在基于X-射线光子束的传统放射治疗过程中,X-射线传递的剂量沿着入射路径呈指数衰减分布,这不仅会使得肿瘤前后的正常组织或器官遭受不同程度的伤害。质子治疗提供了避免出现上述问题的可能性,因为质子束传递的剂量大量沉积在质子束射程的末端即布拉格峰的位置,在传递路径上的剂量沉积很小。如果能够将峰准确定位到肿瘤区域,就可以在给予肿瘤较大剂量照射的同时,降低对正常组织和器官的伤害,减少副作用的发生。因此在质子治疗中对质子束的布拉格峰进行实时定位至关重要。传统的方法通常设备体积较大并且价格昂贵,特别是PET技术甚至无法实现实时定位,所以本文提出一种基于质子束诱导产生的热声信号的布拉格峰实时定位算法,非均匀介质中,在未知介质声波速度的条件下,通过测量质子束诱导产生的热声信号的走时数据,对布拉格峰的位置和速度分布进行联合反演定位。文中采用k-Wave软件包模拟质子束诱导热声信号的传播过程,使用FWHM=5mm的质子束源用于仿真实验。因为质子束在传播过程中会产生圆柱状的α波以及在布拉格峰处产生球形的γ波,因此在速度模型四周放置40个超声传感器,从接收波形中提取γ波走时作为观测数据。在初始速度分布模型以及布拉格峰位置的基础上,通过基于波前扩展的LTI正演算法得到的模拟走时数据。利用模拟数据和观测数据的残差构建反演方程。然后使用参数分离算法求解反演方程,获得到对初始布拉格峰位置以及速度模型的修正量。当算法迭代达到收敛后,即可获得对布拉格峰位置的定位。为了验证算法的有效性,本文设计了一种模拟体内器官复杂分布的非均匀模型,选择五组不同的质子束入射位置与剂量进行模拟实验,通过k-Wave模拟获得的布拉格峰位置分别为（106mm,102mm）,（120mm,230mm）,（180mm,135mm）,（210mm,210mm）以及（240mm,220mm）。再分别以这5个位置为圆心,在半径为50 mm的区域内随机选取10个初始位置,最终定位误差收敛在0.75mm-1.80mm。文中每次定位实验迭代次数选为20次,因为没有使用并行计算以及GPU加速等手段,每次实验时间约为3分钟,基本满足实时定位的要求。为了验证算法的稳定性,还对走时数据叠加了高斯白噪声,即使所添加的高斯白噪声方差为3,定位误差依旧小于2mm。通过传感器个数的对比实验结果发现,在一定的范围内减少传感器的个数并不会明显增加定位的误差。因此本文提出的算法能够将声速分布与布拉格峰的位置联合估计,可适用非均匀介质条件,更接近于实际情况。模拟实验的结果同样证实了本算法的可行性。