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题名基于有限元数值仿真的儿科患者人工心脏瓣膜设计优化
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作者
刘薇
杨婷婷
王宇巍
朱光宇
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机构
西安交通大学能源与动力工程学院
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出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期665-665,共1页
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基金
国家自然科学基金项目,12272289
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文摘
目的部分先天性心脏病患者在婴幼儿时期即需接受主动脉瓣移植术。然而现有的人工瓣膜均无法满足儿科应用所需的动态性能和生长适应性要求,可能导致患儿多次换瓣。针对这一问题,本研究采用有限元方法对膨聚四氟乙烯(e PTFE)材料高分子瓣膜开展设计优化,以期改善人工瓣膜的生长适应性,以适应患者的生长。方法首先对人工瓣膜瓣叶开展参数化设计,提出了A、B、C 3种具有不同瓣叶高度及自由边长度的双叶式人工瓣膜设计方案。其后分别构建了置入3种瓣膜设计的主动脉根模型,并使用ABAQUS软件对主动脉根直径从11 mm扩张至13 mm过程中的不同瓣膜设计方案在主动脉压力载荷下的动态性能和生长适应性开展有限元数值仿真研究,量化评估了儿童主动脉根生长过程中人工瓣膜的应力、相对泄漏面积等关键参数。结果在主动脉扩张至13 mm后,仅方案B、C中的瓣叶能够在收缩期正常闭合。方案C中瓣叶具有较高的瓣叶高度,提供了较为充足的冗余瓣叶面积,在主动脉根扩张后最大应力为5.88 MPa、相对泄露面积为5.7%,较方案B分别降低7.8%和47.4%,具有较为优越的生长适应性。结论提升瓣叶高度及冗余面积对于改善耳科患者人工心脏瓣膜生长适应性具有重要意义。
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关键词
人工瓣膜
先天性心脏病
人工心脏瓣膜
主动脉压力
儿科应用
主动脉扩张
生长适应性
儿科患者
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分类号
R726.5
[医药卫生—儿科]
R318.11
[医药卫生—生物医学工程]
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