脉动流

应用PIV研究不同瓣叶形状的主动脉双叶机械心脏瓣膜的流场特性

双叶机械主动脉瓣产生的非生理性流动模式与瓣膜置换术后的血栓栓塞密切相关。研究不同瓣叶形状如何影响此类瓣膜的流场特性有助于优化瓣叶设计，以改善血流动力学性能并减少术后并发症。本研究利用临床CT影像数据创建了真实的主动脉根部硅胶模型，建立了体外脉动流系统来模拟周期性血流。采用粒子图像测速技术捕捉直瓣叶和弯瓣叶双叶机械主动脉瓣下游周期性流场，分析瓣叶形状对速度分布、涡流动力学、粘性切应力（VSS）和雷诺切应力（RSS）的影响。结果表明弯曲瓣叶减少了对主动脉窦的冲击，减轻了高速度造成的内皮细胞损伤。弯曲瓣叶设计还能增加有效流通面积，防止血液停滞，降低凝血因子的局部浓度，从而降低血栓形成的风险。直瓣和弯瓣的最大VSS分别为1.93 N/m 2 和1.87 N/m 2 ，而RSS分别达到152 N/m 2 和118 N/m 2 。弯曲瓣叶可最大限度地减少湍流切应力对血细胞的影响，减少血小板活化并降低血栓栓塞的发生率。优化瓣叶曲率为增强双叶机械主动脉瓣的血流动力学性能提供了一种有希望的途径。弯曲设计也可能更适合老年患者或心脏射血能力降低的患者，从而改善手术效果和康复。