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近年来，癌症（恶性肿瘤）的发病率和死亡率都不断上升，并成为威胁人类健康的主要疾病。放射治疗是治疗肿瘤的主要手段之一。随着科技的发展，放疗已从二维的立体定向放疗发展到三维适形放疗和调强放疗，再到影像引导放疗(IGRT)。IGRT是一种精确放疗技术，但目前使用的影像引导技术大多基于解剖结构的图像，对于肿瘤的早期发现、诊断和治疗等还有一定的困难。虽然功能影像技术能弥补上述解剖影像技术的不足，但在其成为肿瘤的常规诊疗手段之前还有很多问题要解决，比如成像空间分辨率的提高、寻找更加特异和敏感的示踪剂、最佳的疗效评价时间以及肿瘤运动的影响等。功能影像引导的放疗技术将是IGRT未来的发展方向。
由于锥形束CT(CBCT)独特的优势，它已是目前IGRT的重要设备。如果能在CBCT上进行功能成像，对于实现功能影像引导下的放疗、推动IGRT的发展具有重要的理论意义和临床价值。本文主要完成以下工作:
首先，介绍了目前影像引导下的肿瘤放射治疗技术及发展现状、CBCT成像原理及重建，阐述了使用CBCT投影数据进行功能成像研究的意义。
其次，建立了基于动态增强CT序列图的CBCT投影模型。为了验证CBCT投影仿真的正确性，对CBCT投影数据使用FDK算法进行重建。其中重点研究了FDK算法中滤波器的选取，为CBCT重建算法中滤波器的选择指出选取原则及注意事项。
再次，建立了一种基于CBCT投影数据的CBCT功能成像的体素时间-密度模型。通过计算机仿真、最优化数值技术求解模型参数，获得体素密度值随时间变化的曲线，并用相关系数来定量分析模拟TDC与真实TDC的拟合程度。结果表明，使用CBCT投影数据进行功能成像是可行的。
然后，使用去卷积模型和最优化参数求解技术求解组织的灌注参数以及灌注图的显示。综合所有实验结果，证明了使用CBCT投影数据进行功能成像的实际操作可行性。
最后，设计并实现了基于CBCT投影数据的功能成像系统。该系统实现了使用CBCT投影数据进行功能成像的一般步骤，为以后的相关研究工作提供了一个简单、便捷、高效、集成的实验平台。