ECMO氧合器血液流动数值模拟及损伤评估

为准确获得ECMO氧合器内血液流动细节,本文以交错排布的120根中空纤维束构成的简化氧合器为对象,采用基于沉浸边界法(IB)的自编程序对二维稳态血液层流进行数值模拟。结果表明,中空纤维束区域血液运动黏度变动范围在3.37~7.04×10^(-6)m^(2)/s,模拟时需要考虑血液的流变特性。通过对比IB自编程序与商业CFD软件Fluent的计算结果可知,最大壁面切应力和压降的最大相对误差分别为3.38%和2.9%,验证了IB自编程序计算氧合器微间隙流道内血液流动的准确性。与基于多孔介质假设的一维半经验公式相比,IB自编程序能够反映沿程粘性损失和惯性损失的变化,并可依据切应力累积值、溶血指数、血细胞停留时间三个指标对氧合器血液损伤风险进行综合评估。研究结果可为ECMO的性能预测、临床运行参数调节提供科学依据。