胆管癌是一种死亡率很高的恶性肿瘤,存在对放疗、化疗不敏感,可切除率低、预后差的特点,当前仍缺乏有效的治疗手段,迫切需要寻找新的治疗方法。磁感应热疗作为一种近年来发展迅速的新技术,具有高度的靶向性和极低的副作用,已经临床应用于多种癌症。现阶段针对于胆管癌的磁感应热疗研究还很少,本文将磁感应热疗引入胆管癌模型,采用多物理场耦合和计算机仿真模拟的方法,旨在探索其作用于胆管癌组织时的效果,为后续的临床试验提供参考。本文首先对比分析了不同磁性材料的磁热效应,根据Rosensweig的理论分析交变磁场下磁性纳米颗粒的奈尔弛豫和布朗弛豫损耗机制,推导出磁流体的发热功率计算方程。不同于以往使用单一的球模型来模拟肿瘤磁感应热疗,本文针对胆管癌发生位置,构建了三维的人体腹部、肝脏、胆管、肿瘤模型,并添加真实的生物组织热物理参数和电参数,考虑了血液灌注率对温度的影响。根据实际热疗需要,设计出合适的交变磁场发生装置,计算其空间电磁场分布。使用MATLAB对磁性纳米颗粒的半径、磁各向异性参数、粘滞系数等属性对磁流体发热效果的影响进行了数值模拟。并预先进行了14次仿真,预估胆管癌模型达到热疗温度所需发热功率。然后将磁流体实际发热功率作为外部热源项代入Pennes生物传热方程,在有限元仿真平台COMSOL Multiphysics中模拟加热过程,并通过后处理对其温度进行可视化分析,根据如下的热疗要求:肿瘤组织在42℃治疗温度以上、正常组织在43℃安全阀值以下,来判断肝门部胆管癌、肝内胆管癌的治疗效果,最后还分析了热疗时其他不安全因素的影响。结果表明:当加热线圈的交变电流峰值10 A,频率100 k Hz,匝数为380匝时,在胆管癌部位产生的磁场强度为9208 A/m,能够满足磁感应热疗的场强要求,且治疗区域的磁场分布均匀度较高,确保了发热效果的可控性。治疗时胆管癌组织升温迅速,温度约500 s后达到最高,并保持稳定。肝门部和肝内胆管癌的最高温度分别为46.5℃、45.8℃,值得注意的是,此时胆管癌肿瘤边缘均能达到42℃以上,周围健康组织均保持在43℃以下,能够保证促进胆管癌细胞凋亡的同时,对周围健康组织副作用最小。还验证了胆管周围的大血管并不会带走过多热量,对热疗影响可忽略不计。当有少量磁流体溢出在胆管时,其下方的健康胆管也会被加热到39℃,但都处在43℃的安全限值下。在交变磁场下治疗时,躯干中的涡流热效应会造成体表温度轻微升高,最高可达38.8℃,长时间的热疗时可以考虑冷敷等方式降温。本文的结果是鼓舞人心的,胆管癌组织热场的分布符合热疗的要求,理论上获得了很好的治疗效果。同时还预测了治疗时可能存在的其他不安全因素的影响,对今后磁感应热疗治疗胆管癌相关临床试验的开展,有着十分重要的意义。