目的:实现不同国产自膨式人工瓣膜的计算机模型并虚拟植入0型二叶式主动脉瓣（BAV）狭窄患者模拟方法，并探索该方法指导临床经导管主动脉瓣置换（TAVR）制定术前策略的可行性。方法:利用参数化建模方法构建国产不同制造商的自膨式人工瓣膜计算机模型，建立虚拟人工瓣膜模型数据库。筛选于我院经TAVR治疗的三例0型BAV严重狭窄伴钙化患者，基于其术前心脏CT造影影像进行三维模型重建。定量化分析主动脉根部解剖结构，选择并比较三款产品虚拟置入的潜在锚定效果及冠脉闭塞风险等差异，及拟选定瓣膜型号不同植入深度的潜在瓣周漏风险差异。结果:共创建12个不同规格人工瓣膜计算机模型，以适当的个体化瓣环参数压缩比为依据，选择潜在匹配的人工瓣膜型号。三款瓣膜模型（沛嘉26号、微创27号、启明26号）均可实现封堵且无冠脉闭塞风险（三例左右冠脉开口高度均>14.0 mm）。但扩张的升主动脉，造成顶部瓣架均未形成锚定，选择适当高压缩比的人工瓣膜以增强瓣环及瓣叶层面锚定效果。人工瓣膜的高位植入可减少冠窦联合处的瓣周漏风险。临床TAVR术采用高位植入，术后结果表明峰值压差显著下降且反流小。结论:对于0型BAV，两窦联合处高，且大弯侧两窦联合点高度显著高于小弯侧，宜高位且往小弯侧倾倒的植入策略。TAVR术前虚拟置入方法是可行的，并提供了一种直观地评估方法，但更精准、高效的系统仍待进一步开发，以期应用于临床常规术前评估。

目的:建立心脏瓣膜置换术后急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）的风险预测模型并进行验证。方法:选择2016年1月1日至2021年12月31日在徐州市中心医院接受心脏瓣膜置换术的患者为研究对象，采用Logistic回归模型筛选患者发生AKI的独立危险因素，并建立列线图预测模型。采用受试者工作特征曲线（ROC曲线）、校准曲线及决策曲线分析法（DCA）对预测模型进行验证。结果:共619例心脏瓣膜置换患者入选本研究，其中术后发生AKI 74例（11.95%）。多因素Logistic回归分析结果显示，高龄（ OR=3.826，95% CI 2.267~6.458）、合并高血压（ OR=2.376，95% CI 1.162~4.861）、体外循环时间延长（ OR=1.049，95% CI 1.024~1.074）、血白细胞计数升高（ OR=1.066，95% CI 1.027~1.106）、血小板计数降低（ OR=0.994，95% CI 0.990~0.997）及淋巴细胞比例降低（ OR=0.873，95% CI 0.774~0.985）是心脏瓣膜置换患者术后发生AKI的独立危险因素。列线图预测模型的内部及外部验证，ROC曲线结果显示，建模组ROC曲线下面积为0.868（95% CI 0.817 ~ 0.919），验证组ROC曲线下面积为0.857（95% CI 0.773 ~ 0.941），预测模型区分度良好；校准曲线结果提示建模组和验证组 P值分别为0.932和0.424，预测模型校准度较高；决策曲线提示预测模型具有临床有效性。 结论:心脏瓣膜置换术后AKI风险预测模型具有良好的预测效能，可有效评估AKI的风险。

