人工生物瓣膜流固耦合分析

马雪洁， 杜亚伟， 张黎楠， 侯增涛， 叶新

1 广东科学技术职业学院，广州市，510640

2 中国科学院深圳先进技术研究院转化医学研究与发展中心，深圳市，518055

人工生物瓣膜流固耦合分析

【作 者】马雪洁1， 杜亚伟2， 张黎楠2， 侯增涛2， 叶新2

1 广东科学技术职业学院，广州市，510640

2 中国科学院深圳先进技术研究院转化医学研究与发展中心，深圳市，518055

该文构建一种人工生物瓣膜模型和血液流体模型，利用罚函数法建立瓣膜与血液间的耦合，利用ANSYS软件分析心循环下人工生物瓣膜力学特性。分析结果表明，应力集中于缝合边与结合边交界处，此种瓣膜应力分布均匀。同时，瓣膜完全开启时间与实际测量数据吻合，血液流速峰值在生理范围内。该模型为提供更加真实心循环下瓣膜力学特性打下基础，为下一步优化设计人工生物瓣膜提供便利。

人工生物瓣膜；力学性能分析；流固耦合分析

0 引言

从工程学角度而言，人的心脏恰似血泵，而心脏瓣膜则是导致血液循环流动的单向阀。血液在心脏内只能从心房流向心室，从心室流向动脉，而不能倒流，这是由于心脏瓣膜只能朝一个方向开启，从而控制血液流向。人体心脏瓣膜一旦发生病变就会危及生命。常见的心脏瓣膜病主要有瓣膜狭窄或瓣膜关闭不全。换瓣手术是治疗方法之一。

人工心瓣主要有机械瓣与生物瓣两类。机械瓣是以流体动力学为依据，在生理学及医学上模拟天然心瓣的一种机械装置。机械瓣场的流型接近于人体心脏瓣膜的中心流型，跨瓣压差、湍流剪应力较低，但血栓栓塞率比生物瓣高，且植入后需作终生抗凝治疗。……