放射治疗是癌症的主要治疗方式之一,覆盖约70%的癌症患者,其局部性治疗方式与医学影像密切相关。当前医学影像被用于实现放疗图像引导以及制定放疗计划和评估放疗疗效。改进放疗图像引导精度和放疗疗效评估方法是精准放疗发展的重要方向。锥束CT是最常用的放疗图像引导方式之一,但其扫描时间长,易受呼吸运动影响,难以实现动态引导。传统四维锥束CT成像技术受制于现有成像算法和硬件,在临床上难以进一步推广。当前放疗中的疗效评估多基于放疗后的随访检查,耗时较长。利用放疗中扫描的锥束CT图像可以早期观测肿瘤在放疗中的变化,而临床上需要一种快速评估放疗疗效的方法来及时调整治疗策略。当前锥束CT图像诊断价值尚未得到充分体现。影像组学技术有望用于构建基于锥束CT的疗效评估模型,实现早期的疗效评估。但锥束CT图像质量较差,需要进行严格的特征筛选,充分挖掘有效信息并探究其疗效评估价值。本论文针对上述问题,提出了常规扫描模式下的四维锥束CT成像技术、锥束CT影像组学特征筛选方法、基于锥束CT影像组学的放疗疗效评估方法。常规扫描模式下的四维锥束CT成像方法是为了在不改变放疗现有锥束CT扫描设备和流程的条件下实现呼吸相关的四维锥束CT成像,提升动态引导能力。本论文针对肝癌体部立体定向放疗（Stereotactic Body Radiation Therapy,SBRT）中使用的常规锥束CT成像扫描流程,开发了一种新型的四维成像技术。对于常规扫描下的呼吸信号提取,我们使用了锥束CT投影图中的肺隔膜的位置作为呼吸运动的标志物,实现了呼吸相关的投影分组。针对直接分组重建的图像的严重稀疏伪影的问题,我们引入了生成对抗模式的深度神经网络,对图像的伪影进行了修正。然而神经网络的训练过程缺少实际物理模型的约束,难以直接面向临床应用。因此我们将修正后的图像用来提取不同呼吸时相间的形变场,并在此基础上进行了运动补偿的迭代重建,获得了最终的高质量四维锥束CT图像。我们在肝癌SBRT患者的锥束CT图像中测试了所提出的成像方法。本论文提出的四维锥束CT图像引导方法可以在不改变现有扫描流程的条件下实现动态引导。针对锥束CT影像组学研究,我们研究了勾画误差模拟方法和层厚变化对CT影像组学特征稳定性的影响。在此基础上,我们提出了基于勾画误差稳定性分析、体积冗余性分析和计划CT互换性分析的锥束CT影像组学特征筛选方法。基于筛选后的锥束CT影像组学特征,我们探究了常规锥束CT特征以及不同分次间锥束CT特征的变化对于肝癌SBRT疗效评估的价值。研究发现筛选后的锥束CT特征具有一定的疗效评估预测价值,且相较于单分次的锥束CT特征,特征在不同分次治疗间的变化量具有更高的疗效评估价值。本论文提出的常规锥束CT扫描下的四维锥束CT放疗引导方法、基于锥束CT的放疗疗效评估方法将有助于提高图像引导放疗的精度,实现早期的放疗疗效评估,推动精准放疗的发展。