放射治疗是目前治疗肿瘤的主要手段之一,放射治疗过程的核心部分是治疗计划系统的应用。剂量计算是治疗计划系统中的关键,其准确性直接影响到患者治疗,进而影响患者健康。本论文的研究目的是开发一套具有精度和速度优势的光子剂量计算程序,并以治疗计划系统DeepPlan为平台验证其用于临床的可行性。基于研究目的,本课题主要进行了以下两个任务:(1)改进的筒串卷积积分叠加(CCK)算法的光子剂量计算程序开发与准确性验证:基于C++环境实现GPU加速的光线追踪算法计算比释总能,利用蒙特卡洛软件EGSnrc计算能量沉积积分核,以卷积叠加方式计算剂量。引入计算掩模、自适应剂量插值等方式对剂量计算过程进行加速并测试加速效果。最后依据YY 0775号国标报告中的例题,验证光子剂量计算程序的准确性。(2)结合DeepPlan验证剂量计算的临床准确性:将光子剂量计算程序集成于DeepPlan中,依据YY/T 0889号国标报告中的计划例题验证临床计算的准确性。临床剂量分布准确性验证选取Pinnacle计划系统设计的前列腺肿瘤患者9例、胸部肿瘤患者15例和头颈部患者5例,比较相同放疗计划下的DeepPlan和Pinnacle的靶区和危及器官剂量分布差异,用PTW VeriSoft软件对两组剂量结果进行γ分析。本课题研究取得了以下相应的成果。针对任务一:完成了改进CCK算法的光子剂量计算程序开发,实现了多种加速方式,对均匀水模体能达到8.7倍以上的加速效果,通过了 YY 0775号报告,所有测试例题误差均在2%以内。针对任务二:验证通过了 YY/T 0889号报告,报告中所有例题计划的γ通过率在96.8%以上,平均γ通过率为99.5%。在临床病例验证中,前列腺肿瘤病例的3Dγ通过率为(96.9±0.8)%;胸部肿瘤病例的3Dγ通过率为(98.3± 1.3)%;头颈部肿瘤病例的3D γ通过率为(98.8±0.8)%。通过例题测试和临床病例测试,验证了基于改进CCK算法的光子剂量计算程序的准确性和临床应用的可行性。结果表明基于改进CCK算法的光子剂量算法具有足够的临床精度和更快的计算速度优势,适合用于治疗计划系统的剂量计算。