起旋式人工主动脉瓣构型设计及血流动力学评价

Abstract

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，对心脏收缩期峰值流量状态下的主动脉流场进行仿真，比较各组的流速场、有效开口面积、血流不对称性及螺旋性、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。

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，对心脏收缩期峰值流量状态下的主动脉流场进行仿真，比较各组的流速场、有效开口面积、血流不对称性及螺旋性、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。