微波热疗作为一种有效的肿瘤辅助治疗方法受到了日益广泛的重视并且在治疗肝肿瘤、前列腺肿瘤、肾肿瘤、膀胱肿瘤、乳腺癌等方面进行了广泛研究及临床应用.采用原位分离微波高温灭活的方法治疗骨肿瘤已在临床应用多年,但缺乏热疗天线设计方面的系统研究.该文采用数值计算结合组织实验的方法,对骨肿瘤微波热疗天线设计的一些关键问题进行了研究,为临床治疗中天线及其阵列的设计提供理论依据.讨论了微波热疗条件下生物组织中的热传导方程及边界条件,结合电磁场的FDTD方法和温度场的有限差分方法,同时考虑了温度变化时引起生物组织电参数变化对电磁场与温度场分布的影响,编写了模拟生物组织中温度场分布的计算程序,应用该程序分析了2450MHz治疗频率下,单天线及天线阵列在组织中的温度场分布,研究了不同结构单天线的激励功率与治疗区域和治疗时间的关系,分析了多天线阵列治疗中天线形状、天线间距及激励对组织中温度场分布的影响.模拟结果显示:在单天线热疗中,可通过调整天线的激励功率达到对小范围肿瘤组织的长时间均匀加热,单天线在组织内的径向有效加热半径为1.5cm~2cm,轴向加热范围随天线结构及长度的不同而变化;对天线通过调整天线间距、激励功率及激励时间等,可实现对大范围肿瘤的长时间均匀加热,天线间距应选择2cm~2.5cm之间.为研究生物组织电参数随温度的变化情况,采用开口同轴反射测量头,建立了一套操作方便、精度较高的生物组织复介电常数的测量方法,对已知介电常数溶液的测量结果显示,该方法测量误差小于10％.用该方法测量了几种生物组织在不同温度下的复介电常数,结果表明生物组织在热疗条件下电参数随温度的变化而变化,且不同组织变化规律不同,在25℃-85℃的温度变化范围内,组织电参数均有较大幅度变化.因此在进行微波热疗的理论计算和临床研究中,有必要对组织的复介电常数及其随温度的变化情况进行实际测量.