法洛四联症(Tetralogy of Fallot,TOF)是一种常见的先天性心脏病,包括肺动脉狭窄、室间隔缺损、主动脉骑跨和右心室肥厚四种病理缺陷,尤以肺动脉狭窄最为严重。TOF临床治疗的手术机理是在主动脉和肺动脉之间建立人工侧支循环,来增加肺血流以改善肺供血不足。根据手术吻合位置的不同,常见的TOF的手术方案包括:中心搭桥术(Central shunt,CS)-升主动脉与右肺动脉吻合,改进的BT手术(Modified Blalock-Taussig shunt,MBTS)-头臂干与右肺动脉吻合。　　 目前,TOF临床治疗的决策过程还主要是依赖医生的临床经验,即根据以往相似病例的治疗情况来评估治疗方案对当前病人的治疗效果,缺乏对当前特定病例的手术规划和疗效预测,无疑增加了手术的风险。此外,众多研究表明,血液在血管内流动的血流动力学因素与手术的治疗效果和长期有效性密切相关。因此本文的研究目的就是利用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)的方法对TOF的手术方案可能产生的血流动力学因素进行预测,并为医生进行个性化手术方案的设计提供有价值的血流动力学信息。　　 本研究中首先利用图像处理软件Amira重建了解剖真实的心脏及其血管的三维模型,然后利用虚拟设计系统FreeForm构建了肺动脉狭窄的血管模型,并根据TOF的CS和MBTS两种手术方案,搭建了不同管径(3mm,3.5mm,4mm)的手术搭桥模型。最后利用计算流体力学方法,借助有限元软件ANSYS对构建的手术模型进行了血流动力学仿真,获得了增流率、分流率、流线、压力和壁面切应力分布等感兴趣的血流动力学信息。　　 研究结果显示:CS和MBTS两种手术方案都使得肺动脉出口的血流增加,证明搭桥手术在一定程度上缓解了肺动脉狭窄造成的肺供血不足；搭桥前后左、右肺动脉的分流率无明显变化,说明所选择的搭桥手术未破坏内环境的血液供给平衡。此外,流线图显示由于肺动脉处的压力相对较低,使得来自主动脉的血液更多地流向了肺动脉,CS方案中尤为明显,容易造成肺灌注过量,而主动脉血液供给不足,影响手术的长期治疗效果；压力等值线图显示流经搭桥血管的血液撞击肺动脉,使得碰撞部位形成了一个高压区；由壁面切应力分布图看到,血管壁面上的切应力分布不均匀,在搭桥血管表面及血管缝合部位出现了较大的切应力,而较大的切应力可能引起内皮细胞损伤,在临床手术中应引起足够重视。　　 总之,数值模拟获得了TOF相关治疗方案的血流动力学数据,为医生进行个性化手术方案的设计提供了重要的血流动力学信息,同时也为进行其他心血管疾病的手术规划提供了可借鉴的方法。