放射治疗的主要目的是尽可能地增大给予肿瘤的辐射剂量以杀死肿瘤细胞，同时又尽可能地保护肿瘤周围和辐射通道上的正常组织以使其少受损伤。相比常规射线（X射线或γ射线）呈指数衰减的深度剂量分布，重离子束因其独特的倒转深度剂量分布（即Bragg峰）和高的相对生物学效应(relative biological effectiveness，RBE)在杀伤肿瘤和保护正常组织方面所具有的两大最重要优势，在放射治疗领域被誉为面向二十一世纪最理想的放疗用射线。　　 为达到重离子适形放射治疗的目的可对重离子束采取灵活多样的束流配送方式。目前已经将重离子应用于肿瘤临床治疗试验的束流配送方式有两种，一种是被动式束流配送方案，如兰州重离子研究装置(HIRFL-CSR)治疗终端所采用的三角波扫描横向扩展束流，脊形过滤器纵向展宽束流的Bragg峰，配合多叶准直器进行横向上适形的照射模式;另一种是主动式束流配送方案，如德国重离子研究中心(GSI)采用的同步加速器主动变能及光栅磁扫描系统引导束流对肿瘤靶区进行逐点主动扫描的适形调强照射模式。　　 与被动式束流配送方式相比，主动式束流配送方式还具有以下几点突出的优点:(1)减少了射程移位器以及体表补偿器等能量吸收材料的使用，降低了照射路径上的束流损失，减轻了束流碎片特别是中子辐射污染;(2)由于利用笔形束在三维空间进行主动适形，任何不规则的肿瘤靶区都适用于主动式三维扫描照射;(3)经过优化计算后的主动式三维扫描治疗方法在保证肿瘤靶区得到均匀吸收剂量包裹的同时能最大限度地减少正常组织的受照体积，提高了离子束放射治疗的增益比。　　 为迸一步完善和拓展肿瘤重离子放射治疗技术，本论文基于HIRFL-CSR深层肿瘤治疗终端的主动式束流配送系统研究开发了重离子主动式三维点扫描照射治疗方法及其相关重离子临床剂量学技术，并进行了技术验证。HIRFL-CSR主动式三维点扫描照射方法结合微型脊形过滤器纵向展宽束流Bragg峰技术，实现了同步加速器主动变能配合磁扫描系统引导束流对肿瘤靶区进行主动点扫描适形调强的照射模式。在三维点扫描治疗技术的理论研究中，采用最小二乘优化算法进行了点扫描治疗计划的逆向优化计算，其目标函数最小值控制在0.06以下;以处方剂量1Gy为目标的最小二乘法优化计算后的靶区平均物理吸收剂量为0.983Gy，均匀性为95.82％。在临床剂量学方面，基于圆形标定场中心物理吸收剂量研发了面向三维点扫描模式的在线监测器剂量标定技术，并且针对剂量标定因子存在的标定场规格影响建立了主动式点扫描剂量标定因子的修正方法，同时进行了笔形束横向散射三重高斯模型的研究。为建立更有效率的标定方法，针对主动式剂量标定方法耗时繁琐的问题，首次提出了面向三维点扫描技术的在线束流监测探测器的交叉标定方法。文章还在理论上验证了非均一变间距点扫描技术的可行性。在实验验证方面，对HIRFL-CSR深层肿瘤治疗终端的主动式束流配送系统进行了技术检验，在此基础上首次完成了重离子主动式三维点扫描治疗计划的剂量验证。　　 HIRFL-CSR深层肿瘤治疗终端进行的重离子三维点扫描治疗计划物理吸收剂量水体模实验验证结果显示，靶区物理吸收剂量照射精度可控制在5％以内。剂量验证的结果同时也表明重离子三维点扫描治疗技术在HIRFL-CSR深层肿瘤治疗终端得到成功实现，具有推广应用的可行性。本论文研究工作为今后研发精确的重离子三维点扫描适形调强照射治疗技术奠定了坚实的基础。