PET成像的物理原理是利用回旋加速器加速帶電粒子攻擊靶核，通過核反應生成正電子放射性核素，合成相應的顯像劑，導入體內並定位於靶器官。這些放射性核素在衰變過程中放出正電子，這種正電子相互作用產生湮滅輻射。PET成像是發射兩個方向相反、能量相等的光子，用180度排列、用符合線連接的壹系列成對探測器探測湮沒輻射光子，從而獲得正電子核素在體內的橫斷面分布圖，顯示病變的位置、形狀、大小和代謝功能，診斷疾病。
18F-FDG是葡萄糖的類似物，是臨床上最常用的顯像劑。靜脈註射18F-FDG後，在葡萄糖轉運蛋白的幫助下通過細胞膜進入細胞內，細胞內的18F-FDG被己糖激酶磷酸化生成6-PO4-18F-FDG。因為6-磷酸-FDG的結構不同於葡萄糖的結構，
惡性腫瘤細胞大多具有高代謝的特點，尤其是惡性腫瘤細胞的細胞分裂增殖速度比正常細胞快，能量消耗也相應增加。葡萄糖是組織能量的主要來源之壹，惡性腫瘤細胞的異常增殖是組織能量的唯壹來源之壹。惡性腫瘤細胞的異常增殖需要葡萄糖的過度利用，其途徑是增加葡萄糖膜的轉運能力和葡萄糖代謝途徑中主要調節酶的活性。
腫瘤細胞內可積聚大量18F-FDG，PET顯像可顯示腫瘤的位置、形狀、大小、數量及腫瘤內放射性的分布。同時，腫瘤細胞的原發竈和轉移竈具有相似的代謝特征。壹次註射18F-FDG可方便全身顯像，18F-FDG PET全身顯像對了解腫瘤全身受累範圍有獨特價值。臨床上，18F-FDG僅用於惡性腫瘤的診斷、良惡性鑒別診斷、臨床分期、療效評價和復發監測。根據腦中葡萄糖代謝的特點，18F-FDG主要用於癲癇病竈的定位、阿爾茨海默病、腦血管疾病和抑郁癥的診斷和研究。也用於研究大腦局部生理功能與糖代謝的關系，如視覺和聽覺刺激、情緒活動和記憶活動引起的相應大腦皮層糖代謝的變化。心肌的主要用途是估計心肌存活。
PET在腦腫瘤中的應用可分為兩類:原發性腫瘤和繼發性腫瘤。原發性顱內腫瘤好發於嘈雜組織、腦膜、腦神經、垂體、血管和殘余胚胎組織。繼發性腫瘤是指轉移或侵犯腦部的身體其他部位的惡性腫瘤。PET顯像主要用於顱內腫瘤的定性，了解其生物學特性，區分治療後復發與纖維性瘢痕形成，評價療效。
PET/CT在臨床上用於腫瘤的早期診斷、腫瘤放射治療的生物靶的定位、心血管和冠狀動脈血供、心臟功能、心肌血流代謝疾病和神經系統疾病的診斷。可同時獲得8層CT掃描數據和圖像，可在同壹臺機器上獲得同壹解剖位置的功能代謝PET圖像。通過同機圖像融合技術，可以同時顯示器官細胞代謝和解剖結構的變化以及代謝異常在解剖結構中的實際位置。
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近年來，通過多家醫療機構和GE等公司的聯合研發，將兩種影像技術的精髓合二為壹，開發出了X-CT和PET-PET的組合模式。它的技術突破標誌著腫瘤和心腦血管疾病的影像診斷技術和診斷水平進入了壹個新時代。
目前的PET/CT掃描系統並不是全新的影像診斷系統。它實際上是將PET和X-CT兩套設備有機地結合在壹起，包括壹臺PET掃描儀，壹臺X-CT掃描儀，以及連接和處理兩種掃描圖像的計算機軟件操作平臺。三位壹體成為單機合成影像系統。
與簡單的X-CT或PET相比，PET/CT成像的優勢在於，它不僅可以通過壹次快速掃描成像提供準確的全身解剖圖像(包括三維圖像和各種截面的圖像)，還可以根據不同的正電子成像藥物繪制不同組織和器官的特定生物代謝分布圖，並對各種組織和器官的各種病變進行準確定位，判斷其特征或進行定量或半定量分析。
在PET/CT出現之前，X-CT技術已經非常普及，PET技術已經廣泛應用於各種腫瘤疾病、神經系統疾病、心血管系統疾病等多種疾病的診斷和研究。PET/CT技術作為新壹代產品，比單純的X-CT或PET成像技術更具優勢，其臨床應用和醫學研究範圍應該更廣。
PET/CT在腫瘤疾病中的應用主要是PET腫瘤成像的延伸或擴展，可以概括為以下幾個方面:
1，良惡性腫瘤的鑒別診斷，對疑難病竈提供準確的穿刺或組織活檢部位；
2.惡性腫瘤的分期和分級；
3.確定腫瘤病竈的多樣化代謝特征(使用各種PET顯像劑)；
4.為惡性腫瘤放射治療(尤其是精確放射治療)提供準確的定位；
5.評估腫瘤各種治療方法的療效；
6.腫瘤復發的早期識別；
7.找到原因不明的轉移性腫瘤的原發竈；
8.惡性腫瘤的預後判斷。
與單純PET腫瘤顯像相比，PET/CT腫瘤顯像具有明顯的優勢:壹方面，PET顯像陽性的病竈易於準確定位，單純PET圖像上難以定位的病竈，約有10-25%在PET/CT圖像上易於識別；通過PET/CT圖像的精確定位，更容易實施靶向病竈穿刺或活檢以及精確的放射治療計劃。另壹方面，PET/CT腫瘤顯像比單純PET腫瘤顯像更敏感、更準確，很多病例的腫瘤分期分級更明確或腫瘤早期復發更容易確定，因此相當比例的病例會得到更合適的手術治療方案(如二次手術有效率會提高等)。)或其他有效的治療方法。
