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临床上大动脉调转术后主动脉瓣关闭不全患者的CT图像与正常人相比，存在心室流腔角度和瓣膜倾斜角度;对主动脉瓣关闭不全且心室流腔角度存在的患者进行瓣膜置换时可以考虑瓣膜的旋转角度。本文主要研究心室流腔角度和瓣膜位姿(瓣膜倾斜角度、瓣膜旋转角度)对主动脉瓣的影响，探讨其生物力学机理。这将为大动脉调转术、瓣膜置换手术等临床手术制定合理的手术规划提供科学依据。
研究内容:
(1)二维流固耦合研究。建立A、B、C、D、E五个主动脉根部理想化二维模型，其中模型A为参考模型，心室流腔角度和瓣膜倾斜角度均为0度，模型B、C的心室流腔角度分别为16.5度和30度，瓣膜倾斜角度均为0度;模型D、E的心室流腔角度分别为16.5度和30度，瓣膜倾斜角度分别为16.5度和30度。在模型入口处施加随时问变化的左心室压力和流量边界条件，出口处设置随时间变化的主动脉压力。从计算结果中提取瓣膜的流场速度、切应力、位移等参数，研究心室流腔角度和瓣膜倾斜角度对主动脉瓣的影响。
(2)体外脉动流实验研究。制作心室流腔角度分别为0度、16.5度和30度的主动脉根部实物模型，瓣膜旋转角度分别为a(心室流腔角度对准其中一个瓣叶)和b(心室流腔角度对准两个瓣叶之间接触的位置)，安装模型和生物瓣，心输出量为2-7L/min的情况下进行脉动流测试，测试10次取平均值。实验后得到瓣膜在不同心输出量下的跨膜压差、返流比和有效开口面积，研究心室流腔角度和瓣膜旋转角度对主动脉瓣的影响。
(3)计算流体力学模拟研究。使用实验中获得的心输出量为5L/min时的瓣膜开口面积数据，建立A、B、C、D、E五个理想化三维模型，模型尺寸、心室流腔角度和瓣膜旋转角度均与脉动流实验中相对应。其中模型A的心室流腔角度为0度;模型B、C的心室流腔角度分别为16.5度、30度，瓣膜旋转角度为a;模型D、E的心室流腔角度分别为16.5度、30度，瓣膜旋转角度为b。左心室侧入口处设置流速值为1.5m/s，主动脉侧出口处设置压力值为110mmHg。从计算结果中提取流速、壁面切应力、压力、跨膜压差等参数研究心室流腔角度和瓣膜旋转角度对主动脉瓣的影响。
研究结果:
(1)二维流固耦合计算所得到的结果均与文献中一致且速度值符合生理情况。模型B、C、D、E的瓣膜返流增加，尤其模型C拥有较大的返流速度和返流分布区域。切应力主要集中于瓣膜的腹部至根部的区域;与模型A相比，模型C在瓣环处的切应力相对变化最大为.37.6％;模型D和模型E在瓣膜根部的切应力值分别为模型A的3.7倍和2.9倍:模型E在窦管交界处的切应力增大的幅度最大，其次是模型D。心室流腔角度增大，瓣叶顶点处的位移减小。模型B和C的瓣环直径分别增加2.6％和3.99％，窦管交界直径分别增加1.92％和1.15％。
(2)脉动流实验结果:无论瓣膜旋转角度为a还是b的情况下，0度模型的跨膜压差最小、有效开口面积最大。瓣膜旋转角度为a时0度模型的返流比最小;瓣膜旋转角度为b的情况下，当心输出量为2-4L/min时，30度模型返流比较小;当心输出量为5-7L/min时，0度模型的返流比较小。心室流腔角度为16.5度时，a、b两种瓣膜旋转角度下的跨膜压差、有效开口面积和返流比的相对变化最大分别为5.48％、3.79％和19.71％;心室流腔角度为30度时相对变化最大分别为7.67％、5.68％和14.83％。瓣膜旋转角度为a时的返流比的值均大于b。本实验中所得到的跨膜压差、返流比和有效开口面积的值均符合ISO-5840标准。
(3)流体力学模拟计算结果:与模型A相比，模型B、C、D、E的速度值相对变化分别为4.7％，7.84％，5.05％，7.84％;壁面切应力值相对变化分别为5％，-3.33％，6.67％，-6.67％;压力值相对变化分别为4.85％，8.48％，5.45％，8.18％。五个模型的流速、壁面切应力、壁面压力、瓣膜压力等在分布上均存在差异。仿真和实验所得到的跨膜压差值相近且变化规律相同。
研究结论:
心室流腔角度和瓣膜位姿均是影响主动脉瓣功能的重要因素。心室流腔角度的存在以及瓣膜倾斜角度的不同会对主动脉瓣以及主动脉根部的正常生理状况造成不良影响，在一定程度上加重主动脉瓣的关闭不全和返流现象。瓣膜旋转角度相同且心室流腔角度增大的情况下，不利于瓣膜的正常关闭。瓣膜旋转角度不同的情况下，主要影响瓣膜的返流比的值的变化。与瓣膜旋转角度相比，心室流腔角度对主动脉瓣相关参数的影响更为明显。
