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高血压是引发全世界关注的健康问题之一,其中顽固性高血压所引发的并发症对患者的健康危害极大。去肾交感神经术（renal denervation,RDN）已成为治疗顽固性高血压的有效手段,其原理是将射频电极置入肾动脉血管（流场）内壁释放能量（电磁场）,使处于肾动脉血管外周的交感神经发生不可逆坏死（达到消融温度50℃）,抑制交感神经过度兴奋,从而达到降压目的,此过程涉及电磁场-温度场-流场多物理场耦合效应。目前临床上采取不同类型的射频电极实施RDN,但每种电极在不同的消融参数和动脉血液流速下消融时,肾动脉内流场及血流动力学参数的变化等问题还有待深入研究。本课题采用数值仿真软件研究单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极消融时电磁场-温度场-流场多场耦合效应,即消融时肾动脉内流场分布和消融前后血流动力学参数（血液流速、壁面压力、剪切速率、涡量）变化规律,探讨这一术式的安全性,并用粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）获取四种射频电极消融时肾动脉内流场分布和速度值,进而验证数值仿真的准确性。具体研究内容如下:1.肾动脉和射频电极几何模型的构建。基于肾动脉生理解剖学特征,利用医学图像三维重建工具建立肾动脉模型,参数根据解剖统计数据设置;采用Solidworks软件建立单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极模型,参数根据商业射频电极的规格设置。2.RDN的多物理场耦合数值仿真。采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件实现电磁场-温度场-流场多场耦合数值计算,研究在单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极处于不同消融电压（10 V、20 V、30 V）、消融时间（20s、40 s、60 s）和不同生理特性（低血液流速0.2 m/s、中血液流速0.5 m/s、高血液流速0.8 m/s）下消融时肾动脉内流场分布及血流动力学参数的变化规律,从而探讨四种射频电极实施该术式的安全性,并给予一定临床建议。3.RDN的PIV实验研究。利用3D打印技术分别打印肾动脉和射频电极模型,利用聚乙烯醇等材料制备生物体模模拟肾动脉组织,利用PIV系统、蠕动泵等仪器搭建PIV实验平台,并与射频消融实验相结合,获取单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极实施RDN时肾动脉内流场的图像和速度值,进而验证数值仿真结果的准确性。数值仿真结果显示:1.四种射频电极消融时,均在电极或球囊后端出现速度低于0.05 m/s的极小值,但通过流线图和血流动力学参数分析单电极、螺旋电极和球囊双电极中的速度极小值点均未形成涡流现象,球囊四电极虽然形成涡流现象,但通过剪切速率等血流动力学参数评估未达到形成血栓的条件;2.随着消融电压的不断增大（10-30 V）,单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极消融时血流动力学参数最大分别增加1.69%（涡量）、2.62%（平均壁面压力）、4.99%（剪切速率）和5.51%（剪切速率）,随着消融时间的不断增大（20-60 s）,四种射频电极消融时血流动力学参数最大分别增加0.23%（涡量）、0.32%（平均壁面压力）、0.49%（剪切速率）和0.52%（剪切速率）;3.单电极和螺旋电极在血液流速0.2-0.8 m/s范围内消融前后血流动力学参数最大分别增加2.6倍和3.4倍,球囊双电极和球囊四电极在低血液流速0.2 m/s下消融前后血流动力学参数最大分别增加2.4倍和3.5倍,而在高血液流速0.8 m/s下球囊双电极消融前后剪切速率和涡量值分别增加4.8倍和5.7倍,球囊四电极分别增加5.3和5.9倍。PIV实验结果显示:1.单电极消融时射频电极和导管附近未出现涡流现象;螺旋电极消融时肾动脉内血液呈螺旋式流动,且在电极后端出现回流现象;球囊双电极消融时球囊后端未出现涡流现象;球囊四电极消融时在球囊后端出现小的涡流现象;2.提取单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极消融时肾动脉内速度值并与仿真结果相对比,最大相对误差分别为6.4%、14.3%、13%和15.4%。研究结论:1.四种射频电极消融时,在肾动脉内均不易形成血栓,确保了该术时的安全性;2.四种射频电极消融时随着消融参数的增大,流场中血流动力学参数不断增加,尤其是消融电压的改变;3.临床病人肾动脉血流速度较高时,建议使用单电极或螺旋电极消融,避免出现较大剪切速率和涡量,当病人肾动脉血流速度较低时,建议使用球囊四电极或球囊双电极消融,可以短时达到治疗效果,避免血管内膜受更大损伤;4.PIV实验获得肾动脉的流场分布和数值仿真中出现了相似的流动规律,并与数值仿真中的速度值相比最大相对误差为15.4%,初步验证了数值仿真结果的准确性。本研究基于数值仿真和PIV实验研究了单电极、螺旋电极、球囊双电极和球囊四电极在不同的消融参数和生理特性（血液流速）下消融时流场分布及血流动力学参数变化规律,从流场的角度评估了四种射频电极的安全性,并根据消融前后血流动力学参数变化规律给出临床建议,为临床提供一定的参考依据。