本文以宫颈癌后装治疗过程中的剂量规划关键技术为研究对象,拟开发一套面向宫颈癌后装放疗的剂量规划系统,该系统实现了施源器模型的空间配准、空间剂量场的精确计算、正向和逆向的剂量优化以及基于个性化施源器的剂量规划设计等功能,同时通过实际病例验证系统的精度和可靠性。本文的主要研究内容与成果如下:首先,开发了面向宫颈癌后装放疗的治疗计划系统,该系统能针对具体病例,实现患者的数据信息管理、器官的分割重建、施源器模型的加载与配准、空间剂量场的计算与可视化等功能,同时集成了各种剂量规划方法,并能对治疗计划进行准确评估,辅助医生进行精确的计划设计。其次,提出了基于等效均匀剂量(EUD)的逆向剂量优化算法,构造了单纯EUD目标和混合EUD目标,并应用模拟退火算法对目标进行优化求解,解决了传统算法无法反映剂量生物效应的问题,同时能有效表示剂量不均匀性对治疗效果的影响。经实验验证,该算法能在保证靶区剂量基本不变的情况下,有效减少危及器官的受照剂量,提供更好的保护作用。最后,提出了基于个性化施源器的剂量规划方法,设计了腔内施源器与插植针结合的个性化施源器,并在系统中集成了基于个性化施源器的剂量规划模块,解决了在传统的腔内联合插植治疗下,插植针布置缺乏图像引导、治疗过程不规范等问题。病例实验表明,此种治疗模式能有效改善剂量分布结果,提供更加合理的治疗计划。本文通过对宫颈癌后装放疗过程中剂量规划技术的研究,开发了面向宫颈癌的后装治疗计划系统,并在其中集成了基于EUD的逆向剂量优化算法和基于个性化施源器的剂量规划方法,有效提高了计划设计的适应性、准确性和可操作性。