光动力疗法(photodynamic therapy，PDT)是利用特定波长的光激活肿瘤组织内滞留的光敏剂，与肿瘤组织内部的氧发生反应，产生多种活性氧物质与生物大分子发生作用，破坏细胞和细胞器的结构与功能，从而达到治疗肿瘤的目的。其化学机制主要包括Ⅰ型和Ⅱ型反应类型，涉及Ⅱ型反应机制的主要因素包括：光、光敏剂和组织内氧浓度等因素。 目前对于光动力模型的研究大多是从所采用光波长、光照能量密度，以及更多的是光敏剂浓度等方面进行，而有关光动力各作用因素引起氧浓度变化对肿瘤光动力疗效影响的数学模拟研究尚不多见，特别是同时考虑光在组织中的分布变化及氧代谢消耗对肿瘤光动力疗效影响的数学模拟尚未见报道。本课题拟建立一个新的光动力模型。通过该模型研究组织光学参数的改变对光在组织中分布所产生的影响，研究不同光敏剂浓度和光照条件对于氧分布及单态氧产量的影响，从而评价氧分布的对光动力疗效的影响。 方法： 首先采用C语言参考蒙特卡罗模型、Krogh圆柱模型、Fick定律、组织内氧消耗及供给等相关模型及理论，依据光动力Ⅱ型反应机制建立一个新型光动力数学模型。然后讨论组织光学参数的变化对组织内光分布的影响，观察血管半径分别为2、3、4、5、6μm和血管外壁氧浓度为33、39、45、50、57、63μM时组织内氧浓度的分布；计算光敏剂浓度分别为3、5、6、8、10μM和光功率密度为10、30、60、100、150mW/c㎡时，光动力引起的氧消耗及组织内氧分布和单态氧产量，由此确定合适的血管参数、光敏剂浓度和光功率密度。最终，由以上确定的各参数，观察光照时间分别为1、5、10、20、30s时，组织内氧浓度的变化，并进一步改变断续光参数，分析组织氧浓度的变化及单态氧产量变化。 仿真结果： 1.血管半径为2、3、4、5、6μm时，对应氧的扩散距离分别为176、186、193、199、205μm，血管外壁氧浓度按33、39、45、50、57、63μM变化时，氧扩散最大距离分别为151、162、172、183、191、204μm。 2.光敏剂浓度固定，光功率密度由10增大到150mW/c㎡，光动力作用的最大范围由165减小到79μm，对应的氧消耗速率由0.92增大到13.85μM/s。 3.固定光功率密度，光敏剂浓度依次取3、5、6、8、10μM，对应光动力作用最大范围分别为149、132、126、116、108μm，对应的氧消耗速率分别为166、2.77、3.32、4.43、5.53μM/S。 4.血管半径为6μm，外壁氧浓度为63μM，光敏剂浓度5μM，光功率密度为30mW/c㎡时，分别照射1、5、10、20s后，组织内的低氧区域分别为17.3％、37.7％、52.8％和68％。 5.断续光中无照射一段时间后，组织氧浓度会有一定程度的回升，以光动力作用范围中点为例，无光照时间分别为5、10、12、16、20s之后，氧浓度分别回升至0.78、1.38、1.57、2.26、2.73μM。 结论： 1.同等条件下，低光功率密度相对于高光功率密度照射，光动力会有较低的氧消耗和较大的治疗区域，但是有着较低单态氧产量。 2.在氧充足的条件下，光动力过程中氧消耗速率和单态氧产量与组织中氧浓度几乎无关，取决于光功率密度与光敏剂浓度的乘积。 3.断续光照射会使组织低氧区域内氧浓度明显恢复，且光动力再次开始时单态氧的产率有着显著的提高，但是随着无光照时间的增长，氧恢复速度和单态氧增加比例逐渐减小。