主动脉根部扩张情况下窦部直径对瓣膜开闭性能的影响

本研究旨在探讨在主动脉瓣及瓣环本身无明显病变、主动脉根部不断扩张的情况下,主动脉窦部直径对主动脉瓣开闭性能的影响。本研究参考临床手术指导尺寸,构建了不同主动脉窦部直径和根部直径的25组主动脉根部模型。窦部直径DS取值分别为32、36、40、44、48 mm,根部直径DA取值分别为26、27、28、29、30 mm。通过有限元软件进行结构力学计算,对模型最大应力、瓣口面积和接触力等参数进行分析,评估扩张状态下的瓣膜开闭性能。研究发现当DS=32 mm且DA=26,27 mm,以及DS=36 mm且DA=26 mm时瓣膜出现开放狭窄;DS=32,36,40 mm且DA=30 mm,以及DS=44,48 mm且DA=29,30 mm时,瓣膜出现关闭不全;其他15组瓣膜运动正常。结果表明,主动脉窦的尺寸对主动脉瓣膜关闭性能存在影响。较小的窦部直径适应较大的根部直径,较大的窦部直径适应较小的根部直径,窦部直径为40 mm时,瓣膜的各项力学表现良好,能适应相对较大范围的根部扩张。     

不同钙化模式对经导管主动脉瓣膜植入效果影响的数值模拟研究

目的通过有限元方法评估不同钙化模式对经导管主动脉瓣膜植入效果的影响。方法根据钙化斑块在主动脉瓣叶上的位置不同,建立对合线钙化模型、附着线钙化模型和圆圈钙化模型3种不同钙化形式的主动脉根部模型。使用ABAQUS软件仿真自膨胀经导管主动脉瓣膜植入3个钙化模型中的过程,分析不同钙化模型对主动脉根部应力、瓣架变形以及瓣周间隙的影响。结果圆圈钙化模型中钙化斑块的最大主应力最大,为18.42 MPa,可能导致假体植入后发生脑卒中的风险更高;圆圈钙化模型的瓣架变形程度也最大,可能导致更差的假体耐久性;附着线钙化模型的瓣周间隙面积为37.2 mm~2,超过其他模型的2倍,植入后出现严重瓣周返流的风险可能性更高。结论不同的主动脉瓣叶钙化模式与经导管主动脉瓣膜植入后的主动脉根部应力、瓣架变形以及瓣周间隙有关,对术后并发症和假体耐久性产生影响。研究结果为临床上经导管主动脉瓣膜植入术术后效果的预测提供参考。     

主动脉瓣部分关闭和完全开放的有限元分析

目的探究不同的初始状态设置对瓣膜仿真计算的影响。方法创建初始状态分别为主动脉瓣部分关闭和完全开放的二维结构模型,对瓣膜和主动脉侧、心室侧的血管壁施加随时间变化的压力载荷,采用有限元法研究在两种不同初始状态设置下瓣膜关闭时的最大应力、对合长度和接触力。结果以完全开放为初始状态的模型在瓣膜关闭时的应力和接触力更大,瓣膜闭合程度较差,周期性循环中应力和闭合程度的变化较大;部分关闭为初始状态下瓣膜在关闭时的应力和接触力小,闭合程度较好,周期性循环中应力和闭合程度的变化小。结论在初始状态为部分关闭时,计算过程的稳定性和瓣膜的闭合程度较好,在进行数值模拟计算时可以给予更多的考虑。研究结果可为瓣膜和主动脉根部生物力学机制的研究提供参考。     

心血管植入物的钙化:研究和进展

1 心血管植入物钙化的临床重要性钙化损伤影响各种临床和实验性心血管植入物的应用。研究发现少年和青年人生物心脏瓣膜钙化比老年人发生的快,钙代谢失调的病人,也有增加生物瓣膜的钙化危险。钙沉积最常发生在受应力作用最大的部位。生物瓣钙化引起狭窄或心脏瓣口关闭不合或狭窄合并关闭不全。这种情况一旦发生还没有重新手术的简单方法或预防     

