原发性二尖瓣反流经导管二尖瓣修复的全心流体-结构相互作用模型

《Annals of Biomedical Engineering》：A Whole-Heart Fluid–Structure Interaction Model for Transcatheter Mitral Valve Repair in Primary Mitral Regurgitation

　　

摘要

目的

由腱索断裂引起的一原发性二尖瓣反流（MR）会导致急性容量超负荷和左房压力升高。经导管缘对缘二尖瓣修复（TMVr）器械可有效减少MR，但其对整体心脏力学和舒张期充盈的影响仍难以预测。本研究通过扩展先前开发的全心模型来表示腱索断裂和缘对缘修复，并量化其结构与血流动力学后果，为TMVr构建了一个全心流固耦合（FSI）框架。

方法

基于心脏CT影像的三维FSI心脏模型被用于模拟三种情况：健康基线、腱索断裂引起的MR以及TMVr术后状态。浸没有限元-差分方法（IFEMD）实现了血液流动、瓣膜动力学和心肌收缩的全耦合模拟。血流动力学指标，包括反流分数（RF）、左房压力（LAP）、每搏输出量（SV）、每搏功（SW）以及压力-容积关系，均与临床参考数据进行了对比。

结果

腱索断裂导致中至重度MR（RF=38%），并使左房V波振幅加倍，与临床观察结果一致。TMVr后，腱索断裂产生的中央反流喷射被消除，RF降至21%，LAP恢复至接近基线水平。然而，双瓣口配置产生了双高速流入喷射并降低了舒张期充盈。

结论

该修复方法有效减少了反流和房室压力，同时也影响了舒张期充盈和心室输出。这些发现强调了在评估TMVr疗效时同时评价反流减少程度和流入特征的重要性，并展示了患者特异性计算建模在手术规划和优化方面的潜力。