高温热凝固是将肿瘤组织加热到较高的温度(一般为60℃即刻，或54℃保持一分钟)而使肿瘤完全性坏死。近年来，随着植入式微波技术、射频技术及高能聚焦超声技术的发展，高温热凝固疗法发展迅速，已成为一种临床实用的肿瘤治疗手段。其共同特点是用物理的方法致局部组织温度骤升，造成凝固区肿瘤组织的完全坏死。 由于肿瘤热疗对病人的伤害小、疗效高，可以与其它治疗手段同时采用并且可以有效、大幅地提高其它治疗手段的疗效。因此目前，肿瘤热疗已成为继肿瘤的手术、放疗、化疗和免疫疗法之后的第五大疗法，被国际医学界称之为“绿色疗法”。 热疗中，要求辐射热场准确覆盖肿瘤所在区域，使病灶升温到有效治疗高温区，但又要避免正常组织过热。如何准确、迅速、全面地获得热区温度分布，就成为热疗进一步推广应用的关键所在。为达到这样的目的，精确地对热疗过程中组织的温度响应进行预测是有极为重要意义的。 本文主要探讨了微波作为肿瘤热疗加热源时组织的温度响应特性。研究水冷却天线微波消融温度场的特性，客观地描述不同冷却水流速下以及血管存在条件下的周围组织温升规律。探索计算机模拟预测水冷却天线微波消融温度场的方法，以更好地将其应用于临床，更好地指导临床上微波消融治疗肝癌。 对微波加热过程中温度场的变化以及血管对于温度场的影响，从实验研究和数值分析两个角度来探寻热场的规律，主要完成以下四部分工作： (1)利用体模实验确定了天线的比吸收率，为数值模拟奠定了基础。考虑到体模实验布点的准确及方便性，首先用水冷式微波天线加热微波体模，由于体模中没有血液灌注率及代谢产热，因而体模最初的温升规律反映出微波的产热能力，根据提取的温度信号与时间的关系，采用二维拟合方法得出水冷式微波天线的比吸收率，从而为微波热场的计算机模拟仿真和手术规划系统奠定了基础。 (2)采用离体猪肝实验的结果验证了天线比吸收率的正确性。首先用有限元方法求解生物传热方程，由于离体猪肝中不存在血灌及代谢产热，从而简化了方程；然后将求解出的温度场与离体猪肝实验结果作比较，可以确定微波天线比吸收率的正确性。同时获得了不同作用时间、不同冷却水流速下的热凝固区的形状、大小和变化规律。研究发现消融区的形状呈梨形。由于冷却水的影响，在Z<0(定义微波发射处为Z=0，沿天线后向有冷却水的方向为Z<0，沿天线前向无冷却水的方向为Z>0)范围内的凝固区比在Z>0范围内的凝固区小。在Z<0范围内，当冷却水的流速增加时，凝固区有轻微的减小。热疗温度场最高温度位于Z>0方向。 (3)从实验研究角度提出分支血管对于54℃凝固区的影响。体模实验结果显示，当微波天线位于分支血管附近时，微波消融域没有关于天线对称，且此消融域在靠近血管一侧出现了较大的温度梯度。血流量越大，就会带走越多的热量，致使在血管周围的组织达不到有效治疗的温度(54℃)，得到的微波消融域略有减小。当天线远离血管时，微波消融域的形状开始逐渐变圆，关于微波天线对称，并且在两个不同流量下的温度等值线几乎重合。当血管与微波天线的距离超过20mm时，可以忽略血管对温度场的影响。以上结果说明分支血管和微波天线之间的距离会明显地影响消融范围，而血管内的不同血液流量对于消融域的影响不大。 (4)用有限元法模拟单根和分支血管对于消融温度场的影响。基于生物传热方程，建立基于大血管对流效应的生物传热模型，其中有单根血管的近似方法和分支血管的流场．热场耦合模拟计算。探索了在单根血管、分支血管的影响下微波热场分布的规律，为微波热消融疗法在临床应用中血管的处理方法提供了一些参考值。在临床治疗中，医生可以根据肿瘤的位置、血液的流量和微波天线与血管之间的距离、方向等来决定是否阻断血管以获得一个更好的治疗目标。