超声多普勒测量人T主动脉瓣瓣口有效面积:体内体外研究

据Bech-Hanssen O[J Thorac Cardiovasc Surg,2001,122(2):287-295]报道,测量人造瓣膜瓣口面积,有效面积是一独立的良好参数. 采用多普勒超声,研究75例植入St Jude Medical双叶瓣膜和46例植入Omnicarbon斜盘式瓣膜患者瓣膜口面积情况.与体外定量灌流模型上测量的结果比较.有效瓣膜面积用公式计算. 结果表明,不同型号的St Jude Medical双叶瓣膜的变异系数较大,从21%到39%,瓣口几何面积和有效瓣口面积相差1.26±0.41cm2;而Omnicarbon斜盘式瓣膜变异系数从25%到33%,瓣口几何面积和有效瓣口面积相差1.17±0.38cm2.两种人造瓣膜的瓣口有效面积和峰值梯度相似:St Jude Medical双叶瓣膜这两项指标分别为1.35±0.37cm2,25.9±16.1mmHg;Omnicarbon斜盘式瓣膜这两项指标分别为1.46±0.49cm2和24.6±17.7mmHg.St Jude Medical双叶瓣膜灌流压高于Omnicarbon斜盘式瓣膜,即11.6±6.3mmHg对3.4±1.6mmHg. 患者体内植入瓣膜的有效瓣口面积小于几何面积,可能是流体在空间流速不一致导致测量结果偏低.两种瓣膜在体内的峰值导管梯度和有效瓣口面积相近.     

经导管瓣膜瓣中瓣模式下流体力学性能体外测试及评价

目的 随着生物瓣膜毁损病例的增加,越来越多的经导管瓣膜作为瓣中瓣被应用于二次瓣膜置换手术,但其流体力学性能鲜有报道.本文将经导管瓣膜安装在生物瓣膜内形成瓣中瓣结构,并对其流体力学性能进行体外测试及评价.方法 将经导管瓣膜(23 mm、27 mm、29 mm)分别安装在对应规格生物瓣膜(23 mm、27 mm、29 mm)中形成瓣中瓣,进行稳态前向流实验、稳态反向泄漏实验、脉动流实验,对其流体力学性能进行评价,并与同规格生物瓣膜流体力学性能进行对比.结果 稳态前向流实验中,同一规格的经导管瓣中瓣跨瓣压差随着前向流量的增大而增大.稳态反向泄漏实验中,同一规格的经导管瓣中瓣泄漏量随着反向压力的增大而增大.脉动流实验中,经导管瓣中瓣和生物瓣膜的平均跨瓣压差、返流百分比和有效瓣口面积变化趋势相同.对于同一规格的经导管瓣中瓣和生物瓣膜,随着心输出量的增加,跨瓣压差增大,返流百分比减小,有效瓣口面积增大;在同一心输出量下,随着经导管瓣中瓣和生物瓣膜规格的增大,跨瓣压差减小,返流百分比增大,有效瓣口面积增大.结论 经导管瓣中瓣体外脉动流性能指标满足YY/T1449.3—2016标准中经导管瓣膜的性能要求,且其脉动流性能与同规格生物瓣膜相比无明显差异.该经导管瓣中瓣具有良好的血流动力学性能.     

窦管交界锥度对生物瓣影响的脉动流实验研究EI北大核心CSCD

为了探究窦管交界直径呈现不同锥度角对于人工生物瓣膜性能的影响,对窦管交界不同锥度角的主动脉根部模型进行脉动流实验研究。通过三维打印方法制作窦管交界锥度角分别为0度、1度、3度和5度的4组主动脉根部模型。将人工生物瓣膜装配在主动脉根部模型上,在脉动循环模拟系统中进行不同心搏出量条件下的脉动流实验测试。心率设定为70次/分,脉动流流动速率分别为2~7 L/min。在每个脉动流流动速率条件下测试10个心动周期并将结果取平均值。实验结果显示,主动脉根部窦管交界不同锥度的模型,跨瓣压差符合国内标准,均在10 mm Hg之内;窦管交界锥度对于返流百分比存在影响,较小的窦管交界锥度有利于降低返流百分比;在心搏出量较小的情况下,较小的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积,而在心搏出量较大的情况下,较大的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积。实验结果表明,在临床手术过程中,对于心搏出量较低的情况,建议多考虑较小的窦管交界锥度;而对于心搏出量较高的情况,建议多考虑较大的窦管交界锥度。     

