PET对恶性肿瘤的诊断是基于示踪原理，利用肿瘤组织的一些特有的生物学或生理学及生物化学代谢特点，如恶性肿瘤组织生长快、代谢旺盛，具有高度的糖酵解能力，以及蛋白质、DNA合成明显增加等，同时有些恶性肿瘤，如乳腺癌、前列腺癌、神经内分泌肿瘤等，肿瘤细胞存在某些受体（如雌激素、雄性激素、生长抑素受体等）或抗体高表达现象。利用恶性肿瘤这些病理生理改变，采用正电子核素标记葡萄糖、氨基酸、核苷酸、配体拮抗剂或抗体等为显像剂，引入机体后在病灶内聚集 经PET显像显示肿瘤的位置、形态、大小、数量及放射性分布，属于肿瘤阳性显像，突出病灶。目前，PET显像主要用于肿瘤的定性与定位诊断、肿瘤的良、恶性鉴别诊断、肿瘤的临床分期、肿瘤恶性程度的判断、疗效的评价、转移灶的寻找与复发的监测等方面。对于肿瘤标志物增高或发现转移灶，而CT、MRI及纤维内窥镜等临床常规检查未发现原发灶的患者更具有优势。
(一)肺癌
1.肺部孤立性结或肿块的良、恶性鉴别
肺孤立性结节（solitary pulmonary nodule，SPN）是指单个、球形的、直径≤3cm的肺内占位性病变，而且周围的肺组织正常，不伴肺不张和肺门异常。一般直径＞3cm的称为肿块（Mass）。早期明确肺部孤立性结节的良、恶性诊断，一方面可以使肺癌患者抓住时机，及时进行手术及其他有效的治疗，以延长患者的生存时间和提高生存质量；另一方面可以减少不必要的开胸手术，降低患者的治疗痛苦，减少不必要的医疗费用。这无疑对临床具有重要的实用意义。
18F-FDG PET显像是鉴别肺部孤立性结节或肿块良、恶性的有效方法。恶性病灶表现为结节状的限局性放射性浓聚影，即高代谢病灶。绝大多数良性病灶不摄取18F-FDG 或轻度摄取18F-FDG。但也有小部分良性病变（如活动性肺结核、急性炎症等）出现18F-FDG 高摄取，出现放射性浓聚影，仔细分析病灶的形态有助于良恶性的鉴别。SUV是衡量病灶摄取18F-FDG多少的最常用的半定量指标，多数学者将SUV 2.5作为良恶性鉴别界限，SUV>2.5考虑为恶性肿瘤，SUV介于2.0～2.5之间，为临界范围，SUV<2.0可以考虑为良性病变。Gupta等研究结果表明，肺癌组织的SUV为5.63±2.38，肺部良性病变的SUV为0.56±0.27，两者相比差异显著（P<0.001）。由于SUV的影响因素较多，应当慎重使用。此外，也有使用肿瘤/非肿瘤（T/NT）计数比值及病灶/本底（L/B）计数比值法。
2.临床分期
根据肺癌的生物学特征及对临床治疗的响应不同，世界卫生组织（WHO）将肺癌分为小细胞肺癌（small cell lung carcinoma,SCLC）和非小细胞肺癌（non small cell lung carcinoma，NSCLC ）两大类。小细胞肺癌恶性程度高、转移快，对放疗、化疗敏感，在确诊时往往已出现转移，外科手术意义不大，主要采用化疗。所以，对于小细胞肺癌的临床分期价值有限。目前对于非小细胞肺癌，在病情允许的条件下，手术完全切除肺癌病灶是最佳选择。肺癌的临床分期是根据原发灶的大小及侵犯情况（T）、局部淋巴结转移（N）和远处转移（M）（TNM）分为0期～Ⅳ期。肺癌分期的主要目的是区别可切除和不可切除的病例，针对患者情况决定治疗方法，使患者获得最大的利益。
（1）纵隔淋巴结转移
18F-FDG PET 显像可提供功能代谢信息，属于肿瘤阳性显像，纵隔淋巴结转移灶的检出具有明显的优势。Maron等对100例肺癌患者做了CT和18F-FDG PET扫描，并与病理结果进行了比较，对纵隔淋巴结转移灶检出准确性18F-FDG PET 为85%，而CT为58%。Gupta等比较了不同大小淋巴结CT和18F-FDG PET的诊断结果，两者在检出淋巴结转移灶的准确性分别为61%和94%，发生差异的主要原因在于PET检出了≤1cm的小淋巴结转移灶。18F-FDG PET在许多病例中检出了CT检查正常大小淋巴结转移灶，或在CT检查发现增的大淋巴结病例中除外肿瘤转移。
