在开源有限元仿真框架中模拟房室瓣反流的经导管治疗

目的：经导管缘对缘修复术和瓣环成形术装置越来越多地用于治疗二尖瓣反流，然而它们的力学效应和相互作用仍然知之甚少。本研究旨在建立一个开源有限元建模框架，用于模拟患者特异性的二尖瓣修复，并评估经导管缘对缘修复术、瓣环成形术以及联合策略如何影响瓣叶对合和瓣膜力学。方法：在FEBio中建模并部署了四种G4 MitraClip几何形状，以捕捉在生理加压下的瓣叶抓取和随后的夹子-瓣叶运动。通过位移控制的边界条件减少瓣环周长来模拟CardioBand瓣环成形术，并使用离散节点约束来模拟Mitralign缝合瓣环成形术。对脱垂和瓣环扩张病例进行了仿真。量化了瓣膜功能（反流口面积）、对合/接触面积以及瓣叶应力和应变分布。结果：在脱垂病例中，经导管缘对缘修复术恢复了对合但增加了瓣叶应力，而带环和缝合瓣环成形术产生了不同的瓣膜形态，且应力分布较低。在扩张病例中，单独使用经导管缘对缘修复术会留下残余反流，而瓣环成形术改善了对合。联合经导管缘对缘修复术和带环瓣环成形术最小化了反流口面积，最大化了接触面积，并相对于单独经导管缘对缘修复术降低了应力，尽管应力仍高于单独瓣环成形术。结论：本研究建立了一个可重复的开源有限元建模框架，用于模拟经导管缘对缘修复术和瓣环成形术修复，并具有扩展到二尖瓣之外的潜力。通过量化经导管缘对缘修复术、缝合瓣环成形术、带环瓣环成形术及其组合的力学权衡，该方法凸显了虚拟修复在指导患者选择和优化手术规划方面的潜力。