基于有限元数值仿真的儿科患者人工心脏瓣膜设计优化

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。

模块化人工心脏瓣膜体外脉动流测试方法研究

目的基于ISO 5840和GB 12279标准对人工心脏瓣膜体外脉动流性能测试设备的要求,探索一种测试数据可靠、稳定的模块化人工心脏瓣膜体外脉动流测试模型。方法利用模块化组件分别搭建主动脉瓣脉动流测试模型A和二尖瓣脉动流测试模型B,将25AJ-501型和25MJ-501型美国圣犹达瓣膜分别安装在对应模型上进行瓣膜体外脉动流试验;对测试结果进行独立样本t假设检验,评估瓣膜在模型A和模型B上的测试结果可靠性;在模型A和模型B上分别交换测试瓣位置和变化前向流百分比(Forward Flow Duration,FFD)进行瓣膜脉动流测试,记录对比分析所得数据,研究测试条件改变前后对模型测试结果的影响;将23A、25A、29A CL-V型瓣膜安装在模型A上,将23M、25M、29M CL-V型瓣膜安装在模型B上,在健康、运动、心衰生理条件下,研究CL-V型瓣膜脉动流性能参数平均跨瓣压差(Mean Pressure Gradient,MPG)、有效瓣口面积(Effective Orifice Area,EOA)、反流百分比(Regurgitant Fraction,RF)的变化。结果瓣膜在模型A和模型B下监测得到的脉收缩压、动脉舒张压、平均主动脉压、脉动流压力和流量波形图符合GB 12279-2008/ISO5840:1996标准要求;当25AJ-501型主动脉瓣在模型B上测瓣位置时,EOA值偏小5.1%,RF值偏小22.4%,当25MJ-501型二尖瓣装在模型A上测试瓣位置时,EOA值偏小7.5%,RF值偏大23.3%,交换测试瓣位置后差异性显著;瓣膜在FFD控制条件增大后,正压差期间的前向流均方根和MPG值均减小,FFD对模型A、模型B瓣膜EOA测试结果有影响;不同规格CL-V型瓣膜在该模型下运行时,相同生理条件下,MPG、EOA、RF的变化与测试模型无关,只受瓣膜尺寸影响;在3种不同生理条件下,脉动流MPG、EOA、RF的变化受瓣膜尺寸和生理条件影响,测试结果呈现规律性变化。结论这种模块化体外脉动流测试模型符合ISO 5840和GB 12279标准对人工心脏瓣膜体外脉动流测试的设备要求,可作为国产人工心脏瓣膜体外脉动流性能测试模型的一种参考方案。

各向异性PCL/明胶复合人工心脏瓣膜瓣叶材料的制备及性能

为制备模拟人体原生瓣膜层状结构及力学各向异性的人工心脏瓣膜瓣叶材料,采用静电纺丝技术,以不同质量配比的聚己内酯(PCL)和明胶为原料,通过调整各层纤维膜的纤维排列情况,顺序堆叠纺制3层结构的PCL/明胶复合支架。结果表明,PCL质量体积比为10%时,随着明胶质量分数增加,纤维直径和复合支架厚度随之增加,复合支架的弹性模量和极限抗拉强度减小。其中,PCL和明胶质量配比为5∶3的复合支架在两个相互垂直方向上的弹性模量分别为(26.98±3.01)MPa和(3.39±0.36)MPa,各向异性比约为7.96,接近原生主动脉瓣的力学各向异性比,其体外脉动流测试显示有效开口面积(EOA)为1.79 cm^(2)、平均跨瓣压差(MPD)为1.67 kPa(即12.52 mmHg)、反流分数(RF)为24.22%。同时,制备的复合支架溶血率均小于5%,细胞相对增殖率均大于80%,具有良好的血液相容性和细胞相容性,有望应用于人工心脏瓣膜瓣叶材料。

