本工作利用Geant4 toolkit编写粒子束在物质中输运过程的蒙特卡洛模拟程序,计算了光子、质子以及¹²C离子、¹⁶O离子在类人体组织中的传能线密度。通过模拟程序的可视化可以清楚的观察到每个粒子在人体组织内的运动径迹和相关的物理过程,根据这些粒子束输运的物理特性来研究它们在医学中的应用,主要的工作如下:首先介绍了放射治疗的发展以及我国重离子治疗的现状,然后从理论上研究了放射治疗的物理和生物学基础。编程思想以及数据处理的过程是本工作的重要的环节之一,在这部分内容中讨论了设计程序的整体结构,以及人体结构模型的建立和粒子源的实现。利用程序的可视化观察离子输运过程的径迹及其特点来研究质子和¹⁷C离子的在医学中的应用。同种粒子不同能量以及不同能量的不同粒子在输运过程中都有它们各自的特点,根据这些不同的物理特性研究了它们在医学上的应用差别。研究了¹²C离子在输运过程中的部分碎片对总剂量的贡献以及次级中子在整个过程中的能量损失机制和它在放射治疗中的影响。