背景：Fontan手术是单心室循环患者的姑息性手术。Fontan开窗术有利于术后早期维持心输出量和降低中心静脉压。但其对血流动力学的长期影响尚不清楚。由于开窗术通常适用于循环恶化的患者，因此很难在体内评价开窗术对血流动力学的简单影响。

方法和结果：我们构建了一个用于Fontan循环的计算模型。将心血管参数变化对Fontan血流动力学的影响与衰减进行比较。当基线心室收缩性（EES）从1mmHg / ml增强至3mMHg / ml时，心脏指数（CI），o_2.开窗后分娩和中心静脉压（CaVP）进一步改善。通过心室舒张（τ）和舒张刚度（B）评估基线舒张功能恶化降低开窗对CI、CVP和氧输送的有益影响。尽管开窗术改善了高肺血管阻力（Rp）患者的CVP升高和CI降低，但SaO_2.尽管保留了系统o，但显着降低了_2.传送模拟还显示，开窗在心率（HR）范围内工作良好，心率范围为75次/min（bpm）到100次/min。

结论：FeneStration改善了Fontan血液动力学。更eneStration的影响因基线心血管功能而变化。虽然失败通常用于临床情况下次优心血管功能的患者中，但本研究表明它在良好的心功能和低RP患者中最适用。此外，未来的基线心丹患者的未来研究良好的基线心血管功能可能会对失败的有益长期影响提供见解。

背景：Fontan手术是单心室循环患者的姑息性手术。Fontan开窗术有利于术后早期维持心输出量和降低中心静脉压。但其对血流动力学的长期影响尚不清楚。由于开窗术通常适用于循环恶化的患者，因此很难在体内评价开窗术对血流动力学的简单影响。

方法和结果：我们构建了一个用于Fontan循环的计算模型。将心血管参数变化对Fontan血流动力学的影响与衰减进行比较。当基线心室收缩性（EES）从1mmHg / ml增强至3mMHg / ml时，心脏指数（CI），o_2.开窗后分娩和中心静脉压（CaVP）进一步改善。通过心室舒张（τ）和舒张刚度（B）评估基线舒张功能恶化降低开窗对CI、CVP和氧输送的有益影响。尽管开窗术改善了高肺血管阻力（Rp）患者的CVP升高和CI降低，但SaO_2.尽管保留了系统o，但显着降低了_2.传送模拟还显示，开窗在心率（HR）范围内工作良好，心率范围为75次/min（bpm）到100次/min。

结论：FeneStration改善了Fontan血液动力学。更eneStration的影响因基线心血管功能而变化。虽然失败通常用于临床情况下次优心血管功能的患者中，但本研究表明它在良好的心功能和低RP患者中最适用。此外，未来的基线心丹患者的未来研究良好的基线心血管功能可能会对失败的有益长期影响提供见解。

Fontan程序已成为单夜间循环患者的综合姑息手术，并导致患者预后的显着改善。然而，由于该程序涉及绕过心脏的右侧，因此需要高中静脉压（CVP）来维持最佳的心室预加载和随后的心输出[1]。因此，患者经常患有与静脉充血相关的术后并发症，例如腹水和胸腔积液，这有助于最早的死亡率术后流行术后。Fenestated Fontan程序有助于维护心脏输出并通过允许通过更新的右翼旋转来限制CVP高度。据报道，这是在手术后降低发病率和早期死亡率[2,3]。

但是，仍然尚不清楚这种流通中的失败是否提供了长期福利。以前关于失败的长期影响的研究是矛盾的，[4-7]在一些研究中强调终止衰落的积极影响，如血氧饱和度和更好的运动能力所代表的那样[8]。然而，Fontan患者的多样性心血管表型与潜在的全身并发症相结合，这是到目前为止进行的研究中适当的患者匹配的障碍。此外，这排除了直接分析，以区分衰减在不利的慢性环境中的有益作用。

在这种情况下，计算（模拟）研究代表了一个有利可图的替代方法，因为它们能够对单个血流动力学成分的变化所观察到的心脏指数进行无偏和稳健的量化。⁹因此，我们试图使用心血管系统的良好数学模型进行全面研究FeneSteration对Fontan血液动力学的影响[9,10]。我们假设失败的影响不均匀，并根据基线心血管功能而变化。因此，应基于以相似基线心血管功能的患者的比较来评估失败的长期效果。

我们构建了一个用于闭合的Fontan循环的计算模型，该循环检查了基线心血管功能如何影响衰定的Fontan血液动力学。该模型是基于3元素Windkessel模型的集总参数模型，并与中庭和脑室的时变弹性模型相结合，如前所述[10-12]。简而言之，基于使用电容，近端特征电阻和外围电阻的改进的3元件挡风玻璃阻抗来建模系统和肺循环[13,14]。根据修改的时变弹性模型进行建模心房和心室腔室。末端舒张压体积关系（EDPVR）和末端收缩压体积关系（ESPVR）分别定义为心室舒张性和收缩性质，如下所示：

$${\text{P}}_{\text{预计起飞时间}}=\text{A.}\times \left\{\text{经验}\left[\text{B}\times \left({\text{v}}_{\text{预计起飞时间}}-{\text{v}}_{\text{o}}\right)\right]-1.\right\}$$

