25#超微孔膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣体外脉动流性能评价

背景：超微孔膨体聚四氟乙烯是新型血液相容性高分子材料,具有不降解、抗钙化功能,用其制作的人工柔性瓣叶心脏瓣膜理论上可有良好的抗血栓、抗钙化性能和流体力学特性。目的：对自行研制的四瓣叶、无支架、带腱索人工二尖瓣——25#超微孔膨体聚四氟乙烯人工二尖瓣（UPMV）进行体外脉动流检测。设计、时间及地点：体外对比实验,于2003-05/2005-02在南方医科大学南方医院胸心血管外科实验室及湘雅二院胸心血管外科实验室进行。材料：25#UPMV的制作材料选用超微孔膨体聚四氟乙烯片状材料,由W.L.GORE＆Associates,Inc.Medical Products Division制造。CL-III型人工机械心脏瓣膜为兰州飞供仪器总厂医疗器械制造厂制造。方法：25#UPMV组为6例自行缝制成的UPMV,安装直径为25mm;25#人工机械瓣组采用6例CL-III型人工机械心脏瓣膜,安装直径为25mm。主要观察指标：使用TH-1200型人工心脏瓣膜体外脉动流试验台对两组瓣膜进行检测,观察流量为2,3,4,5,6L/min时的平均跨瓣压差、开口面积和返流量。结果：①平均跨瓣压差：25#UPMV组在不同流量时均小于10mmHg,不同流量下25#UPMV组平均跨瓣压差均低于25#人工机械瓣组（P=0.000）。②有效开口面积：25#UPMV组在不同流量时均高于1.5cm2,流量为3,5,6L/min时,25#UPMV组有效开口面积大于25#人工机械瓣组（P〈0.01）。③返流百分比：25#UPMV组在不同流量时均小于10%,流量为2,3L/min时,25#UPMV组返流百分比低于25#人工机械瓣组（P〈0.01）。结论：25#UPMV在体外脉动流下的平均跨瓣压差、有效开口面积和返流百分比均符合国家标准,总体表现优于25#CL-III型人工机械心脏瓣膜。     

超微孔膨体聚四氟乙烯人工瓣膜行绵羊二尖瓣置换的血流动力学

目的:评价自行研制的带腱索的超微孔膨体聚四氟乙烯人工无支架二尖瓣(UPMV)在体动物实验的血流动力学结果.方法:选择健康绵羊8只,在体外循环下经左心耳切口显露二尖瓣,切除瓣叶、腱索及部分乳头肌,保留乳头肌根部.将带腱索的人工柔性无支架瓣膜置入二尖瓣位置,人工腱索固定在乳头肌上.术中测定心率、血压及心排血量(GO)等循环指标,用导管直接测定左房压(PLA)、左室压(PLV),计算出平均跨瓣压差,用心脏彩超测定瓣膜的平均跨瓣压差,对两种方法测定的平均跨瓣压差进行比较.实验羊术后3周,用不同剂量的多巴酚丁胺模拟不同的运动状况下,分别测量以上指标.结果:计算出的平均跨瓣压差为(3.25±0.77)mmHg,心脏彩超测得平均跨瓣压差为(3.43±0.54)mmHg,两种方法测的平均跨瓣压差经统计学处理无显著差异.多巴酚丁胺模拟运动状态下,心排血量(CO)统计学处理差异有显著性.平均跨瓣压差、有效开口面积随心排血量的变化,统计学处理差异有显著性.返流百分比随心排血量(CO)增加而减少,统计学处理有显著差异.平均跨瓣压差显著小于国家人工瓣膜标准(＜ 10 mmHg),有效开口面积显著大于国家人工瓣膜有效开口面积标准(＞ 1.5 cm2),返流百分比显著低于国家质量检测标准(＜10％).结论:自行研制的带腱索的人工柔性无支架二尖瓣血流动力学指标满意,与体外脉动流测试结果一致,UPMV在体血流动力学特性符合国家质量人工瓣膜检测标准.     

