随着人口老龄化及生活方式转变,瓣膜性心脏病发病率攀升如图1,人工机械心脏瓣膜需求日益增长。据世界卫生组织统计目前世界上有将近一半人死于心血管疾病,特别是瓣膜疾病人数逐年递增,我国目前心脏瓣膜病患者占总人口的 7%,而这仅仅是中国患者所患病人数的情况。可以看到人工心脏瓣膜成为了瓣膜治疗的必需品,促进了世界人民生活时间和质量的延长,同时通过研究人工心脏瓣膜的流体力学性能,本课题为以后的设计起到标志性的参考作用。
以人工心脏瓣膜的流体力学性能优化为突破口,必须充分考虑瓣膜的生物相容性、 流体动力学特性以及长期使用的耐久性等多个方面的因素。流体力学性能直接决定着瓣膜的工作性能和患者的生活质量,利用流体力学原理进行力学分析不仅可以反映出心脏瓣膜在不同生理条件下工作性能的优劣,在心脏收缩、舒张期间的压力变化情况,流速分布和湍流等特性方面都可通过流体力学原理来得到预测。有研究表明人工心脏瓣膜的材料选择和设计会影响流体力学性能。使用低摩擦系数材料可减小血液流动的能量损耗, 降低血栓形成的可能性,这对于提高人工心脏瓣膜术后的治疗效果有很大作用。从人工心脏瓣膜的流体力学性能入手,对其装配方法进行优化设计,在一定程度上能够提升人工心脏瓣膜的临床安全性及可靠度,有助延长于患者生命,促进医疗技术发展。