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分子影像在肿瘤患者放疗过程中的监测具有重要作用，特别是制定放疗计划并评估其治疗效果，而上述与治疗相关的应用所要求的可重复性及图像质量均高于诊断水平。具体要求包括：患者的合理准备、充分的技术培训、周密的显像流程、可靠的显像技术、可重复的软件算法和可靠的数据分析方法。准确确定肿瘤治疗范围是当前肿瘤放疗所面临的主要问题，分子影像最大价值在于帮助医师降低边界勾画时主观因素导致的误差，提高肿瘤靶区勾画与实际肿瘤边界的符合度。已经有多种基于分子影像的自动及半自动勾画靶区的方法可供使用，但其广泛应用仍需足够的证据支撑。虽然利用分子影像评估肿瘤异质性的生物适形放疗(剂量描画)正在研究当中，但要充分发掘其潜力还面临诸多挑战。分子影像作为一种预后评估的工具，在早期(治疗中)和晚期(治疗后)疗效评估中的作用正日益凸显。由于存在放疗引起的炎性反应等潜在干扰因素，所以对放疗反应的评估需要仔细的诠释。尽管分子影像的作用已经在放疗中得到了认可，但是距广泛及全面使用仍有一定距离，其原因主要是缺乏扎实的临床证据。同时，针对医师的培训指导也非常有限。18F-FDG PET/CT仍是在肿瘤放疗中应用的主要分子影像手段。其他分子影像方法(如细胞增殖显像等)正在逐步普及，但其广泛应用还受限于示踪剂的制备和医保报销制度等。随着分子影像技术在肿瘤放疗中运用的不断增加，应充分重视肿瘤放疗专业人员的培训，使其更深刻地理解可定量的分子影像方法在肿瘤放疗中的潜力及局限性。放射学及核医学领域的专家应该着重在量化及可重复性方面配合肿瘤放疗对影像的特殊要求。此外，应加强肿瘤放疗、核医学或放射学及内科治疗等多学科间的紧密合作，以便合理、安全地应用分子影像技术。