临床研究发现相比于正常的三叶式主动脉瓣(tricuspid aortic valve，TAV)，二叶式主动脉瓣(bicuspid aortic valve，BAV)更容易引发主动脉疾病，常伴有不同程度的主动脉扩张。并且对于儿童等未成年患者，行瓣膜置换术后，随着人体的生长，主动脉根部直径不断扩张，主动脉瓣开闭性能也会受到影响。本课题以此为切入点，应用数值模拟的方法探讨:(1)BAV各分型的血流特征及其与主动脉扩张的关系，(2)在主动脉根部不断扩张的情况下，主动脉窦部直径(sinus diameter，DS)对主动脉瓣开闭性能的影响，以期为医生预测发病部位、制定“主动脉瓣二瓣畸形伴主动脉扩张”手术方案提供科学的参考。
　　针对问题(1):本研究通过采集临床数据重构了人体正常主动脉的真实三维模型，并根据临床病例测量尺寸建立BAV数学模型。针对左右冠瓣(left and right coronarycusps，LR)、右无冠瓣(right and noncoronary cusps，RN)、左无冠瓣(left and noncoronary cusps，LN)三种BAV融合类型的瓣叶分别在心动周期中的3种开口状态设计9组仿真模型，3组TAV模型作对照组。应用计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)方法进行数值模拟，计算了一个心动周期中3个特征时刻主动脉内的血流分布情况。针对问题(2):本研究参考临床手术指导尺寸，构建了不同主动脉根部直径(aortic root diameter, DA)和窦部直径的25组主动脉根部模型。DS取值分别为32、36、40、44、48mm，DA取值分别为26、27、28、29、30mm。通过有限元软件进行结构力学计算，对模型最大应力、有效瓣口面积和瓣叶接触力等参数进行分析。
　　研究结果如下:(1)在峰值收缩期不同分型BAV及TAV的壁面切应力(wall shear stress，WSS)分布和血流速度模式差异较大。BAV模型分别在主动脉根部及升主动脉处出现不同程度的应力集中，向远端逐渐降低。其血流速度场向升主动脉外弯侧呈不对称分布，并在升主动脉内侧开始紊乱，逐渐出现漩涡，直到降主动脉近心端开始恢复对称。TAV模型仅在主动脉根部出现WSS突变、主动脉弓有漩动流，在其他每个主动脉段血流分布接近于对称。(2)随着主动脉根部的扩张瓣叶有效开口面积呈现增长的趋势;随着瓣叶变形的增大和减小，所承受的最大应力也增大和减小，且每组模型随着DA的增长最大应力值近似递增;每组瓣叶对合力近似呈逐渐减小的趋势，均在DA=30mm时数值最小。当DS=32mm且DA=26，27mm，以及DS=36mm且DA=26mm时瓣膜出现开放狭窄;DS=32，36，40mm且DA=30mm，以及DS=44，48mm且DA=29，30mm时，瓣膜出现关闭不全;其他15组计算值均在正常范围内且瓣膜运动正常。
　　得出以下结论:(1)BAV患者相对TAV健康者，其升主动脉内血流紊乱，喷射角度、血流速度与瓣叶融合类型相关，其发生主动脉扩张的风险性较大;其中LR几何构型容易诱发主动脉根部(无冠窦)及管状升主动脉的扩张;RN易引发主动脉根部(左冠窦)和升主动脉中部扩张;LN几何构型诱发主动脉根部(右冠窦)、升主动脉中部至主动脉弓近端扩张的可能性较大。(2)在置换瓣功能正常、主动脉根部不断扩张的情况下适当调整窦部直径。较小的窦部直径适应较大的根部直径，较大的窦部直径适应较小的根部直径。当窦部直径DS=40mm时，有相对较大的瓣口面积和变化平缓的应力分布，瓣膜的各项力学表现良好，能适应相对较大范围的根部扩张。