脑组织是一种生物多孔介质，从物质与能量传输角度来看，脑能实现高级功能的基础在于脑内时刻在进行着频繁高效的物质与能量的传递与转化。对脑组织内物质传递与清除过程的研究，对于解读脑的高级功能的形成机理、脑病的诊疗、药物的开发及新型治疗方式的设计具有重大的理论意义与应用价值，是脑科学研究的新方向和热点。　　本文详细阐述了脑组织的结构特性，分析了脑组织内物质传递与清除过程的机理及其影响因素，应用体积平均化方法结合宏观唯象理论与多孔介质内传热传质基本理论，建立了脑组织内物质传递及清除过程的数学模型，同时利用控制容积法，分别对脑组织内物质的各向异性传递及吸附反应、脑肿瘤内药物传递问题进行了详细的数值模拟分析，得出了一些有一定意义的结论。　　对于脑组织内物质各向异性传递及吸附反应过程，采用隐式控制容积积分法进行了数值模拟计算，得到了孔隙率、迂曲度等脑组织结构因素、吸附、反应作用及其强度对脑内物质浓度的影响。结果表明：组织迂曲度越大，物质的扩散越慢，当某一方向迂曲度较小时，物质浓度明显增大，物质扩散变快。由于脑组织的非均质性，脑内物质的扩散传递存在着竞争现象；吸附与反应作用会抑制脑内物质传递，吸附速率越大，抑制现象越明显；对于脑内非线性的米氏反应过程，当反应速率常数增大时，稳定浓度会显著增大，同时米氏常数的增大也会使稳定浓度值增大，相较于吸附过程，米氏过程的抑制作用更为明显。　　对于现今脑病诊疗中所提出的扩散给药技术（Simple Diffusion Delivery，SDD），考虑到该技术在脑肿瘤治疗的显著优势，本文进一步建立了脑肿瘤内药物传递与清除过程的物理数学模型，基于脑肿瘤的球形结构特性，给出了球坐标系中药物传递与清除过程的离散格式，通过数值模拟分析，得出了脑肿瘤结构因素及SDD技术中两种不同的给药方式对药物浓度的影响。结果表明：脑肿瘤组织结构对药物传递具有明显的影响，组织迂曲度越大，药物浓度越低；对于两种不同注射给药情况，持续注射给药情况下，脑肿瘤组织内药物浓度增长较快，同一时刻组织内各点的药物浓度明显高于一次注射时的药物浓度，但考虑到长时间的持续注射容易引起水肿等其他不良反应，所以要发挥SSD技术的优势，达到低剂量、合适浓度、微创的目的，需要在给药持续时间以及药物浓度上找到一个平衡。　　最后，对本研究工作进行了总结，并对今后的研究工作做了展望。