近三十年来,恶性肿瘤在全球范围内已成为威胁人类健康最重要的疾病之一。目前,世界卫生组织公认的三大常规肿瘤治疗方法为手术治疗、放射治疗以及化疗,70%的恶性肿瘤患者适宜进行放射治疗,放射治疗的治愈率在肿瘤总体治愈率中占到18%。当前,高端医疗器械在临床诊疗活动中的不断应用,不可避免的会带来一些使用问题,而造成这些使用问题的主要诱因是医疗器械可用性设计不合格。作为治疗肿瘤的大型医疗设备,医用直线加速器在临床上的使用也不可避免的存在着许多可用性问题。目前,国外针对放疗设备开展的可用性研究相对较少,国内关于放疗设备的可用性研究更是空白。本文从放射治疗流程中操作较为频繁的放疗控制软件着手,采用多模态测量手段,对放疗软件的可用性展开研究,为放疗软件优化改进提供理论支持和研究工具。本文研究内容主要涵盖了以下几点:第一,利用放疗设备可用性调研问卷,向43家放疗设备使用单位发放现状调研问卷,获得了5种品牌型号的临床在用放疗设备可用性现状调研数据。调研结果表明,我国临床在用放疗设备的可用性设计现状不容乐观,放疗设备可用性设计尚未达到用户预期水平;国产放疗设备与进口设备在可用性设计方面还存在差距,国产设备厂商需要加强可用性研究投入。此外,研究结果还表明放疗设备用户最为关注的可用性维度是设备的软件易用性。第二,提出了一套基于多模态测量的放疗软件可用性研究测试方法,并分析了不同模态指标间的相关关系。通过被试在放疗软件上执行典型的日常操作任务,采集了被试在不同型号放疗软件完成任务时的各模态指标数据。测试结果表明,被试在不同放疗软件完成相同测试任务时,软件可用性设计差异主要体现在绩效(任务时间)、主观评价量表(任务难易程度、SUS量表、USE量表、NASA-TLX工作负荷量表)、眼动指标(瞳孔直径、平均注视时间、总注视时间、平均眨眼时间、眨眼频率)以及生理指标(皮肤导电性、皮肤温度)上。通过对四种不同模态的可用性评估指标进行相关性分析,发现它们之间存在着相关关系。因此,采用多模态测量方法更能全面评估被试对放疗软件可用性的直观感受。第三,为放疗软件的可用性评估提供了预测模型。依据已有的放疗软件可用性研究数据,通过单因素方差分析确定了放疗软件可用性的评价指标。采用支持向量回归机构建了放疗软件可用性评估预测模型。研究结果表明,综合使用绩效、主观评价量表、眼动、生理指标评价放疗软件可用性可获得最贴近实际的预测结果。第四,探究了放疗软件主界面设计元素对可用性评估指标的影响程度,确定了影响放疗软件主界面可用性的关键设计元素。在已有的放疗软件可用性研究基础上,通过专家咨询法确定了放疗软件主界面5个重要设计元素以及每个设计元素的两种不同设计水平。采用正交试验研究方法,设计了八个不同类型的放疗软件主界面原型。基于多模态可用性研究测试,采集了被试完成测试任务时的相关实验数据。研究的结果表明,重要治疗参数显示对绩效指标任务完成时间具有显著性影响;重要治疗参数的显示对NASA-TLX工作负荷量表得分有显著性影响;联锁报警内容显示对眼动指标平均注视时间存在显著性影响。放疗软件主界面五个设计元素对被试的生理指标变化未产生显著性影响。通过本文研究,为当前放疗设备的可用性现状调研提供了调研工具,为放疗软件可用性研究提供了测量方法,为放疗软件的可用性评估提供了预测模型,同时也为放疗软件的可用性优化改进提供了理论支撑和研究工具。