人工心脏瓣膜历经机械瓣、生物瓣、介入瓣的发展，如今聚合物瓣成为行业新热点——2025年6月美国Foldax公司聚合物瓣在印度获批，其兼具机械瓣耐久性与生物瓣免终身抗凝的潜力，且成本更低、可个性化设计，引发国内业界高度关注。
9月1日下午，在2026 Medtec联合复旦大学共同举办的“AI赋能脑机接口与先进医疗器械论坛”上，复旦大学生物医学工程与技术创新学院教授、生物力学研究所所长王盛章发表了题为《“设计-优化-加工-评价”为一体的聚合物人工心脏瓣膜智能开发平台》的演讲。
聚合物瓣的研发突破取决于材料、工艺、结构设计三大核心要素的协同，王盛章教授的核心论点是：结构设计是被低估的关键变量——通过AI驱动的仿真优化改善应力应变分布，可以在不更换材料的前提下大幅提升瓣膜耐久性，未来还可基于患者影像实现瓣膜的个性化定制。
1. 结构设计影响显著，仿真优化大幅延长瓣膜寿命。
团队以浸渍成型工艺和自主开发的高性能TPU材料为基础（材料在10%应变、10赫兹条件下经5万次循环应力损耗仅3.46%），针对复合荷边曲线、自由边曲线、腹部曲线等7个结构参数建立代理模型，结合遗传算法开展多目标优化。
优化后瓣膜最大应力从2.48兆帕降至1.77兆帕，几何应力因子（GSF）从0.48提升至0.81，体外测试结果全面优于初始设计，加速疲劳耐久性从一两千万次提升至超过一亿次循环，达到临床长期应用的严苛要求。
2. “设计—优化—加工—评价”全流程平台打通研发链条。
团队构建了覆盖瓣膜设计、有限元仿真优化、浸渍成型加工、体外动态测试与耐久性评价的完整平台。
以瓣叶开口形态研究为例，三种开口设计的瓣膜虽均达到ISO 5840最低标准，但开口面积、反流分数、跨瓣压差及流场剪切力分布差异明显，其中剪切力更小的设计溶血与血栓风险更低——这印证了结构设计优化的必要性，也为后续参数优化提供了明确方向。
3. 可扩张聚合物介入肺瓣为儿童先心病患者带来福音。
针对肺瓣患者（多为先心病儿童）因瓣膜无法生长而需多次开胸换瓣的临床痛点，团队开发了可扩张聚合物介入肺瓣，瓣架预留冗余空间，通过球囊扩张即可适应患者从10岁到18岁的生长需求，避免多次手术。
由于肺瓣跨瓣压差仅二三十毫米汞柱、工作条件相对宽松，该设计成功率更高，已完成动物体内初步验证。团队还与复旦大学高分子系、儿科医院、中山医院深度合作，推动这一平台走向个性化定制——未来可根据每位患者的影像参数设计专属瓣膜，尤其对于主动脉狭小的亚洲女性患者意义重大。