随着放疗技术的发展与进步，特别是容积调强和质子重离子放疗为代表的技术手段，使肿瘤靶区能够得到更大的致死剂量，并且在靶区的边缘能够形成较高的剂量梯度，从而使正常组织和器官能够得到更好的保护。但是因为肿瘤运动的存在，先进的放疗技术可能是了一把“双刃剑”。由于呼吸运动、心脏搏动、肠道蠕动等情况的存在，肿瘤会产生一些周期性的或随机性的运动，在靶区勾画的时候如果没有能够很好的估算肿瘤的运动范围，或者在治疗实施过程中肿瘤的运动范围发生了变化，都会造成肿瘤“脱靶”，即肿瘤部分或完全运动到了靶区之外，或者正常器官的“误伤”，即正常器官或组织运动到了靶区之内，造成了超量照射。早在2006年美国医学物理师协会(American Association Physicists Medicine，AAPM)第76号工作组就曾对已经出现过的对降低光子放疗中呼吸运动带来的剂量误差的方法进行了系统的报道。然而，时隔十年，随着对器官运动或肿瘤的运动方式及规律的深入研究，越来越多的运动形式被报道，但是无论是科研中还是临床上都缺少一种通用的动态方法来研究多自由度的肿瘤运动验证。通过广泛调研临床需求以及多自由度动态验证的研究进展，本论文设计实现了六自由度动态验证模体，并模拟了多自由度的肿瘤运动，通过实验验证了对容积调强放疗流程进行多自由度验证的可行性，为开发能够广泛用于光子与质子重离子放疗的动态验证方法提供一些技术参考。　　在理论研究上，本论文以红外线双目视觉、计算机图形学和串行动力学为基础，提出了一种堆叠式的多自由度运动模拟模型。在动态验证模体的设计过程中，为了降低运动控制程序的复杂程度，本论文采用了一种堆叠式的串行动力学模型，通过简单的几何原理即可描述六个自由度的肿瘤模型运动，使得单独控制一个步进电机就可以产生对应的运动形式。并且，基于该动力学模型提出了可以用于计算肿瘤模型运动路径的坐标矩阵转换方程。在对运动模体的走位精度的验证中，本论文采用了红外双目视觉原理，实现了亚毫米级的运动精度验证。　　在实验研究上，本论文测试了不同自由度的肿瘤运动对CT和4D-CT扫描图像、放疗计划制定和放疗实施过程中吸收剂量的影响。运动形式对CT和4D-CT图像影响的测试结果表明，不同的运动形式能够产生的运动伪影具特征性;旋转运动同样可以造成明显的运动伪影，尤其是绕Z轴的旋转运动能够明显造成肿瘤模体的外形难以辨识;运动的自由度越高，伪影越明显，而六自由度的复合运动造成的形态变化最为明显。但是对于绕Y轴的旋转运动来讲，CT和4D-CT对运动影响并不敏感，形态大致相同。运动形式对放疗实施影响的测试结果表明，最大的剂量差异并没有出现在运动自由度最大的测试例中，而是出现在延Y轴运动的测试例中，说明复合运动存在着冷热点区域分布误差相互抵消的情况。冷点和热点的分布具有规律性，可以根据冷热点的分布情况，调整靶区的形状和靶区内的电子密度分布，以便能得到更好的剂量分布。另外，本论文也根据现有的实验结果给出了一些运动管理的建议。