恶性肿瘤严重危害着人类建康。肿瘤促血管生成(angiogenesis)，即从已存在的血管网络中成长出新的毛细血管网络，在肿瘤的生长、恶化、转移等阶段发挥着重要的作用。肿瘤细胞在缺氧的刺激下诱使促血管生成因子的合成，促进肿瘤组织内外的新生血管网络的形成。肿瘤血管生成加速了肿瘤从无血管阶段向有血管存在的恶性生长阶段的转变，为肿瘤的快速发展和转移提供了必需的营养和通路。但是，肿瘤血管也是药物输运的通路，提示了抗血管生成的策略有可能抑制肿瘤发展进入恶性阶段。目前，临床无创检测的技术水平还难以得到精确的肿瘤毛细血管网络形态学，这给临床上对肿瘤的研究和治疗带来一定困难，基于数值模拟的肿瘤促血管生成模型研究将克服这些困难，可提供有益的信息，这正是本文工作。 本文的工作主要是： 建立了六个模型，从不同角度不同层次模拟实体肿瘤血管的生长。模型l：在已有肿瘤外血管生成的二维模型基础上扩展，进入肿瘤内部，生成了肿瘤内外的微血管网。模拟得到的血管网络重现了血管分支和融合，以及“毛刷效应”，类似实验观测到的结果。在此模型的结果上，数值计算了微血管内血液流动以及肿瘤组织内的间质压，并讨论了不同微血管管径变化情况下对流动的影响。 模型2：考虑基质降解酶MMPs在内皮细胞运动中的影响，模拟肿瘤内外的毛细血管生成。同时，血液视为非牛顿流体，微血管半径随管内流动特性而调整，采用血液流动和血管半径自调节两个系统相互耦合的方法计算微血管内的血液流动。 模型3：在模型l的基础上，考查内皮细胞在肿瘤内外组织中不同应力环境影响下的运动。正是肿瘤内外相异的力学微环境等因素，影响了内皮细胞的运动，从而导致了肿瘤内外相异的血管网络结构和肿瘤内的分层网络结构。 模型4：耦合血管生成过程中肿瘤组织从无血管化向有血管期的转变过程中国家自然科学基金资助项目(10372026) 对新生血管生长的影响，模型4基于前述各模型的基础上模拟了肿瘤内外的血管生成，同样获得了异构的血管网络。 模型5：基于模型l扩展模拟区域进入三维，在三维环境下模拟了肿瘤内外的血管网络生成，包合了内皮细胞的随机、趋化性和趋触性运动。 模型6：抗血管生成的研究已经成为肿瘤治疗研究的一个热点，在模型1的基础上，模拟了抗血管生成药物对肿瘤促血管生成的影响，结果很好的说明了抗肿瘤血管生成药物可潜在的抑制血管网络的成熟和完善。 肿瘤促血管生成是一个非常复杂的病理过程，包含多个系统的相互作用，本工作初步模拟了这一生理过程，并耦合了肿瘤血管生成过程中各种特征和相互作用的各个子系统，获得了相对真实的肿瘤内外的毛细血管网络，而在其基础上的血液动力学计算等将为肿瘤治疗带来一定提示。 本文的成果 1)建立了实体肿瘤血管生成模型，包括了肿瘤外和肿瘤内。和国际类似研究的首次报导几乎同步(2005)。 在已有血管网络基础上，进行了血液动力学计算，考察了不同血管半径、血管渗透特性对流动影响 2)包含MMPs对肿瘤内外促血管生成的影响，耦合肿瘤内外血液流动和血管半径自调节系统之间的影响 3)提出简化模型考察肿瘤内外不同的应力微环境对内皮细胞运动的影响；初步考虑肿瘤促血管生成和肿瘤生长两个系统之间的作用，综合了目前多数已有模型的成果。 4)模拟三维肿瘤内外血管生成，并研究了在抗血管生成药物的影响下肿瘤内外的毛细血管生成网络。为临床抗血管生成的肿瘤治疗策略提出了数学理论上的证明。