人工心脏瓣膜患者华法林抗凝质量影响因素分析及预测模型构建

目的 研究人工心脏瓣膜患者华法林抗凝质量的影响因素,构建华法林抗凝质量预测模型,甄别低/中水平华法林抗凝质量人群,提高其抗凝质量。方法 回顾性调取2020年1月—2023年5月至某院就诊的人工心脏瓣膜患者,以治疗范围内时间百分比为指标,评价华法林的抗凝质量,采用Logistic回归方程分析华法林抗凝质量的影响因素,构建人工心脏瓣膜患者华法林抗凝质量列线图预测模型,并对该模型进行内部验证。结果 共纳入236例患者,其中高抗凝质量组60例,低/中抗凝质量组176例,Logistic回归分析结果提示:合并心肌梗死/缺血性脑卒中病史[Exp(B)=0.14,95%CI:0.02~0.87,P=0.04]、焦虑/抑郁状态[Exp(B)=0.06,95%CI:0.08~0.89,P=0.01]是人工心脏瓣膜患者华法林高抗凝质量的危险因素;高白蛋白水平[Exp(B)=1.13,95%CI:1.02~1.26,P=0.02]、高INR监测频率[Exp(B)=10.92,95%CI:5.11~23.32,P<0.01]是人工心脏瓣膜患者华法林高抗凝质量的保护因素,以此构建的列线图预测模型C-index 指数为0.940。结论 构建的人工心脏瓣膜患者华法林抗凝质量列线图预测模型的区分度及一致性良好,具有较高的临床应用价值,可甄别低/中水平华法林抗凝质量,有针对性地开展药学监护,提高患者抗凝质量。

基于AMESim的人工心脏瓣膜脉动流实验系统设计方法研究

基于人体血液循环系统的基本生理学知识,确定人工心脏瓣膜脉动流实验系统的工作原理及设计方案。根据人体健康、运动、心衰三种生理状态下各种生理参数的范围,确定人工心脏瓣膜脉动流实验系统的设计要求及参数指标。依据血液循环系统主要组成部分的功能和特征以及流体力学相似性理论,设计脉动流模拟循环系统。将人体血液循环系统类比为流体系统,应用AMESim仿真软件搭建脉动流实验系统的等效流体系统模型,模拟健康、运动、心衰三种生理状态下的血流动力学特性,并将仿真结果与实验系统的关键参数指标,如左心室压力、主动脉压力及脉动血流量进行对比,分析在各种典型参数下得到的仿真结果是否与真实人体生理参数吻合,以此验证人工心脏瓣膜脉动流实验系统设计的合理性。

术中经食管超声心动图对心脏瓣膜置换术后即刻人工瓣膜功能异常的诊断价值

目的探讨对心脏瓣膜置换术后即刻人工瓣膜功能异常展开术中经食管超声心动图诊断的临床价值。方法选取我院2020年7月至2022年8月的84例心脏瓣膜置换术患者作为研究对象。其中主动脉瓣狭窄32例,属于关闭不全20例,属于狭窄合并关闭不全10例,属于二尖瓣狭窄22例。病变程度均在中度以上;针对所有研究对象在实施手术过程中,展开经食管超声心电图检查,记录患者主动脉瓣环钙化斑块以及内径情况,对主动脉瓣内直径加以计算。记录心脏收缩功能,就血管内钙化、血栓以及钙化斑块情况。手术后,对人工瓣膜的正常情况加以观察,对心脏血容量、收缩以及瓣膜闭合等情况重点分析。对所有患者手术前后的心功能情况以及瓣膜情况加以比较,就心脏瓣膜置换术后采用术中经食管超声心动图完成即刻评估的价值加以分析。结果在主动脉瓣环内径方面,同手术病理结果比较,二维超声的差异有统计学意义(P<0.05);同手术前比较,手术后患者的左室射血分数(61.33±4.39)%、主动脉平均跨膜压差(45.32±3.49)mmHg以及有效瓣口面积指数(0.99±0.25)cm^(2)均差异有统计学意义(t=23.1253,14.3631,15.2031,P<0.05)。所有患者均顺利完成心脏瓣膜置换术,其中需要更换新的人工瓣膜患者2例。术后均获得顺利恢复,未表现出院内死亡的情况。结论心脏瓣膜置换术患者在手术过程中,选择经食管超声心动图方法对人工瓣膜功能异常进行及时确定,对于内源性因素协助判定,可提升心脏瓣膜置换术成功率。

青年女性患者心脏瓣膜的选择

心脏瓣膜置换术后的青年女性患者在围产期有较高的母婴不良事件发生率,其中机械瓣膜置换术后母婴不良事件的发生率更高,主要与抗凝治疗和机械瓣膜本身易致血栓形成特性有关。由于生物瓣膜衰败,其长期耐久性有限,生物瓣膜置换术后青年女性将可能面临再次手术,因此在这些青年女性中选择生物瓣膜存在争议。现围绕机械瓣膜术后孕妇抗凝治疗、围产期的各种不良事件、新型瓣膜、新型换瓣技术等方面做一综述,为有生育需求的青年女性患者在瓣膜选择方面提供理论基础。

