从潜在的临床价值从技术上看，结合 Tim 技术的 PET/MRI 可让临床医师更快、更轻松地进行扫描。通过同步获得有关人体结构、功能和代谢活动的信息，PET/MRI 大大提升了病变早期诊断的可能性。
(1) 肿瘤分期：
MR 和 PET 共同服务于肿瘤成像，高分辨率的 MR 成像提供了清晰的病理图像，而 PET 则可以显示病变部位的异常生化代谢，PET/MRI 可为肿瘤的早期诊断、定位、监测和定性等工作提供全面的影像学支持。与 PET/CT 相比，PET/MRI 在脑肿瘤、分期、疗效观察、泌尿系统肿瘤、肝脏及其他腹部肿瘤诊断、骨骼肿瘤等方面有无与伦比的优势，对于肺部病灶的诊断则逊于 PET/CT。
(2) 神经系统的应用：
借助于 PET 示踪剂的发展，特别是近几年来退行性疾病的研究进展，通过对受体、淀粉样蛋白沉积的显示，对帕金森氏病、阿尔茨海默病的早期诊断与鉴别诊断方面的努力，可以通过 PET/MRI 完美地诠释。其他功能性神经精神系统疾病也可通过这个仪器进行图像显示。
可以预计的是，PET/MRI 将打开了解不少神经障碍疾病如阿尔茨海默病、癫痫、抑郁症等的病理学和病情进展的大门。比如，PET 目前已能鉴别轻度认知障碍和早期诊断阿尔茨海默病，但尚不能测定脑萎缩引起的脑容积减少量，但 PET 和 MR 联合，临床则能更准确在同一个病人身上评价病人的认知功能障碍情况和脑萎缩情况。
PET/MRI 还能为脑卒中病人寻找可恢复的脑组织带来希望。在干 细胞(PETCT/MR检查预约网提醒：尚未成熟技术)治疗的研究方面，PET/MR 能同时获得机体组织细胞的解剖、功能和生化信息，显示于细胞移动到损伤脑细胞的轨迹，更长期地观察干 细胞(PETCT/MR检查预约网提醒：尚未成熟技术)是否存活，以及区分干 细胞(PETCT/MR检查预约网提醒：尚未成熟技术)是如何整合到机体的神经网络，可能会推进干 细胞(PETCT/MR检查预约网提醒：尚未成熟技术)从实验室研究到临床应用的发展速度。
(3) 特殊群体：
由于不存在使用 X 射线的问题，因而可最小化放射线的损伤;MR 准确的定位同时也保证了 PET 示踪剂可以减低到最小的剂量。对于危重病人、射线过敏病人和儿童等特殊群体而言，PET/MRI 是最为理想的影像学检查手段。
(4) 治疗随访：
PET/MRI 有能力一次扫描获得包含有很多的诊断信息的图像，MR 成像软件可保证屡次扫描的定位一致性，且不存在放射线剂量积累的问题。通过精细准确的计划制定，可很大程度完善疾病的治疗评价和疗效随访。
(5) 基础研究：
作为领跑的技术平台，PET/MRI 还具备满足药物研发及肿瘤、神经、精神等疾病临床与基础研究的结合能力，同时也有助于开发新的生物标记物或新治疗方法。
总而言之，随着 PET/MRI 一体机的出现，除肿瘤学疾病外，PET/MRI 也必将为神经精神等疾病、干 细胞(PETCT/MR检查预约网提醒：尚未成熟技术)治疗等方面的研究打开一扇新的大门。分子影像学将不再是一个单一的技术革新，而是各种技术的整合，它对现代和未来医学模式将产生革命性的影响。但 PET/MRI 研究目前仍在起步阶段，特别是临床应用方面尚须进一步验证，而且其技术要求较高，购买及维修费用昂贵，在引进时需慎重考虑医院的经济及技术实力。
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