腱索结构参数变化对模拟房室瓣关闭的影响

在房室瓣有限元模拟中，已有多种方法用于建模腱索几何形状。遗憾的是，当前的“功能性”腱索几何形状缺乏足以辅助临床决策的保真度。本工作旨在（i）通过考虑分支结构提高合成腱索几何形状的保真度，（ii）明确腱索几何形状如何影响房室瓣关闭的有限元模拟。我们在 3D Slicer 的 SlicerHeart 扩展中开发了一种开源方法来构建合成腱索几何形状。生成的几何形状随后用于 FEBio 有限元模拟房室瓣功能，以评估腱索几何变异对瓣膜行为的影响。通过功能和力学指标进行评估。研究发现，改变典型二尖瓣的腱索几何形状会导致临床相关的瓣膜指标和瓣膜力学发生变化。具体而言，横截面积对瓣膜关闭指标影响最大，其次依次为腱索密度、长度、半径和分支。随后我们利用这些信息，通过改变另外两种几何形状（环扩张二尖瓣和三尖瓣）的腱索几何形状，展示了新工作流的灵活性，从而改进有限元预测。本研究提出了一种灵活的开源方法，用于生成具有真实分支结构的合成腱索；并建立了腱索几何形状与瓣膜功能/力学指标之间的关系。这一研究贡献丰富了我们的开源工作流，使有限元模拟更接近患者特异性临床应用。