窦管交界锥度对生物瓣影响的脉动流实验研究

为了探究窦管交界直径呈现不同锥度角对于人工生物瓣膜性能的影响,对窦管交界不同锥度角的主动脉根部模型进行脉动流实验研究。通过三维打印方法制作窦管交界锥度角分别为0度、1度、3度和5度的4组主动脉根部模型。将人工生物瓣膜装配在主动脉根部模型上,在脉动循环模拟系统中进行不同心搏出量条件下的脉动流实验测试。心率设定为70次/分,脉动流流动速率分别为2~7 L/min。在每个脉动流流动速率条件下测试10个心动周期并将结果取平均值。实验结果显示,主动脉根部窦管交界不同锥度的模型,跨瓣压差符合国内标准,均在10 mm Hg之内;窦管交界锥度对于返流百分比存在影响,较小的窦管交界锥度有利于降低返流百分比;在心搏出量较小的情况下,较小的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积,而在心搏出量较大的情况下,较大的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积。实验结果表明,在临床手术过程中,对于心搏出量较低的情况,建议多考虑较小的窦管交界锥度;而对于心搏出量较高的情况,建议多考虑较大的窦管交界锥度。     

生物主动脉瓣膜设计中的有限元分析模型

目的 为了更好地分析生物心脏瓣膜的应力分布及闭合性能,本研究提出一种新的有限元分析模型.方法 利用点点接触将瓣膜与支架的缝合点一一对应以模拟瓣膜实际缝制过程,建立将平面设计的瓣膜缝制到支架上的模型,从而形成缝制模型.而对照模型则直接建立瓣叶的理想三维几何结构.在两种模型的瓣叶上施加一定压力,进行有限元计算,将缝制模型与对照模型的应力分布情况进行对比,同时参照实际瓣膜的闭合情况对比上述两种模型的闭合形态.结果 缝制模型最大应力集中部位为瓣叶两翼,其瓣叶倾角及闭合形态分析均较可靠.结论有限元缝制模型可以为心脏瓣膜瓣叶性能分析提供比对照模型更精确的结果,从而为瓣叶形状的设计和优化提供指导依据.     

脉动流下机械心脏瓣膜瓣阀开启状态的评价

背景：体外机械型人工心脏瓣膜(机械瓣)性能的评价涉及心输出量、反流量、有效瓣口面积、跨瓣压差,以及应力场、流场和成穴现象等。 目的：对3种机械瓣的瓣阀开启状态进行可视性观察和评价。 方法：用脉动流模拟循环装置系统,维持系统整个状态不变,在模拟心搏出量4 L/min、模拟心率75次/min和收缩时间占其循环周期46.2%的条件下,分别将久灵双叶瓣、Carbomedics双叶瓣和C-L侧倾碟瓣置于主动脉瓣位,将高速摄像机置于模拟循环装置动脉腔的正上方,观察10个连续模拟心动周期中瓣阀开启状态。利用自编图像处理软件包,捕获瓣阀开启角度最大的1幅图像,作为计算该只瓣膜在1个心动周期中最大开放面积和开启角度的基准。 结果与结论：脉动流下,25 mm CarboMedics瓣、25 mm和23 mm久灵双叶瓣在开放到最大位时,可见瓣阀抖动现象,27 mm C-L侧倾碟瓣未见瓣阀抖动。用不同的计算方法测量上述瓣膜的瓣口面积显示,由厂家提供的瓣口实际面积最大,用Green公式计算的瓣膜开放面积次之,用Gorin公式计算的有效瓣口面积最小。根据三角形定理计算的瓣阀开放角度,久灵双叶瓣和CarboMedics瓣的两个瓣阀的开放角度不一致,并均小于瓣膜固有的开放角度;C-L侧倾碟瓣的开放角度也未达其固有的开放角度。提示机械型人工心脏瓣膜双叶瓣的瓣阀开放不同步,瓣阀有抖动现象;瓣阀在脉动周期中呈不完全性开启。     

