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激光热疗是指通过激光局部照射病灶区域使其温度上升至肿瘤组织消融温度,从而使其坏死凋亡的技术。作为现阶段恶性肿瘤治疗的新兴手段,激光热疗具有精准度高、能量密度大等优势。但该方法仍存在容易局部过热致使组织汽化等技术难点,极大妨碍了其进入临床领域的步伐。本文旨在以离体组织实验结果和数值模拟结果为指导基础,深入研究分析激光热疗所致的组织热损伤分布问题。进一步地,根据所优选的激光热疗治疗参数,结合机体散热方案和靶向恒温系统的开发,对激光热疗装置进行设计开发。借助所搭建的离体组织实验平台,本文针对不同治疗参数对离体组织温度场的影响进行研究。结果表明:激光功率P、激光靶头长度L_P和激光靶向恒温温度T_L与有效热影响区域面积均呈现正相关关系。为符合激光热疗治疗温度范围,在离体组织中优选的激光功率P为0.2～1W。激光靶头长度L_P的改变对组织横向温度场的影响较小,但有效增大了其纵向热影响区域范围。当激光靶向恒温温度T_L为50～90℃时,有效的横向热影响距离为4～14mm。离体组织体积V_T的改变对组织温度场影响甚微,可忽略不计。本文以人体肝脏组织为研究对象建立了简化的三维有限元模型,求解得到不同治疗条件下肿瘤组织的温度场变化,并进一步分析得到优选的治疗参数及治疗方案。结果表明:在肿瘤组织中,为符合激光热疗治疗温度范围,优选使用的激光功率P为0.2～1.3W。在单靶头模型中,当激光靶向恒温温度T_L为45～90℃时,有效的横向热影响距离为3～20mm,有效热影响区域的截面积随着靶向恒温温度T_L的增加呈现减速上升的态势。针对直径为4cm的肿瘤,优选的治疗方案为选用长度规格为30mm的激光靶头进行左右对称双靶头治疗。本文利用数值模拟方法对比分析了激光热疗装置不同散热方案的散热效果,基于散热有效性和可行性双方面考虑,优选使用单风道结合散热翅片的散热方案。通过对激光靶向恒温系统进行程序编码,实现其顺利运作。结合上述优选的肿瘤治疗参数、散热方案的和靶向恒温系统,本文成功设计搭建一款激光热疗装置。