（2） 胸部其他部位及远处转移
18F-FDG PET全身显像对于发现胸部其他部位及远处转移具有明显的优势，能改变肺癌的临床分期。18F-FDG PET显像对胸膜转移灶的检出有一定的优势，特别是有包裹性积液及胸膜增厚时，CT诊断胸膜转移有时较困难，而18F-FDG PET 显像胸腔积液一般表现为放射性缺损，转移灶表现为限局性或弥漫性放射性浓聚影。18F-FDG PET显像对较小的胸膜转移灶检出的灵敏度高于CT。对肺内的转移灶的检出18F-FDG PET 与CT基本相近。 18F-FDG PET显像对锁骨上窝淋巴结转移的检出灵敏度近于100% 。 18F-FDG PET 显像对肾上腺转移检出的灵敏度、特异性分别为100%和80%。 肺癌脑转移18F-FDG PET 显像有不同表现，可表现为局限性放射性浓聚影，也可表现为病灶周边放射性浓聚，而中间出现放射性稀疏缺损，或局限性放射性减低影。 肺癌常发生骨转移，SPECT全身骨扫描是诊断骨转移癌的常规方法，灵敏度高；但是，外伤、骨折等良性病变也可出现阳性结果，特异性较差。18F-FDG PET诊断骨转移癌的灵敏度与SPECT全身骨扫描相近，但特异性较高。
总之，18F-FDG PET显像是以解剖图像方式从分子水平显示肿瘤组织的葡萄糖代谢情况，属于肿瘤阳性显像，为肿瘤的良、恶性鉴别提供科学依据；同时由于肿瘤阳性显像可以明显突出肿瘤病灶，对于纵隔、肺门等解剖结构复杂部位淋巴结转移灶的检出具有明显的优势，特别是对CT、MRI难以检出的小淋巴结转移灶更有重要的临床价值，而且一次静脉注射18F-FDG，可以很方便的进行全身显像，这对于了解肺癌病变的全身累及范围、准确进行临床分期具有重要的临床意义。为临床确定治疗方案的决策提供科学依据。
3.疗效观察
在肺癌治疗过程中，早期了解肿瘤对治疗的响应，可以及时调整治疗方案，免除无效而且具有副作用的治疗，赢得治疗时间，使患者收到最大的治疗效果。肺癌对放疗、化疗有效的反应首先表现为代谢降低、肿瘤的增生减缓或停止，随后才出现肿瘤的体积缩小或消失。PET显像提供的是功能代谢信息，可在治疗的早期显示肿瘤组织的代谢变化，对于早期评价疗效具有重要意义。
4.监测复发及转移
恶性肿瘤治疗后经常出现复发或转移，早期发现肿瘤的复发及转移，可以及时采取治疗措施，延长患者的生存时间，提高生存质量。特别是手术或放疗后，病灶局部出现的变化，CT或MRI等影像学检查难以鉴别是治疗后纤维组织形成，还是肿瘤复发。PET显像在这方面具有明显的优势，因为复发的肿瘤组织的代谢率明显高于治疗后形成的纤维瘢痕，同时PET全身扫描可以及时发现转移灶。
（二）颅内肿瘤
颅内肿瘤分为原发性和继发性肿瘤两大类。原发性颅内肿瘤发生于脑组织、脑膜、脑神经、垂体、血管及残余胚胎组织等。继发性肿瘤是指机体其他部位的恶性肿瘤转移或侵入颅内的肿瘤。PET显像主要用于颅内肿瘤的定性、了解生物学特性、治疗后复发与纤维瘢痕形成鉴别、评价疗效等。
1.胶质瘤（glioma）
18F-FDG PET显像对星形细胞瘤的良恶性鉴别诊断具有重要的临床应用价值。星形胶质细胞瘤Ⅰ级18F-FDG PET显像表现为低代谢影像 ，病灶的放射性浓聚程度低于正常脑组织，阅片时注意与CT、MRI相对照。星形胶质细胞瘤Ⅱ～Ⅲ级可表现为高代谢病灶，尤其以病灶边缘明显，病灶的中心部位可表现为低代谢灶。星形胶质细胞瘤Ⅲ、Ⅳ级在18F-FDG PET显像时表现为高代谢病灶，肿瘤病灶显示为放射性异常浓聚影，甚至可以高于相邻的皮质，当肿瘤内部发生出血、坏死时，相应部位可表现为放射性缺损。因此，根据星形细胞瘤病灶对18F-FDG的浓聚程度可以鉴别其良恶性。