家犬主动脉窦影像分析和主动脉瓣支架瓣膜的研制

目的:观察家犬主动脉窦造影特点,研制可经导管植入主动脉瓣支架瓣膜的可行性.方法:选用健康杂种犬10只,行左心室造影,对主动脉窦部造影影像分析.将新鲜的猪心包经脱细胞处理后给予0.6%戊二醛浸泡36 h,缝合在瓣膜环上,制成主动脉瓣支架瓣膜.并将瓣膜支架经动脉植入家犬心脏主动脉瓣位置.经胸超声评价瓣膜功能.结果:左室造影可清晰显示主动脉窦部宽度和高度;升主动脉直径(1.73±0.15)mm,主动脉窦部直径(2.15+0.24)mm,冠脉开口至窦部的距离(1.12+0.14)mm.经胸超声检查示人工瓣膜瓣叶功能正常,无返流.结论:主动脉瓣支架瓣膜设计合理,功能正常,可用于经导管主动脉瓣膜置换的实验研究.     

含有镍钛合金丝的PET纺织瓣膜有限元分析及体外流体力学测试

目的 利用有限元方法分析径向织入镍钛金属丝的涤纶(polyethylene terephthalate, PET)基纺织瓣膜力学性能,结合体外血流动力学测试,分析金属丝数量和分布形式对PET瓣膜流体动力学性能的影响。方法 使用建模软件构建在径向方向上具有不同数量和分布的金属丝PET瓣膜和无金属丝PET瓣膜三维几何模型;根据文献和实验数据给定PET瓣膜和金属丝的材料属性;使用体外脉动流实验得到PET瓣膜的跨瓣压差曲线作为边界条件;利用有限元分析软件研究瓣膜在心动周期内的应力分布;通过体外脉动流实验评估金属丝瓣膜的流体力学性能。结果 有限元分析结果表明,径向织入镍钛金属丝可以增强对PET纺织瓣膜的支撑作用,金属丝均匀分布的瓣膜在瓣叶腹部区域的支撑力及作用区域随着金属丝数量增加而增大,金属丝分布在两侧位置的情况类似。金属丝的织入一定程度上改善PET瓣膜上的应力集中。脉动流实验结果表明,织入金属丝PET瓣膜开闭形态的稳定性、有效开口面积、反流分数和跨瓣压差等指标均优于无金属丝的纯PET瓣膜。结论 在PET纺织瓣膜的径向方向织入金属丝可以有效减少心动周期内PET纺织瓣膜上的应力集中,降低PET纺...     

主动脉瓣膜心舒张初期振动仿真

建立了主动脉瓣膜的有限元模型,几何模型参考人工生物瓣膜的形状,材料模型采用准线弹性模型。运用有限元动态分析方法仿真主动脉瓣膜在心室舒张初期的运动。仿真结果表明：瓣膜在心室舒张初期产生振动。瓣膜弹性变差、厚度增加、跨瓣压变化率减小或初始跨瓣压变小,使瓣膜振动产生的声音减弱,临床第二心音的主动脉瓣成分减弱可能与上述原因有关。     

心室流腔角度对主动脉瓣影响的脉动流实验研究

目的探究左心室流腔与主动脉轴线所呈角度对主动脉瓣力学性能的影响。方法依据从华中科技大学同济医学院附属协和医院获得的患者CT图像上的心室流腔角度大小,通过3D打印技术制作心室流腔角度分别为0°、16.5°和30°的3组主动脉根部模型。然后将人工生物瓣安装在主动脉根部模型上,在Vivitro心脏-血管模拟实验系统中进行不同心输出量条件下的脉动流实验。心率设定为70次/min,脉动流流动速率分别为2、3、4、5、6、7 L/min的条件下,测试瓣膜的跨膜压差、反流比和有效开口面积。在每个脉动流流动速率条件下测试10次,取平均值。结果不同心室流腔角度模型之间,生物瓣的跨膜压差存在差异但均符合国家标准GB 12279—2008/ISO 5840:1996,即小于10 mmHg(1 mmHg=0.133 k Pa)。对于心输出量较低的情况,较小的心室流腔角度有助于反流比的下降,较大的心室流腔角度有助于增大瓣膜的有效开口面积;而对于心输出量较高的情况,较小的心室流腔角度有利于瓣膜有效开口面积的增大。结论手术时,医生可根据患者的各项参数大小选择合适的心室流腔角度。     

