三维适形放射治疗和调强放射治疗是现代精确放射治疗的重要内容，是提高放射治疗增益比的有效措施。三维适形放射治疗和调强放射治疗主要依靠多叶光栅实现。本文对多叶光栅适形调强放射治疗系统中的一些关键技术进行了研究，内容主要包括患者的空间定位与诊断图象放大处理、多断层轮廓层间插值及轮廓简化处理、断层图象间灰度插值、三维数据可视化、射束规划和多叶光栅端面形状优化设计等。同时本文也对ModernTPS放射治疗计划系统技术设计、MDMLC多叶光栅机械设计及其控制系统的开发等进行了介绍。 从CT／MRI获得的诊断图象只是输入治疗计划系统的原始基础数据。系统首先要对原始图象进行前期处理，其中的主要内容是采集图象中定位标记点的检测。本文提出了诊断图象中定位标记点检测的自动和半自动处理方法，并利用标记点检测结果实现了各断层图象的空间定位及对定位设施的状态监测。为方便对二维诊断图象的观察，本文提出了一种基于边缘曲线光顺连续性恢复的二维图象放大算法，可获得边缘清晰光顺的放大图象，有效地克服了传统插值放大算法模糊图象边缘的问题。 多断层轮廓的处理是治疗计划系统中一项重要的处理内容。当断层轮廓间距离较大时，需要在断层轮廓间插值构造若干中间层轮廓以实现三维结构的精确描述。采用层间线性插值方法在原始断层轮廓处难以保证平滑过渡的要求，本文提出了一种多断层轮廓层间光顺插值方法，可获得光滑过渡的多断层轮廓层间插值效果。针对轮廓曲线上存在大量冗余数据的问题，本文提出了一种轮廓曲线特征保持折线化处理方法，在保证曲线精度的同时，减少了曲线的数据规模。基于简化后的轮廓曲线，本文使用相邻轮廓线同步前进法实现了多断层轮廓间表面的重构。 三维规则体素数据场是治疗计划系统的基础数据集。针对三维规则体素数据场的构建中使用传统的断层图象间插值方法容易引起图象模糊的问题，本文提出了一种利用图象灰度分布信息的三维空间断层图象序列层间匹配插值方法，获得的断层图象层间插值结果更加接近于实际情况。基于规则体素数据场，使用Marching Cubes(MC)法和Marching Tetrahedra(MT)法实现了等值面抽取，并针对MT算法中的相关性对算法进行了加速处理。 通过对肿瘤及患者重要组织器官的三维观察，可合理地安排射束方向。本文对给定射束方向上多叶光栅开口形状的确定过程进行了讨论，针对传统方法计算量大的问题，提出了一种三维肿瘤实体在多叶光栅平面上投影轮廓的快速计算方法，通过象空间内的边缘跟踪，结合缩小数据搜索空间及加速射线与三维实体的相交判别过程等措施，有效地减少了不必要的计算，提高了多叶光栅开口形状的计算速度。