肿瘤细胞对18F-FDG浓聚程度的降低是放、化疗有效的标志，在肿瘤治疗过程中，应用18F-FDG PET显像进行连续动态观察，根据病灶对18F-FDG浓聚程度的变化判断肿瘤细胞对治疗的反应，可用于疗效评价。对于手术治疗的患者，18F-FDG PET显像可以早期发现残余病灶，为进一步治疗提供依据。星形细胞瘤具有很强的复发性，CT/MRI对于星形细胞瘤手术或放疗后是治疗后复发或是治疗后疤痕形成的鉴别有一定困难，而18F-FDG PET显像则具有很强的优势，因为治疗后形成疤痕的糖代谢水平远远低于复发的肿瘤组织，在18F-FDG PET显像图上治疗后形成疤痕组织表现为放射性减低影（即低代谢灶），复发的肿瘤组织表现为放射性浓聚影（即高代谢灶）。大量临床研究结果证明，18F-FDG PET显像是鉴别星形细胞瘤手术或放疗后复发或治疗后疤痕形成的有效手段。 此外，18F-FDG PET显像也可用于髓母细胞瘤（medulloblastoma）的诊断及疗效评价。
2.颅内恶性淋巴瘤
颅内恶性淋巴瘤对18F-FDG 的摄取率很高，一般SUV在5～10以上，18F-FDG PET显像表现为高代谢病灶。颅内恶性淋巴瘤对18F-FDG 的摄取率的降低是治疗有效的标志，根据肿瘤对18F-FDG 的摄取率的变化，可以早期评价治疗效果，监测复发。
3.垂体腺瘤
垂体腺瘤（pituitary adenoma）是鞍内最常见的肿瘤，临床观察证明正常脑垂体及激素分泌性腺瘤18F-FDG PET显像无明显放射性集聚；而无功能性细胞腺瘤对18F-FDG 有很高的摄取功能，18F-FDG PET显像显示为高代谢灶。18F-FDG PET显像也可以用于观察垂体腺瘤对治疗的反应及监测复发。
4.脑转移瘤
脑转移瘤与其原发灶一样是恶性肿瘤，具有较强的18F-FDG集聚能力，18F-FDG PET显像表现为高代谢病灶。如果病灶内有出血、坏死、囊性变及液化，相应部位可表现为放射性缺损。对于先发现颅内转移瘤，而原发病灶未明的肿瘤患者，进行PET全身显像，有助于检出肿瘤原发灶，对于明确诊断，了解肿瘤全身累及范围及选择治疗方案具有重要意义。同样可以选用18F-FDG PET显像判断放、化疗效果，检测手术后残余病灶，鉴别肿瘤治疗后复发和疤痕形成。
（三）头颈部肿瘤
1．鼻咽癌
鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma）18F-FDG PET显像鼻咽部原发灶、淋巴结转移灶、骨转移灶及其他脏器转移灶均表现为高代谢病灶，显示放射性浓聚影， 18F-FDG PET显像对鼻咽癌的诊断具有很高的灵敏度及特异性。 乏氧显像剂 (18F-FMISO) PET显像可预测鼻咽癌的放疗疗效。
2．喉癌
喉癌（laryngeal carcinoma ）18F-FDG PET显像对喉癌及其转移灶有很高的检出灵敏度，肿瘤显示为高代谢病灶。18F-FDG PET显像对喉癌的诊断、临床分期、疗效评价及监测复发等方面具有重要临床价值。
3．甲状腺癌
甲状腺癌（thyroid carcinoma）I131全身扫描对分化程度高，有摄碘功能的甲状腺癌及其转移灶具有肯定的诊断价值，但对分化程度低无明显摄碘功能的甲状腺癌及其转移灶的检出具有一定的局限性。甲状腺癌同其他恶性肿瘤一样也能高度摄取18F-FDG，18F-FDG PET显像显示为高代谢病灶，特别是对血清TG水平高，而I131全身扫描阴性的患者更有意义。18F-FDG PET显像主要用于甲状腺髓样癌、未分化癌手术治疗前的诊断并了解全身转移情况，以及监测复发，评价疗效。
4.其他恶性肿瘤
18F-FDG PET显像也可以用于视网膜母细胞瘤、鼻腔癌、上颌窦癌、涎腺癌、扁桃体癌、舌癌等头颈部恶性肿瘤的诊断、寻找转移灶、评价疗效及监测复发。
