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肿瘤是目前世界未攻克的重大疾病之一。无创伤成像手段是目前检查肿瘤的主要方法，常规的医学成像手段(包括普通MRI和XCT等)只能用于结构成像，而结构成像不足于对肿瘤做出准确的诊断，尤其是对肿瘤亚临床病灶的诊断。目前医学影像已经进入功能和分子成像的水平，利用分子水平上特异性靶分子的成像以及表达微观分子宏观平均的生理参数的成像开始作为诊断肿瘤、鉴别肿瘤良恶性的重要工具，并在学术界受到广泛重视。功能成像能够用于开展这方面研究的一个生物学基础，是肿瘤及其周围组织中血流和代谢参数方面的差别可作为区分组织良恶性的根据。应用fMRI将组织的血流、代谢等功能信息结合到以形态结构成像为主的诊断过程之中，将会大大提高肿瘤诊断的能力。这种发展趋势，代表了当前肿瘤诊断领域的方向，将会引起肿瘤诊疗领域的一场革命。
本文以头部发病率最高的原发性肿瘤胶质瘤和泌尿系统常见的前列腺肿瘤为研究对象，探讨功能成像在肿瘤诊疗中的应用。研究重点是：在放疗生物学模型的框架内，研究1H-MRSI在肿瘤诊疗中的应用。主要工作体现在以下几个方面：
(1)根据胶质瘤的肿瘤病理，采用磁共振功能成像与结构成像结合的手段，提出了对脑胶质瘤的不同生物区(如：肿瘤实体、肿瘤边界、坏死区、乏氧区)进行划分的敏感成像参数，并在初步的临床实验中验证了灌注成像中的rCBV是划分肿瘤实体的敏感参数。
(2)在研究肿瘤代谢产物的定量数据时，以1H-MRSI作为研究手段开展临床实验。在脑胶质瘤的诊断中，采用残差z分数模型划分胶质瘤的肿瘤边界、肿瘤高活性代谢区、可能的乏氧区与可能出现坏死的区域；在前列腺肿瘤的诊断中，首次提出采用结合残差z分数模型与(Cho+Cr)/Cit比值的方法可对前列腺肿瘤的良、恶性进行鉴别。上述方法都经过病理组织学诊断的验证。
(3)以原发脑胶质瘤为研究对象，研究了1H-MRSI的数据分析方法，目的是对肿瘤的代谢信息进行综合分析，以期在术前对其浸润范围、恶性度、肿瘤级别等进行全面的诊断。为达上述目的，提出了6项反应胶质瘤浸润、肿瘤细胞间变、乏氧与坏死的指标，并提出基于小样本的新的数据分析方法，即“弃一法”树结构聚类线性判别分析方法(LTCDA方法)，对肿瘤级别进行判断。该方法经术后病理结论的验证是可靠的。