热物理治疗是一种微创无剂量限制的绿色治疗方法。热疗与化疗或免疫治疗相结合也能够有效提升对高转移性肿瘤的治疗效果。但需要实现进一步的临床应用还需要进行一系列的体外实验研究。然而目前体外细胞热物理实验主要通过对贴壁或悬浮细胞进行加热及培养,在这种细胞状态下的热物理实验无法模仿动物体内复杂的环境特性,从而影响实验结果的准确性。为了克服上述局限性,本文在细胞三维培养的基础上,建立了一种有效的热物理治疗体外模型。通过使用ITO导电玻璃激光蚀刻的加工方式制作了阵列式的加热电极,并集成进传统的细胞培养皿中,同时配合温度控制系统对细胞加热温度进行实时控制。实现了一种可以针对三维细胞进行加热,并实时观察细胞状态的细胞加热培养系统。实验表明:该系统能够保持温度均匀、控制精确,同时适用于三维水凝胶进行细胞加热实验,是一种有效的三维细胞加热培养手段。最后,本文通过该系统对三维培养下的肿瘤细胞MCF-7进行40℃的热刺激测试实验以对该模型进行功能验证,成功观察到加热过程中细胞由于骨架降解而发生的皱缩,并在之后的长期观察中发现了细胞增殖速率先受抑制后恢复的变化。证明该加热培养系统是一种操作性强,实验准确性高的新型工具。