目的:探讨基于超声数据三维(three-dimensional，3D)建模打印胎儿心脏三种方法的可行性、准确性及其在不同胎儿心血管结构展示中的价值。方法:选取2019年1-12月于空军军医大学唐都医院超声医学科进行胎儿心脏检查的胎儿93例，其中心脏正常83例，心脏畸形10例。利用空间-时间相关成像技术(spatio-temporal image correlation，STIC)采集胎儿超声心动图容积数据。采用血流建模、血池建模和空腔建模三种方法对93例胎儿心脏进行3D建模，利用光固化3D打印技术打印实体模型。比较3D数字模型及打印模型上的测值和相对应的在胎儿超声心动图图像上的测值，评估三种建模方法的可行性和准确性。结果:多普勒血流图像数据建模的胎儿心脏血流模型真实呈现了细小血管的畸形及走向；利用血池建模3D打印模型可直观呈现出心脏及大血管的畸形结构；空腔建模3D打印模型可准确呈现瓣膜及结构缺损部位。Bland-Altman分析显示，不论是正常还是心脏畸形胎儿相关指标超声测值与数字建模和3D打印模型测值一致性良好，其中正常胎儿心脏左室和右室长径的超声图像测值[(15.3±1.9) mm，(13.2±1.9)mm]与其空腔建模的数字模型[(15.1±1.9) mm，(12.9±1.9)mm]和3D打印模型[(15.1±1.9)mm，(13.0±1.9)mm]测值比较，差异均无统计学意义( P>0.05)。操作者内和操作者间一致性良好。 结论:血流建模、血池建模和空腔建模三种方法在不同种类胎儿心脏畸形结构展示方面各有优势，应从中选择合适的建模方法进行3D建模打印，弥补单一建模方式的局限性。三种建模方法所得数字模型与3D打印模型及超声心动图参数测值一致性及重复性较好。

心脏瓣膜生物力学是一个迅速发展的、与临床高度相关的研究领域.已知大多数瓣膜疾病都源于生物力学改变,无创成像方式的出现,使评估和研究这些病变原理和治疗方法的技术取得了重大进展.计算机建模、体内外建模技术推动了研究人员更好地理解心脏瓣膜的生物力学、病理学和介入治疗学.其中,体外建模技术更是一种可供临床转化研究的前景巨大的技术,它在计算机建模和体内建模的基础上更加深入的研究瓣膜生物力学.

背景:当前心脏瓣膜手术所用的人工瓣膜有生物瓣膜和机械瓣膜,生物瓣膜瓣架的设计与加工决定了生物瓣膜的造型,从而决定了生物瓣膜的使用寿命.目的:根据空间几何方程构建出不同的瓣叶及瓣架模型,通过对比不同瓣叶及瓣架的变形及应力分布情况,获得一种较为合理的瓣架模型,再通过3D打印技术得到实体模型.方法:根据心脏瓣叶和瓣架的几何模型和数学模型绘制出抛物与椭圆2种心脏瓣架模型,用三维建模对心脏瓣膜瓣架建模,通过双向流固耦合分析研究瓣架在血液流场中的受力及变形.选择心脏瓣膜支架的打印方式和合适的打印材料,实现心脏瓣膜瓣架的3D打印成型.结果与结论:抛物瓣架与椭球瓣架的变形、最大主应力和最大剪切应力的分布规律相同,椭球瓣架的变形和所受应力都大于抛物瓣架,最大主应力和最大剪切应力都主要集中在瓣架与瓣叶结合的部分,瓣架的总变形、最大主应力和最大剪切应力都随着瓣架直径的增大而减小.

三尖瓣关闭不全(TR)是较为常见的心脏瓣膜疾病,其发病率高,治疗难度大.近年来,经导管三尖瓣置换术(TTVR)已成为目前心脏介入治疗TR的主要方式之一.但由于三尖瓣是空间立体结构,具有复杂的瓣下结构,病变多样化,传统的经食管超声和CT分析都具有一定的局限性.随着心血管三维(3D)打印技术的不断发展,可以利用3D打印的心脏模型提供更多传统影像学检查难以显示的丰富信息.近年来三尖瓣的数字化建模及3D打印方法取得了实质性的进展和突破,已成为TTVR围手术期评估的重要方法和手段.本综述着重就3D打印在TTVR术中应用的现状、研究进展以及未来发展方向进行了阐述.

随着三维超声的发展,基于超声数据的3D打印技术逐渐应用于心血管疾病诊断和治疗中,其通过获取图像、建模及实体打印三个步骤,将三维超声图像转换为实体模型.3D打印技术应用前景广阔,打印具有生物活性的组织或结构直接应用于人体是未来的发展方向.目前基于超声数据的3D打印技术在心脏方面主要应用于左心耳封堵术、瓣膜性心脏病及先天性心脏病三个方面,有助于术前评估、模拟手术、医疗装置设计、血流动力学模拟及医学沟通教育.本文就基于超声数据的3D打印技术在心脏领域的应用进展进行综述.

