目的:对目前常见的膜式氧合器(以下简称“氧合器”)性能进行仿真分析,从而选出适用体外二氧化碳去除(extracorporeal carbon dioxide removal,ECCO2R)系统的最佳氧合器。方法:首先,构建圆柱形、方形和盘形3种结构共9个氧合器模型。其次,将氧合器的纤维束定义为多孔介质,设置入口速度为0.3 m/s、出口压力为1 066.56 Pa,采用Realizable k-ε湍流模型进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真,得到各种氧合器的血液流场情况。最后,选取平均速度、出口速度、最大湍流动能、入出口压力差、壁面剪切应力、纤维束面积和厚度7项指标,采用逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)法对9个氧合器的综合性能进行评价。结果:圆柱形氧合器的平均速度、入出口压力差和壁面剪切应力最大,血栓风险最高;方形氧合器居中;盘形氧合器的湍流动能、入出口压力差和壁面剪切应力最小,纤维束面积最大。TOPSIS法评价显示,模型7(盘形氧合器,两侧中部设计独立的进口和出口)综合评分最高,模型1(圆柱形氧合器,底中央设有管状入口,圆柱侧下方设有管状出口)综合评分最低。结论:盘形氧合器最适用ECCO2R系统。该研究可为氧合器的优化设计与临床选型提供定量依据。