无支架四叶心包二尖瓣的应力分析

目的研究一种改进的无支架四叶心包二尖瓣的力学性能,通过数值模拟获得该种瓣膜的变形和应力分布.方法考虑材料非线性,大变形和接触条件建立有限元模型,采用有限元法进行应力分析.结果分析表明,数值模拟结果的瓣膜开启和闭合形态与体外流体动力学实验所观察到的相当接近,瓣叶闭合良好,瓣叶应力分布较均匀,应力大小在合理的范围内.结论有限元模型合理且有效,其分析结果可以作为评价该种瓣膜生物力学性能的参考.     

起旋式人工主动脉瓣构型设计及血流动力学评价

目的 设计一种附起旋功能的双叶机械瓣,通过改善其血流状态预防术后并发症。 方法 基于导流片式局部起旋器结构,将瓣叶作为导流叶片,并定义瓣叶包角以探究具有较优血流动力学特性的瓣膜构型。 应用有限元分析软件,对心缩期峰值流量状态下的主动脉流场进行仿真,螺旋性、壁面切应力分布等血流动力学特征。 结果 相较于对照瓣膜,起旋瓣具有更大的有效开口面积与更小的跨瓣压差,一定瓣叶包角范围内的起旋瓣能促进右手螺旋流的生成,并使血流趋向流道中心;起旋瓣壁面切应力分布也更加均匀,具有较少的低应力区与高应力区,壁面切应力峰值也相对较小。 针对研究中的主动脉模型,具有最优血流动力学特性的瓣叶包角为 15° ~ 20°。 结论 该新型人工主动脉瓣能调节主动脉内的血流特征,降低主动脉瓣置换术引起主动脉扩张与主动脉瘤的风险,对未来机械瓣构型设计具有指导意义。     

介入瓣膜瓣中瓣模式下耐久性能测试及评价

目的随着之前植入外科人工生物心脏瓣膜患者瓣膜毁损的病例增加,介入瓣膜瓣中瓣越来越多地被用于临床。由于其临床应用时间不长,目前没有长期临床数据可以参考,故实验采用体外加速方法,对一种介入瓣膜瓣中瓣耐久性能进行测试及评价。方法将23 mm、27 mm、29 mm 3个规格(牛心包材质)介入瓣膜作为瓣中瓣分别安装在23 mm、27 mm、29 mm对应规格外科生物心脏瓣膜中,通过预扩达到相同的内径后进行体外加速疲劳耐久性能测试,每5 000万次对其脉动流性能进行测试。2.0亿次疲劳测试后,对瓣叶进行热力学分析、双光子共聚焦显微镜下观察瓣叶胶原纤维结构。结果经过2.0亿次耐久性能测试,介入瓣膜瓣中瓣平均跨瓣压差无显著变化[23 mm:1.92～1.98 kPa(14.4～14.9 mmHg);27 mm:0.92～1.64 kPa(6.9～12.3 mmHg);29 mm:0.72～1.02 kPa(5.4～7.4 mmHg)],有效瓣口面积基本一致(23 mm:1.45～1.66 cm2;27 mm:1.88～2.17 cm2;29 mm:2.24～2.54 cm2),反流百分比减小(23 ...     

无支架心包二尖瓣的有限元分析

目的　通过无支架心包二尖瓣与有架三叶生物瓣对比，利用有限元法计算，观察在左心室舒张期瞬时跨瓣压差作用下的瓣叶静态应力分布。方法　采用八节点曲线薄壳单元，考虑大应变以及瓣叶闭合过程的接触，应用Newton-Raphson方法求解有限元非线性方程。结果　瓣膜开启状态下两种瓣膜应力水平均不高。在峰值跨瓣压差15.96 kPa作用下，无架心包二尖瓣第一主应力分布均匀，无明显应力集中、平均第一主应力为0.040~0.149 MPa；有架三叶瓣在临床上易发生撕裂的部位明显应力集中，最大第一主应力为2.352 MPa，平均第一主应力为0.223~0.724 MPa，明显高于无架心包二尖瓣。结论　(2)对于几何曲面形状不规则，高度接触的无支架心包二尖瓣，首次采用有限元方法进行应力计算是有效可行的；(2)本研究的有支架心包三叶瓣有限元模型得到的应力分布与临床结果一致；(3)无架心包二尖瓣较有架心包三叶瓣应力分布明显合理，有益于防止瓣叶撕裂和钙化、延长寿命。     

