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PETCT在肿瘤影像检查上应用广泛，由于糖代谢是细胞内能量代谢主要的方式，大部分恶性肿瘤细胞的异常增殖需要葡萄糖的过度利用。此时，肿瘤细胞越是代谢活跃，聚集FDG的能力就越强烈。所以可以通过PETCT来探测机体内的肿瘤细胞所在的位置以及大小形态，由此来进行诊断。不仅如此PETCT在肿瘤分期、良恶性的鉴别、肿瘤生物靶区规划以及确定外科手术切除的范围等方面有远超传统影像学的优势。
对于肿瘤的各种治疗前后进行PETCT的检查对比，能看到肿瘤代谢情况。在治疗后经PETCT检查若发现肿瘤部位有明显代谢降低，提示肿瘤治疗有效，若肿瘤部位代谢没有明显变化，甚至增高，则提示治疗可能无效。
PETCT检查可以明确病灶代谢活性，为临床提供准确的活检靶点。肿瘤组织本身存在异质性，尤其是一些体积较大的肿瘤，往往中心伴坏死，通过PETCT肿瘤代谢显像准确定位，可明显提高活检成功率。PETCT检查可一次性获得全身图像，更重要的是能够发现常规影像不能确切显示的小的异常代谢灶，在肿瘤的TNM分期中起到决定性作用。
