心血管疾病是威胁人类健康的元凶之一,如何消除心血管疾病的危害是世界医学领域关注的重要问题之一。传统的插管治疗,会给患者带来极大痛苦,微创手术凭借创伤小、术后易恢复等优点成为医学研究热点。而将微创手术与血管机器人结合应用于人体治疗,逐步成为医学界研究主流趋势,具有极大应用潜力。本文对外磁场驱动螺旋血管机器人进行研究,为解决血管机器人驱动问题,文中采用一种较安全的三轴亥姆霍兹线圈作为磁驱动模块,综合考虑血管机器人在运行过程中的安全问题,提出了一种内螺旋血管机器人,并进行血液流场与血管机器人相互作用机制研究。本文主要研究内容包含如下四部分:（1）体外驱动模块与血管机器人方案设计。首先通过对比现有微型机器人驱动方式优缺点,并进行分析总结,确定磁驱动方式;其次通过比较电磁线圈、永磁体以及成像机三种磁驱动模块磁场的工作原理和优缺点等,最终采用电磁线圈三轴亥姆霍兹线圈作为驱动模块方案。基于血管机器人结构安全问题,采用IASE（Identification、Analysis、Solve、Evaluation）创新方法进行创新设计,首先在对血管机器人结构分析基础上,确定待解决问题,并利用矛盾分析确定解决相应问题的发明原理,结合拓展分析和可拓变换,得到解决方案,最终借助优度评价选择最优方案,获得最终内螺旋血管机器人方案。（2）血管机器人磁驱动模块磁场分析。通过分析亥姆霍兹线圈的工作原理,建立三维空间旋转平面坐标系,获得旋转磁场的磁感应强度公式。依据磁驱动模块理论公式,设计出满足实验要求的三轴亥姆霍兹线圈驱动模块,并通过数值模拟仿真得到各轴线圈的磁场分布特性,根据仿真结果对各轴线圈均匀性进行分析,通过与组合线圈的对比,本文设计的三轴亥姆霍兹线圈均匀性较好,磁场均匀度符合设计要求。进一步分析了线圈匝数、输入电流对磁场强度的影响,并验证了旋转磁场的产生,对驱动模块的设计具有指导意义。（3）内螺旋血管机器人结构设计及优化。为验证内螺旋血管机器人方案的可行性,建立血管-内螺旋血管机器人模型,采用MRF动态模拟方法,进行数值模拟计算,以轴向推力以及液体阻力矩为优化指标,分别对内径、槽深、线数、升角、螺宽、前端开口度、后端闭口度进行优化及分析,结合设计要求与驱动指标,得到血管机器人运行性能较优结构参数组。数值结果表明:优化后的模型轴向推力比优化前的模型增加了1.12倍,而所受液体阻力矩仅增加了0.03倍。（4）脉动流场中血管机器人游动特性。在血液脉动环境下,结合滑移网格方法,数值研究了内螺旋血管机器人在一个心动周期内的轴向力、液体阻力矩,并分析了各典型时刻脉动流场的变化。进一步分析血管环境参数（密度、粘度、血管直径）对内螺旋血管机器人轴向推力、液体阻力矩以及血管壁所受剪切力的影响。最后将内螺旋血管机器人介入三维真实分叉血管模型,将血液看成血浆与红细胞两相流,采用滑移网格、欧拉多相流方法,数值研究了血管机器人介入不同位置（分叉、分支）与无介入血管模型两相流的流场特征。初步获得血管机器人介入血管内的血流变化情况,可为临床介入治疗的研究提供有价值的参考。