤维优势排列方向进行裁剪并与原生瓣膜的纤维排列方向进行匹配。这种瓣叶替代物材料优势强度方向上的失拟，虽然从短期看没有显著地影响其术后即刻有效性，但对修复的主动脉瓣的实际血液动力学特性的改变及术后中远期疗效的影响尚不清楚。
因此，本章通过流固耦合计算机仿真的方法对患者个体化主动脉瓣的模型、健康模型和手术修复模型进行比较，研究评价自体心包主动脉瓣修复术的有效性，以及潜在的手术操作优化方向。主要内容包括：
（1）构建患者个体化的主动脉根部病变模型。(https://www.daowen.com)
（2）对病变的模型进行流固耦合数值仿真，并用经食道超声心动图结果做验证。
（3）开发自体心包主动脉瓣修复术的虚拟手术方法。
（4）在患者个体化的主动脉根部模型上进行虚拟的修复手术。
（5）比较疾病模型、理想正常模型及手术模型的血液动力学特性差异。
（6）评估自体心包主动脉瓣修复术的即刻有效性并给出可能的优化建议。