人工瓣膜置换对血流动力学影响的系统分析

目的:评价人工瓣膜置换后的血流动力学性能,分析不同类型、不同外径人工瓣膜对血流动力学的影响.方法:以计算机检索方法检索中国期刊全文数据库中(CNKI:2001/2008)关于人工瓣膜置换相关文献,检索词为"人工瓣膜、瓣膜置换".检索后对每项研究的资料结果进行提取、分析.结果:共有13项实验770例心脏瓣膜病患者符合纳入标准,人工瓣膜置换后左房内径、最大跨瓣压差、平均跨瓣压差和峰值流速均较置换前显著降低,左室射血分数较置换前显著升高;双叶瓣与单叶瓣比较,双叶瓣置换后左房直径、最大跨瓣压差、平均跨瓣压差各血流动力学指标下降较显著;与有支架瓣膜比较,无支架生物主动脉瓣跨瓣压差、左室射血分数等指标优于有支架生物土动脉瓣.为小主动脉瓣患者研制的外径21 mm主动脉瓣,初步研究显示其置换后最大跨瓣压差在22 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)左右,与23 mm机械瓣的血流动力学效果相同.结论:人工瓣膜置换可明显改善瓣口的血流动力学及左室构型,其中双叶瓣置换的血流动力学指标优于单叶瓣,无支架生物瓣明显优于有支架生物瓣,外径21 mm人工瓣膜置换后左室射血分数、最大跨瓣压差与23 mm人工瓣膜差异不明显,有临床应用价值,但仍需进一步临床随访观察.     

免缝合异种主动脉生物瓣膜的实验研究

目的:研制新型免缝合异种主动脉生物瓣膜,并在体外将其与临床常用机械瓣膜进行初步比较研究。方法:将无支架猪主动脉瓣缝合到NiTi形状记忆合金支架上,并在TH-1200型人工心脏瓣膜体外脉动流实验台检测自制的25#的新型瓣膜和临床常用机械瓣膜的平均跨瓣压差、有效开口面积及返流百分比情况。结果:免缝合异种主动脉生物瓣膜的设计和制作方法达到人工瓣膜的技术要求。自制的25#的新型瓣膜在模拟心输出量为3、4和5L/min的条件下进行测试的平均跨瓣压差(4.215±0.220)、(5.168±0.367)、(6.158±0.487)mmHg,有效开口面积(1.998±0.186)、(2.325±0.387)、(3.184±0.241)cm2及返流百分比(5.331±0.284)%、(4.984±0.521)%、(3.609±0.264)%符合国家标准。且各项指标优于机械瓣膜的指标。结论:该型瓣膜具有血流动力学良好,跨瓣压小,无需抗凝等优点,且简化了手术操作,降低了手术难度。新型瓣膜总体性能优于临床常用机械瓣膜。     

心脏主动脉双叶瓣流固耦合模型定常流场数值的分析

目的:人工心脏瓣膜置换术后的并发症均与心瓣膜置换后引起的血流特性紊乱有关,因此分析心脏主动脉位置双叶人工机械心瓣/血液耦合系统的血流动力学特性和瓣叶机械应力分布情况,为机械心瓣的设计、优化和临床研究提供一定理论依据。方法:采用大型有限元分析软件ANSYS中的CFD(计算流体动力学)模块并运用顺序耦合分析方法分别建立物理环境和结构环境对双叶人工机械心脏瓣膜与其周围血液进行单向流固耦合分析。结果:获得了瓣膜在稳态流动情况下合理的血流速度场、压力场和流体切应力的分布情况及瓣阀的机械应力分布图。在减速时相下,人工机械瓣的速度场出现明显的湍流区、回流区及漩涡区;跨瓣压差较小,压力场有低压力分布;最大雷诺切应力出现在瓣叶窄流道附近,下游壁面附近有低切应力(雷诺切应力)分布,且峰值切应力远离壁面;人工机械瓣叶上无应力集中现象产生。结论:采用大型有限元分析软件ANSYS,建立了主动脉机械双叶瓣-血液耦合运动的两维数值模型,初步采用CFD中的顺序耦合分析方法对血液通过主动脉位置的人工机械瓣进行了单向流固耦合分析的方法是可行的。     