背景:近年来,建模仿真技术作为一种有效的测试研究手段在军事演练、工业试验及医疗检测等众多领域得到了越来越多的信赖和应用,其中以医疗心血管系统为例就汇集众多的学科及行业人员加入了该方面研究.目的:通过对相关论文的分析和总结,提供较为全面的心血管系统仿真介绍及方法参考.方法:以"心血管系统,建模仿真,心脏模型"和"cardiovascular system,modeling simulation,the heart model"为检索词进行查找,应用计算机在PubMed数据库、维普科技期刊全文数据库和中国知网-期刊论文库中检索1974年至2018年与心血管建模仿真相关应用的相关文章,对心血管系统建模方法、系统仿真分类种类以及近年来心血管建模仿真在冠心病、心瓣膜病、心力衰竭、高血压病、心肌梗死等心血管疾病中的应用进行了概括性总结,进而对心血管后续研究发展进行了展望和预测分析.结果与结论:①根据临床、医学教学及科研需求整理总结包括:冠状动脉循环系统的血流动力学模型,对冠心病情况下的冠状动脉循环系统进行仿真,解决了创伤性破坏及价格昂贵的问题;对冠心病的早期诊断和治疗具有重要意义;②二尖瓣三维仿真模型分析了二尖瓣的应力分布,在几何结构上体现更为精细,可以辅助完善治疗方案,间接降低手术风险;③心血管系统着重分析研究较多的电网络模型报道,对心血管系统疾病中的临床分析和诊断具有一定的辅助作用;④人体左心室的三维有限元力学模型的建立,对心肌梗死病变情况下电兴奋传播和心肌梗死病变进行仿真,可以指导临床分析验证;⑤通过心血管系统建模仿真全面总结,有助于进一步增进对心血管疾病机制的认识,同时对心血管疾病的预防、辅助诊断和临床治疗也具有重要意义.

目的 探讨应用三维(three dimensional,3D)打印技术构建心脏瓣膜病术前主动脉根部模型的可行性.方法 前瞻性入选术前接受CT检查且拟行主动脉瓣置换术的患者8例,其中6例的主动脉疾病手术指征为主动脉瓣重度狭窄(2例合并主动脉瓣二叶式畸形),1例为人工生物瓣置入术后瓣膜失功能,1例为主动脉根部瘤合并主动脉瓣反流.CT扫描均使用前瞻性心电门控采集,将患者收缩期CT图像导入Mimics?、3-matic、Magics?、Freeform?等医学三维图像建模及编辑软件,逐一进行疾病三维模型的构建,并打印出实物模型.结果8例患者的主动脉疾病模型均成功构建,模型质量满意,有3例模型得到了手术验证.患者中位年龄为74岁(52～82岁),三维建模的中位耗时为4.5 h(3.0～5.5 h),3D打印的中位耗时为5 h(5～9 h),中位材料成本为3050元(2600～9700元).结论 应用3D打印技术构建心脏瓣膜病术前主动脉根部模型是可行的.

背景:心脏瓣膜病的治疗手段主要为心脏瓣膜置换术.与开胸手术比较, 以经导管主动脉瓣置换术为代表的介入式换瓣手术具有创口小、恢复快的特点.目前国内经导管主动脉瓣置换术的应用范围仍较小, 研究主要在患者术后的生理条件变化, 少有对经导管主动脉瓣模型本身的分析.目的:探究经导管主动脉瓣变形特点和应力分布, 验证其工作性能.方法:建立包括主动脉瓣、血管壁、血液和支架的经导管主动脉瓣有限元几何模型和数学模型, 采用浸没边界法进行流固耦合分析, 计算有效开口面积指数进行实验对比, 验证模型的工作性能.结果与结论: (1) 经导管主动脉瓣在血液冲击过程中, 瓣叶变形最大且存在卷曲, 最大变形处发生在瓣叶自由边1/4处和3/4处; (2) 经导管主动脉瓣模型等效应力最大处在支架上, 但其变形较小, 瓣叶应力集中位置在自由边卷曲明显处和缝合边与支架接触的缝合点上, 是容易发生瓣叶破坏的位置; (3) 经脉动流实验验证, 模型变形过程和有效开口面积均与实验结果接近, 所建模型合理有效.