1）肿瘤鉴别
肿瘤组织的重要特点之一就是生长迅速、代谢旺盛，特别是葡萄糖酵解速率增高。因此，代谢显像是早期诊断恶性肿瘤的最灵敏的方法之一。如发现肺部单发结节，PET显示代谢明显活跃，则提示为恶性病变。若无代谢增高表现，提示良性病变可能性大，手术的选择就要慎重。
2）确定分级
PET能一次进行全身断层显像，这也是其它显像设备所无法实现的。除了发现原发部位病变，还可以发现全身各部位软组织器官及骨骼有无转移病变，对肿瘤的分期非常有帮助，并提供准确的穿刺或组织活检的部位，协助临床医生制订最佳的治疗方案。
3）效果评估
对肿瘤各种治疗的疗效进行评估并进行预后判断，指导进一步的治疗。
4）鉴别
PET可以对治疗后肿瘤残留或复发进行早期诊断，并与治疗后纤维化、坏死进行鉴别，同时根据治疗后病灶分布情况进行再分期，CT及MRI等结构信息为主的影像手段很难做到这一点。
5）病灶寻找
通过快速的全身PET/CT扫描，为不明原因的转移性肿瘤寻找原发病灶。
6）靶区定位
帮助放疗科医生勾画生物靶区。例如在肺癌合并肺不张等情况下，放疗师很难判断肿瘤的实际边界，PET将有助于确定代谢活跃的病灶范围，为放射治疗（尤其是精准放疗）提供更合理、准确的定位，降低治疗的副作用。
其他应用：
1）脑血管疾病：脑代谢显像能准确了解正常情况下和疾病状态下的神经细胞活动及代谢变化，以及不同生理条件刺激和思维活动状态大脑皮质的代谢情况。通过PET直观地了解到人大脑代谢活动情况及各种生理性或病理性代谢变化，并以图像的方式反映出来。PET可以敏感地捕捉到脑缺血发作引起的脑代谢变化，因此可以对一过性脑缺血发作（TIA）和脑梗死进行早期诊断和定位，并进行疗效评估和预后判断。
2）癫痫定位： 对脑癫痫病灶准确定位，为外科手术或伽玛刀切除癫痫病灶提供依据；
3）痴呆早期诊断：早老性痴呆的早期诊断、分期并与其他类型痴呆如血管性痴呆进行鉴别。
4）脑受体研究：帕金森病的脑受体分析，进行疾病的诊断和指导治疗。
5）药物研究：进行神经精神药物的药理学评价和指导用药，观察强迫症等患者脑葡萄糖代谢的变化情况，为立体定向手术治疗提供术前的依据和术后疗效随访等。
6）心肌存活的研究已成为近年来的热门话题，普遍认为，PET心肌代谢显像的方法，是目前判断心肌细胞活性最准确的方法，称为“金标准”。PET显像可以帮助确定和鉴别坏死心肌与可逆性缺血心肌，对介入治疗、冠状动脉搭桥手术有重要的指导作用，可明显提高搭桥手术的成功率，同时可对术后心功能恢复情况进行预测。
7）高级健康体检：早期肿瘤是可以得到治愈的，但大部分肿瘤发现时已经是中晚期了，故肿瘤的常规筛查不可忽视，PET/CT简便，安全，全面，准确，是人群健康体检的最佳手段。
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