随着环境的污染,生活压力的增加,疾病种类越来越多,各种物理性、化学性以及生物致癌因素也越来越多。癌症已成为近年来我国居民主要的疾病死亡原因,并且在全球范围内呈增长态势。因此,对肿瘤预防和治疗的研究刻不容缓。目前肿瘤的低温治疗和高温热疗技术正在迅速发展,冷热交替治疗方法更是近年来肿瘤热物理治疗研究的热点,弥补了肿瘤单冷治疗杀伤力薄弱、单热治疗易引起癌细胞转移的不足。综合两者优势,冷热交替治疗方法在肿瘤的治疗中有良好的应用前景,具有很好的社会及经济效益。基于上述现状,课题组近年来致力于肿瘤高、低温循环治疗技术的研究,已自主研发一台以液氮作为制冷媒介、热空气作为加热媒介的肿瘤冷热交替治疗设备。本文的主要目的是对该系统进行治疗性能测试并初步拟定基于此结构类型的肿瘤治疗设备的冷热治疗参数。本研究从低温外科的发展现状入手,对肿瘤的冷热治疗技术进行了治疗机理的概述,确定了本文对系统进行性能探究的标准和依据;针对该治疗系统的探针结构及工作状态,进行治疗刀头的数学模型的建立,并依次进行冷、热治疗5min、10min直到30min的仿真计算;之后对该系统进行离体组织治疗性能验证实验,测量治疗区域距离刀头中心的温度随治疗时间的变化情况;结合仿真数据和离体组织验证实验,分析讨论在该治疗设备下,针对不同大小的病灶组织需要的冷热治疗时间,为设备走向临床试验提供一定的数据支撑。探究结果表明,使用液氮作为制冷媒介、热空气作为加热媒介而设计的肿瘤冷热交替治疗设备,在冷冻过程中,对于直径小于3cm的病灶,在短时间内即可全部达到低温致死温度;在复温过程中,治疗刀头温度最高可达55℃,对于较小的病灶,能够复温至42℃的肿瘤热疗温度范围。本文通过刀头结构的模拟计算以及组织验证实验,对治疗系统的治疗性能有了进一步的掌握,对不同大小的病灶所需的冷热治疗时间也进行了初步的拟定。治疗性能是验证一个治疗设备有无应用价值的一个重要环节,通过本文理论与实验验证,课题组研制的肿瘤高、低温循环治疗设备对肿瘤治疗有着可观的疗效,为治疗实体肿瘤提供了成本低且环保的新的平台,有很好的市场应用价值。