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正子造影基本上可視為分子影像的一環，我們知道，分子影像最重要的目標在探索活體內 [[ 生物學 ]] 與 [[ 生化學 ]] 的處理過程，以期得到與疾病診斷或治療上相關聯的資料，而正子造影則提供包括葡萄糖代謝影像、細胞增生影像、氧代謝影像、接受體分佈影像及報導基因影像提供重要的分子影像。

除了如前所述正子造影透過FDG了解葡萄糖在正常組織與病灶處的代謝影像外。正子造影最早用來提供癌細胞之細胞增生影像是利用氟-18標化胸腺嘧啶作為示踪劑，當去氧核糖核酸合成時， [[ 細胞 ]] 會攝取 [[ 胸線嘧啶 ]] 來合成 [[ 去氧核糖核酸 ]] 的雙股，由於示踪物的氟-18會抑制癌細胞內的磷酸化反應，進入細胞內的氟化胸線嘧啶便無法進一步代謝以致不斷積聚累積，因此以正子斷層造影技術便得到病灶內細胞增生及去氧核糖核酸合成活度的指標，目前此種分子影像可以有效的偵測原發性的 [[ 肝腫瘤 ]] 。癌細胞另一項特性是比較能夠存活在缺氧的狀態下，此時也比較能抗拒放射治療時所承受到的輻射，氟-18標化azomycin arabinoside (阿拉伯糖的化合物) 是一種非氧化糖解的指標，是一種在動物實驗階段可以評估腫瘤組織在缺氧狀態下的示踪物，利用此種分子影像在放射治療前評估治療效果，從而調整治療計畫是此一分子影像最被期待的研究目標。此外；利用鎵-68標化octreotide (一種八個 [[ 胺基酸 ]] 的 [[ 體抑素 ]] 類似物) 得到體抑素接受體 (somatostatin receptor) 的影像則是目前偵測神經 [[ 內分泌 ]] 腫瘤的新方向。

基因造影是目前研究領域中的核心價值之一，基因影像的發展不僅希望在活體內看到由DNA到 [[ 蛋白質 ]] 的生物學過程，也致力於基因治療領域中以分子影像“看到”修補基因缺陷的過程，此一先驅的研究透過氟-18標化penciclovir得以成功的讓報導基因造影在活體內顯現，這可以說是正子造影貢獻在基因治療的起步，在基因治療的進展過程中，正子造影的貢獻値得期待。