近年来全世界罹患癌症的人数逐年上升,放疗作为治疗癌症的三大有效手段之一,一直受到人们的广泛关注。放射治疗（简称放疗）的理想目标是在保证病灶靶区剂量充分的条件下,尽可能的减少对周围健康组织的影响。几十年来,放射治疗也一直以此为目标逐步发展,从三维适形放疗技术（3D-CRT）、调强放疗技术（IMRT）到图像引导放疗技术（IGRT）和自适应放疗技术（ART）。虽然放疗技术发展迅猛,但放疗的疗效仍不是十分理想。时至今日,放射治疗仍然采用术前计划、放射治疗、术后验证的治疗办法。术前计划通常是使用CT对人体进行照射、建模后通过仿真计算确定病人的治疗计划。但是在实际治疗过程中,由人体的呼吸和器官的工作都会导致病灶部位的微小位移,可能会使病灶部分接收的剂量缺失,也可能会伤及周围的健康组织,造成不可逆的伤害。如果在放射治疗中能够实时监测病灶部位及其周围组织的吸收剂量,就可以实时调整放疗计划,真正实现“精准放疗”。为了填补放疗过程中实时剂量监测的技术真空,使“精准放疗”在未来成为现实,本文设计研发了一种嵌入式光纤传感器结构,并以此为核心基础研发了一套光纤X射线剂量检测系统。这套剂量检测系统可以实时的检测肿瘤患者在放射治疗过程中所接受的X射线辐射剂量,从而实现对加速器输出剂量的即时反馈,使放疗计划的实时调整及“精准放疗”成为可能。本课题研究的主要内容包括:通过对市场上常见的多种无机闪烁材料在X射线辐射下的发射光谱等性质进行测试,选择适合PMMA（Polymethyl methacrylate）光纤传输、荧光转换效率高且剂量率线性优异的材料作为系统的信号发生材料。利用PMMA光纤设计了一种全新结构的光纤无机闪烁X光剂量检测探针——嵌入式结构探针,并对该新型结构的光学传输特性进行测试,通过理论模拟和实验两方面验证新型结构的设计优势,相比于传统的设计方案,嵌入式探针的响应强度理论上可提高30倍以上。结合放射治疗的实际需求,完成了光纤X射线剂量检测系统的整机设计和制作。根据放射治疗的临床需要及国际标准,对医用X光剂量检测系统的重复性、剂量线性、角度依赖性、百分深度剂量分布曲线等特性进行了检测。针对无机闪烁材料并不具有水等效性导致的诸多特性进行了详细的研究,提出了不同于等效原子序数及切伦科夫辐射等传统理论的新型理论模型并进行了验证。完成的样机先后两次在国家级质检机构“中国计量科学研究院”进行了认证,结果显示:光纤X射线探测系统的系统重复性相对误差仅为0.1%;剂量线性的线性相关系数R2大于0.9999,具有非常高的剂量线性;在不同的径向角度照射下其最大的相对误差仅为0.35%,是无角度依赖性的;辐照后漏电更是低于0.005%,远远低于在剂量测量界作为“黄金标准”的电离室的设计标准。在空气电离室测试结果的基础上,设计了任意深度下响应强度-剂量关系实验,完成了医用加速器下X射线质的校正因子测定。通过数学校准及物理结构优化两种方案对百分深度剂量和离轴比曲线的差异性进行修正,首次解决了材料非水等效性在辐射剂量学中所造成的影响。权威认证的结果显示光纤X射线剂量检测系统具有非常高的应用潜质,为放疗计划过程中的实时调整及“精准放疗”提供了非常重要的可行性方案。