剂量计算是放射治疗计划系统的核心功能之一，本论文工作基于精确放射治疗计划及质量保证系统ARTS项目，对快速高精度分区混合剂量计算方法所涉及的关键科学技术问题进行了深入研究，并发展了相应软件系统。内容主要包括快速解析剂量计算方法、精确蒙特卡罗剂量计算方法、区域间相互影响分析、混合剂量计算方法和相应软件系统的设计与开发。　　 在分区混合剂量计算中，快速剂量计算区域需要使用解析方法进行计算以提高计算速度。本工作对解析剂量计算中组织非均匀性修正方法进行了比较研究，证明了目前临床常用的ETAR修正方法的不足，对Batho修正方法进行了改进并通过了剂量学验证，为混合剂量计算方法提供了一种快速且精度较高的解析剂量计算工具。　　 在分区混合剂量计算中，高精度剂量计算区域需要使用蒙卡方法进行模拟计算以保证计算精度。本工作在深入分析蒙特卡罗剂量计算方法原理与程序的基础上，对其中的若干重要物理问题进行了研究，内容包括：康普顿效应中散射光子和反冲电子的角分布，径向和横向模体体积变化对蒙卡模拟时间和精度的影响，蒙卡计算模拟研究和蒙卡方法在内照射剂量计算中的应用；重点解决了蒙卡方法在分区混合剂量计算中的适用性问题。　　 在分区混合剂量计算中，高精度区域外的粒子(光子、电子等)可能进入高精度区域对其剂量分布产生影响；使用MDSA(Modified Dose Spread Array，改进剂量分布阵列)和SER(Secondary Electron Range，次级电子射程)两种方法对高精度计算区域和周围快速剂量计算区域间相互影响关键物理问题进行了深入研究，在保证模拟精度的前提下尽可能减少蒙卡模拟的体积以缩短模拟时间。最后基于上述研究结果发展了混合剂量计算软件系统。