二尖瓣形态对经导管缘对缘修复术前后血流动力学的影响：基于降阶模型的个性化预测研究

推荐：本研究针对经导管缘对缘修复术（TEER）后血流动力学预测的临床挑战，通过计算流体力学（CFD）与几何分析相结合，开发了整合二尖瓣形态参数（如瓣口-瓣环面积比IA和瓣口取向指数IO）的降阶模型（ROM）。结果显示，该模型能精准预测跨瓣流量和压力梯度（平均误差<1%），为TEER术前规划提供了个性化模拟工具，显著提升干预效果预测的准确性。

　　

心脏瓣膜疾病是威胁人类健康的重要问题，其中二尖瓣反流（MR）尤为常见。对于无法耐受传统手术的高风险患者，经导管缘对缘修复术（TEER）已成为关键治疗手段。然而，TEER术后血流动力学效果难以预测，可能导致残余反流或医源性狭窄等不良结局。现有三维计算流体力学（CFD）模型虽能提供精确模拟，但计算成本高昂，难以临床常规应用。

德国柏林夏里特医学院德国心脏中心（Deutsches Herzzentrum der Charité）的研究团队通过结合CFD仿真与几何分析，系统研究了二尖瓣形态对TEER术前术后血流动力学的影响。他们发现，除瓣口面积外，瓣口-瓣环面积比（I_A）和瓣口取向指数（I_O）是决定跨瓣流量和压力梯度的关键形态参数。基于此，团队开发了可整合于集总参数模型（LPM）的降阶模型（ROM），其预测结果与CFD仿真高度吻合（流量和压力梯度差异分别<1%和13%）。这项发表于《Computers in Biology and Medicine》的研究，为TEER术前规划提供了高效可靠的个性化预测工具。

研究采用10例TEER患者的经食道超声心动图（TEE）数据，通过三维重建获取早期舒张期（术前/术后）和收缩期反流状态的二尖瓣几何形态。关键技术包括：1）自动化三维解剖瓣口面积（AMVOA）计算方法；2）基于CFD的多压力梯度血流模拟；3）瓣口形态参数（I_A、I_O、紧凑度指数I_C）量化；4）形态-血流动力学参数回归分析。

研究结果部分：

1. 二尖瓣瓣口面积：术后舒张期AMVOA中位数降低66%（4.7→1.6 cm²），与临床三维平面法测量值存在显著差异（术后高估33%）。

2. 形态参数特征：术后瓣口取向指数I_O显著增高（0.97 vs 术前0.86），表明TEER使瓣口更平行于瓣环平面；反流瓣口的紧凑度指数I_C最低（0.53），提示形态更不规则。

3. 血流动力学关联：I_A与流量系数c_∞呈强相关（R²=0.66），I_O的加入使模型解释力提升17%；I_A与压力梯度参数β呈负相关（R²=0.84）。

4. 模型验证：ROM预测的净压力梯度与临床峰值梯度差异显著（术后压力恢复仅20.8% vs 术前33.7%），证实形态变化对压力恢复的影响。

该研究首次建立了涵盖TEER术前术后全周期的二尖瓣血流动力学ROM方程，其创新性体现在：1）突破传统仅依赖瓣口面积的局限，引入形态参数；2）统一舒张期与反流状态的建模方法；3）实现TEE常规数据的个性化参数输入。临床转化后，该模型可辅助评估不同TEER方案对血流动力学的影响，优化器械选择与植入位置，从而降低术后并发症风险。未来需在更大队列中验证模型对复杂瓣膜形态（如多器械植入）的适应性，并探索与左心整体模型的整合应用。