IMRT是一种先进的三维放射治疗技术,近年来广泛用于临床肿瘤治疗。它的特点在于能实现几何形态和强度分布的双重适形,从而提高治疗比,降低对病人的伤害。与传统的正向计划不同,IMRT采用逆向计划,先由医生确定处方剂量,然后由计算机给出实现该结果的方法和参数,从而实现了治疗计划的自动最佳优化。本文根据IMRT逆向计划的研究现状,结合现代最优化方法,对IMRT逆向计划的优化作了较为深入的研究。首先介绍了规则野、不规则野的各种剂量计算模型,其中着重论述了目前常用的基于笔形束模型的剂量计算方法,用于计算由多叶准直器形成的不规则野的剂量分布；然后研究了IMRT逆向计划优化算法,针对模拟退火算法和单纯形法的特点,将二者相结合,形成了一种改进的模拟退火算法：SMSA算法,并用该算法实现了子野形状和权重的优化。实验结果表明,该算法不仅能很好的收敛于最优值,而且相比于模拟退火算法,优化速度大大提高。同时,优化过程中,为更好的保护靶区周围的正常组织及减少计算量,构建了新的优化模型；在剂量均匀性约束和组织重要程度约束的条件下,建立了新的目标函数。最后,进行了实验测试,并用剂量一体积直方图和等剂量线进行了计划评估。临床模拟病例结果表明,采用本文的算法及建立的目标函数,达到了临床要求,不仅提高了计划靶区的剂量均匀性,减少了正常组织的受照剂量,而且大大减少了逆向计划优化时间。本文对算法及目标函数的改进具有较好的实际意义和临床应用价值。