顽固性高血压成为威胁全球人类身心健康的一项巨大挑战。去肾交感神经术是一种新型有效治疗顽固性高血压的微创手术方法。这一术式通过电极传递射频能量,在肾动脉内紧贴血管壁执行射频消融。相关研究表明,当温度达到有效治疗靶目标45℃以上时,肾交感神经实现不可逆性损伤,从而抑制交感神经的过度激活,实现降压。由于传统的治疗方式为单极治疗,其导管仅包含单个电极,并且仅能进行逐点消融,因此很难实现一次性360°完全消融肾交感神经的效果。本课题是研究阵列式射频电极结合球囊扩张的方法,在肾动脉血管内环形消融位于动脉外周的肾交感神经。本课题从方法学的角度探讨这一术式的有效性和安全性,通过细胞温度敏感性实验、数值仿真研究来分析这一手术方式对肾动脉血管的影响,并与离体实验的结果对比验证数值仿真的准确性。主要内容为:(1)血管内皮细胞温度敏感性实验。首先,进行了大鼠血管内皮细胞的原代培养和传代培养,并对大鼠血管内皮细胞进行免疫组化鉴定;其次,构建大鼠血管内皮细胞热处理模型,同时通过CCK8试剂检测不同温度、不同时间下细胞的增殖活性,并通过HE染色观察细胞的形态学变化,获取了血管内皮细胞在不同温度(37～54℃)、不同时间(热处理后即刻0h,热处理后24h,热处理后48h)的增殖活性和形态的变化情况,从而初步确定了血管内皮细胞免受损伤的热剂量参数。(2)阵列电极系统和组织几何模型建立。在原有的射频电极模型上进行改进,增加球囊导管系统(球囊、导管、导丝),并在球囊上构建了射频电极阵列(同一平面内4个圆周形电极阵列排布,两两相距90?,电极直径1mm,球囊直径2.25mm或3.0mm)。同时基于肾动脉组织的解剖学特性,构建理想化的三维肾动脉分叉血管几何模型(动脉入口直径5mm,分叉直径3.5mm,分叉角度50°)。(3)数值仿真温度场计算。采用Comsol Multiphysics软件进行有限元分析。通过电磁场-温度场-流场耦合的方式,得到射频消融的消融温度场分布情况。设置不同射频技术参数,计算在不同射频电压(20V、25V、28V、30V)、不同血液流速(0.4m/s、0.5m/s、0.8m/s)、不同球囊扩张程度(2.25mm、3.0mm)时消融区域的最高温度位置、消融面积和消融区体积,分析对消融温度场(外围组织和血液)的影响以及这一术式技术参数设定的有效性和安全性。(4)离体实验验证。根据单电极射频消融肾动脉的仿真结果,在相同的条件下,搭建开环式血液循环平台,对离体肾动脉生物体模执行射频消融,改变功率8～12W,时间120s,血流量2.56～5.12L/min,观察组织和血液温度场的变化,与单电极同一位置下的仿真结果作对比,初步验证仿真的有效性。细胞实验结果表明:1.相比对照组37℃,48℃和54℃组热处理24h和48h后,其增殖均受到抑制。继续培养24h时,48℃组的细胞增值活力为91.1?1.05%,54℃的细胞增值活力仅为39.8%?1.43%;继续培养48h时,48℃组的细胞增值活力为83.9%?2.68%,54℃的细胞增值活力仅为19.0%?1.51%;其增殖收到显著抑制。2.当37℃≤T<48℃时,内细胞形态上仅出现部分轻微回缩,未出现细胞脱落现象;当48℃≤T<50℃时,细胞形态上出现大量细胞圆形回缩,未出现细胞脱落;当50℃≤T<54℃时,细胞形态上出现大量细胞圆形回缩,并伴有细胞脱落现象。3.初步确定48℃为手术安全阈值温度,即需合理控制射频治疗参数使血管壁温度低于48℃才能保证血管内膜免受损伤。数值计算结果表明:1.执行阵列电极球囊导管消融可实现360°环血管消融,而进行一次单极射频消融的环血管壁有效消融角度仅为68°,约逐点消融6次才可实现交感神经360?消融,阵列电极克服了单电极一次消融交感神经不完全的局限性。2.阵列电极手术装置进行RDN能够达到有效的消融效果,周围组织的温度约为49～63℃(△T>8℃),最大可实现距离血管中心点约5.0mm处的肾交感神经消融,这验证了阵列电极球囊导管去肾交感神经这一术式的可行性。3.对于血液中心温度影响较小,峰值温度55℃出现阵列电极内侧(但此处无血液通过),血液中心最高温度约41.9℃(△T<5℃),初步验证了该术式的安全性。离体实验结果表明:对比结果发现,离体实验中不同距离消融点、不同功率、不同时间下的温升曲线均和同条件下的仿真保持高度的一致性。最小绝对误差为0.006,最大绝对误差0.418,及最大相对误差为19.98%。初步验证了仿真的有效性。本研究通过细胞实验初步给出了血管内膜免受损伤的热剂量参数,基于数值仿真计算分析不同治疗参数对肾动脉血管温度场的影响,初步验证了阵列式射频电极执行去肾交感神经术的可行性,并进行离体实验初步验证仿真结果的正确性,为临床治疗提供了基本的理论参考依据。