近年来,质子重离子放射治疗作为一种可以定向、定量且能够精确控制的新型放射治疗方法被广泛应用。由于质子重离子束加速设备较大不能移动,故采用固定束放射治疗,且对于头颈部肿瘤、肺部肿瘤及端坐呼吸等患者,必须采取坐姿放射治疗,但是目前还没有专门用于坐姿、固定束放射治疗的质子重离子放射治疗设备,而且现在采用的热塑膜头颈部固定技术制模耗时长、通用性差、舒适性不佳。本文设计研究了一种带有头颈部定位功能的质子重离子放射治疗椅,用于固定束放射治疗室中患者的位姿调节和头颈部定位,实现固定束质子重离子射线能从不同方向和角度对肿瘤进行照射,提高头颈部定位的效率,通用性以及舒适度。本文在分析了放射治疗设备国内外研究现状和质子重离子放射治疗对患者体位需求的基础上,提出了质子重离子放射治疗椅的设计准则。采用U-TRIZ理论进行分析,确定了治疗椅位姿调节机构的整体方案,并据此方案设计了具有6-DOF调节功能的位姿调节机构。基于人机工程学原理,采用模块化的方法设计出了符合人体头颈部特征的通用型治疗椅头颈部定位装置,可以用于各种体型患者的头颈部定位。对治疗椅位姿调节机构进行分析,建立结构简图,着重对运动较为复杂的X、Y姿态调节模块进行正逆运动学分析,得出支链杆长与调节姿态之间的关系。利用MATLAB对头颈部定位装置各定位托的运动范围进行仿真,结果表明头颈部定位装置可以满足定位需求。利用ANSYS对治疗椅位姿调节机构和头颈部定位装置的几种极限情况进行刚度和强度分析,结果表明位姿调节机构和头颈部定位装置的形变和负荷能力满足放射治疗要求。加工并装配了质子重离子放射治疗头颈部定位装置样机并进行实验研究,对头颈部定位装置各定位模块的运动范围进行测试,验证了头颈部定位装置可以到达定位需求的位置,且定位可靠;从人机工程学的角度对头颈部定位装置样机做使用评价实验,结果表明所设计的头颈部定位装置满足质子重离子放射治疗坐姿头颈部定位要求。