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房颤（AF）引发的血栓栓塞风险严重，左心耳封堵术（LAAO）是重要预防手段。研究人员针对 Amulet Amplatzer（AA）展开研究，构建新编织模型。结果显示该模型能更好模拟 AA 变形机制，对提升 LAAO 安全性和有效性意义重大。
在当今医疗领域，房颤（Atrial Fibrillation，AF）已然成为一个日益严峻的健康挑战。随着全球人口老龄化的加剧以及诊断技术的不断进步，房颤的患病率持续攀升。房颤患者的心脏节律紊乱，左心耳（left atrial appendage，LAA）的正常功能受到影响，血液在左心耳内易形成血栓，这些血栓一旦脱落，便会随着血液循环流向全身，引发中风、缺血性事件等严重并发症，给患者的生命健康带来极大威胁。
目前，预防房颤引发的血栓栓塞性中风的主要治疗方法包括抗凝药物治疗、外科左心耳切除术和经皮左心耳封堵术（LAAO）。然而，抗凝药物治疗存在诸多弊端，如需要患者长期每日服药，经济成本较高，且会增加出血并发症的风险，这使得近 50% 的房颤患者不适合采用该治疗方式。外科左心耳切除术虽然能在一定程度上解决问题，但它属于高侵入性手术，通常需要与二尖瓣手术同时进行，且手术成功率参差不齐。相比之下，LAAO 作为一种微创手术，凭借其手术时间短、患者住院时间短和恢复快等优势，逐渐受到广泛应用。不过，LAAO 在实际操作过程中也面临着诸多难题。左心耳的形态高度异质性，这使得术前规划困难重重，仅依靠二维图像进行测量难以准确把握其形态特征。术后还容易出现诸如器械周围渗漏、器械相关血栓形成等问题，这些都严重限制了 LAAO 的治疗效果和应用范围。
为了攻克这些难题，来自国外研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于最常用的两种左心耳封堵装置（LAAODs）之一的 Amulet Amplatzer（AA），旨在开发一种更为逼真、详细的结构模型，以提高 LAAO 手术的安全性和有效性。研究结果表明，新开发的编织模型能够更准确地模拟 AA 的实际变形机制，在虚拟部署到患者特异性左心耳时，其配置与临床植入的 AA 更为相似，这一成果对于优化 LAAO 手术规划、减少术后并发症具有重要意义。该研究成果发表在《Computers in Biology and Medicine》上，为房颤治疗领域带来了新的希望。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，通过计算机辅助设计（CAD）软件 Rhinoceros 构建 AA 的几何模型，包括等效闭合表面模型和更详细的编织模型，并依据实际测量数据确定模型尺寸。接着，利用有限元（FE）方法，在 Abaqus 软件中对不同模型进行力学分析，设置相应的材料属性和约束条件。同时，开展体外拉伸试验，在模拟人体体温的环境下对物理 AA 装置进行测试，获取力 - 位移数据，用于校准和验证模型。此外，借助医学影像技术，对患者进行心脏计算机断层血管造影（CCTA）扫描，通过 Mimics 等软件对扫描数据进行处理，重建患者特异性左心耳的三维几何表面，为后续的虚拟部署研究提供解剖学基础。
模型校准和验证
研究人员通过体外张力测试对材料模型的杨氏模量进行校准，并验证两种计算模型的变形机制。在实验中，将物理 AA 装置固定在拉伸试验机上，模拟其在人体左心耳中的受力情况，记录力 - 位移数据。经过多次试验和调整，确定了编织模型中材料的杨氏模量为 102.5GPa，此时模型与实验加载和卸载曲线的均方根误差分别为 7.5% 和 8.0%。对比两种模型发现，闭合表面模型虽然在初始阶段与编织模型具有相似的弯曲刚度，但在变形过程中，闭合表面模型出现了明显的局部失稳现象，如在圆盘和瓣叶处产生褶皱，且在某些区域发生曲率反转，导致其力 - 位移曲线与实验曲线偏差较大。而编织模型能够更准确地复制物理 AA 在加载过程中的形状变化，且在卸载后能恢复到原始配置，更适合用于模拟虚拟患者特异性植入。在径向方向上，编织模型的模拟结果也与文献中的实验结果相符，进一步验证了其有效性。
虚拟部署到患者特异性解剖结构
研究人员生成了用于植入的特定 AA（尺寸为 22mm）的编织梁模型，并开发了一个包含定位、卷曲和释放三个步骤的数值模拟流程。在虚拟部署过程中，AA 的瓣叶与左心耳相互作用时会发生变形，导管回缩时圆盘能弹性回缩并成功覆盖左心耳开口。模拟得到的 AA 瓣叶与颈部的相对角度以及圆盘与左心耳壁接触时的增厚情况，与临床植入的 AA 相似。此外，在 AA 的工作状态下，其最大应变仅为 0.5%，远低于材料的典型相变应变（1%），这表明采用线性弹性模型来分析 AA 的工作状态是合理的。整个数值模拟流程在特定计算条件下大约需要 62 小时完成。
研究成功构建了 AA 的编织模型，并通过实验和模拟验证了其在模拟 AA 变形机制和虚拟部署方面的优势。这一成果为 LAAO 手术的术前规划提供了更可靠的工具，有助于医生更好地选择合适的封堵装置、预测手术效果，从而降低术后并发症的风险，提高治疗的安全性和有效性。然而，目前的研究仍存在一定局限性，如仅在单个患者的病例上进行了验证，缺乏对更大患者数据库的研究；CCTA 扫描未进行心电图门控，可能导致术前和术后扫描处于不同心脏阶段；由于植入 AA 后左心耳内血池消失，无法量化左心耳重塑对植入配置的影响以及无法对器械周围渗漏情况进行定量比较等。未来的研究需要进一步扩大样本量，优化扫描和建模方法，以更全面地评估该模型在临床实践中的应用价值，为房颤患者带来更精准、更安全的治疗方案。