仿生人工心脏瓣膜材料的研究进展

治疗瓣膜性心脏病的重要方式是进行人工心脏瓣膜置换。通过仿生设计构建的人工心脏瓣膜材料,有利于在结构和性能上模拟天然组织,有望改善现有人工心脏瓣膜材料生物力学不匹配、生物耐久性较低等缺陷。以聚合物为原料制备的瓣膜具有高度可调可控性,表现出重现原生瓣膜三层异质、各向异性特点的显著优势。本文从人体原生瓣膜的结构和性能特点出发,重点关注其结构各向异性和力学各向异性特征,分析了仿生人工心脏瓣膜材料的设计思路;重点介绍了水凝胶瓣膜、纤维基瓣膜和水凝胶/纤维基复合瓣膜等聚合物瓣膜中涉及仿生材料的研究进展,提出根据原生瓣膜纤维层、海绵层和心室层各层结构、组分和功能进行更精确的仿生设计是仿生人工心脏瓣膜材料未来重要的优化方向。

老年人工心脏瓣膜置换患者术后心脏骤停风险的Nomogram预测模型建立

目的分析老年人工心脏瓣膜置换术后发生心脏骤停(CA)的危险因素,并构建Nomogram风险预测模型。方法选取我院2019年5月至2022年4月收治的986例行人工心脏瓣膜置换术老年患者设为训练集,另选取2022年4月至2023年3月收治的175例行人工心脏瓣膜置换术老年患者设为验证集,训练集用于Nomogram模型的构建、评价和内部验证,验证集用于检验模型外部的重复性验证。训练集患者根据是否发生CA将其分为CA组和非CA组。分析所选患者的临床资料,采用单因素、Lasso和Logistic回归分析筛选人工心脏瓣膜置换术后老年患者发生CA的危险因素,根据独立危险因素构建Nomogram模型并进行拟合优度检验。结果训练集中986例老年人工心脏瓣膜置换术后患者发生CA有50例,其发生率为5.07%;体重指数(BMI)>28 kg/m 2(OR=2.952,95%CI 1.373~6.347,P=0.006)、术后胸痛(OR=3.437,95%CI 1.604~7.362,P=0.001)、左室射血分数(LVEF)≤40%(OR=0.348,95%CI 0.163~0.745,P=0.007)、主动脉断流时间>120 min(OR=3.505,95%CI 1.618~7.594,P=0.032)、术后血流动力学紊乱(OR=3.064,95%CI 1.418~6.622,P=0.004)、术后低氧血症(OR=3.117,95%CI 1.436~6.768,P=0.004)和脑利钠肽(BNP)>5000 pg/mL(OR=2.821,95%CI 1.333~5.969,P=0.007)是老年患者行人工心脏瓣膜置换术后发生CA的独立危险因素。Nomogram模型显示,BMI>28 kg/m 2为86分、术后胸痛为99分、LVEF≤40%为85分、主动脉断流时间>120 min为100分、术后血流动力学紊乱为89分、术后低氧血症为91分、BNP>5000 pg/mL为83分。列线图模型一致性指数(C-index)为0.841,H-L拟合优度检验为χ^(2)=11.5248,P=0.082,校正曲线趋近于理想曲线,阈值概率在5%~82%范围内时净获益值较高,内部验证的AUC为0.812,同时,外部验证ROC曲线AUC为0.808。结论构建的Nomogram模型能够较为可靠地评估老年患者行人工心脏瓣膜置换术后发生CA的风险。

人工心脏瓣膜置换术后63例瓣周漏的外科治疗

目的 总结人工瓣膜置换术后瓣周漏（PPL）的外科治疗经验.方法 回顾性分析1980年12月至2005年12月25年间诊治的63例PPL患者的临床和随访资料,其中二尖瓣位34例,主动脉瓣位29例,全部行再次心脏瓣膜置换术.分析PPL的诊断方法和临床分型以及术后早、晚期死亡率、死亡原因和并发症等.结果 围术期发生并发症11例（17.5%）,死亡5例（7.9%）.58例中随访55例,失访3例,晚期死亡5例;长期生存50例,心功能均恢复至Ⅰ～Ⅱ级, 超声心动图随访未发现PPL复发.结论 应重视PPL的病因学、病理生理学以及诊断方法和临床分型的研究.临床中一旦诊断明确,再次心脏瓣膜置换术是治疗PPL确实有效的方法.

