《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Shunt configuration’s role in shaping hemodynamics of reverse Potts shunt in pediatric pulmonary arterial hypertension
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本文通过计算流体动力学(CFD)和计算机辅助设计(CAD)技术，量化分析了逆向Potts分流术(RPS)中分流位置(左肺动脉-降主动脉 vs 肺动脉分叉-主动脉弓)和分流尺寸(4-6mm)对小儿肺动脉高压(PAH)患者血流动力学参数的影响，重点评估了分流比(SR)、氧饱和度、压力分布和壁面剪应力(WSS)的变化规律，为个体化手术规划提供了重要依据。
1 引言
肺动脉高压(PAH)是一种以肺动脉压力进行性升高为特征的致命性疾病，可导致右心衰竭甚至死亡。受艾森曼格综合征患者长期存活的启发，逆向Potts分流术通过建立右向左分流来治疗PAH患者。该手术通过左肺动脉(LPA)与降主动脉(DAO)的侧侧吻合或人工血管植入，有效降低肺动脉压力并缓解右心衰竭。尽管手术技术不断进步，但逆向Potts分流术仍面临高达15%的死亡率，主要原因在于术后血流动力学变化难以预测，特别是肺循环与体循环血流平衡的控制。
2 材料与方法
2.1 临床数据获取
研究纳入一名3岁重度PAH男童，基于个体化胸部CT图像重建术前血管模型，并通过超声心动图和心导管术获取血流动力学参数。
2.2 三维模型重建与虚拟设计
通过CAD技术构建了五种术后虚拟模型：Model 1(6mm人工血管LPA-DAO)、Model 2(6mm直接侧侧吻合)、Model 3/4/5(肺动脉分叉-主动脉弓处分流，直径分别为6/5/4mm)。
2.3 数值模拟
采用CFD进行稳态模拟，血液视为牛顿流体(密度1060 kg·m-3，粘度0.0035 Pa·s)。关键评价指标包括：分流比(SR)=分流血流量/主肺动脉(MPA)总流入量×100%；下肢血氧饱和度通过降主动脉混合血氧公式计算；壁面剪应力(WSS)评估血栓风险。
3 结果
3.1 血流分布与氧饱和度
肺动脉分叉处分流(Model 3)的SR最高(9.80%)，相应降主动脉氧饱和度最低(86.52%)。LPA-DAO处分流(Model 1/2)的SR相近(约2.68%)。分流尺寸从4mm增至6mm时，SR从6.01%升至9.80%，下肢氧饱和度从89.57%降至86.52%。
3.2 压力分布
以11000 Pa为阈值，随着分流尺寸增大，肺动脉高压区域从总面积的17.32%降至近乎为零，而主动脉高压区域从8.72%扩张至14.94%，表明右心室后负荷降低而左心室后负荷增加。
3.3 流场特征
Model 1分流内出现流动涡旋和滞流，而肺动脉分叉处分流(Model 3-5)流线更平滑。Model 2因压力梯度较小(162 Pa vs 1201 Pa)，分流血流显著减少。
3.4 壁面剪应力
主肺动脉因管腔扩张呈现普遍低WSS。LPA-DAO处分流(Model 1)因流动分离呈现极低WSS，增加血栓风险；肺动脉分叉处分流则保持较高WSS。
4 讨论
分流位置对SR的影响大于分流尺寸，肺动脉分叉处因更高的术前压力梯度(1201 Pa)产生更大分流。术后血流重分布强调左心功能与右心功能同等重要，过度分流可能导致左心后负荷显著增加。临床实践中建议将下肢氧饱和度维持在80%-85%范围，对应分流尺寸约为降主动脉直径的50%-70%。人工血管植入产生的流动涡旋需关注血栓预防。
5 结论
基于患者特异性的CFD分析表明，逆向Potts分流术的血流动力学效果主要受分流位置调控，肺动脉分叉处分流能产生更显著的血流动力学改善。手术规划需综合评估局部压力梯度、心室功能耐受性及长期并发症风险，CAD/CFD技术为个体化治疗提供了重要技术支撑。
