【基于计算机仿真和体外实验的患者特异性二叶式主动脉瓣血流动力学研究】是由复旦大学、上海市医疗器械检验研究所、复旦大学附属中山医院合作发表的论文。刊登在2024年6月期的Acta Mechanica Sinica。
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https://link.springer.com/article/10.1007/s10409-024-24022-x
···二叶式主动脉瓣（BAV）是一种具有多种结构特征的主动脉瓣常见先天性畸形。不同类型的BAV可能引起继发性主动脉疾病，包括钙化性主动脉瓣狭窄和主动脉扩张，尽管它们的发病机制尚不清楚。本文首先基于临床计算机断层扫描血管造影（CTA）和压力数据建立了患者特异性BAV仿真模型和硅胶模型（Type 0 A-P、Type 1 R-N和Type 1 L-R）。接下来，应用了结合流固耦合（FSI）仿真和数字粒子图像测速（DPIV）实验的研究方法，对不同BAV类型的患者的血流动力学、结构力学和流场等特征进行了定量分析。数值仿真所获得的血流动力学参数和实验结果与临床数据一致，证实了仿真模型的准确性。患者特异性模型所获得的最大主应变的位置与钙化部位相一致，这可能跟BAV引起的继发性主动脉瓣狭窄有关。患者特异性模型的最大壁面切应力（WSS）（>67.1 Pa）超过了37.9 Pa，可能在长期作用下导致内皮细胞表面损伤和重塑，从而增加主动脉扩张的风险。WSS的分布跟BAV类型有关，不同类型的BAV导致不同部位根据类型出现不同程度的扩张。患者特异性模型显示最大黏性切应力（VSS）值为5.23 Pa，这比剪切诱导红细胞溶血的阈值（150 Pa）和血小板活化的阈值（10 Pa）小，但接近血小板致敏的阈值（6 Pa），这个结果说明患者特异性模型的溶血风险较低，但血栓形成风险相对较高。
图3血管模型的制备过程。(a) CT重建模型; (b) 3D模型; (c) 打印的内芯模型; (d) 通过旋涂制成的硅树脂模型; (e) 模型组合组件。
图5收缩峰值时刻流场分布的模拟与实验研究对比
···本论文为未来BAV疾病进一步研究提供了方法学基础，为不同类型BAV引起的钙化性主动脉瓣狭窄和主动脉扩张提供了理论依据，也为BAV中潜在溶血和血栓形成风险提供了生物力学证据，这些结果和结论对BAV的临床诊断和治疗具有重要价值。