其中Ped和Ved分别代表舒张末期压力和舒张末期容积，A和B是常数，Vo是收缩末期压力（Pes）假定为0毫米汞柱的容积[15] B是表示心室舒张刚度的刚度常数，与负荷条件无关[16]。ESPVR中的Pes和音量（Ves）相互关联，如下所示：

$${\text{P}}_{\text{锿}}={\text{E}}_{\text{锿}}\times \left({\text{v}}_{\text{锿}}–{\text{v}}_{\text{o}}\right)$$

其中Ees是表示心室收缩力的负荷独立测量值的最大弹性度。心室功能是基于改进的时变弹性模型建立的，该模型相当均匀，与负荷条件、收缩状态和心率无关[17-20]。在本研究中，归一化弹性曲线近似为以下方程式[21]：

$${\text{EV.}}_{\left(\text{T}\right)}=\left\{1.-\text{经验}\left(-\frac{\text{T}}{{\text{T}}_{\text{最大限度}}}\right)\right\}/\left(1.-\mathrm{经验}\left(-1.\right)\right)\text{对于T.}<T_{\text{最大限度}}$$

$${\text{EV.}}_{\text{（吨）}}=0.5\times \left\{\text{COS.}\left(\frac{10\pi T}{{\text{T}}_{\text{最大限度}}}\right)+1.\right\}{\text{对于T.}}_{\text{最大t}}\le \text{T}<1.05{\text{T}}_{\text{最大限度}}$$

$${\text{EV.}}_{\left(\text{T}\right)}=0.5\times \text{经验}\left(\frac{-\text{T}+1.05{\text{* T.}}_{\text{最大限度}}}{\text{τ.}}\right)\text{对于T.}\ge 1.05{\text{T}}_{\text{最大限度}}$$

式中，Tmax和τ分别表示达到最大弹性和松弛时间常数所需的时间[22]。Tmax被认为与QT间期成正比，而QT间期又被表示为心率的函数[23]。

对于心房腔室，使用了由以下等式给出的更简单的时变弹性模型：

$$\text{P}\left[{\text{v}}_{\left(\text{T}\right)},\text{T}\right]={\text{Ea公司}}_{\left(\text{T}\right)}\times \left[\text{PES.}\left({\text{v}}_{\left(\text{T}\right)}\right)-\text{佩戴}\left({\text{v}}_{\left(\text{T}\right)}\right)\right]+\text{佩戴}\left({\text{v}}_{\left(\text{T}\right)}\right)$$

$${\text{Ea公司}}_{\left(\text{T}\right)}=0.5\times \left[\text{L}-\mathrm{COS.}\left(\text{π}\times \frac{\text{T}}{{\text{T}}_{\text{最大限度}}}\right)\right]$$

$${\text{P}}_{\text{锿}}={\text{E}}_{\text{最大限度}}\times \left({\text{v}}_{\text{锿}}–{\text{v}}_{\text{o}}\right)$$

$${\text{P}}_{\text{预计起飞时间}}={\text{E}}_{\text{最小}}\times \left({\text{v}}_{\text{锿}}–{\text{v}}_{\text{o}}\right)$$

其中Emax和Emin是最大和最小心房弹性[24]。

入口和出口阀被表示为允许血液流动的二极管。假设流过阀门遵循Bernoulli的原则。如下所示，考虑了血液惯性对流动的贡献：

$$\text{ΔP.}=\frac{1.06}{\text{2.}\ast \text{1.}\text{.333}\ast {\text{Aavv.}}^{2.}}\times \text{Q}\left|\text{Q}\right|+\text{薰衣草}\times \text{Q}$$

其中AAVV是时变的房室瓣膜和LAVV的区域是惯性条款的系数[25]。右心室（RV）被排除在用于建模Fontan循环的电路之外，并且在Fontan途径和左心房之间产生了一个更强化，具有适当的电阻。每个参数的基线值列于表1 [18,26]中。计算有效的动脉弹性作为PE除以行程体积（SV）的值[27]。O.的能力_2.递送作为动脉氧饱和度（SAO_2.)乘以心脏指数（CI）。该模型是使用MATLAB和Simscape（MathWorks，Inc.）构建的。为此，基于隐式数值微分公式求解微分代数方程组。

EDP​​VR，末端舒张压体积关系;SA，单庭;SV，单脑室

心血管参数的变化对Fontan血流动力学的影响在Fontan回路开窗与不开窗的情况下进行了比较。为对比分析选择的参数是影响Fontan血流动力学的关键心血管特性[28]，如下所示：

基线心血管参数（如表1中所列）产生Fontan循环，结果总结在表2中。血液动力学变量与在Fontan循环的临床环境中观察到的那些相似，从而证实了该模型的有效性。CI的创建导致CI增加了11％，而CVP的少量减少了SAO的较低值_2.（表2）。

