本文结合国家自然基金项目和天津市支撑重大项目,对图像导航近距离粒子放疗手术中的剂量规划计算方法、剂量可视化方法、剂量优化方法等关键技术进行研究,提出了三维适形剂量规划方法,并开发了三维近距离粒子植入治疗计划系统,最后通过实验与蒙特卡罗模拟验证了剂量计算精度。本文的主要研究内容及成果如下:首先,采用TG-43线源剂量模型,绘制了单颗粒子的剂量分布曲线。采用标量线性叠加算法,实现了空间中多颗粒子的剂量分布计算。由放射性衰变规律,推导了剂量吸收量的计算方法。其次,针对放射性粒子植入放疗,提出了其三维适形剂量规划方法。通过对剂量进行优化,避免了局部剂量盲区和正常组织的过量照射。在此基础上,开发了三维近距离粒子植入治疗计划系统,改进了剂量体积直方图的绘制算法,提高绘制的精确度。最后,设计开发了I-125放射性粒子载体装置,搭建了粒子剂量分布实验平台,进行了单粒子和多粒子剂量分布实验。通过与蒙特卡罗方法数值模拟结果和治疗计划系统输出结果对比,验证了治疗计划系统中剂量计算的精确性。