A parametric study regarding structural design of a bioprosthetic aortic valve by 3D fluid-structure interaction simulations

心室 主动脉瓣 血流动力学 冲程容积 主动脉 心包 材料科学 生物医学工程 心脏病学 医学 内科学 血压 心率
作者
Yongwoo Kim,Won Kyung Pyo,Wan Kee Kim,Ga‐Young Suh,Keonwook Kang,Seung Hyun Lee
出处
期刊:Heliyon [Elsevier BV]
卷期号:10 (6): e27310-e27310 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e27310
摘要

Since the introduction of transcatheter aortic valve (AV) implantation as a viable option, surgical bioprosthetic AVs have recently started incorporating shorter struts considering future valve-in-valve procedures. However, the effect of leaflet coaptation geometry on the longevity of these valves remains unexplored. To address this gap, we performed a finite element analysis on bioprosthetic AVs with varying strut heights using a two-way fluid-structure interaction method. To establish a baseline, we used a standard height based on a rendered platform image of the CE PERIMOUNT Magna Ease valve from Edward Lifesciences in Irvine, CA. Bovine pericardium properties were assigned to the leaflets, while normal saline properties were used as the recirculating fluid in hemodynamic simulations. The physiological pressure profile of the cardiac cycle was applied between the aorta and left ventricle. We calculated blood flow velocity, effective orifice area (EOA), and mechanical stress on the leaflets. The results reveal that as the strut height increases, the stroke volume increases, leakage volume decreases, and EOA improves. Additionally, the maximum mechanical stress experienced by the leaflet decreases by 62% as the strut height increases to 1.2 times the standard height. This research highlights that a low-strut design in bioprosthetic AVs may negatively affect their durability, which can be useful in design of next-generation bioprosthetic AVs.

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