由於PET/CT的成像速度大大提高，許多單位已經開始使用11C-腫瘤顯像劑進行PET/CT成像，以提高腫瘤診斷的準確性，提供腫瘤生物多樣性的臨床診斷信息，為指導腫瘤治療和療效評估提供更加特異、客觀的診斷依據。
相信使用配有高等級CT的PET/CT，不僅可以完成各種PET成像，還可以通過CT圖像精確的解剖定位，從形態學、血流、代謝等多方面綜合判斷心血管系統的神經系統疾病，從而大大提高診斷的準確性。相信在不久的將來，PET/CT在心血管系統和神經系統的應用會越來越多。
PET可以準確測量心肌存活能力，測量冠狀動脈血流量的絕對值，因此在冠心病的診斷中具有重要作用。PET/CT由於有機地結合了CT和PET的優點，將冠心病的診斷提高到了壹個新的水平。
CT和PET心臟技術的結合可以更全面的研究心臟功能。PET/CT成功地結合了CT和PET的功能，開辟了冠狀動脈疾病診斷的新局面，實現了“壹站式”檢查(即壹次檢查即可獲得全面的心臟信息)，從而為臨床醫生準確診斷和正確治療心臟疾病提供了有利的幫助。
放療、手術和化療共同構成了腫瘤治療的三大治療手段。約60-70%的癌癥患者需要單獨放療或聯合化療和手術。提高腫瘤放射治療的臨床效果，需要將射線最大限度地集中到病變區域，殺死腫瘤細胞，將對正常組織的損傷降到最低。壹般采用多個照射野，保證生長異常的腫瘤細胞受到治療機輻射劑量的照射，對周圍正常組織的影響降到最低。
PET/CT將PET的功能分子成像技術與CT的解剖成像功能有機結合。不僅可以在臨床上獨立使用PET、CT和PET/CT的功能，還可以利用PET/CT更準確、更方便地完成放射計劃的模擬定位功能。由於PET/CT中使用PET/CT融合圖像來圈定腫瘤的範圍，可以準確區分正常組織和腫瘤組織，顯示腫瘤的生長和代謝情況，及時檢測腫瘤的治療效果，及時修改治療方案。
隨著PET/CT等功能成像設備和新型顯像劑的發展和利用，放射治療靶區的定義發生了顯著變化，產生了生物靶區(BTV)的概念。
利用PET/CT模擬腫瘤放療定位是目前最好的模擬定位方法，將明顯提高腫瘤治療效果。
目前，臨床上已經通過圖像融合的方法將不同的成像技術結合起來，達到對疾病進行定位、定期、定量和定性診斷的目的。
所謂PET/CT，是指將正電子放射性示蹤成像的PET功能與X線成像的CT功能有機結合，使用同壹檢查床和同壹圖像處理工作站進行全身檢查的壹體化設備。
可見PET/CT不僅是當今最先進的影像設備，而且這種發展趨勢代表了影像設備的未來。
新開發的PET/CT結合13NH3，提供了細微的冠狀動脈解剖結構和心肌功能狀態，使這種新的檢查方法真正做到了安全、無創、高靈敏度、特異、定位明確、定性分析清晰、定量分析準確、定期準確。隨著我國醫用回旋加速器和PET/CT的安裝越來越多，人們對分子影像有了更深入的了解，相信功能成像在血液灌註方面的應用和研究將會更上壹層樓，為我國分子醫學的可持續發展創造良好的平臺。
近兩年PET/CT對冠心病的初步臨床診斷表明，PET/CT在心肌灌註、心肌存活能力、室壁運動功能等方面具有不可替代的作用。我們相信PET/CT將在冠心病的診斷中發揮越來越重要的作用。
PET/CT是壹種全新的功能性分子影像診斷設備，它有機地結合了最先進的PET和CT的功能。PET通過使用代謝顯像劑、缺氧顯像劑等藥物，可以表達腫瘤病竈的代謝信息。通過這些信息，可以很容易地確定腫瘤組織與病竈周圍正常組織和非腫瘤組織的界限，以及腫瘤細胞在腫瘤病竈內的分布，從而真正基於生物靶區(BTV)制定放療計劃。CT能準確提供腫瘤病竈的解剖結構。PET/CT融合圖像不僅可以提供精確的解剖結構圖像，還可以為生物靶區提供素材。
利用PET/CT制定放射治療計劃在臨床上是壹個全新的領域。由於PET/CT是壹種功能分子影像，提供了病竈內腫瘤組織的分布情況，可以為三維適形調強放療的輻射分布提供可靠依據，真正實現非均勻劑量輸出，提高治療效果，減少復發，降低放療反應程度，具有廣闊的應用前景。
使用PET/CT壹體機，PET圖像和CT圖像完美融合，可以更好地顯示腫瘤的位置，準確區分腫瘤的邊緣、大小、形狀和鄰近關系。對臨床治療方案的選擇有很大幫助。對放療的準確定位有重要價值，可以幫助確定腫瘤科室優化放療計劃，最大限度減少非腫瘤部位的照射。因此，利用最先進的PET/CT壹體機對肺結節進行診斷和分期，輔助外科醫生選擇手術指征，指導肺癌的綜合治療具有重要意義。