PET-CT可以鉴别良恶性肿瘤或病变，鉴别肿瘤的良恶性非常重要，不仅影响治疗方案，还直接影响患者的预后。比如患者肺部有单一结节，经PET-CT检查，提示该结节代谢活性不高，良性病变可能性大，手术选择要慎重。相反，如果这个结节代谢活性变高，提示有恶性的可能性，必须采取积极的治疗措施。
PET-CT可以确定肿瘤分期，肿瘤分期是决定患者治疗方案的重要依据。PET-CT对患者进行全身显像，一次PET-CT全身显像提供脑、肺、淋巴结、肝脏、肾上腺和骨骼等全身各器官有无转移的信息，有利于对肺癌、乳腺癌、结肠癌、卵巢癌和淋巴瘤等多种肿瘤进行准确的临床分期。以淋巴结转移的诊断为例，CT和MRI将增大的淋巴结视为转移，其中也有慢性炎症引起的淋巴结增大和侵入肿瘤组织的正常大小的淋巴结被误判定为正常。
PET-CT具有高灵敏度及其功能代谢图像的特征，因此放疗、化疗疗效判断更准确灵敏，有助于指导临床医生及时调整治疗方案。PET-CT可以鉴别化疗、放疗和手术治疗后的肿瘤坏死、纤维化和残留或复发，但其他成像手段难以实现。PET-CT可以帮助放疗师绘制更合理的生物靶区，帮助放疗计划的制定。瘤转移灶明确的患者可以通过PET-CT检查进一步检索肿瘤的原发灶。
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