En este estudio proponemos un método novedoso para rastrear la fase respiratoria y la posición tridimensional del tumor en tiempo real durante el tratamiento. El método utiliza la tomografía computarizada (TC) planificada en cuatro dimensiones (4D) obtenida a través de la fase respiratoria, y una proyección kV tomada durante el tratamiento. Primero, se generan radiografías renderizadas digitalmente (DRRs) a partir de la 4DCT, y se calcula la similitud estructural (SSIM) entre las DRRs y la proyección kV para determinar la fase respiratoria actual y su magnitud. La posición tridimensional del tumor correspondiente a la fase y magnitud se estima utilizando un registro no rígido mediante la trayectoria del tumor segmentada en la 4DCT. Este método se evalúa utilizando datos de seis pacientes con cáncer de pulmón y datos de un fantasma dinámico de diafragma. El método funciona bien independientemente del ángulo del arco utilizado, es decir, una precisión de seguimiento de fase respiratoria del 97.2 +/- 2.5%, y un error de seguimiento del tumor en 3D de 0.9 +/- 0.4 mm. El estudio con el fantasma revela que las DRRs coinciden bien con las proyecciones reales. El tiempo necesario para rastrear el tumor es de 400 +/- 53 ms. Este estudio demostró la viabilidad de una técnica utilizada para rastrear la fase respiratoria y la posición tridimensional del tumor en tiempo real mediante fluoroscopia kV adquirida desde ángulos arbitrarios alrededor del paciente que respira libremente.