磁流体热疗技术是一种安全、高效的能够治疗肿瘤的物理疗法,利用肿瘤组织细胞比健康组织细胞温度耐受性差的特点,通过控制加热温度而达到选择性杀死肿瘤细胞的目的。磁流体热疗具有安全性高、精准靶向治疗、加热效率高、普适性强等优点。因此磁流体热疗在肿瘤治疗领域中能够发挥巨大的潜力,提高患者的生存质量。磁流体热疗的治疗效果是由组织中的温度分布控制的,本文建立了磁流体热疗模型分析了不同影响因素对有效治疗体积和温度场分布的影响规律,为临床应用提供理论指导,所做的主要工作与结论如下:(1)研究了磁性纳米颗粒的特点,从磁性材料在交变磁场中的发热原理出发,研究了颗粒半径在5nm-10nm范围内有效弛豫时间与尼尔弛豫时间、布朗弛豫时间的数值关系,结果表明有效弛豫时间的大小是由两种弛豫时间的较小值决定。推导出了交变磁场中磁性纳米颗粒的发热功率,分析了磁流体颗粒直径、磁各向异性常数、磁场频率、磁场强度等因素对磁流体发热功率的影响。(2)结合磁性纳米颗粒的产热功率,建立了肿瘤组织内磁流体流动模型、磁流体扩散模型以及生物组织传热模型,采用了COMSOL Multiphysics软件模拟组织在热疗过程中的温度分布情况,分析了磁流体的扩散时间、输注速率、注射体积、体积浓度、血液灌注率等因素对有效治疗体积和温度场分布的影响规律。(3)分析了采用多点注射时注射点数目以及注射位置对温度场的影响,发现多点注射能够显著提高热疗效果。建立了含有血管的磁流体热疗模型,发现血管会对温度场产生降温作用,同时血管的存在会影响磁性纳米颗粒的分布,会造成中心点温度略微高于没有血管模型的温度。(4)采用亥姆霍兹线圈仿真结果证实了磁场分布较为均匀,可用于磁流体热疗。建立了磁场与温度场的耦合模型,通过耦合仿真分析研究了磁场频率、磁场强度、人体组织参数对磁流体热疗效果的影响。