人工心脏瓣膜质量及安全性评价

介绍人工心脏瓣膜质量与安全性评价试验的原则及方法。

人工瓣膜置换治疗重症心脏瓣膜病的临床研究

目的:分析在人工瓣膜置换术中行房颤双极射频消融术对重症心脏瓣膜病的临床疗效及安全性。方法:选取在我院接受治疗的90例合并房颤的重症心脏瓣膜病患者,随机分为试验组和对照组,每组45例,试验组施行瓣膜置换术的同时行房颤双极射频消融术,对照组仅进行人工瓣膜的置换,比较两组患者在术期表现情况、术后2年各时间段的窦性心律维持情况、右房径线和术后2年时的心脏彩超检查情况。结果:试验组在术期时的术后引流量为(479±204)mL,明显高于对照组的(369±189)mL;术后2年后的右房径线为(50.99±11.28)mm,小于对照组的(59.32±12.34)mm;同时术后2年时的窦性心律维持例数、左室射血分数和心功能≤Ⅱ级情况都较术前有较大改善,与对照组相比也有差异(均P<0.05)。结论:对重症心脏瓣膜病患者施行瓣膜置换术的同时行房颤双极射频消融术可以明显改善患者心功能,对房颤的复发也有一定的积极作用,安全可靠,值得在临床上推广。

再次心脏直视手术治疗人工瓣膜瓣周漏疗效分析

目的探讨因瓣周漏而再次行心脏直视手术的临床疗效。方法收集该院2004年1月至2010年12月因瓣周漏而再次进行瓣膜手术的27例患者,其中,男16例、女11例;年龄27～62岁,平均年龄(46.11±9.88)岁。其中二尖瓣置换术后瓣周漏11例;主动脉瓣置换术后瓣周漏10例;主动脉瓣、二尖瓣双瓣置换术后,二尖瓣瓣周漏2例;主动脉瓣瓣周漏2例;Wheat术后主动脉瓣瓣周漏1例;右瓦窦瘤修补并主动脉瓣替换术后瓣周漏1例;3例由感染性心内膜炎导致;3例为白塞病患者。结果患者术后左心房及心室较术前明显缩小,左心室射血分数与术前比较差异无统计学意义。术后早期2例发生了低心排综合征,死亡1例,早期病死率3.7%;另外1例经主动脉内球囊反搏(IABP)治疗恢复;术后再次开胸止血1例;少量瓣周漏1例。随访5个月至7年,2例再次发生瓣周漏(为白塞病患者)均接受第3次手术,其中死亡1例。其余患者无瓣周漏再发生,心功能分级提高,生活质量改善,无其他并发症发生。结论人工瓣膜瓣周漏再次手术如恰当掌握手术时机、术中加强心肌保护、保证准确的手术操作、加强围手术期处理,临床近、中期效果满意。但累及主动脉瓣的白塞病患者再次手术时单纯瓣膜置换效果较差。

重症心脏瓣膜病患者人工心脏瓣膜置换术术后预后影响因素分析

目的探讨重症心脏瓣膜病患者人工心脏瓣膜置换术后影响预后的危险因素。方法回顾性分析2014年1月~2016年12月于宝鸡市中心医院行人工心脏瓣膜置换术的200例重症瓣膜病患者的临床资料,分析影响患者术后预后的危险因素。结果 200例患者术后均定期随访,平均随访时间为(18.2±6.7)个月,其中死亡28例,存活172例。单因素分析结果显示,人工瓣膜置换术后,存活者的年龄、体重指数、心功能分级、术前合并糖尿病和肾病、原发病、术前心脏手术史、手术方式、体外循环时间、动脉阻断时间等与死亡患者差异有统计学意义(P<0.05)。Logistic多因素回归分析结果显示,年龄>60岁、体重指数<20 kg/m^2或>35 kg/m^2、心功能Ⅲ~Ⅳ级、术前合并糖尿病或糖尿病肾病、术前心脏手术史、体外循环时间≥160 min及动脉阻断时间≥120 min均是重症心脏瓣膜病患者人工瓣膜置换术后预后的影响因素(P<0.05)。结论重症心脏瓣膜病患者人工瓣膜置换术后的预后情况受多种因素的影响,临床上应针对这些危险因素采取积极有效的应对措施,以改善患者的预后情况。

热解碳人工心脏瓣膜材料表面改性研究

对氮离子注入热解碳及在热解碳表面离子束增强沉积钛氧化物薄膜进行了研究，采用Ｘ 光电子能谱仪，俄歇电子能谱仪测定了表面改性层的成份和价态，用四探针方法测定了表面电阻率，用接触角方法测定了材料表面能，用动态凝血时间及血小板粘附评价了表面改性层的血液相容性。研究表明，热解碳经表面Ｎ＋ 离子注入后有碳氮化合物形成，其血液相容性有所改善，而采用离子束增强沉积合成ＴｉＯ２－ ｘ薄膜则使热解碳血液相容性获得了显著改善。

人工心脏瓣膜置换术后瓣周漏的外科治疗

目的:报告4例主动脉-左室隧道(ALVT)的外科治疗经验。方法:3例ALVT的主动脉开口位于右主动脉窦上,1例位于左主动脉窦上。合并主动脉瓣关闭不全3例,房间隔缺损(ASD)1例,肺动脉瓣狭窄(PS)1例,左冠状动脉-右房瘘1例。隧道主动脉开口应用补片修补1例,直接缝合3例。同期施行主?..

