2025大赛优秀作品 | K-Clip治疗三尖瓣反流的数值仿真研究：数量与植入位置的影响分析

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“Ansys 2025 全球仿真大会”仿真应用大赛优秀作品展示

本届仿真应用大赛最终评选出 30 篇 TOP 优秀作品，分别荣获一、二、三等奖及行业最佳实践奖。近 200 位来自汽车、半导体、高科技、能源等行业的仿真精英参赛，他们以前沿思维与创新实践，充分展现了仿真技术的无限潜能。我们将陆续为大家分享获奖佳作，带您一同领略仿真赋能创新的非凡力量，希望用户能从中汲取灵感、启迪思路。

作品名称：K-Clip治疗三尖瓣反流的数值仿真研究：数量与植入位置的影响分析

作者：复旦大学生物医学工程与技术创新学院 | 居佳怡/刘畅/王盛章

关键词：K-Clip、三尖瓣反流、流固耦合仿真、手术规划

作者说

LS-DYNA 强大的多物理场耦合能力，使结构力学与血流动力学的联合分析得以高精度实现，能够真实展现瓣膜在不同 K-Clip 植入策略下的形变过程及血流动力学变化，为评估修复效果提供可靠依据。与此同时，Fluent 在 CFD 瞬态模拟计算效率高，更精准地获取舒张期的血液动力学参数，包括跨瓣压差、流速分布等。两者结合为手术策略优化提供了坚实的技术支撑。

三尖瓣-右心流固耦合仿真模型，在前后叶、后隔叶间植入2个K-Clip

K-Clip 是我国自主研发的创新性经导管三尖瓣瓣环成形术器械，可用于治疗三尖瓣反流。本研究基于一例患者术前 CT 建立病人特异性右心模型，利用 LS-DYNA 模拟术前及3种植入策略（前-后叶间单夹、后-隔叶间单夹、双夹），并结合浸没边界法进行全心动周期流固耦合仿真，最后在 Fluent 中补充分析舒张期血流动力学。结果显示，K-Clip 可显著减小反流口面积（双夹 58.12%、后-隔叶间单夹 34.31%、前-后叶间单夹 16.36%），反流量由术前 53.54 mL 降至 17.93 mL（双夹），且术后舒张期平均跨瓣压差均小于1 mmHg，狭窄风险低。结论表明，K-Clip 修复效果显著且安全性良好，双夹效果优于单夹，后-隔叶间位置优于前-后叶间位置。

挑战/需求

K-Clip是我国自主研发的创新性三尖瓣瓣环成形术器械，目前临床手术经验仍较为有限。作者希望通过数值仿真量化评估不同数量及位置的 K-Clip 对三尖瓣反流的修复效果，系统分析该器械对瓣膜结构与血液动力学的影响，从而为患者提供最优个性化手术方案，并总结植入策略的规律以提升术前决策的精准性。

使用工具

Ansys LS-DYNA、Ansys Fluent

最终成果

收缩期血液流线图。植入不同位置和数量的K-Clip后，反流得以不同程度改善

基于LS-DYNA和Fluent，本研究完成了不同数量及位置K-Clip修复方案的结构仿真与血液动力学仿真，并获得了选择最佳植入策略的可靠数据。研究发现K-Clip治疗三尖瓣反流效果显著，能够大幅减少反流量，且在舒张期狭窄风险较低，安全性良好。其中，双夹方案效果最佳，后-隔叶位置优于前-后位置。数值仿真是本研究的重要工具，为医生制定手术策略提供了可靠的生物力学依据。

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