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4L/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,25mm CarboMedics瓣、25mm和23mm久灵双叶瓣在开放到最大位时,可见瓣阀抖动现象,27mmC-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。     

彩色多普勒超声心动图评估人工瓣膜置换后形态学及生物相容性

目前人工瓣膜大多数为机械瓣和生物瓣,机械瓣经过多年的工艺发展已经由球瓣、斜碟瓣发展到目前应用较广泛的双叶瓣.生物瓣具有血流动力学性能优秀,不需终生抗凝等优点,但机械瓣的生物相容性较差、生物瓣易退化损坏等问题,使人们开始对新的瓣膜制作材料进行研究,使用高分了材料制成的无支架带腱索生物二尖瓣与自然瓣膜相似,可维持人体二尖瓣生理功能、左室几何形状和血流动力学.人工瓣膜的血流动力学性能通常用跨瓣压差、有效瓣口面积、关闭量和泄漏量等指标来评价,彩色多普勒超声心动图作为无创性的检查手段,在评价其血流动力学方面有着较大的临床意义及实用价值.     

保留相同瓣下结构比较不同人工瓣膜下游湍流剪应力的差异

背景：保留瓣下结构可引起瓣膜下游血流受阻,目前有关保留瓣下结构不同人工瓣膜下游血流受阻情况的定量研究尚不深入。目的：比较保留相同瓣下结构、不同类型人工瓣膜下游血流动力学性能的优劣。方法：按常规二尖瓣置换方法,在全麻气管插管体外循环下建立标准的猪二尖瓣置换模型。按未保留瓣下结构、保留后瓣瓣下结构以及保留全瓣瓣下结构3种术式处理猪的二尖瓣及其瓣下结构,置换的瓣膜类型为单叶机械瓣膜、双叶机械瓣膜和生物瓣膜。采用多普勒超声结合计算机图像分析技术,对猪保留相同瓣下结构的不同类型的人工瓣膜下游湍流剪应力进行体内定量实验。结果与结论：未保留瓣下结构的单叶双叶机械人工瓣膜下游血流动力学性能相当,均较生物瓣膜差。保留相同瓣下结构的不同类型人工瓣膜置换后其下游的血流动力学性能以生物瓣膜最佳,双叶机械瓣膜次之,单叶瓣膜最差。     

CS无支架四叶心包二尖瓣设计优化与流体动力学研究

【目的】优化设计CS无支架四叶心包二尖瓣,评价新型瓣膜流体动力学性能。【方法】按照仿生原则,采用牛心包缝制27号CS无支架四叶原型二尖瓣和新型瓣各6枚,分别固定于测试用特制刚性瓣架上,体外测试瓣膜平均跨瓣压差、有效瓣口面积、返流量、回流百分比及流量系数,同时观察和拍摄瓣膜的运动图像。【结果】在模拟心输出量5L／min时,新型瓣其平均跨瓣压差较原型瓣减少（P〈0．05）,而流量系数较原型辩明显增加（P〈0．05）。在模拟心输出量为3L／min和4L／min时,新型瓣回流百分比较原型瓣显著减少（P〈0．005）。在模拟心输出量为3L／min、4L／min和5L／min时,新型瓣有效开口面积均较原型瓣膜显著增加（P〈0．005）,而平均返流量较原型辩明显减少（P〈0．05）。新型瓣后、侧瓣叶开放幅度增大,关闭时各瓣叶对合紧密。【结论】①新型瓣环近似圆形设计,增大了有效瓣口面积,降低跨瓣压差。②新型瓣瓣叶对称性设计,增加瓣膜关闭时瓣缘接触面积和均匀紧密度,减少了瓣膜返流量和回流百分比。③新型瓣血流动力学性能优于原型瓣。     

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.