随着新的成像技术的发展，尤其是PET/CT（正电子发射断层显像与CT一体机）和PET/MR（正电子发射断层显像与MRI一体机）的引入，核医学拥有了出色的病灶检测和分析能力，在肿瘤等重大疾病的精准诊断方面发挥着越来越重要的作用。
临床试验结果表明，PSMA-PET/CT 扫描能有效地检测到 92% 前列腺癌患者转移性癌症的扩散，而传统方法只能检测到 65%。
转移瘤/原发癌的精准诊断
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患者通过CT成像（B、D）显示左肺一个边缘不规则的肿块，最大直径为4.5厘米。在CT上很难区分转移性肺癌和继发性原发性肺癌。
采用放射性药物的PET/CT显像（A.18F-FES-PET/CT，C.18F-FDG-PET/CT），肿瘤呈高摄取18F-FES和18F-FDG PET，SUVmax分别为6.3和5.5。结果提示该患者肿瘤为转移瘤。
术后证实为乳腺癌ER阳性转移。
文献出处：Sun Y, Yang Z, Zhang Y, Xue J, Wang M, Shi W, Zhu B, Hu S, Yao Z, Pan H, Zhang Y. The preliminarystudy of 16α-[18F]fluoroestradiol PET/CT in assisting theindividualized treatment decisions of breast cancer patients. PLoS One. 2015 Jan 24;10(1):e0116341.
68Ga DOTATOC PET/CT检测
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68Ga DOTATOC PET/CT提供了全身一站式多部位精准诊断，包括评估肝脏、淋巴结、骨、肺、脑和其他可能的肿瘤部位。
上图中，68Ga DOTATOC 精准显示患者回肠(B)原发神经内分泌肿瘤伴淋巴结(C)和骨转移(D)病变
文献来源：Theranostics. 2012; 2(5): 437–447.
68GA SSTR PET检测
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68GA SSTR PET能够检测到许多病变，而这些病变是CT、磁共振成像(MRI)、骨骼显像或超声所不能检测到的。
文献来源：Theranostics. 2012; 2(5): 437–447.
文献来源：
3D SPECT/CT fusion using image dataprojection of bone SPECT onto 3D volume-rendered CT images: feasibility andclinical impact in the diagnosis of bone metastasisAnnNucl Med. 2017; 31(4): 304–314.
锝-99m-羟亚甲基二磷酸盐（Tc-99m-HMDP）全身骨显像，对骨转移做出正确的诊断
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肾癌患者的全身SPECT、2D-SPECT/CT融合和3D-SPECT/CT融合，显像分析精准诊断出该患者存在髂骨溶骨性转移和腰椎高代谢性骨赘（病理性骨折）。
全身闪烁显像显示椎体高代谢部位（图A中的黑色箭头），SPECT还显示左髂骨中的一个轻微高代谢部位（图C中的黑色箭头）。当仅阅读全身闪烁SPECT图像时，认为椎体病变可能是恶性的，而髂骨病变可能是良性的。进一步二维或三维SPECT/CT融合图像后，在高代谢部位发现了一个突出的骨赘（图D，F），从而证实椎体病变绝对是良性的。此外，在二维或三维SPECT/CT上，髂骨病变处可见明显的溶骨性改变，图G的3D-SPECT/CT图像发现左髂骨上有一个洞, 剪辑平面编辑后，显示皮质不规则的溶骨性转移（黄色箭头）（图H），从而确定该病变为骨转移。
放射性核素在肿瘤诊断方面的应用
核素显像：
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将放射性核素或其标记化合物投入体内，由于放射性核素对某些组织或器官的特意亲和性而聚集，然后用核医学设备检测某些脏器或组织影响做诊断使用。目前常用于诊断骨、甲状腺、肝、肾、肾上腺、肺、胰、膀胱、脑、淋巴结等器官和组织的病变。
肿瘤放射免疫显像：
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近年来随着单克隆抗体制备技术的发展，肿瘤免疫显像技术也得到迅速发展。放射免疫显像即用放射性核素标记肿瘤抗原的抗体（单克隆或多克隆），如甲胎蛋白单克隆抗体、肝细胞癌单克隆抗体等。目前已应用在胃癌、卵巢癌、肺癌、恶性黑色素瘤等癌症的诊断。