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肿瘤关键分子靶点的异常表达（表达水平和表达状态）与分子靶向治疗反应、治疗效果及预后密切相关。因此，精准评价肿瘤关键分子表达水平和表达状态，无论在肿瘤分子靶向治疗开展前、过程中以及治疗后均显得尤为关键。分子成像可以无创、实时而全面地对肿瘤关键靶点的表达水平及表达状态进行定性、定量研究，对筛选优势人群、指导治疗、判断预后具有重大意义。本文简述基于不同分子探针的分子成像技术在肿瘤靶向治疗过程中的应用，对比分析分子成像在靶向治疗中的价值，以期有益于新型治疗策略的开发。