用于体外左心室辅助装置的腋动脉和股动脉灌注的计算血液动力学评估

《Frontiers in Cardiovascular Medicine》：Computational hemodynamic assessment of axillary and femoral artery perfusion for extracorporeal left ventricular assist device

左心室辅助装置（LVAD）股动脉灌注易引发下肢缺血，本研究提出腋动脉经颈静脉联合穿刺新方案，通过计算流体动力学模型对比两种路径的血流动力学差异。结果显示腋动脉灌注能显著改善腹部主动脉分支（如肾动脉、肠系膜动脉）的灌注效率，维持更稳定的血流分布（TAWSS值更接近正常范围，OSI指数更低），尤其在LVAD提供60%总心输出量时优势更明显。研究为新型微创LVAD植入提供理论依据。

　　
该研究针对体外循环左心室辅助装置（LVAD）的灌注路径选择展开对比分析，重点探讨了传统股动脉路径与新型颈静脉-腋动脉路径在血流动力学特性上的差异。通过构建计算流体动力学（CFD）模型，结合患者CT血管造影数据，系统评估了两种路径对主动脉分支血流分布及血管壁剪切应力的影响，为临床路径优化提供了理论依据。

研究首先明确了临床背景：传统股动脉路径虽成熟，但存在活动受限和下肢缺血风险的双重问题。团队此前已通过个案报道验证了经颈静脉-腋动脉的经皮置管方案可行性，但尚未有直接的血流动力学对比研究。基于此，研究选取一名严重心衰患者的CTA数据，通过三维建模和流体动力学模拟，系统对比了两种灌注路径在40%和60%心脏输出量支持下的血流特征。

在模型构建方面，研究采用多段算法对CT影像进行0.3mm薄层重建，结合3D Slicer软件完成血管壁建模与流体域定义。数值模拟中采用牛顿流体模型，密度1050kg/m3，动力粘度0.0035Pa·s，并应用SST k-ω湍流模型以准确捕捉近壁层流特性。通过固定1ms时间步长，连续模拟三个心动周期以获取稳定周期性数据，最终以TAWSS（时间平均壁剪切应力）和OSI（振荡剪切指数）作为核心评价参数。

关键发现显示，腋动脉路径在改善关键动脉灌注方面表现显著优于股动脉路径。当LVAD提供40%总流量时，腋动脉路径使肠系膜上动脉（SMA）和肾动脉（LRA/RRA）的血流减少幅度控制在13%以内，而股动脉路径导致SMA减少达12.7%，LRA减少4.2%。当流量提升至60%时，腋动脉路径不仅逆转了SMA的44.4%流量下降（变为0%），还使肾动脉血流增加7.4%-10.8%，而股动脉路径进一步加剧了这些动脉的血流减少。

血流动力学稳定性方面，腋动脉路径的TAWSS维持在5Pa以上（正常生理范围3-20Pa），而股动脉路径在60%流量支持时，胸主动脉和上腹部主动脉的TAWSS降至1Pa以下，显著偏离正常生理值。OSI参数显示，股动脉路径在98%的主动脉分支区域OSI超过0.2（临界值为0.15），表明存在高剪切应力波动，而腋动脉路径的OSI峰值控制在0.18以下，仅局部区域出现短暂波动。

值得注意的是，两种路径对下肢动脉的影响存在本质差异。股动脉路径作为灌注入口，导致对侧股动脉血流增加151.5%（作为入路血管的自身血流），而腋动脉路径通过上肢循环间接影响下肢，使股动脉血流减少幅度从40%降至13%。这种差异源于腋动脉路径通过主动脉弓逆向灌注，可更均衡地分配血流至腹部和下肢动脉。

研究特别指出肠系膜上动脉的血流变化存在阈值效应。当LVAD流量占比较小时（40%），腋动脉路径使SMA血流减少44.4%，但该效应在60%流量时完全逆转，显示不同流量水平下血管系统的代偿机制。这种动态平衡能力为临床选择灌注流量提供了重要参考。

关于血管内皮保护机制，研究通过OSI参数揭示了血流稳定性差异。股动脉路径导致的高OSI值（平均0.28 vs 腋动脉0.15）可能加速血管内皮损伤，而腋动脉路径的稳定血流模式更符合生理剪切应力范围（OSI<0.2）。这种差异在升主动脉和降主动脉的分界处尤为显著，可能解释了为何传统股动脉路径更易引发主动脉分支的血流紊乱。

在模型局限性方面，研究坦承了三方面主要制约：首先，未考虑泵-血管动态耦合效应，可能低估真实生理条件下的血流变化；其次，简化了血管弹性特性，假设为刚性非重塑管道，这与临床术后血管重塑实际情况存在差异；第三，样本量仅5例，虽通过多中心数据验证趋势，但统计学显著性有待更大样本支持。

该研究为LVAD路径选择提供了新的理论框架。临床意义体现在：1）腋动脉路径可显著改善腹部血管的血流稳定性，特别适用于需要维持肠肾血流的高输出量支持场景；2）血流动力学参数（TAWSS>5Pa，OSI<0.2）可作为血管保护性灌注的量化标准；3）动态血流分配能力提示需根据患者基础心输出量（当前研究设定为5L/min）调整LVAD支持比例，建议采用60%流量配置以发挥最优血流均衡效应。

未来研究方向建议：1）建立包含血管重塑动态模型的改进CFD方法；2）开展多中心前瞻性研究验证流量阈值效应；3）将流体力学参数与临床终点（如血管事件发生率）进行关联分析。这些进展将推动经皮LVAD技术从解剖学路径优化向血流动力学智能匹配的跨越式发展。