精确放疗是现代肿瘤放射治疗的发展趋势，是提高肿瘤放疗治愈率与减少放疗副作用或并发症的关键技术。而照射剂量的精确验证是制定精确放疗计划、提高放疗增益比及实施精确放疗的重要环节。目前基于透射剂量分布的验证方法尚不成熟，且无法实现三维实时剂量验证。随着新一代医用跑道式电子回旋加速器MM50的出现，以及PET在重离子加速器治疗过程的应用，使得利用PET成像技术开展剂量实时验证成为可能。项目利用MM50电子回旋加速器和PET装置开展了高能光子放射治疗的三维剂量验证实验，并模拟计算了高能扫描光子束的性能和剂量分布，系统地研究了高能光子在模体材料中产生正电子核素的光核反应产额、正电子核素活度分布与剂量分布，分析讨论了利用正电子核素断层成像开展剂量验证验证的临床可行性。论文根据新一代跑道式电子回旋加速器MM50的机头构造和射束特点，利用Monte Carlo程序模块建立MM50加速器机头结构模型，通过模拟计算和水箱测量，分析了不同类型射野的射束特征和剂量分布。结果表明MM50高能扫描射线均整性和对称性良好，均在5%以内，半影为8mm，模拟和测量结果相符。根据高能光子产生¹¹C和¹⁵O正电子核素的光核反应相关理论及光中子反应的反应截面数据，制作了水凝胶、聚乙烯和不均匀模体等三种实验模体。利用TPS及模拟软件计算了MM50加速器的高能X射线束在不同模体中的剂量分布。在25MV和50MV两种X线能量条件下开展剂量的PET三维剂量验证实验，利用MM50所产生的X射线分别照射三种模体并即时进行PET扫描，通过对比模体中正电子活度分布及剂量分布研究PET剂量验证的可行性。实验结果表明，对于高能光子放疗，50MV X线照射2Gy产生的正电子活度可达MBq数量级，可实现PET清晰成像；50MV X线产生的¹¹C和¹⁵O正电子数量分别为25MV的3.86和3.88倍；三种模体中正电子三维分布和剂量分布相似。另外对小动物和病例开展了实验，并与模体进行了对比分析，结果表明高能光子放疗的PET剂量验证是准确可行的。