综上，以上研究成果均可作为大动脉调转术的术后恢复、瓣膜置换手术的术前规划的科学依据。心室流腔角度和瓣膜位姿不同的情况下，均可以改变主动脉瓣的相关功能参数，但是本研究中所得到的速度、跨膜压差、返流比、有效开口面积等均在合理范围内，因此对于出现30度以内的心室流腔角度并且相关指数在合理范围内的患者可暂时不予矫正，可先考虑通过瓣膜置换手术治疗主动脉瓣关闭不全，使得左心室功能逐渐恢复，并且进行瓣膜置换手术时可更多的考虑瓣膜旋转角度b。
研究内容:
(1)二维流固耦合研究。建立A、B、C、D、E五个主动脉根部理想化二维模型，其中模型A为参考模型，心室流腔角度和瓣膜倾斜角度均为0度，模型B、C的心室流腔角度分别为16.5度和30度，瓣膜倾斜角度均为0度;模型D、E的心室流腔角度分别为16.5度和30度，瓣膜倾斜角度分别为16.5度和30度。在模型入口处施加随时问变化的左心室压力和流量边界条件，出口处设置随时间变化的主动脉压力。从计算结果中提取瓣膜的流场速度、切应力、位移等参数，研究心室流腔角度和瓣膜倾斜角度对主动脉瓣的影响。
(2)体外脉动流实验研究。制作心室流腔角度分别为0度、16.5度和30度的主动脉根部实物模型，瓣膜旋转角度分别为a(心室流腔角度对准其中一个瓣叶)和b(心室流腔角度对准两个瓣叶之间接触的位置)，安装模型和生物瓣，心输出量为2-7L/min的情况下进行脉动流测试，测试10次取平均值。实验后得到瓣膜在不同心输出量下的跨膜压差、返流比和有效开口面积，研究心室流腔角度和瓣膜旋转角度对主动脉瓣的影响。
(3)计算流体力学模拟研究。使用实验中获得的心输出量为5L/min时的瓣膜开口面积数据，建立A、B、C、D、E五个理想化三维模型，模型尺寸、心室流腔角度和瓣膜旋转角度均与脉动流实验中相对应。其中模型A的心室流腔角度为0度;模型B、C的心室流腔角度分别为16.5度、30度，瓣膜旋转角度为a;模型D、E的心室流腔角度分别为16.5度、30度，瓣膜旋转角度为b。左心室侧入口处设置流速值为1.5m/s，主动脉侧出口处设置压力值为110mmHg。从计算结果中提取流速、壁面切应力、压力、跨膜压差等参数研究心室流腔角度和瓣膜旋转角度对主动脉瓣的影响。
研究结果:
(1)二维流固耦合计算所得到的结果均与文献中一致且速度值符合生理情况。模型B、C、D、E的瓣膜返流增加，尤其模型C拥有较大的返流速度和返流分布区域。切应力主要集中于瓣膜的腹部至根部的区域;与模型A相比，模型C在瓣环处的切应力相对变化最大为.37.6％;模型D和模型E在瓣膜根部的切应力值分别为模型A的3.7倍和2.9倍:模型E在窦管交界处的切应力增大的幅度最大，其次是模型D。心室流腔角度增大，瓣叶顶点处的位移减小。模型B和C的瓣环直径分别增加2.6％和3.99％，窦管交界直径分别增加1.92％和1.15％。
(2)脉动流实验结果:无论瓣膜旋转角度为a还是b的情况下，0度模型的跨膜压差最小、有效开口面积最大。瓣膜旋转角度为a时0度模型的返流比最小;瓣膜旋转角度为b的情况下，当心输出量为2-4L/min时，30度模型返流比较小;当心输出量为5-7L/min时，0度模型的返流比较小。心室流腔角度为16.5度时，a、b两种瓣膜旋转角度下的跨膜压差、有效开口面积和返流比的相对变化最大分别为5.48％、3.79％和19.71％;心室流腔角度为30度时相对变化最大分别为7.67％、5.68％和14.83％。瓣膜旋转角度为a时的返流比的值均大于b。本实验中所得到的跨膜压差、返流比和有效开口面积的值均符合ISO-5840标准。
(3)流体力学模拟计算结果:与模型A相比，模型B、C、D、E的速度值相对变化分别为4.7％，7.84％，5.05％，7.84％;壁面切应力值相对变化分别为5％，-3.33％，6.67％，-6.67％;压力值相对变化分别为4.85％，8.48％，5.45％，8.18％。五个模型的流速、壁面切应力、壁面压力、瓣膜压力等在分布上均存在差异。仿真和实验所得到的跨膜压差值相近且变化规律相同。
研究结论:
心室流腔角度和瓣膜位姿均是影响主动脉瓣功能的重要因素。心室流腔角度的存在以及瓣膜倾斜角度的不同会对主动脉瓣以及主动脉根部的正常生理状况造成不良影响，在一定程度上加重主动脉瓣的关闭不全和返流现象。瓣膜旋转角度相同且心室流腔角度增大的情况下，不利于瓣膜的正常关闭。瓣膜旋转角度不同的情况下，主要影响瓣膜的返流比的值的变化。与瓣膜旋转角度相比，心室流腔角度对主动脉瓣相关参数的影响更为明显。
综上，以上研究成果均可作为大动脉调转术的术后恢复、瓣膜置换手术的术前规划的科学依据。心室流腔角度和瓣膜位姿不同的情况下，均可以改变主动脉瓣的相关功能参数，但是本研究中所得到的速度、跨膜压差、返流比、有效开口面积等均在合理范围内，因此对于出现30度以内的心室流腔角度并且相关指数在合理范围内的患者可暂时不予矫正，可先考虑通过瓣膜置换手术治疗主动脉瓣关闭不全，使得左心室功能逐渐恢复，并且进行瓣膜置换手术时可更多的考虑瓣膜旋转角度b。