个体化治疗预防小主动脉瓣环瓣膜置换后瓣膜与患者的不匹配

背景：小主动脉瓣环主动脉瓣置换是心外科手术的难点,治疗不当可能出现瓣膜与患者不匹配现象,使左室流出道狭窄、跨瓣压差增大,引起左室后负荷增加致心肌肥厚甚至充血性心力衰竭。 目的：总结预防小主动脉瓣环瓣膜置换后发生人工心脏瓣膜与患者不匹配的治疗策略。 方法：小主动脉瓣环均主动脉瓣置换患者85例。瓣口直径>17 mm,≤19 mm的患者,选19 mm SJM Regent 瓣;对瓣口直径≤17 mm的患者,用牛心包补片加宽瓣环,再选19 mm SJM Regent 瓣行瓣膜置换;对于瓣口直径>19 mm,≤21 mm,选21 mm Hancock II ultra生物瓣置换。治疗后应用超声心动图测量有效瓣口面积指数、左心室重量指数、室间隔厚度、左心室后壁厚度、跨瓣峰速、跨瓣压差和跨瓣平均压。出院后通过门诊对患者进行随访,定期复查超声心动图。 结果与结论：治疗后早期无死亡病例,均治愈出院。随访时间为6个月-3年。主要并发症为低心排综合征2例、二次开胸止血1例、呼吸机依赖2例。所以患者均未出现脑栓塞或脑出血等脑部并发症。无瓣膜功能失调或卡瓣。未发现牛心包补片撕裂、瘤样膨出、钙化、血栓形成、免疫反应和感染等情况。81例获随访,随访率为 95%(81/85)。NYHA心功能分级Ⅰ级65例,Ⅱ级16例。各不同瓣环直径患者治疗后跨主动脉瓣峰速和平均压差均明显降低,有效瓣口面积指数明显增加,左心室重量指数、室间隔厚度和左心室后壁厚度均明显降低,均未出现人工心脏瓣膜与患者不匹配。置换21 mm Hancock II ultra 生物瓣和21 mm SJM Regent 瓣组间的比较,前者获得了更好的跨瓣峰速和平均压差,以及更好的左心室重塑指标。19 mm Regent 瓣患者治疗后体质量和体表面积较治疗前明显增加。结果提示对于小主动脉瓣环的患者应采取个体化的治疗策略预防主动脉瓣置换后瓣膜与患者不匹配的发生。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

儿童主动脉瓣单叶置换术后瓣叶适应性的数值分析

目的 探究儿童主动脉瓣单叶置换（single aortic valve replacement, SAVR）术后主动脉瓣关闭不全（aortic insufficiency, AI）的生物力学机制,并提出应对措施。方法 构建理想化主动脉瓣模型及术后生长模型。改变置换瓣叶游离缘长度、瓣叶高度以及改进设计的一种凹型结构,比较不同结构尺寸对术后主动脉瓣运动同步性和关闭性能的影响。结果 置换瓣叶的闭合滞后于自体瓣叶,自体瓣叶贴合于置换瓣叶游离缘下方2 mm处。术后6年出现明显AI。增加瓣叶高度不能改善术后效果,且会增加瓣叶的最大应力。增加游离缘长度10%能够改善术后效果,当游离缘增加15%,会造成主动脉瓣过长,导致主动脉瓣产生不良的贴合。凹型主动脉瓣较传统结构更有利于瓣叶对合,能够有效降低最大应力20%,效果最佳。结论 儿童行SAVR术后,会使瓣叶运动不同步,对合点发生偏移,术后6年出现AI现象。建议裁剪为增加游离缘长度10%的凹型结构,不建议增加瓣叶高度。