人工心脏瓣膜置换术后感染性心内膜炎的外科治疗

目的探讨人工心脏瓣膜心内膜炎(PVE)再次外科手术指征、手术时机和手术治疗要点。方法2000年2月至2005年7月,手术治疗PVE患者18例,回顾性分析其临床表现、治疗经过和预后情况。结果术后早期死亡3例(16.7%),死于中毒性休克1例,多器官功能衰竭2例。2003年以后手术的11例患者无手术死亡。术后发生呼吸功能不全6例,肾功能不全2例,经相应的处理治愈。随访15例,随访时间1个月至5年,PVE再次复发1例,经内科治疗无效,死于全身衰竭;其余14例患者均治愈,恢复正常工作;心功能Ⅱ级12例,Ⅲ级2例。结论PVE的外科治疗风险大,死亡率高,而正确掌握手术指征、把握手术时机、彻底清除感染组织和围术期正确应用抗生素是保障PVE再手术治疗成功的关键。

人工心脏机械瓣膜功能障碍再手术治疗30例分析

目的总结人工心脏机械瓣膜功能障碍再手术治疗的要点。方法对人工心脏机械瓣膜功能障碍再次手术治疗30例患者的临床资料作回顾性分析。结果两次手术间隔时间为22 d^16 a;心脏超声心动图检查提示人工心脏机械瓣膜功能障碍,分别为二尖瓣位18枚、主动脉瓣位7枚、三尖瓣位5枚;均行人工心脏机械瓣膜替换,急诊手术8例、择期手术24例;死亡4例,均为急诊手术者。结论对人工心脏机械瓣膜功能障碍患者均应行人工心脏机械瓣膜替换,并强调及早手术治疗。

兔体内细菌对人工心脏瓣膜的粘附及清除研究

目的探讨细菌在兔体内对人工心脏瓣膜材料的粘附情况及机体对细菌的清除能力。方法将H-胸腺嘧啶3脱氧核苷H-TDR标记的表皮葡萄球菌菌液等量分别与人工心脏瓣膜材料涤纶、热解碳、聚四氟乙烯植入日本长耳白3兔双侧腹膜后间隙,观察术后1、3、5、7天细菌在体内对不同材料的粘附。将球菌在体外粘附于不同人工心脏瓣膜材料,植入腹膜后间隙,观察和比较不同时间兔对已粘附在不同材料上球菌的清除能力。将人工心脏瓣膜材料植入腹膜腔,同时经静脉注入表皮葡萄球菌菌液造成菌血症或败血症,比较细菌对腹膜腔内不同材料的粘附情况。结果当将细菌与材料一起放入兔体内,细菌对材料粘附在第3天、第5天最多。对涤纶的粘附较强P<0.01。热解碳在第5天、第7天的细菌粘附明显增强,与聚四氟乙烯相比差异有显著性P<0.05。兔对材料上粘附细菌的清除能力以3天内最快,7天取出材料作细菌培养,仍有细菌生长。静脉注入表皮葡萄球菌产生菌血症或败血症,腹膜腔内生物材料的细菌培养阳性率以第5天、第7天最多,涤纶细菌培养阳性率最高。结论在机体内,同一种细菌对不同的人工心脏瓣膜材料有不同粘附能力,机体对不同材料上粘附细菌的清除能力不同,不易完全清除材料上粘附的细菌。

新型人工机械心脏瓣膜疲劳磨损实验研究

为检验新型瓣膜的疲劳磨损特性,采用 TH-2200型人工心瓣疲劳寿命测试仪对聚甲醛瓣叶的双叶心脏瓣膜进行加速疲劳实验,并对疲劳后的瓣膜进行扫描电镜检测,发现该瓣膜经4＆#215;108次疲劳测试后,瓣环无明显磨损,瓣叶转动灵活,心瓣正常工作,但在瓣环枢轴坑的部分位置发现少量粘附的聚甲醛颗粒,尺寸约0．1~1μm,瓣叶总磨损率为0．681％.虽然新型瓣膜疲劳实验证明了瓣膜结构设计合理,能够满足国家标准要求的疲劳寿命,但是仍需要对瓣叶材料表面进行处理,进一步提高瓣叶的耐磨性.