【摘 要】
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右心室双出口（Double outlet right ventricle,DORV）是一种复杂的紫绀型先天性心脏病,其主要表现为主动脉和肺动脉完全或大部分起源于右心室,室间隔缺损（Ventricular septal defect,VSD）是左心室唯一的出口。其主要的治疗方法是DORV矫治术,即使用牛心包补片建立VSD至主动脉瓣口的心室内隧道（Intraventricular tunnel,IVT
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（11772015）； 北京市医院管理局临床医学发展专项资金项目（XMLX201845）；
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右心室双出口（Double outlet right ventricle,DORV）是一种复杂的紫绀型先天性心脏病,其主要表现为主动脉和肺动脉完全或大部分起源于右心室,室间隔缺损（Ventricular septal defect,VSD）是左心室唯一的出口。其主要的治疗方法是DORV矫治术,即使用牛心包补片建立VSD至主动脉瓣口的心室内隧道（Intraventricular tunnel,IVT）。目前,使用传统的补片（圆形、椭圆形、槽口形）建立IVT后,有的患者会出现补片撕裂及扭曲等现象,引发残余瘘及左右心室流出道梗阻等并发症,影响左右心室的射血功能。因此,本研究设计了一种模块化补片,用有限元数值模拟的方法,来分析不同形状的二维补片结构构成三维IVT所引起的不同生物力学表现,为制定更合理的个性化IVT补片的手术方案提供科学理论依据。本文的主要研究内容及方法:（1）基于患者的CT图像,建立理想化的参数化心肌模型。根据补片的周长与缝合缘的长度相等的原则,建立传统补片模型（10组）和模块化补片模型（6组）。采用结构力学的方法模拟DORV矫治术的手术过程,获取缝合缘最大应力、IVT体积。对计算得到的16组IVT模型进行血流动力学分析,获取IVT两端的压差（△P）及血流速度参数,探究不同形状的补片对IVT的力学影响。（2）根据患者的主动脉瓣口直径大小7.5 mm、9.75 mm及12 mm,分别建立了A、B及C型3个不同年龄儿童的理想化的参数化心肌模型。根据上述三种理想化IVT模型建立转弯部分不同菱形长短轴之比的18组补片结构。通过有限元数值模拟的方法模拟DORV矫治术的手术过程及预后结果,获取缝合缘最大应力、IVT体积、△P及血流速度等参数,探究模块化补片转弯部分菱形长短轴比对IVT的影响趋势。研究结果表明:（1）不同形状补片构成的三维IVT模型中,传统补片的应力集中于缝合缘拐角处,模块化补片应力集中在菱形锐角边的缝合处。传统补片中,圆形补片的中下游部分出现补片内折现象,易造成左心室流出道梗阻。其余9组模型在VSD两侧均出现冗余现象,其中槽口形长短轴比为0.5:1的补片形成IVT的体积变化率最小;缝合缘最大应力相对较小,为3.224 MPa;且△P是最小的,为3.92 mm Hg;同时IVT内峰值血流速度是最小的;不易发生左心室流出道梗阻,是传统补片中缝合效果较好的一组模型。模块化补片中缝合缘应力呈现先减小后增大的趋势,其中长短轴比为1:0.15的应力最小,为3.121 MPa;其体积变化率较小;其△P最小为3.66 MPa;且IVT内峰值血流速度最小;是模块化补片中缝合效果较好的,且优于传统补片中槽口形0.5:1的补片。（2）与传统补片相比较,模块化补片可以改善三维IVT的结构,呈现出良好的生物力学性能。随着长短轴比值的增加,A型、B型及C型的最大应力、△P均呈现逐渐下降的趋势;A型和C型的体积呈现减小趋势,B型呈现先减小后增大的趋势。A型补片长短轴比增长为1:0.225时,其缝合缘应力为1.42 MPa,体积变化率为26.7%,△P=8.07 mm Hg,血流流速为1.602 m/s;B型补片长短轴比增长为1:0.15时,其缝合缘应力为1.446 MPa,体积变化率为5.2%,△P=4.46mm Hg,血流流速为1.195 m/s;C型补片长短轴比增长为1:0.125时,其缝合缘应力为1.59 MPa,体积变化率为35.2%,△P=4.88 mm Hg,血流流速为1.260 m/s。A型、B型、C型在上述比例之后,随着长短轴比值的增加,其各项生物力学参数的变化率均小于5%,且出现涡流的几率大大减小。结论:相较于传统补片,模块化补片可以改善三维IVT的结构,明显降低了缝合缘应力、减小对右心室的侵占、降低△P及IVT内的血流速度,呈现出良好的生物力学性能。综合A、B和C型的18组模型的结果,当转弯部分补片长短轴比增加为1:0.125后,缝合缘应力相对较小,对右心室的侵占较小,△P的变化率均低于5%,且IVT入口处的涡流逐渐减小,缝合效果较好,可以降低术后并发症和二次手术的发生率。
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