图1显示了心室收缩力对有无开窗Fontan血流动力学的影响。基线Ees在1-3mmhg/ml之间变化，而其他心血管参数保持不变。CI，O的两条曲线之间的差异_2.当EES的基线值增加时，CVP变大，表明更好的基线收缩函数在增加CI和O方面导致失败的更大效果_2.交付和减少CVP;SAO._2.可以保持超过90％的水平。值得注意的是，由于较低的O表示，接收性差的患者创建的衰落进一步恶化了氧气递送_2.与feneStration的交付值相比，没有，在1 mmHg / ml的EES中。

图2和图3分别显示了通过心室舒张（τ）和舒张硬度（B）评估的基线舒张功能对开窗Fontan循环的影响。与收缩力（Ees）的影响相似，舒张功能不全表现为舒张延迟和心室舒张硬度增加，减少了开窗对CI、CVP和氧输送的有利影响。此外，对松弛时间严重延迟（τ=80 ms）和僵硬度增加（B=0.045 mmHg）的患者开窗进一步恶化了全身氧输送。

图4显示了RP变化对衰定的Fontan血流动力学的影响。与心脏功能的贡献相反，RP患者患者从失败中效益较少，尽管它仍然改善了CI，O._2.交付和CVP。相比之下，更新改善CVP的增加和CI的减少，以牺牲明显减少的SAO为代价_2.在高RP患者中，尽管保存了全身o_2.交货。注意，当RP变得高于3朗姆酒[2]时，SAO_2.降低到Glenn循环中观察到的水平（即小于85％）。因此，RP的值对应于改进的CI和CVP值，而SAO_2.被保留的SAS在衰落中被限制为相对较小的范围（少于3朗姆酒）^2.）（图4）。

人力资源对衰减的影响如图5所示。更eneStration在约75至100次拍摄/分钟（BPM）的HR范围内效果良好，而当HR过低或太高时，更新的有益效果降低。

在本研究中，我们研究了开窗对Fontan血流动力学的影响以及心血管功能的变化。我们在本研究中报告了一些新的发现。开窗显著改善了Fontan血流动力学。然而，开窗的有益效果并不一致，并且严格依赖于基线心血管功能，可能导致开窗可能恶化Fontan血流动力学的情况。

如图1,2和3所示，更新的变更改善CI和氧气递送，在更好的心室收缩和舒张功能的患者中更大程度地递送。这可能归因于CI的增加，尽管SAO减少，但尽管虽然减少了氧气递送_2.由右向左分流通过开窗引起的。我们早期关于开窗Fontan循环的临床报告支持这一结果[6]。我们发现注射多巴酚丁胺后CI的增加与开窗流量的增加密切相关，后者随着混合静脉饱和度的增加而增加。这表明更多的含氧血液通过开窗有助于改善CI，有助于减轻SaO的降低_2.，并协同工作，以增加氧气输送。同样重要的是要注意到_2.当CVP变化在Fontan循环的生理可接受范围内（即小于13 mmHg）时，根据图1至图3所示心室功能的分娩和CI发生。尽管CVP是开窗的一个重要参数，但在临床环境中决定开窗指征时，开窗的影响甚至在相同的CVP水平内也是不同的，这一事实需要加以考虑。

在RP和人力资源的变化方面，FeneStration对Fontame血流动力学效果的变化值得进一步讨论。RP增加的患者被认为是未封入的Fontan程序的良好候选人[29,30]。我们的结果证实，RP较低的患者从失败中受益。然而，RP高于3 ru m的患者的衰生^2.导致SAO的显着减少_2.. 这些结果是在其他心血管功能设置在正常范围内的情况下获得的。因此，在心室功能受损并Rp增加的患者中（临床上经常建议开窗Fontan手术），Rp值的上限可以改善血流动力学而不损害SaO_2.应低于3 RU m2。这是一个非常重要的概念，因为高Rp的开窗Fontan患者可能不会从Fontan循环中获益，而不是停留在Glenn循环中，因此在Fontan手术中检查开窗指征时应予以考虑。除Rp值的变化影响外，HR的变化也以不同的方式影响开窗效果。如图5所示，开窗在75-100bpm的心率范围内更有效地改善血流动力学。当HR值超出这些范围时，开窗的有益效果降低，这表明在处理有开窗Fontan循环的患者时HR调节的重要性。这些结果也与我们先前的临床研究一致，即快速心房起搏损害了开窗术的血流动力学优势[6]。

因此，尽管开窗Fontan手术通常适用于Rp升高和/或心功能受损的高危患者，但我们应该承认，开窗术对心功能良好和Rp低的Fontan患者效果最好，对有明显心功能不全或高Rp的患者施行开窗Fontan手术，可减少全身供氧量或显著降低SaO_2.心输出量的改善很小。此外，由于开窗手术的有益效果是在有限的心率范围内观察到的，因此通过起搏器、药物和/或生活方式的改变来控制心率将有助于开窗手术的最大效益。

总之，失败的效果取决于基线心血管功能。因此，未来对具有良好基线心血管功能的蕨类植物患者的群组的研究可以为失败的有益长期影响提供见解。我们必须为高rp和心脏功能障碍的患者定义衰减的指示，使得它们可以获得与留在Glenn循环中的Fontan循环的益处。